IRIG-B es un código de tiempo serie que un reloj GNSS envía por cable a los relés una vez por segundo; 1PPS es un pulso que solo marca el inicio de cada segundo, y NTP/SNTP lleva la hora por la red Ethernet. IRIG-B y SNTP bastan para estampar eventos con exactitud del orden del milisegundo; para valores muestreados y sincrofasores se necesita 1PPS o PTP.
Qué son IRIG-B, 1PPS y SNTP y sus normas
Son los tres métodos clásicos para llevar la hora de un reloj GNSS a los relés, registradores y controladores de una subestación.
- IRIG-B es uno de los códigos de tiempo serie definidos por el Range Commanders Council en IRIG Standard 200, publicado en ediciones sucesivas (200-04, 200-16); las definiciones de trama de esta guía no cambian entre ellas. Las extensiones de IEEE 1344, revisada y publicada como IEEE C37.118, usan sus bits de control para agregar año, segundo intercalar, horario de verano, desfase horario y calidad del tiempo.
- 1PPS es un pulso por segundo cuyo flanco marca el inicio exacto del segundo. No dice qué hora es.
- NTP versión 4 está en RFC 5905 (2010), que dejó obsoletas las RFC 1305 y 4330. SNTP es un subconjunto de NTP descrito en la sección 14 de la misma RFC.
Dónde se usan y por qué
En una subestación convencional, el reloj de la casa de control entrega IRIG-B por cable a relés y registradores, y SNTP por la red a controladores, HMI y gateway. IEC 61850-5 define clases de exactitud de tiempo: la T1, de ±1 ms, para estampar eventos, se cumple con IRIG-B o SNTP. Las clases más exigentes, hasta la T5 de ±1 µs, para valores muestreados y sincrofasores, piden 1PPS o PTP. El panorama completo está en la guía de sincronización de tiempo en subestaciones.
Cómo funcionan
Trama IRIG-B. Una trama dura un segundo y tiene 100 bits de 10 ms. Cada bit se codifica por el ancho del pulso:
- 2 ms para un cero;
- 5 ms para un uno;
- 8 ms para los identificadores de posición, que aparecen cada 10 bits.
Dos identificadores seguidos marcan el inicio de la trama, y el flanco de subida del segundo de ellos es el instante exacto del segundo. La trama lleva la hora del año en BCD (segundos, minutos, horas y día) y, según el formato, bits de control, segundos binarios del día y el año.
Nombres de formato. Tras la letra B vienen tres cifras:
- Modulación: 0 = ancho de pulso sin portadora (nivel desplazado de corriente continua, DCLS); 1 = seno modulado en amplitud.
- Portadora: 0 = sin portadora; 2 = 1 kHz.
- Contenido: de 0 a 7. Por ejemplo, x0 = hora BCD, control y segundos binarios; x2 = solo hora BCD; x4 = además el año.
Así, B002 y B122 llevan lo mismo, pero el primero es de nivel desplazado y el segundo modulado. En la señal modulada, la relación entre amplitud alta y baja es nominalmente 10:3.
Exactitud. La señal de nivel desplazado tiene flancos bien definidos; la modulada exige detectar cruces por cero y compensar retardos, y un fabricante de relojes indica que la diferencia suele ser de unos pocos microsegundos. Como orden de magnitud, IRIG-B entrega entre 10 µs y 1 ms según la modulación y la instalación.
NTP y SNTP. El cliente envía una petición por UDP al puerto 123 y registra cuatro marcas de tiempo: T1 al enviar, T2 cuando llega al servidor, T3 cuando el servidor responde y T4 cuando recibe. Con ellas calcula:
- desfase = ((T2 − T1) + (T3 − T4)) / 2;
- retardo de ida y vuelta = (T4 − T1) − (T3 − T2).
La fórmula supone que ida y vuelta tardan lo mismo; cualquier asimetría se vuelve error. Las marcas son de 64 bits: 32 para los segundos desde 1900 y 32 para la fracción. Un servidor conectado directamente a la referencia, como un reloj GNSS, es de estrato 1. IEC 61850-8-1 usa SNTP para la sincronización de los IED en el bus de estación. Exactitud típica: del orden de 1 a 10 ms.
| Método | Medio | Qué entrega | Exactitud típica o uso |
|---|---|---|---|
| IRIG-B | Cable dedicado | Hora del año y marca del inicio del segundo | Entre 10 µs y 1 ms según la modulación y la instalación |
| 1PPS | Cable dedicado | Solo el inicio exacto del segundo, sin la hora | Opción para las clases exigentes, hasta T5 (±1 µs) |
| SNTP | Red, UDP puerto 123 | Hora con marcas de 64 bits | Del orden de 1 a 10 ms |
Configuración
- Formato IRIG-B igual en reloj y relé, incluidas las extensiones IEEE 1344 o C37.118.
- Hora local o UTC y signo del desfase coherentes: C37.118 invirtió la convención de signo de IEEE 1344.
- Carga de cada salida: un fabricante indica hasta 20 equipos por salida IRIG-B de uno de sus relojes; con más, se usa un distribuidor. La señal de nivel desplazado suele ser punto a punto.
- SNTP: dirección del servidor principal y de respaldo, intervalo de consulta y zona horaria.
- Prioridad de fuentes en el IED cuando tiene IRIG-B y SNTP a la vez.
Seguridad
IRIG-B y 1PPS van por cable dedicado; su riesgo es físico. NTP/SNTP sin protección acepta respuestas falsas: alguien en la red puede mover la hora, desordenar los registros y afectar la validación de certificados, que depende de la fecha. RFC 8915 define Network Time Security (NTS) para NTP; antes de exigirlo hay que confirmar en la hoja de datos que cada IED lo soporte. En la práctica: servidores de tiempo propios, sin acceso desde fuera, y reglas de firewall que solo permitan NTP desde ellos. Ver IEC 62351.
Problemas típicos en campo y diagnóstico
- Formato distinto entre reloj y relé: el relé no se sincroniza o lee mal el año.
- Polaridad invertida en la entrada IRIG-B.
- Salida sobrecargada con demasiados relés en paralelo: flancos deformados.
- Horas de diferencia por zona horaria o signo del desfase.
- SNTP con varios milisegundos de error por un servidor lejano o tráfico asimétrico.
- Bit de calidad ignorado: el reloj avisa que perdió GNSS y el relé sigue usando su hora.
Para diagnosticar: estado de sincronización y fuente activa en cada IED, alarmas del reloj, osciloscopio en la salida IRIG-B para ver forma y nivel, y la misma señal aplicada a varios relés para comparar sus estampas.
Convivencia con otros protocolos
IRIG-B, SNTP y PTP suelen coexistir: el mismo reloj GNSS entrega los tres. En una subestación digital, PTP sincroniza las unidades de fusión y SNTP el bus de estación. Los registradores de fallas y PMU usan IRIG-B con extensiones C37.118 o PTP. SNTP viaja por la red del bus de estación junto con MMS y el telecontrol, como se ve en la arquitectura de comunicaciones de subestación.
Pruebas
- Exactitud: comparar la hora o el pulso de cada IED contra una referencia independiente.
- Estampas: aplicar una misma señal binaria a varios relés y comparar sus eventos.
- Pérdida de GNSS: desconectar la antena y verificar alarmas, bits de calidad y comportamiento de cada IED.
- Configuración: formato, zona horaria, horario de verano y servidores de respaldo.
Sincronización con Tiza Group
¿Sus eventos no cuadran entre relés o un IED no toma la hora? En Tiza Group revisamos la configuración de tiempo con nuestra configuración remota de relés y, en sitio, con nuestra ingeniería IEC 61850, que incluye la sincronización de tiempo, en subestaciones e industria.
Referencias
- IRIG Standard 200 (ediciones 200-04 y 200-16): formatos de código de tiempo serie IRIG (Range Commanders Council).
- IEEE C37.118.1: sincrofasores (extensiones de IRIG-B).
- IETF RFC 5905: NTP versión 4 (incluye SNTP).
- IETF RFC 8915: Network Time Security para NTP.
- IEC 61850-5: clases de desempeño de tiempo.
- IEC 61850-8-1: mapeo a MMS e ISO/IEC 8802-3, sincronización por SNTP.
Preguntas frecuentes
¿Qué formato IRIG-B debo configurar en el relé?
El mismo que entrega el reloj: B00x si la salida es de nivel desplazado sin portadora, o B12x si es modulada sobre 1 kHz. La última cifra indica si la trama trae año y segundos binarios. Además, ambos deben coincidir en si usan las extensiones IEEE 1344 o C37.118 y en la convención de hora local o UTC.
¿Por qué mis relés muestran una hora con horas de diferencia?
Casi siempre es la zona horaria o el desfase local configurado en un equipo y no en otro, o una interpretación distinta del signo del desfase entre IEEE 1344 y C37.118. Revise si el reloj entrega UTC o local y cómo lo interpreta cada relé.
¿SNTP es suficiente para una subestación?
Para ordenar eventos, reportes y registros del SCADA, sí: su exactitud es del orden de milisegundos. No basta para valores muestreados, sincrofasores ni localización por onda viajera, que necesitan un microsegundo o mejor.