Nodos lógicos de medición IEC 61850: MMXU, MMTR y sensores

Qué dice la norma y para qué sirve

La edición 1 de IEC 61850-7-4 (2003) reúne la medición en el grupo M y los sensores y el monitoreo en el grupo S. Los nodos de medición responden a una pregunta práctica: dónde está cada magnitud en el modelo del relé o del medidor y cómo se llama. Los nodos de sensores hacen lo mismo con las variables de estado de un equipo primario, como el gas de un interruptor o el aceite de un transformador. Cómo CSWI, CILO y XCBR forman la cadena de mando está en nodos lógicos de control IEC 61850.

Ambos grupos son ejemplos claros de cómo un modelo común reduce el trabajo de integración: el SCADA lee las mismas rutas en cualquier equipo, sin tablas de registros propias de cada fabricante. La clasificación de grupos está en la guía de grupos de nodos lógicos. Cómo modela IEC 61850 los aerogeneradores y los recursos distribuidos se explica en nodos lógicos IEC 61850 para eólica y generación.

Esta guía describe el modelo. El cálculo del factor de potencia o de los índices de calidad no se trata aquí: cada tema tiene su guía, como factor de potencia en la industria.

Nodos del grupo M

MMXU y MMXN

MMXU calcula corrientes, tensiones, potencias e impedancias en un sistema trifásico. Sus datos son opcionales y cubren potencia activa, reactiva y aparente totales, factor de potencia medio, frecuencia, tensiones entre fases y a tierra, corrientes de fase, potencias por fase, factor de potencia y impedancia por fase. MMXN hace lo mismo para un sistema monofásico, donde tensiones y corrientes no se relacionan con una fase.

Cuando el equipo mide a través de un transformador de medida externo, la fuente de la medida se modela con los nodos de equipo primario.

MMTR

MMTR calcula energía trifásica y se usa principalmente para facturación. Maneja energía neta aparente, real y reactiva desde el último reinicio, y la energía de suministro y de demanda, con una dirección por defecto: el suministro es el flujo hacia la barra y la demanda es el flujo que sale de ella. Para saber qué convención usa un medidor, se revisa esa definición antes de interpretar los signos.

MSQI

MSQI describe las componentes de secuencia positiva, negativa y cero de corriente y de tensión, los valores de la transformación DQ0 y varios índices de desequilibrio, incluidos los máximos. Debe usarse al menos uno de sus datos de secuencia.

MHAI y MHAN

MHAI calcula armónicos o interarmónicos en un sistema trifásico. Dos ajustes definen qué se obtiene: la frecuencia base y la ventana de evaluación. Cuando la ventana equivale a un ciclo de la frecuencia base, el resultado son los armónicos; con más ciclos aparecen además los subarmónicos y sus múltiplos. La frecuencia más baja analizable es el inverso de la ventana y la más alta es la mitad de la tasa de muestreo. La frecuencia se puede dar o calcular, por ejemplo con un lazo de enganche de fase, aunque solo cuando hay una frecuencia dominante. Para los métodos de cálculo de perturbaciones la norma remite a IEC 61000-4-7 e IEEE 519. Vea estudio de armónicos IEEE 519 y la herramienta gratuita de distorsión armónica THD.

MSTA

Muchos valores no se usan en bruto sino como promedios, mínimos y máximos en un periodo de evaluación. MSTA los calcula para corriente, tensión y potencias aparente, activa y reactiva. El periodo se ajusta y una orden de control inicia el intervalo; el reporte puede arrancar al terminar el periodo.

MDIF

Proporciona los valores calculados que representan el otro lado de una línea u otro objeto, como los usa la protección diferencial (PDIF): la corriente de operación remota o las muestras de corriente de cada fase.

El valor medido: rango, calidad y tiempo

Los datos de medida usan la clase MV (valor medido) de la parte 7-3. Cada valor trae:

• el valor (mag), que se reporta por cambio;
• un indicador de rango: normal, alto, bajo, muy alto o muy bajo;
• la calidad y la estampa de tiempo, obligatorias;
• como configuración, la unidad, la banda muerta (db) y un parámetro (zeroDb) que fuerza a cero los valores muy próximos a cero;
• opcionalmente, una tasa de muestreo y la sustitución.

La banda muerta es un porcentaje del rango entre el máximo y el mínimo: un valor se reporta cuando cambia más que ese porcentaje. Esa es la razón de una consulta frecuente: el SCADA no «ve» pequeñas variaciones porque se filtran en el origen. Para un medidor de facturación, que no puede perder resolución, la banda se ajusta con cuidado.

Nodos del grupo S: sensores y monitoreo

SIMG. La alarma de gas crítico (para rellenar) es obligatoria; otras indican gas inseguro (bloquear la operación del equipo) o peligroso (disparar para aislar el equipo), y debe usarse al menos una de las alarmas de presión, densidad o temperatura según lo supervisado. Esto se relaciona con la alarma de baja presión de SF6 y con el monitor de densidad de SF6. Si hay más puntos de medida, se agregan con extensiones numeradas del dato (Tmp1, Tmp2…).

SIML. Para transformadores y cambiadores de tomas con aceite. Entre sus datos opcionales figura el gas en el líquido, que según la norma puede usarse para la alarma o el disparo del Buchholz. Es el nodo donde viven la humedad, el hidrógeno y el nivel; el tema se amplía en monitoreo en línea de transformadores. Consulte también el disparo por Buchholz o presión súbita.

SARC y SPDC. SARC distingue la falla por arco (obligatoria) del arco de maniobra; SPDC reporta el nivel acústico y la alarma de descargas parciales, con un contador de operaciones obligatorio.

Cómo se aplica

• Lista de señales: definir qué datos se llevan al SCADA y con qué banda muerta.
• Pruebas: inyectar una magnitud conocida y comparar el valor del nodo con la referencia, verificando también el rango y la calidad que informa.
• Medición de calidad: ubicar en MHAI y MSQI lo que el analizador o el relé calculan; la medición y la calidad de potencia tienen su propia guía.
• Monitoreo: unir SIMG y SIML con las alarmas que el operador ve.

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En Tiza Group verificamos mediciones, escalas, bandas muertas y alarmas de sensores en sus IED, de la fuente al SCADA. Lo hacemos de forma remota con nuestra configuración remota de relés o en sitio con nuestra ingeniería IEC 61850. Cómo modela IEC 61850 una medida (valor, banda muerta, rango, vector y tres fases) se explica en medidas en IEC 61850.

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Referencias

• IEC 61850-7-4, edición 1 (2003): cláusulas 5.10 y 5.11, tablas 7 y 8.
• IEC 61850-7-3, edición 1 (2003): clase de dato MV.
• IEC 61000-4-7 e IEEE 519: métodos de cálculo de armónicos (citados por la norma).

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