UCA (Utility Communications Architecture) fue el proyecto que EPRI inició en 1986 para que los equipos de distintos fabricantes de una empresa eléctrica pudieran hablar un mismo lenguaje. Su versión 2.0 usó MMS y modelos de objetos de subestación. Al mismo tiempo, el comité IEC TC 57 desarrollaba IEC 61850. En 1997 ambos grupos acordaron una sola norma, y IEC 61850 adoptó y amplió el modelado, los datos y los servicios de UCA. Conocer ese origen explica por qué IEC 61850 usa MMS, por qué los equipos se describen a sí mismos y por qué aún aparece el nombre UCA en los certificados de conformidad.
Un proyecto de la industria, no de un fabricante
En 1986, dentro de un programa de comunicaciones integradas para empresas eléctricas, el instituto de investigación EPRI lanzó el proyecto UCA, siglas de Utility Communications Architecture. Un informe del grupo de trabajo H6 del comité de protecciones del IEEE (PSRC), fechado en 2005 y dedicado a las consideraciones de aplicación de IEC 61850 y UCA 2, cuenta el motivo: las empresas habían comprobado que integrar equipos con protocolos propietarios costaba demasiado, tanto en desarrollo como en adaptación de cada fabricante. El flujo de ingeniería con acSELerator Architect y un RTAC se describe paso a paso en SEL Architect: ingeniería IEC 61850 paso a paso.
El objetivo era reducir ese costo con una arquitectura abierta y un conjunto de protocolos estándar que satisficiera a las empresas y que los fabricantes aceptaran. Entre los requisitos figuraban la interoperabilidad, el acceso abierto a los datos, el control remoto, los dispositivos que se describen a sí mismos, los reportes automáticos, la sincronización de tiempo y la comunicación entre equipos sin pasar por un maestro.
De la versión 1.0 a la 2.0
La primera versión, UCA 1.0, fue más un conjunto de requisitos y una selección de normas existentes de la industria informática que un producto cerrado. Recomendaba, para el control de procesos, el servicio de mensajes de manufactura MMS (ISO 9506).
Con el tiempo se crearon foros de implementación, y entre 1993 y 1994 se hicieron proyectos piloto en instalaciones reales. De esa experiencia salió UCA 2.0, que precisó el uso de MMS y desarrolló modelos de objetos para equipos de subestación y de alimentador, conocidos por sus siglas inglesas como GOMSFE. Las partes de UCA 2.0 aplicables a subestaciones se publicaron a finales de 1999 como informe técnico IEEE TR 1550.
Tres ideas de UCA 2.0 merecen atención, porque siguen vivas:
- Un modelo de servicios independiente del protocolo. UCA definió servicios abstractos, como reportes, selección antes de operar o registros, y los asignó solo a MMS.
- Modelos de objetos predefinidos. Cada equipo ofrecía una lista de objetos con nombre normalizado, de modo que un cliente pudiera leerlos sin tablas de registros.
- El equipo se describe a sí mismo. El cliente podía descargar del propio dispositivo su modelo y los nombres de sus variables.
El otro camino: IEC 61850
Mientras tanto, en 1995, el comité IEC TC 57 había creado un proyecto para definir la siguiente generación de comunicaciones de control y protección de subestaciones. Su meta era la misma: que los equipos de distintos fabricantes fueran interoperables, sin sistemas incompatibles.
Hacia 1996 había dos esfuerzos paralelos, uno norteamericano y otro europeo, que resolvían el mismo problema. El informe del IEEE describe lo que sucedió después. En octubre de 1997, en una reunión de los grupos de trabajo del TC 57 en Edimburgo, se acordó desarrollar una sola norma para el mundo, fundiendo los dos enfoques. Se formó un equipo conjunto para comprobar que era viable, y en enero de 1998 la revisión de los resultados norteamericanos fue positiva. A partir de entonces el modelado, las definiciones de datos, los tipos y los servicios de UCA se extendieron y se incorporaron a las partes correspondientes de IEC 61850, concebida como un superconjunto de UCA.
Qué heredó IEC 61850
| Concepto de UCA | Equivalente en IEC 61850 |
|---|---|
| Modelos de objetos GOMSFE | Nodos lógicos y clases de datos (parte 7-4) |
| Servicios de aplicación abstractos | Interfaz de servicios abstractos ACSI (parte 7-2) |
| Asignación a MMS | Mapeo específico a MMS y Ethernet (parte 8-1) |
| Mensajes de evento entre equipos | GOOSE |
| Equipo que se describe a sí mismo | Modelo descargable y lenguaje de configuración SCL |
El propio informe aclara una consecuencia de ese traslado. En la documentación original de UCA, los modelos de equipos se llamaban «ladrillos» (bricks) y formaban parte de GOMSFE. En la fecha del informe esos términos ya habían dejado de usarse, porque habían pasado a ser los nodos lógicos de IEC 61850-7-4. Esa parte se elaboró como un esfuerzo conjunto de fabricantes y empresas, y partió de modelos de funciones de relés que cada fabricante aportó.
Para ver cómo funcionan hoy esas piezas, consulte IEC 61850: qué es, partes de la norma y modelo de datos, IEC 61850 MMS y IEC 61850 GOOSE.
GOOSE: un invento de la iniciativa de subestaciones
El mismo informe señala como uno de los logros de la iniciativa de subestaciones el mensaje de evento GOOSE, hoy parte de la interfaz de servicios de IEC 61850. Lo describe como una comunicación entre pares de relés de protección que debe ser sensible a la misión, crítica en el tiempo y muy fiable. La idea de fondo se mantiene: el equipo informa de forma asíncrona el cambio en sus entradas y salidas, repite el mensaje mientras el estado persista, y cada mensaje tiene un tiempo de vida tras el cual se considera caducado. Los demás equipos suscritos aplican su propia lógica a ese estado. Una ventaja que ya destacaba el informe es que se pueden añadir equipos a la subestación sin cablear nada más allá de su conexión de red.
Una advertencia sobre la intercambiabilidad
Los mismos autores del informe fueron prudentes con lo que la estandarización prometía. Describir los equipos con detalle debería, en teoría, permitir sustituir uno por otro de cualquier fabricante, pero advierten que será difícil porque cada fabricante diferencia su producto ampliando el modelo. Y que la autodescripción reduce la ingeniería del cliente de datos, no la del propio equipo. Esa distinción entre interoperar e intercambiar sigue vigente, y se desarrolla en la interoperabilidad en IEC 61850.
Otras ramas del mismo árbol
La misma base dio origen a otra norma que usted probablemente conoce. Según el informe, mientras avanzaba UCA, un grupo de trabajo de protocolos para centros de control decidió fundamentar sus recomendaciones en UCA, y de allí salió el protocolo entre centros de control que hoy es IEC TASE.2, también llamado ICCP. Puede leer su aplicación en ICCP / TASE.2.
Por qué todavía importa
- Documentación antigua. Manuales y artículos previos al 2004 hablan de UCA, de GOMSFE o de modelos «genéricos»; al traducirlos al lenguaje actual, hablan de nodos lógicos, de MMS y de GOOSE.
- Certificados. Los procedimientos de prueba de conformidad provienen de la organización de usuarios UCA International. Vea las pruebas de conformidad IEC 61850-10 y las ediciones de la norma.
- Criterio de diseño. Entender que MMS y la autodescripción son decisiones de origen explica por qué la ingeniería de IEC 61850 se apoya en archivos SCL y no en tablas de registros.
Cuándo pedir apoyo
Si hereda una subestación con equipos de épocas distintas, o si su proveedor menciona perfiles que no reconoce, conviene separar qué es historia y qué es requisito del proyecto. En Tiza Group hacemos la ingeniería y configuración IEC 61850 de subestaciones nuevas y ampliaciones. Cuéntenos qué equipos tiene y le cotizamos el trabajo.
Guías relacionadas
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- Interoperabilidad en IEC 61850
- Nodos lógicos de protección
- ICCP / TASE.2
- SEL Architect: ingeniería IEC 61850 paso a paso
Referencias
- IEEE PSRC, grupo de trabajo H6, informe especial Application Considerations of IEC 61850/UCA 2 for Substation Ethernet Local Area Network Communication for Protection and Control (2005).
- IEEE TR 1550 (1999), informe técnico sobre UCA 2.0 para subestaciones.
- IEC 61850, serie Communication networks and systems for power utility automation (partes 7-2, 7-4 y 8-1).
- IEC 60870-6-503, TASE.2 Services and protocol.
- ISO 9506, Manufacturing Message Specification (MMS).
Preguntas frecuentes
¿UCA y IEC 61850 son lo mismo?
No. UCA fue una iniciativa de la industria norteamericana, impulsada por EPRI. IEC 61850 es una norma internacional del comité IEC TC 57. Los dos grupos trabajaron por separado hasta 1997, cuando decidieron fundirlos. Por eso se dice que IEC 61850 absorbió y amplió a UCA, y que no es una variante de él.
¿Por qué los certificados de conformidad mencionan al UCA International Users Group?
Porque esa organización de usuarios y fabricantes mantiene los procedimientos de prueba de conformidad con los que los laboratorios ensayan los equipos IEC 61850. Es una herencia del trabajo de UCA. Cuando revise un certificado, mire la edición ensayada, la versión del procedimiento y el nivel de certificación.
¿Necesito conocer UCA para trabajar con IEC 61850 hoy?
No para configurar equipos. Sí para entender el origen de varias decisiones de diseño: el equipo que se describe a sí mismo, MMS como servicio de lectura y mando, y GOOSE como mensaje entre relés. Si una documentación antigua habla de objetos o de modelos de subestación genéricos, casi siempre se refiere a lo que hoy son los nodos lógicos.