La red de fibra óptica entre subestaciones usa cables OPGW en las líneas de transmisión o ADSS en estructuras de distribución, y multiplexores que reparten la capacidad entre teleprotección, diferencial de línea, SCADA, voz y datos. Los multiplexores SDH asignan canales fijos; los de paquetes MPLS-TP conservan el comportamiento determinista de transporte. Para la diferencial de línea importan la latencia y, sobre todo, que el retardo sea igual en ambos sentidos.
Qué es y dónde está
La red de fibra óptica de una empresa eléctrica une sus subestaciones y centros de control. Lleva teleprotección, diferencial de línea (87L), SCADA, voz operativa, video y datos corporativos. Tiene dos capas: el cable de fibra, que va por las líneas de transmisión o distribución, y los multiplexores, que en cada subestación reparten la capacidad entre servicios.
En la casa de control, el cable llega a un distribuidor óptico (ODF), de allí sale en cordones al multiplexor y del multiplexor salen las interfaces hacia el equipo de teleprotección, los relés de línea, la RTU o gateway y la red de comunicaciones de subestación.
Partes principales
- OPGW (optical ground wire): reemplaza el cable de guarda de la línea y lleva las fibras dentro de un conductor metálico. IEEE 1138 fija su desempeño y sus pruebas.
- ADSS (all-dielectric self-supporting): cable sin metal, autosoportado, para estructuras de distribución o líneas donde no se cambia la guarda. IEEE 1222 cubre su desempeño y sus pruebas.
- Cajas de empalme en las torres y en la llegada a la subestación, donde el OPGW pasa a un cable dieléctrico que entra a la casa de control.
- Distribuidor óptico y cordones de conexión.
- Multiplexor con tarjetas de interfaz: E1 y 64 kbit/s según ITU-T G.703, X.21, IEEE C37.94, Ethernet y, en algunos, tarjetas de teleprotección integradas.
- Gestión centralizada de la red.
Cómo funciona
Multiplexación por división de tiempo (SDH/PDH). La jerarquía digital síncrona (ITU-T G.707) asigna a cada servicio un intervalo de tiempo fijo dentro de una trama. Un canal de 64 kbit/s para teleprotección tiene siempre la misma capacidad y una latencia fija y baja. Los anillos SDH se protegen con mecanismos como SNCP o MS-SPRing (ITU-T G.841): si se corta una fibra, el tráfico pasa a la otra dirección del anillo.
Multiplexación por paquetes (MPLS-TP). El perfil de transporte de MPLS (requisitos en RFC 5654, arquitectura en RFC 5921) lleva todo en paquetes, pero con trayectos preconfigurados, supervisión y protección propias de una red de transporte. Los servicios E1 o C37.94 se llevan por emulación de circuitos. RFC 5654 exige soportar trayectos bidireccionales co-routed, en los que ida y vuelta siguen la misma ruta.
| Tecnología | Cómo reparte la capacidad | Latencia | Protección ante un corte |
|---|---|---|---|
| SDH (ITU-T G.707) | Un intervalo de tiempo fijo por servicio | Fija y baja | SNCP o MS-SPRing (ITU-T G.841): el tráfico pasa a la otra dirección del anillo |
| MPLS-TP | Paquetes con trayectos preconfigurados; E1 o C37.94 por emulación de circuitos | Exige ingeniería cuidadosa de latencia y simetría para protección | Supervisión y protección propias de una red de transporte |
Interfaces para protección. IEEE C37.94 define la interfaz óptica entre teleprotección y multiplexor a N × 64 kbit/s (N de 1 a 12), en fibra multimodo hasta 2 km y, desde la edición de 2017, monomodo hasta 20 km. G.703 define interfaces eléctricas, que exigen cuidar el blindaje y la tierra en el cableado.
Latencia y asimetría para la 87L. El relé diferencial de línea compara muestras de ambos extremos, así que debe saber cuánto tardaron en llegar. El método de canal (ping-pong) mide el tiempo de ida y vuelta y supone que cada sentido tarda la mitad. Si los retardos difieren, el error de alineación es la mitad de la diferencia. A 60 Hz, cada milisegundo de error equivale a 21,6 grados; a 50 Hz, a 18 grados. Eso aparece como corriente diferencial falsa. El riesgo crece cuando un anillo conmuta solo un sentido de transmisión. Las soluciones son conmutar ambos sentidos juntos, usar trayectos simétricos o sincronizar los relés por tiempo externo (GNSS o PTP), que permite medir cada sentido por separado (ver sincronización de tiempo).
Variantes y criterios de selección
- Fibra dedicada relé a relé: la opción más simple y rápida para la 87L en líneas cortas; consume fibras.
- SDH: latencia fija y determinista, con amplia base instalada en empresas eléctricas.
- MPLS-TP o paquetes con calidad de servicio: más capacidad para Ethernet y video; exige ingeniería cuidadosa de latencia y simetría para protección.
- OPGW o ADSS según la línea, el vano y si hace falta cable de guarda.
- Monomodo (ITU-T G.652) para enlaces largos; multimodo solo para tramos cortos dentro de la subestación.
Datos clave de especificación
- Número de fibras del cable y reserva para crecimiento.
- Balance óptico: potencia del transmisor menos sensibilidad del receptor, que debe superar la suma de pérdidas de la fibra, empalmes y conectores más un margen. Los valores salen de las hojas de datos de cada equipo.
- Latencia máxima admitida por cada servicio de protección y tiempo de conmutación de la protección del anillo.
- Tipo y número de interfaces C37.94, G.703, E1 y Ethernet.
- Sincronización de la red (reloj de referencia) y, si se requiere, distribución de tiempo.
- Alimentación desde baterías y redundancia de tarjetas.
Integración con protección y control
No hay un nodo lógico IEC 61850 para el multiplexor como tal. En los relés, la supervisión del canal se refleja en alarmas de comunicación y, en IEC 61850, en el nodo LCCH de supervisión del canal físico. Las alarmas del sistema de gestión del multiplexor deben llegar al centro de control, porque una degradación del canal afecta la protección.
Pruebas en puesta en servicio y mantenimiento
- OTDR en cada fibra: longitud, atenuación, empalmes y conectores.
- Pérdida de inserción con fuente y medidor de potencia.
- Tasa de error (BER) en cada canal E1 o 64 kbit/s.
- Latencia de cada servicio de protección, por ambas rutas del anillo.
- Conmutación del anillo con la 87L en servicio de prueba, verificando retardo y asimetría que reporta el relé.
- Pruebas del esquema completo en pruebas extremo a extremo.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Conectores sucios o cordones doblados: primero limpiar e inspeccionar.
- Humedad en cajas de empalme de OPGW: atenuación que crece con el tiempo.
- Conmutación unidireccional del anillo: asimetría y operaciones falsas de la 87L.
- Errores de reloj del multiplexor: deslizamientos y errores intermitentes.
- Conexión cruzada equivocada de un intervalo de tiempo o de un trayecto.
- Fibras de transmisión y recepción invertidas en C37.94.
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Referencias
- IEEE 1138: pruebas y desempeño del cable de guarda con fibra óptica (OPGW).
- IEEE 1222: pruebas y desempeño del cable ADSS para líneas eléctricas.
- IEEE C37.94: interfaces ópticas de N × 64 kbit/s entre teleprotección y multiplexor.
- ITU-T G.703, G.707, G.841 y G.652.
- IETF RFC 5654 y RFC 5921: requisitos y arquitectura de MPLS-TP.
- IEC TR 61850-90-12: guía de ingeniería de redes de área amplia.
Preguntas frecuentes
¿Por qué disparó la diferencial de línea cuando el multiplexor conmutó el anillo?
Una causa conocida es la asimetría: si solo un sentido pasa a la ruta de respaldo, el retardo de ida deja de ser igual al de vuelta. Un relé que estima el retardo por ida y vuelta (ping-pong) alinea mal las muestras y ve una corriente diferencial falsa.
¿Qué diferencia hay entre OPGW y ADSS?
El OPGW reemplaza el cable de guarda de una línea aérea y lleva las fibras dentro de un conductor metálico. El ADSS es totalmente dieléctrico y autosoportado; se instala en estructuras existentes, sobre todo de distribución, sin función de guarda.
¿Se puede llevar la 87L por una red de paquetes?
Sí, si la red garantiza latencia acotada y trayectos simétricos. MPLS-TP permite trayectos bidireccionales que siguen la misma ruta en ambos sentidos. También ayuda sincronizar los relés por tiempo externo, que les permite medir cada sentido por separado.