curso sistemas control comunicaciones 2011 parte11
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________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 486
E.T. LAS TONINAS – Arquitectura Automatización
RS 485RS 232
RS485
REL 511v 2.5
RS 485RS 232
D 25D 25 D 25D 25D 25D 25
RS 485RS-232
D20 MED20 ME
…RS 232 RS 232RS 2321 … 6 7
RS-232
RS-485
2 3
3 2
23
78
5
DATA +
DATA –
GROUND
RS485RS485RS485
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 487
E.T. LAS TONINAS - Arquitectura Distribuida – Tablero de Protecciones
IEDGE D25
IEDProtección de Impedancia
IEDProtección de Sobrecorriente
Llave T/S
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 488
E.T. LAS TONINAS - Tableros de Protecciones
IED (Unidad de Bahía)D25 GE
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 489
Inversor
CCU – D20ME - GE
Consola Local - SCADA
E.T. LAS TONINAS
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 490
Equipo Radio
Rectificador – Cargador Batería
Modem Supravocal
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 491
E.T. COLON – Arquitectura Automatización
F.O
.
F.O.
REL 511
X X XRER 125
RS-232RS-485
F.O.
SPA ZC 22
2 m.
RS-232RS-485
F.O.
SPA ZC 22
Modem
2 m.
25 m.IEC 60870IEC 60870--55--103103
IEC 60870IEC 60870--55--103103
RS-485
TPU 2000R
F.O.
RS-485
REX 521
DNP 3.0DNP 3.0 DNP 3.0DNP 3.0
x 9
RS-232
RS-232
RS-232
...
RS-232
RTUD20 ME
GE
(ADAM)
RE-232RS-485
RE-232RS-485
RE-232RS-485
Medidor
Medidor
x 6
x 5
ModbusModbus
x 5
REJ 525
RER 103
RS-485
F.O.
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 492
F.O
.
F.O.
REL 511
RER 103
REJ 525
X X XRER 125
RS-232RS-485
F.O.
SPA ZC 22
2 m.
RS-232RS-485
F.O.
SPA ZC 22
Modem
2 m.
25 m.IEC 60870IEC 60870--55--103103
IEC 60870IEC 60870--55--103103
RS-485
TPU 2000R
F.O.
RS-485
REX 521
DNP 3.0DNP 3.0 DNP 3.0DNP 3.0
x 9x 5
RS-232
RS-232
RS-232
...
RS-232
RTUD20 ME
GE
(ADAM)
RE-232RS-485
RE-232RS-485
RE-232RS-485
Medidor
Medidor
E.T. COLON – Arquitectura Automatización
x 6
x 5
ModbusModbus
F.O.
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 493
Conversor RS 232/RS485
ConcentradoresConversores Eléctrico/F.O.
RS232/RS485 – F.O.ABB SPA-ZC 22
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 494
RS-232
RS-485
F.O.
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 495
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 496
Canal de cables de la E.T. COLON
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 497
Laboratorio MERCEDES – Relés Protección en Conexión Serie
RS-232
RS-232
RS-232
...
RTUD20 ME
GE(CCU)
RE-232RS-485
DNP 3.0DNP 3.0
x 8
RS-485 RS-485 RS-485 RS-485
Relé Protección Relé Protección Relé Protección Relé Protección
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 498
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 499
Alimentación 110 VCC
Puerto RS-485
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 500
Puerto RS-485
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 501
RTU (CCU) D20ME - GE
Puerto Wesmait - Mantenimiento
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 502
E.T. TANDIL
Ensayo Relés Protección en Conexión Red (LAN)
RS-485 RS-485 RS-485Ethernet
RS-232
Switch Sistemas
ConversorExemys
Intranet
E.T. OLAVARRIA 132 kV
Areva Areva –– KITZ 101KITZ 101
RS-232
Siemens7SJ602
Areva Areva Areva
RE-232RS-485
RS-485
Areva
x 30
(Boca Red)
Switch Sistemas
Intranet(Boca Red)
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 503
Subsistema de adquisición de datos y comunicaciones – Nueva estructura
Nueva arquitectura de EE.TT.Nueva arquitectura de EE.TT.
� Unidad de estación - Station Unit (concentrador – comunicaciones CC)
� Unidades de campo o bahía - Bay Unit
� IEDs (Intelligent Electronic Devices)
� LAN (Local Area Network) Ethernet
� WAN (Wide Area Network)
� Router, switches
� Cableado: LAN (Local Area Network) Ethernet UTP Cableado: LAN (Local Area Network) Ethernet UTP –– F.O.F.O.
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 504
Sistema de Automatización de Subestaciones
Substation Automation System (SAS)
• IEC 61850 - Communication networks and systems in substationsCommunication networks and systems in substations
• IEDs (Intelligent Electronic Devices)
• Interoperabilidad IEDs
• LAN (Local Area Network) Ethernet
• VLAN
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 505
Automatización de EE.TT. IEC 61850
Nivel Estación
Nivel Campo(Bay)
Nivel Proceso
a Centro de Control
IEDIED
Bus de ProcesoBus de ProcesoEquipamiento y cableado Equipamiento y cableado
convencionalconvencional
Bus de EstaciBus de Estacióónn
Nivel Campo Nivel Campo (Bay)(Bay)
Nivel EstaciNivel EstacióónnHMIControlador de Estación
HMI
IEDIED IEDIED IEDIED
Actuadores Actuadores
Nivel ProcesoNivel Proceso
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 506Automatización de EE.TT. – IEC 61850 – Octubre 2006 R. Pellizzoni – R. Vignoni
IEC 61850IEC 61850(Communication networks and systems in substations)(Communication networks and systems in substations)
EstructuraEstructura
Introduction and overview
Glossary
General requirements
System and project management
Communication requirements for functions and device models
Configuration description language for communication in electrical substations related IEDs
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Principles and models
Conformance testing
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Abstract communication service interface (ACSI)
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Common data classes
Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Mapping to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3
Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link
Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Compatible logical node classes and data classes
Part 1
Part 2
Part 3
Part 4
Part 5
Part 6
Part 7-1
Part 7-2
Part 7-3
Part 7-4
Part 8-1
Part 9-1
Part 9-2
Part 10
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 507Automatización de EE.TT. – IEC 61850 – Octubre 2006 R. Pellizzoni – R. Vignoni
IEC 61850IEC 61850(Communication networks and systems in substations)(Communication networks and systems in substations)
EstructuraEstructura
Part 1
Part 2
Part 3
Part 4
Part 5
Part 6
Part 7-1
Part 7-2
Part 7-3
Part 7-4
Part 8-1
Part 9-1
Part 9-2
Part 10
Introduction and overview
Glossary
General requirements
System and project management
Communication requirements for functions and device models
Configuration description language for communication in electrical substations related IEDs
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Principles and models
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Abstract communication service interface (ACSI)
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Common data classes
Basic communication structure for substation and feeder equipment – Compatible logical node classes and data classes
Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Mapping to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3
Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3
Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link
Conformance testing
InformaciInformacióón n generalgeneral
Proveedores y Proveedores y LiderLider ProyectoProyecto
ModeladoModelado
IngenierIngenierííaa
Modelo de datosModelo de datosYY
ServiciosServicios
Bus de EstaciBus de Estacióónn
Bus de Bus de ProcesoProceso
EnsayosEnsayos
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 508
Subestaciones IP compatibles - Características - Objetivos
� CaracterCaracteríísticassticas
� Protocolos de comunicación normalizados
� IEDs integrados en una LAN de estación
� Compatibilidad
� ObjetivosObjetivos
� Integración de las comunicaciones, modelos de datos y aplicaciones
� Interoperabilidad plena e integración de los diferentes sistemas
� Conexión de la LAN de la estación con la WAN del sistema de telecontrol
� Nueva normativa IEC 61850
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 509
IEC 61850IEC 61850
Tipos de mensajesTipos de mensajes
GSE: Generic Substation EventsGOOSE: Generic Object Oriented Substation Event (la información es configurable aplicando “data set” referenciando cualquier información)GSSE:Generic Susbtation Status Even (solamente soporta una estructura fija de información de estado a ser publicada)SV: Sample Values
GSEGSE SVSV
GOOSEGOOSE GSSEGSSE
MulticastMulticast MulticastMulticastUnicastUnicast
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 510
Sistemas de Telecontrol – IEC 61850
Valores Muestreados de los Transformadores de Medición
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 511
AutomatizaciAutomatizacióón de EE.TT. n de EE.TT. –– IEC 61850 IEC 61850 -- Ejemplo de TopologEjemplo de Topologííaa
BayController
RelayA
RelayB
ModernCT / VT
ModernSwitchgear
otherdevicesother
devicesotherdevices
BayController
RelayA
RelayB
ModernSwitchgear
ModernCT / VT
Process BusProcess Bus
Station BusStation Bus
Router
EthernetSwitch
ControlCenter HMI Engineering
1
2
3
45
6
35
3
(1) Intercambio de valores muestreados de TI y TV(2) Intercambio rápido de información I/O de protección y control(3) Señales de control y disparo (“trip”)(4) Ingeniería y configuración(5) Monitoreo y supervisión(6) Comunicación con Centro de Control
Sincronización de tiempo
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 512
AutomatizaciAutomatizacióón de EE.TT. n de EE.TT.
IEC 61850IEC 61850
•• MMS (Manufacturing Message Specification)MMS (Manufacturing Message Specification)
•• ASN.1 (ASN.1 (AbstractAbstract SyntaxSyntax NotationNotation OneOne))
•• TCP (TCP (TransmissionTransmission Control Protocol)Control Protocol)
•• IP (Internet Protocol)IP (Internet Protocol)
Enlace
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Física
ACSI (ACSI (AbstractAbstract Communication Service Interface)Communication Service Interface)
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 513
ISO/IEC 8802-3
ISO/IEC 8802-3 Ethertype
SV(Tipo 4)
Multicast
GOOSE(Tipo 1,
1A)
TimeSync
(Tipo 6)SNTP
MMS Protocol Suite
(Tipo 2, 3 y 5)
GSSE
(Tipo 1, 1A)
UDP/IP TCP/IP
Perfil T
ISO CO
Perfil T
GSSE
Perfil T
ISO/IEC 8802-2 LLC
IEC 61850 IEC 61850 -- Mapeo de los diferentes tipos de mensajesMapeo de los diferentes tipos de mensajes
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IEC 61850IEC 61850
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 515
VLANVLAN(Virtual LAN)
Agrupamiento lógico de dispositivos, independiente de su ubicación física en un segmento
Posee los mismos atributos que una LAN
Puede ser vista como un dominio broadcast que existe dentro de un conjunto definido de switchs
Los puertos de un switch pueden ser agrupados en VLANs
Cada VLAN es una red lógica, y los paquetes destinados a estaciones que no pertenecen a la misma VLAN deben ser retransmitidos a través de un dispositivo de ruteo
Las VLANs proveen servicios de segmentación que tradicionalmente provistos por routers en configuraciones LANs
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 516
Virtual LAN
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 517
VLANVLAN
Proveen incremento de seguridad y la habilidad de limitar broadcast
Protocolo utilizado: IEEE 802.1Q
IEEE 802.1Q utiliza un proceso de etiquetado (tagging) interno que no modifica la trama Ethernet
El encabezado IEEE 802.1Q, contiene un encabezado de 4 byte (tagheader), que contiene:2 byte tag protocol identifier (TPID)2 byte tag control information (TCI)
TPID posee un valor fijo de 0x8100 que indica que la trama transporta la etiqueta de información (tag information) de 802.1Q/802.1p
TCI contiene los siguientes elementos:Tres bit de prioridad usuarioUn bit canonical format indicator (CFI)12 bit VLAN identifier (VID) – Identifican unívocamente la VLAN a la cual la trama pertenece
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 518
VLAN Tagging
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 519
NormalizaciNormalizacióónn
Organismos Internacionales de NormalizaciOrganismos Internacionales de Normalizacióónn
•• International Electrotechnical Commission (IEC)International Electrotechnical Commission (IEC)
•• Technical Council (TC) 57-Power Systems Mangement and Associated Information Exchange
• Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)
• Internacional Standards Organization (ISO)Internacional Standards Organization (ISO)
•• Internacional Telecommunication Union Internacional Telecommunication Union ––Telecommunication Standardization Sector (ITUTelecommunication Standardization Sector (ITU--T) T)
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 520
Protocolos de TransmisiProtocolos de Transmisióón de Datosn de Datos
•• Inter Centros de ControlInter Centros de ControlIEC 60870IEC 60870--6 6 (Modelo de Referencia OSI)
•• ELCOMELCOM--9090• ICCPICCP
•• EE.TT. EE.TT. –– Centro de Control (RTU Centro de Control (RTU –– Maestra)Maestra)IEC 60870IEC 60870--5 5 (Modelo EPA, Enhanced Performance Architecture)
•• DNP 3.0DNP 3.0 (RTU (RTU -- Protecciones)Protecciones)•• IEC 60870IEC 60870--55--101 (RTU)101 (RTU)
•• IEC 60870IEC 60870--55--103 (Protecciones)103 (Protecciones)
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 521
Serie IEC 60870 Serie IEC 60870 –– Telecontrol equipment and systemsTelecontrol equipment and systems
Part 6: Telecontrol compatible with ISO standards and ITUPart 6: Telecontrol compatible with ISO standards and ITU--T T recommendations recommendations
• TASE 1 (Telecontrola Application Service Element N°1)ELCOM 90ELCOM 90
• TASE 2 (Telecontrola Application Service Element N°2)ICCPICCP (Inter-Control Centre Communication Protocol)
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 522
Serie IEC 60870 Serie IEC 60870 -- Telecontrol equipment and systemsTelecontrol equipment and systems
Part 5: Transmission protocolsPart 5: Transmission protocols – Section One: Transmission frame formats
•• Part 5Part 5--101101: Transmission protocols – Companion standard for basic telecontrol tasks(IEC 60870IEC 60870--55--101101)
• Part 5: transmission protocols – Section 102: Companion standard for the transmission of integrated totals in electric power systems
•• Part 5Part 5--103103: Transmission protocols - Companion Standard for the Informative Interface of protection Equipment (IEC 60870IEC 60870--55--103103)
• Part 5-104: Transmission protocols - Network Access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles (TCP/IP) (IEC 60870(IEC 60870--55--104)104)
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 523
IEC 61850 IEC 61850 –– Ed. 2Ed. 2Communication networks and systems for power utility automationCommunication networks and systems for power utility automation
Part 1: Introduction and overview
Part 2: Glossary
Part 3: General requirements
Part 4: System and project management
Part 5: Communication requirements for functions and device models
Part 6: Configuration description language for communication in electrical substations related to IEDs
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 524
Sistemas SCADASistemas SCADA--EMSEMS(Sistemas de Telecontrol)(Sistemas de Telecontrol)
TendenciasTendencias
Arquitectura de ReferenciaArquitectura de Referencia
• Modelos de Objetos abstracto
• Servicios
• Protocolos
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 525
IEC TC 57 Reference ArchitectureIEC TC 57 Reference Architecture
(International Electrotechnical Commission Technical Committe 57)
Arquitectura de Referencia
La Arquitectura de Referencia describe modelos de objetos, servicios, y protocolos en el marco del TC 57, y como se relacionan entre sí.
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 526
Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)
• IEEE 802.3 – Ethernet (10 Mbps) – CSMA/CD
• IEEE 802.3u – Fast Ethernet (100 Mbps)
• IEEE 802.3z – Gigabit Ethernet (1 Gbps)
• IEEE 802.3ae – Gigabit Ethernet (10 Gbps)
• IEEE 802.11 – Wireless LAN
________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 527
Muchas Gracias Muchas Gracias
rodolfo.pellizzoni@transx.com.ar
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