El modelo de objetos de SCL, definido en la parte 6 de IEC 61850, se compone de tres estructuras: la subestación (unifilar y funciones), el producto (IED, servidores, dispositivos y nodos lógicos) y la comunicación (subredes y puntos de acceso). El nodo lógico es el objeto que las une: es a la vez una función del patio y un cliente o servidor de la red. Sobre ese modelo se escribe cualquier archivo SCL.
Qué dice la norma y para qué sirve
La parte 6 de IEC 61850 (en su edición 1, de 2004) define el lenguaje SCL, un formato de archivo basado en XML. Antes de la sintaxis, la norma describe el modelo de objetos que ese lenguaje serializa. Entender ese modelo evita perderse en el XML: un archivo SCL es una foto de ese modelo escrita en un formato estándar, y su significado depende del modelo, no de la sintaxis.
Sirve para que las herramientas de ingeniería de distintos fabricantes intercambien, sin traducción manual, tres cosas: la especificación funcional de un sistema, la capacidad de cada IED y el sistema ya ingeniado con sus direcciones y conexiones. El procedimiento completo está en ingeniería top-down y bottom-up, y los tipos de archivo, en archivos SCL de IEC 61850.
Qué cubre el modelo
Según la cláusula 6.1, el modelo completo describe:
- La estructura del sistema primario: qué aparatos hay y cómo se conectan en el unifilar.
- El sistema de comunicación: a qué subredes se conecta cada IED y por cuál de sus puertos lógicos.
- La comunicación de aplicación: cómo se agrupan los datos para enviarlos, qué dispara el envío y qué entradas de otros IED necesita cada función.
- Cada IED: sus dispositivos lógicos, los nodos lógicos con su clase y tipo, los reportes y su contenido, las asociaciones preconfiguradas y qué datos se registran.
- Las plantillas de tipos: los nodos lógicos del estándar tienen datos obligatorios, opcionales y definidos por el usuario, por lo que no son instanciables tal cual. SCL define plantillas que contienen los datos realmente implementados.
- La relación entre los nodos instanciados, el IED que los aloja y la función en el patio.
SCL permite además datos propios como ampliación de las clases estándar, y nodos lógicos completamente nuevos, siempre con el atributo de espacio de nombres correspondiente (ver espacios de nombres y extensión del modelo).
Las tres estructuras y las plantillas
El modelo tiene tres partes y un complemento:
| Parte | Qué representa | Objetos principales |
|---|---|---|
| Subestación | El patio visto por sus funciones, según IEC 61346-1 | Substation, VoltageLevel, Bay, Equipment, SubEquipment, ConnectivityNode, Terminal |
| Producto (IED) | Los equipos de automatización | IED, Server, LDevice, LNode (en el IED, elemento LN) |
| Comunicación | Cómo se conectan los IED | SubNetwork, ConnectedAP, Router, Clock |
| Plantillas de tipos | Qué datos existen realmente en un IED | LNodeType, DOType, DAType |
Las dos primeras son jerarquías: cada objeto contiene objetos de nivel inferior y su designación se arma con el lugar que ocupa. La de comunicación, en cambio, no es jerárquica: solo modela las conexiones lógicamente posibles entre IED. Las plantillas permiten describir, de forma reutilizable, qué datos y atributos existen en un equipo (se detallan en DataTypeTemplates en SCL).
El nodo lógico, el objeto que une todo
La figura 2 de la parte 6 muestra al nodo lógico (LN) como el objeto de transición entre estructuras. Una misma instancia de LN tiene dos caras:
- Una función en el patio: por ejemplo, el LN de control de maniobra CSWI controla un interruptor, y el LN de interruptor XCBR lo representa.
- Un papel en la red: como cliente que pide datos a otros nodos, o como servidor que los ofrece.
En SCL el mismo nodo se referencia de dos maneras: el elemento LNode vive en la sección de subestación y el elemento LN vive en la sección del IED. Convención práctica de la norma: los nodos de maniobra se cuelgan del aparato que maniobran, los de medida de la bahía que entrega la medida, y los de transformador del transformador correspondiente.
La estructura de subestación
Es una jerarquía por función: subestación, nivel de tensión, bahía y equipo (con subequipo para casos como una sola fase). El nodo de conectividad representa los puntos donde se unen aparatos (un barraje o una conexión dentro de la bahía) y cada aparato tiene terminales que se conectan a esos nodos; así queda descrito el unifilar. El transformador de potencia es un equipo especial que puede colgar de la subestación, del nivel de tensión o de la bahía. Las funciones ajenas al sistema eléctrico, como supervisión de edificios o contra incendio, se modelan con Function y SubFunction.
La finalidad de esta parte, dice la norma, es doble: asociar un nodo lógico y su función a una parte del patio, y derivar de allí su designación funcional. El detalle está en la sección Substation de SCL.
La estructura de producto
El IED contiene un servidor, que es la entidad de comunicación a través de la cual se accede a sus dispositivos lógicos, y estos contienen los nodos lógicos con sus datos. Los datos que un nodo ofrece (capacidad como servidor) quedan descritos en SCL. Los datos que necesita de otros (lado cliente) los define la implementación de la función y los configura el ingeniero con la herramienta del IED, aunque SCL también permite describirlos para modelar el flujo de datos entre nodos. Más detalle en la sección IED de SCL.
El modelo de comunicación
La norma aclara que una subred, en este nivel, es solo un nodo lógico de conexión entre puntos de acceso, no una estructura física. Todos los puntos conectados a una subred pueden hablar entre sí con el mismo protocolo. Varias subredes lógicas con protocolos distintos pueden convivir sobre el mismo cable.
- Punto de acceso: conecta los dispositivos lógicos de un IED con una subred. Puede ser un puerto físico o una dirección lógica. Un mismo punto puede servir a varios dispositivos lógicos, y un nodo cliente puede usar varios puntos para hablar con subredes distintas. El ejemplo de la norma: un controlador de maniobra recibe datos de un bus de proceso y los ofrece como servidor al bus entre bahías.
- Router: amplía el acceso de los clientes a servidores de otra subred. Pero solo cruzan los servicios que usan capa de red; GOOSE, valores muestreados y mensajes de sincronización de tiempo no atraviesan un router.
- Reloj: indica en qué subred está el reloj maestro que sincroniza a los demás IED.
Las direcciones concretas de cada punto no están en el modelo del IED sino en la sección Communication de SCL.
Designación: nombre técnico y descripción
Casi todos los objetos tienen dos designaciones:
- name: clave técnica del objeto en su nivel; se usa para referencias y para el procesamiento automático. Los atributos que enlazan siguen el patrón «tipo destino + Name», como daName.
- desc: texto para operadores y manuales, relativo a su nivel. La norma advierte que se usa en ingeniería y que generar el texto de un proyecto a partir de una plantilla no está normalizado.
La referencia completa de un objeto es la concatenación de los nombres de los niveles superiores. La norma exige la sintaxis de designación de IEC 61346-1 y recomienda usar la serie completa; por eso los caracteres especiales de esa norma, como «=» o «+», no deben aparecer dentro de los nombres. Cómo se forma el nombre de una señal se explica en nombres de nodos lógicos y señales en SCL. Cuándo usar reportes con memoria y cuándo sin ella, y cómo se recuperan con EntryID, está en reportes MMS buffered y unbuffered.
Pasarelas y redundancia
Una pasarela que es servidor IEC 61850 se modela como cualquier IED; el dato Proxy del nodo LPHD indica si un dispositivo lógico alojado es imagen de otro IED. Una que actúa como cliente debe alojar un nodo ITCI.
Sobre redundancia, la cláusula 6.5 distingue tres niveles:
| Nivel | ¿Se describe en SCL? | Ejemplo |
|---|---|---|
| Interna del IED | No; queda oculta en el equipo y solo se ve por mensajes de error | Fuentes o procesadores duplicados |
| Del sistema de comunicación | No en el SCL base; podría usar parámetros privados que no funcionarían entre fabricantes | Anillo Ethernet de conmutadores |
| De aplicación | Sí, de forma obligatoria | Protección principal 1 y principal 2 |
Cada IED que aporta redundancia de aplicación se modela con su propio nombre, junto con las subredes adicionales que use. La coordinación entre funciones redundantes se hace entre los nodos lógicos que las implementan.
Cómo se implementa a nivel general
En un proyecto, el modelo se materializa así:
- Especificación. Unifilar con los nodos lógicos asignados a aparatos y bahías, sin IED
- Capacidades de los IED. Cada equipo declara sus nodos, datos y servicios
- Sistema asignado. Cada nodo queda ligado a un IED y a un aparato, con puntos de acceso y subredes
- Asociaciones. Conexiones cliente-servidor a nivel de dato, necesarias si el IED no las crea de forma dinámica
El resultado de las dos últimas etapas es el sistema ingeniado; la primera es la entrada de la ingeniería. Una herramienta de sistema independiente del fabricante importa las capacidades de varios IED, añade la información compartida y genera el archivo del sistema, que luego cada herramienta de IED usa para su parte. Cada fabricante conserva libertad para guardar sus parámetros internos, como la relación de un dato con los bornes de una tarjeta, que quedan fuera de la norma.
Una buena práctica es validar el archivo antes de cargarlo: nombres únicos, nodos asignados a un IED que exista, puntos de acceso conectados a una subred. Puede abrir sus archivos con nuestro visor SCL IEC 61850 para revisar IED, subredes y direcciones sin subirlos a ningún servidor.
Le ayudamos con su ingeniería de comunicaciones
Si su proyecto tiene archivos SCL que no se ponen de acuerdo, o necesita llevar el modelo del unifilar a la comunicación de la subestación, en Tiza Group revisamos y ajustamos su configuración con nuestra configuración remota de relés. Para la ingeniería de la red y del sistema completo, vea nuestro servicio de ingeniería IEC 61850 y, para el diseño de esquemas de protección, control y medida, la ingeniería secundaria.
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Referencias
- IEC 61850-6, edición 1 (2004): lenguaje de descripción de configuración; cláusulas 5, 6.1 a 6.5 y 8.4.
- IEC 61850-7-2: dispositivo lógico, nodo lógico y servicios que SCL describe.
- IEC 61346-1 e IEC 61346-2: estructuras y designación de objetos, citadas por la parte 6.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre el atributo name y el atributo desc en SCL?
El name es la clave técnica: identifica al objeto dentro de su nivel de la jerarquía y es lo que usan los demás elementos para referenciarlo. El desc es un texto para personas, útil en pantallas y manuales, pero que la norma no usa para enlazar objetos.
¿SCL describe también la redundancia de la red?
Solo la de aplicación. Dos IED de protección principal 1 y principal 2 se modelan como dos IED con nombre propio. La redundancia interna del equipo y la del medio de comunicación, como un anillo de conmutadores, quedan fuera del modelo.
¿Una pasarela o gateway se modela de forma especial en SCL?
No. Si es un servidor IEC 61850 se describe como cualquier otro IED. Si actúa como cliente, la norma indica que debe alojar un nodo lógico ITCI. El dato Proxy del nodo LPHD indica si un dispositivo lógico es imagen de otro IED.