En IEC 61850 interoperar significa que equipos de distintos fabricantes se conecten a un bus común con un protocolo común, entiendan la información de los demás y cumplan juntos una función conjunta. La norma lo traduce en requisitos de diseño estático (asignación libre de funciones), de interacción dinámica (datos con todos sus atributos y tiempo de transferencia definido) y de comportamiento de respuesta (degradación bien especificada). Se verifica con pruebas de conformidad por dispositivo, que no sustituyen las pruebas FAT y SAT del proyecto.
Qué entiende la norma por interoperar
La meta de la serie IEC 61850 es la interoperabilidad entre equipos de distintos fabricantes o, más precisamente, entre funciones de una subestación que residen en equipos de distintos fabricantes. La parte 5 (edición 1) lo desglosa en tres aspectos:
- Sintaxis: los equipos deben poder conectarse a un bus común con un protocolo común.
- Semántica: deben entender la información que les entregan los demás.
- Función conjunta: deben realizar juntos una función común cuando corresponda, es decir, las funciones distribuidas.
La norma aclara que la intercambiabilidad queda fuera de su alcance. Para poder sustituir un equipo por otro sin cambios haría falta, además de interoperar, que la funcionalidad estuviera estandarizada, y eso no lo hace IEC 61850: no define cómo opera una protección, solo cómo se comunica (véase funciones de automatización de subestación). Las siglas y términos de la norma (LN, LD, DO, CDC, SCL, ACSI) están agrupados en glosario IEC 61850.
Tres familias de requisitos
Como la norma no restringe la estructura del sistema ni el intercambio de datos, impone requisitos que deben cumplirse para asegurar la interoperabilidad.
Requisitos de diseño estático (cláusula 6.2 de la parte 5)
- La comunicación debe permitir que cualquier función resida en cualquier equipo. Esto no obliga a que todos los equipos soporten todas las funciones.
- Las funciones y su comportamiento de comunicación se describen sin depender de una implementación en un equipo concreto.
- Se describen solo hasta donde hace falta para identificar la información que se intercambia.
- La interacción entre funciones distribuidas se describe con interfaces lógicas, que pueden asignarse libremente a interfaces físicas o redes locales. Véase niveles e interfaces.
- La norma debe quedar abierta a requisitos de comunicación de funciones futuras.
Requisitos de interacción dinámica (cláusula 6.3)
- Definir información y comportamiento de comunicación genéricos, con reglas de extensión, para ampliaciones planeadas o futuras.
- Definir los datos con todos sus atributos asociados (PICOM, véase PICOM en IEC 61850-5).
- Los datos intercambiados deben llevar todos los atributos necesarios para que el receptor los entienda sin ambigüedad.
- Definir y garantizar en cualquier situación el tiempo total de transferencia aceptable. Los tiempos están en tipos de mensaje y clases de desempeño.
Requisitos de comportamiento de respuesta (cláusula 6.4)
- La reacción del nodo receptor debe encajar en el requisito global de la función distribuida.
- Debe especificarse el comportamiento básico de la función en casos degradados: mensajes erróneos, datos perdidos por una interrupción de comunicación, limitaciones de recursos, datos fuera de rango, un nodo remoto que no responde.
Estos últimos son temas locales de cada función y quedan fuera de la serie. Lo que sí le toca a la serie es entregar los atributos de calidad que viajan con el dato.
Cómo llega la norma del requisito a la prueba
La parte 5 (cláusula 6.5) describe el camino: identificar las funciones y categorizarlas según sus requisitos de comunicación; descomponerlas en entidades que se comunican (nodos lógicos); y definir un modelo de datos y de servicios de comunicación (parte 7). Ese modelo se mapea sin ambigüedad a pilas de comunicación actuales (partes 8 y 9).
Un detalle de la parte 1 (cláusula 7.1) explica por qué la norma tiene capas: define servicios abstractos (ACSI), independientes de un protocolo concreto, y luego los asigna a protocolos concretos mediante mapeos específicos (SCSM). La implementación interna de la interfaz del equipo con los servicios abstractos es un asunto local. La norma ofrece varios mapeos para la subestación, y la elección depende de los requisitos funcionales y de desempeño.
- Requisito de interoperabilidad. Sintaxis, semántica y función conjunta entre equipos de distintos fabricantes
- Modelo de datos y servicios abstractos. Parte 7: nodos lógicos, datos, atributos y servicios independientes del protocolo
- Mapeo a protocolos concretos. Partes 8 y 9: el modelo se lleva a MMS, GOOSE y valores muestreados
- Declaraciones del fabricante. PICS, MICS y PIXIT describen qué implementa el equipo
- Prueba de conformidad. Parte 10: casos de prueba contra un equipo complementario
- Pruebas del proyecto. FAT y SAT sobre el sistema real según los requisitos del cliente
La prueba de conformidad y lo que no cubre
La interoperabilidad depende de dos cosas: las propiedades del equipo y el diseño e ingeniería del sistema. Por eso la norma separa dos niveles de verificación.
Conformidad del equipo. La parte 10 la define como la prueba de tipo de la comunicación del equipo y, como la comunicación forma un sistema, la prueba de los IED incorporados en él. El fabricante entrega el equipo listo para probar, una declaración de conformidad de implementación del protocolo (PICS), información adicional para la prueba (PIXIT), una declaración de conformidad del modelo (MICS) y los manuales. Con base en esa documentación se personaliza el conjunto de pruebas. Las pruebas del equipo incluyen, según corresponda y en positivo y en negativo:
- inspección de la documentación y del control de versiones;
- verificación del archivo de configuración del equipo contra el esquema de sintaxis y contra el modelo de objetos;
- verificación de la pila de comunicación contra el mapeo aplicable;
- verificación de los servicios ACSI implementados;
- verificación de las extensiones propias del fabricante.
La parte 10 señala que estas pruebas se concentran en situaciones difíciles de probar en una aceptación en fábrica o en sitio y que previenen riesgos de interoperabilidad: paquetes retrasados, perdidos, duplicados o desordenados; nombres o tipos de dato que no coinciden; límites o tiempos de espera excedidos; respuestas negativas forzadas y operaciones simultáneas de varios clientes.
Pruebas del proyecto. La norma es explícita: la conformidad no reemplaza las pruebas específicas del sistema, FAT y SAT. Estas dependen de los requisitos del cliente para una subestación concreta, las hace el integrador y normalmente las presencia el cliente. Aumentan la confianza en que se identificaron y resolvieron los problemas potenciales y establecen que el sistema se desempeña como se especificó.
Qué significa para quien compra, ingeniería y pone en servicio
- Al comprar: pida las declaraciones PICS, MICS y PIXIT del equipo y compare lo que implementa con lo que su diseño necesita. Que un equipo tenga certificado de conformidad no dice que implemente lo que su proyecto requiere.
- Al diseñar: defina por escrito qué hace cada función ante datos faltantes o inválidos. La norma deja ese comportamiento al diseño.
- Al integrar: use una sola ingeniería de sistema para todos los fabricantes y verifique que las ediciones de la norma que soporta cada equipo sean compatibles; vea ediciones 1, 2 y 2.1 y GOOSE entre relés de distintas marcas.
- Al poner en servicio: planee las pruebas de extremo a extremo en FAT y SAT; los equipos y métodos están en herramientas de prueba IEC 61850 y en normas para FAT y SAT.
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Referencias
- IEC 61850-5 (edición 1, 2003): cláusula 6, objetivos y requisitos.
- IEC TR 61850-1 (edición 1, 2003): cláusulas 7 y 9.
- IEC 61850-10 (edición 1, 2005): cláusulas 5 y 6.
Preguntas frecuentes
¿Interoperabilidad es lo mismo que intercambiabilidad?
No. La norma excluye la intercambiabilidad de su alcance: cambiar un equipo por otro de otra marca sin tocar nada exigiría además una funcionalidad estandarizada, que IEC 61850 no define. La norma persigue que equipos de distintos fabricantes cooperen, no que sean idénticos.
¿Un equipo con prueba de conformidad garantiza que el sistema funcionará?
No del todo. La norma reconoce que las pruebas de tipo y de conformidad no garantizan por completo que se cumplan todos los requisitos funcionales y de desempeño, pero que, bien hechas, reducen de manera significativa el riesgo de problemas costosos en la integración en fábrica y en sitio. Tampoco reemplazan las pruebas FAT y SAT del proyecto.
¿Dos equipos que usan el mismo mapeo se entienden siempre entre sí?
Es una condición necesaria: la norma advierte que solo los componentes de aplicación que implementan el mismo mapeo específico de servicios de comunicación (SCSM) son interoperables. Además deben coincidir en el modelo de datos y en la ingeniería del sistema.