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Las claves para profundizar la norma IEC 61850

Son muchos los sistemas de protección integrados avanzados que se emplean en el proceso de suministro de energía eléctrica a todos los niveles. Estos no solo aseguran el adecuado funcionamiento de una subestación, sino que además permiten monitorear sus componentes y su interconexión con otras instalaciones. ¿Cuáles son los avances tecnológicos que se avecinan en este campo?

El avance tecnológico de los componentes integrados en la protección de sistemas eléctricos está determinado, en gran medida, por la integración electrónica. Los circuitos integrados incorporarán cada vez más funciones en un único dispositivo de automatización; un solo dispositivo será capaz de realizar funciones adicionales que actualmente se procesan con diversos dispositivos. También la comunicación de datos será clave en esta materia: los protocolos de uso más común, como Modbus y DNP, se ampliarán para la interconexión Ethernet, permitiendo la utilización de una gran cantidad de protocolos estándar en una única red Ethernet. Al eliminar los convertidores de protocolos, el IEC 61850 ha quedado establecido y ha permitido que el potencial de la automatización de las subestaciones sea plenamente explotado.

Para avanzar en estas tendencias, es necesario seguir profundizando en la aplicación de este estándar e implementar los buses de procesos para las subestaciones totalmente automatizadas, ofreciendo así mayores beneficios a las empresas eléctricas y a los consumidores industriales de electricidad. El bus de procesos es usado para la comunicación entre los DEIs y los dispositivos de control y protección ubicados en el cuarto de control. El bus de procesos también puede ser usado para la comunicación directa entre los DEIs y los aparatos de alto voltaje.

Los requerimientos o las demandas que requieren ser cubiertas por el nuevo bus de procesos son: velocidad en los tiempos de operación para las señales de entradas y salidas, alta transferencia en la proporción de datos (muestras en el rango de kHz para protección y registro), alta seguridad y costo razonable.

Se pretende que la comunicación en los buses se lleve a cabo mediante aplicaciones multimedia, las que contarán con una alta seguridad, un amplio ancho de banda (100 Mbit a 1 Gbit) y diversos mecanismos para asegurar la transferencia crítica de datos en los tiempos dados.

La nueva tecnología del bus de procesos incrementará la disponibilidad y la seguridad del sistema secundario, debido a la amplia y veloz función de autosupervisión. Junto con el desarrollo del bus de procesos, se espera que se llegue a tener una integración funcional, es decir, migrar de los transformadores de medida convencionales a los transformadores de medida no convencionales, los que se basan en efectos optoeléctricos.


El bus de campo

Otro aspecto muy ligado al bus de procesos es el bus de campo, un sistema de transmisión de información (datos) cuyo objetivo es reemplazar los sistemas de control centralizados por redes de control distribuido que permitan reducir costos (instalación, mantenimiento) y mejorar la eficiencia. Una de sus principales características es su significativa reducción en el cableado necesario para una instalación, estimándose que puede ofrecer una disminución de 5 a 1 en los costos.

Con la tecnología del bus de campo, se permite la comunicación bidireccional entre los sistemas de control, pero también entre los propios dispositivos de campo. Aún no existe un bus estándar, muchas compañías han desarrollado diferentes soluciones. Se espera que en los siguientes años se realice una estandarización y poder así optimizar la transmisión de datos.

Sobre las perspectivas que se tienen para el IEC 61850, es de esperar que se desarrollen propuestas sobre nuevos buses de campo y se realice la división de los DEIs: en unidad de medida y unidad de proceso (el primero integrado por TCs y TPs, y el segundo, en paneles). En el mediano plazo, es de esperar que para 2018, se haya logrado la implantación real del bus de campo (comunicación directa por Web Services como nueva vía) y la comunicación de la IEC con inter-subestaciones.

Estas tendencias son tan solo el resultado de las necesidades que se han ido generando conforme al desarrollo de la tecnología. En el caso de las subestaciones, las tendencias apuntan a simplificar los arreglos en el bus de barras y reducir el número de componentes de Alta Tensión a fin de ahorrar en coste de inversión y mantenimiento, pero manteniendo la disponibilidad.


Comité TC 95

Cornelec es el Comité Chileno para la International Electrotechnical Commission (IEC) y como tal, posee comités técnicos espejo cuya función es poder adaptar los protocolos desarrollados por los comités de la IEC. Uno de estos comités es el TC 95, Relés de Medida y Equipos de Protección, el cual desarrolla normas que son ampliamente utilizadas por la industria. Los beneficiarios de las normas producidas por el TC 95 incluyen empresas de generación, transmisión y distribución eléctrica, fabricantes de sistemas de protección de potencia y usuarios industriales que tienen distribución de energía eléctrica dentro de sus propias instalaciones.

Con el creciente desarrollo en las tecnologías de la información, comunicación, sensores, sincronización de tiempo y tecnología de fibra óptica, el comité TC 95 necesita vigilar de cerca el desarrollo de futuras normas:

Reemplazo de principios físicos en relés electromecánicos o electrónicos por algoritmos.

Necesidades de unificación del formato de datos digitales en todos los aspectos de la automatización digital de sistemas de energía.

Implementación de funciones de control, comunicación y protección en el mismo dispositivo (sistemas integrados).

Gestión de configuración, configuración o parámetros de complejos relés de protección multifunción y equipos de subestación que podrían afectar el funcionamiento de la protección (incluyendo Ethernet y otros dispositivos de comunicaciones).

Los requisitos de mantenimiento y enfoques para antiguas y nuevas generaciones de diseños de sistemas de protección.

Nuevos requisitos de funcionamiento y rendimiento para relés de protección debido a la nueva tecnología de sensores.

PMU y protección de campo.

Protección auto adaptable para instalación en redes inteligentes.

Protección basada en redes dentro de la IEC 61850 “subestaciones digitales”.

Localizador de fallas.

Registrador de fallas basado en la IEC 61850.

La mayoría de los países alrededor del mundo trabaja en proyectos de redes inteligentes y, como resultado, cada vez más las protecciones se aplicarán a niveles de Baja y Media Tensión. El TC 95 tiene una gran importancia para estos nuevos mercados industriales relacionados, y en la IEC trabajan para poder tener los estándares adecuados que satisfagan las demandas del mercado.


Por Comité Nacional Chileno de la IEC.
Diciembre 2017
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