La sección Substation de un archivo SCL describe el patio como jerarquía funcional: subestación, nivel de tensión, bahía, equipo y subequipo. Los aparatos se unen mediante nodos de conectividad y terminales, que reproducen el unifilar, y a cada nivel se pueden colgar nodos lógicos (LNode) que dicen qué función de automatización cumple ese aparato o esa bahía. Es la base del nombre funcional de cada señal.
Qué dice la norma y para qué sirve
La cláusula 9.2 de IEC 61850-6 (edición 1, 2004) define la sección Substation. Su propósito es describir la estructura funcional de la subestación, identificar los aparatos primarios y sus conexiones eléctricas y, mediante nodos lógicos colgados de esos elementos, indicar qué funciones de automatización tiene el sistema. En un archivo de especificación (SSD) lo hace sin asignar equipos; en uno de sistema (SCD), donde los nodos ya están asignados, relaciona las funciones de cada IED con el sistema de potencia. Las subredes, los puntos de acceso y las direcciones del servidor, GOOSE y valores muestreados están en sección Communication de SCL.
Es la parte del archivo que un ingeniero de patio reconoce de inmediato: es el unifilar, escrito de forma que una herramienta pueda leerlo. Y es también la fuente del nombre funcional de las señales, como se explica en nombres de nodos lógicos y señales en SCL. Para ubicarla dentro del modelo completo, vea el modelo de objetos SCL.
La jerarquía del patio
Los objetos, de mayor a menor nivel, son estos:
| Elemento | Qué representa |
|---|---|
| Substation | La subestación completa. Su nombre es obligatorio, no puede estar vacío y es identificador global. |
| VoltageLevel | Parte de la subestación conectada eléctricamente con una misma tensión. Puede declarar su tensión. |
| Bay | Parte identificable del patio dentro de un nivel de tensión, por ejemplo un campo de línea. |
| Equipment | Aparato del patio: interruptor, seccionador, transformador de tensión o de corriente, devanado, etc. |
| SubEquipment | Parte de un aparato, típicamente una fase. |
| ConnectivityNode y Terminal | Los puntos de unión y las conexiones de cada aparato. |
Para procesos industriales o redes completas puede haber varias secciones Substation, una por subestación que atienda el sistema. Si la sección se usa como plantilla dentro de un archivo de capacidades de un IED (ICD), su nombre debe ser TEMPLATE.
Reglas de unicidad que la norma impone: el nombre del nivel de tensión es único dentro de la subestación, el de la bahía es único dentro de su nivel y, dentro de un mismo contenedor, ningún elemento hijo directo puede repetir nombre. Los nodos lógicos de un mismo nivel también deben tener identificaciones distintas.
Si una barra no tiene aparatos primarios, la norma indica que puede modelarse como una bahía que solo contiene nodos de conectividad.
Equipos y tipos
Los aparatos se identifican con un código de tipo, elegido en lo posible a partir de los nombres de clase de nodos lógicos de IEC 61850-7-4. Algunos de los códigos de la norma, con el número de terminales que cada uno puede tener:
| Código | Aparato | Terminales |
|---|---|---|
| CBR | Interruptor | 2 |
| DIS | Seccionador o cuchilla de puesta a tierra | 2 |
| VTR | Transformador de tensión | 1 |
| CTR | Transformador de corriente | 2 |
| PTW | Devanado de transformador de potencia | 1 |
| PTR | Transformador de potencia | Según devanados |
| LTC | Cambiador de tomas bajo carga | Parte del devanado |
| CAP, REA | Banco de condensadores, reactor | 1 o 2 |
| GEN, MOT | Generador, motor | 1 |
| LIN | Línea aérea o tramo de línea | 2 |
| IFL | Línea alimentadora externa; marca el límite de la subestación | 1 |
La lista completa incluye más tipos (batería, pasatapas, cable, convertidor, descargador de sobretensión y otros). Se admiten códigos privados que empiecen por la letra E, solo con mayúsculas y al menos tres letras.
El transformador de potencia es un equipo especial: puede colgar de la subestación, del nivel de tensión o de la bahía, y contiene sus devanados, a cada uno de los cuales se le puede asignar un cambiador de tomas. El resto de los aparatos conductores solo puede estar en una bahía.
El subequipo permite, por ejemplo, ligar un nodo lógico a una fase concreta (A, B, C, neutro, las tres o ninguna). Tiene además un atributo «virtual» para indicar que el elemento no existe en la realidad: útil cuando una función calcula la corriente de una fase a partir de las otras dos.
El unifilar: nodos de conectividad y terminales
Un nodo de conectividad es el punto donde se unen aparatos. Cada aparato tiene terminales (uno o dos suelen bastar a nivel de unifilar) que apuntan al nodo al que están conectados. La referencia al nodo se escribe de dos formas a la vez, obligatorias ambas: la ruta completa y la lista de atributos separados. La ruta permite validar la consistencia de la conexión en el propio esquema XML; la lista es más fácil de interpretar por las herramientas.
La ruta se forma con los nombres de cada nivel, separados por una barra. Por ejemplo, el nodo L1 en la bahía Q2 del nivel E1 de la subestación Baden se escribe Baden/E1/Q2/L1. Se eligió la barra porque el punto puede aparecer dentro de los nombres de niveles superiores.
Hay un nodo de conectividad predefinido, llamado grounded, que representa la tierra. Un seccionador de puesta a tierra es, por tanto, un seccionador conectado por un lado a ese nodo. Si un aparato no debe conectarse, se elimina su elemento de terminal.
Dónde se cuelgan los nodos lógicos
Todo equipo y todo contenedor de equipos es también contenedor de nodos lógicos. El elemento LNode identifica una función de automatización con estos atributos:
| Atributo | Contenido |
|---|---|
| lnClass | Clase del nodo según IEC 61850-7 (obligatorio) |
| lnInst | Número de instancia; solo puede estar vacío para LLN0 |
| iedName | IED que lo aloja; None si se usa solo como especificación |
| ldInst | Dispositivo lógico del IED donde reside |
| prefix | Prefijo del nodo en el IED, si lo tiene |
| lnType | Tipo de nodo, para detallar datos requeridos o valores de parámetros |
La norma da un criterio de colocación: un nodo de control de maniobra se asocia al aparato que maniobra; uno de medida, a la bahía que entrega las magnitudes; y los de transformador, al transformador. Cuando el nodo se asigna después a un IED, el valor de lnType puede ignorarse o servir para verificar que el tipo de nodo del equipo cumple lo especificado.
Con iedName, ldInst, prefix, lnClass y lnInst queda establecido el enlace entre la función del patio y el sistema de automatización.
Funciones que no son del sistema eléctrico
Para ligar nodos lógicos a cosas que no son de potencia, como la supervisión de puertas o el sistema contra incendio, la sección incluye los elementos Function y SubFunction. Son contenedores de nodos lógicos que pueden alojar equipo general (batería, red auxiliar o motor), pero no definen conexiones entre equipos.
Cómo se implementa a nivel general
Quien especifica un sistema parte del unifilar. Cada aparato lleva su tipo y sus terminales, y a cada uno se le asignan los nodos lógicos que cumplirán su función: control de maniobra, enclavamiento, medida, protección. Un ejemplo de la propia norma es un archivo SSD con un transformador entre 220 kV y 110 kV, con medida de corriente y diferencial, y una bahía con interruptor y seccionador de barra donde cada aparato tiene su nodo de maniobra y su nodo de enclavamiento, sin ningún IED asignado.
- Unifilar. Subestación, niveles de tensión, bahías y aparatos con sus terminales
- Nodos lógicos. Se cuelgan de aparatos, bahías y transformadores con iedName en None
- Asignación a IED. El archivo de sistema completa iedName, ldInst y prefix de cada nodo
- Nombre funcional. Subestación, nivel y bahía forman parte del nombre de la señal
Dos buenas prácticas surgen de las reglas anteriores: mantener los nombres de niveles y bahías alineados con los planos de la subestación, y verificar que cada nodo de control esté ligado a un aparato del tipo correcto (un nodo de control de interruptor no debería quedar ligado a un seccionador). Una herramienta con visor, como nuestro visor SCL IEC 61850, ayuda a revisar rápido la estructura.
Le ayudamos con su unifilar digital
En Tiza Group llevamos el unifilar y los esquemas de la subestación al modelo de comunicación y lo verificamos con su configuración. Puede empezar por la configuración remota de relés; para la ingeniería del sistema de automatización completo, vea nuestra ingeniería IEC 61850, y para el diseño de los esquemas asociados, la ingeniería secundaria.
Guías relacionadas
- Modelo de objetos SCL de IEC 61850-6
- Sección IED de SCL: servidor y dispositivos lógicos
- Nombres de nodos lógicos en SCL: prefijo y clase
- Archivos SCL de IEC 61850: ICD, SCD, CID y los demás
- Enclavamiento de bahía y de estación
- Sección Communication de SCL: subredes y direcciones
Referencias
- IEC 61850-6, edición 1 (2004): cláusulas 6.2 y 9.2 (incluidas las tablas de atributos de LNode, Terminal y SubEquipment, y la tabla de tipos de aparato).
- IEC 61850-5 e IEC 61850-7-4: clases de nodos lógicos que se asocian a los aparatos.
- IEC 61346-1: estructura funcional usada para la designación.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un nodo de conectividad en SCL?
Es el punto donde se unen aparatos del unifilar: un barraje, o la unión de dos equipos dentro de una bahía. Cada aparato lleva terminales que apuntan a esos nodos, y así queda descrito cómo están conectados sin dibujar el esquema.
¿Cómo se representa un seccionador de puesta a tierra?
Como un seccionador (tipo DIS) conectado por un lado a un nodo de conectividad predefinido llamado grounded, que representa el potencial de tierra. La herramienta decide si ese nodo es único para toda la subestación o uno por bahía o nivel de tensión.
¿Qué pasa si un nodo lógico del patio todavía no tiene IED asignado?
Su atributo iedName vale None. Es el caso de un archivo de especificación del sistema (SSD), donde solo se define la función requerida y no el equipo que la ejecutará. Al asignarla a un IED en el archivo de sistema, el atributo toma el nombre del equipo.