iec 61850, goose, scl, elecaustro, nodos logicos, arquitecturas de comunicación.

115 Pages·2012·3.62 MB·Spanish

Resumen

La norma IEC 61850 está actualmente capturando la atención del sector
eléctrico, siendo ampliamente implementada en todo el mundo. En el Ecuador,
la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica; lo están
adoptando, es así que Elecaustro S.A. no es la excepción, por esto se ha
realizado el estudio de esta norma y se ha planteado una aplicación para sus
centrales de El Descanso, Saucay, Saymirín.
Esta tesina contiene un estudio general de la norma IEC 61850, en donde se
analizará su estructura, características, ventajas y beneficios con respecto a las
normas existentes. Se estudiará especialmente de forma general la
composición de los nodos lógicos, la mensajería GOOSE, sus características;
además el lenguaje SCL de programación; para el control, medición y
protección de los elementos que componen las centrales.
Se plantea una propuesta de aplicación de la norma IEC 61850 para
Elecaustro, en sus centrales de “El Descanso”, “Saucay”, “Saymirín”. Esta
propuesta consistirá en la integración de los IEDs REG 670 y RET 670 de ABB
a la norma IEC 61850 a través del PLC Saitel 2000dp de Telvent.
Finalmente la tesina presenta un estudio técnico-económico de la aplicación
propuesta, según los tiempos de transmisión de los sistemas de comunicación,
cuya transmisión de datos sea de forma eficiente dentro de las arquitecturas.

Palabras claves: IEC 61850, GOOSE, SCL, ELECAUSTRO, NODOS
LOGICOS, ARQUITECTURAS DE COMUNICACIÓN.

López Gonzalo
Neira Christian 1
Abstract

IEC 61850 is currently capturing the attention of the electricity sector, being
widely deployed worlwide. In Ecuador, the generation, transmission and
distribution of electric power are adopting this norm, Elecaustro SA is no
exception, so it has made the study of this standar and has set an application to
their central El Descanso, Saucay, Saymirin.

This thesis contains an overview of the 61850 standar, which will be analyzed in
its structure, features, advantages and benefits over existing standars. It
generally special consideration de composition of the logical nodes, the GOOSE
messaging, features, besides the SCL language programming, control,
measuring and protection of the elements of the central power.

A proposal is the application of the IEC 61850 for Elecaustro, in its central El
Descanso, Saucay, Saymirin. This proposal consists of the integration of IEDs
REG 670 and RET 670 of ABB to protocol IEC 61850 through of the PLC
2000dp Saitel Telvent.

Finally the thesis presents a technical-economic study of the application
proposal according to transmission times of the communication systems, whose
data transmissions in efficiently within architectures.

Keywords: IEC 61850, GOOSE, SCL, Elecaustro, logical nodes, communication

López Gonzalo
Neira Christian 2
López Gonzalo
Neira Christian 3
López Gonzalo
Neira Christian 4
López Gonzalo
Neira Christian 5
Agradecimientos

La antorcha que se yergue a través de la marcha inexorable del tiempo, se
apaga.
La juventud dura, lo que dura el perfume en las flores.
La belleza, se la pierde con el tiempo. Nada es eterno…?
En este largo trajín de la vida, si todo está en movimiento, si todo cambia, si
todo evoluciona; pues justo es, que nuestros nombres y este trabajo de
investigación queden aquí, como fiel testimonio de nuestro paso por estas aulas
universitarias, mudos testigos de nuestra labor desplegada.
En este tesina queda impregnada con letras indelebles, todos nuestros
sufrimientos, nuestras necesidades, nuestras alegrías y sonrisas de juventud;
así como también nuestra imperecedera gratitud a todos nuestros catedráticos y
todos los que en una u otra forma contribuyeron en nuestro proceso,
enseñanza-aprendizaje, para entregar al mundo, a la sociedad y a las futuras
generaciones nuevos profesionales, íntegros, solidarios, rectos y muy capaces.
Especial mención al Ing. Geovanny Zambrano, a la empresa electro
generadora ELECAUSTRO S.A. que nos prestaron todo el apoyo, para la feliz
culminación de este trabajo y muy en particular a nuestro tutor Ing. Klever
Quizhpe.

López Gonzalo
Neira Christian 6
Dedicatoria

Este trabajo lo dedico con mucho cariño:
A Dios por darme la oportunidad de vivir y por estar conmigo en cada paso que
doy. A mis Padres Gonzalo y Nube, porque creyeron en mí, porque me sacaron
adelante dándome, ejemplos dignos de superación y entrega, porque en gran
parte gracias a Uds., hoy puedo ver alcanzado mi meta; y para que recuerden
que les estaré eternamente agradecido. A mis Hermanos Tania y Byron, para
que sigan adelante y que no olviden que solo la sangre estará en los momentos
más difíciles.

Darwin Gonzalo López Chica.

A Dios y a la Virgen María que han sido los que han guiado mi camino a lo largo
de mi vida; a mis padres Marco y Fanny que han sido mi apoyo, mi fortaleza, los
que nunca dejaron de creer en mis capacidades. A mis hermanos Diana y
William que han estado siempre pendientes de mi a lo largo de esta carrera. A
mi novia Viviana que ha estado conmigo en todo momento. A mis amigos que
han sido mis compañeros de grandes batallas. Al Ing. Klever Quizhpe Director
de Tesis por su colaboración en la realización de este trabajo

Christian Oswaldo Neira Neira
López Gonzalo
Neira Christian 7
ÍNDICE GENERAL
Resumen……………………………………..………………………………………..1
Declaración………………………………...…………………………………………..3
Declaración…………………………………...………………………………………..4
Certificación….…………………………..……..……………………………………..5
Agradecimientos……………………………...………………………………………6
Dedicatoria……………………………………………………………………………..7
ÍNDICE
Capitulo I. IEC 61850……………………………………………….....16

1.1 Introducción al Estándar IEC 61850…………………………….…..16
1.1.1 Conceptos Básicos de Automatización Eléctrica……………....….16
1.1.2 Conceptos Básicos de Comunicaciones y Protocolos……..…….17
1.1.3 Introducción a Modelos de Datos, Clases y Objetos……..……….19
1.2 Principios del IEC 61850 ………………….………………………....21
1.2.1 Objetivos de Diseño……………………….……………………….....22
1.2.2 Estructura Básica del Estándar………….…………………………..23
1.2.3 Características básicas y beneficios del estándar IEC 61850.......25
1.3 Modelo de Datos del IEC 61850……………………………………..27
1.3.1 Nodos lógicos…………………………………………………….…....30
1.4 Modelos de Comunicaciones del IEC 61850……………….……..37
1.4.1 Interfaz ACSI…………………………………………………..…..…..37
1.4.1.1 Modelo GSE (Generic Substation Event)…………………….…….38
1.4.1.1.1 Mensajes GOOSE…………………………………………..……........39
1.4.2 MMS (Manufacturing Message Specification)……………………..41
1.5 Configuración en el IEC 61850 …………………………..…………42
1.5.1 Lenguaje de Configuración SCL…………………………..………..42
1.5.2 Modelo de SCL…………………………………………….……..........43
1.5.3 Descripción de los tipos de archivo de SCL………...……………...44
1.5.4 Estructura general………………………………………..……...….....45
1.5.4.1 Especificación del método……………………………………….…...46
López Gonzalo
Neira Christian 8
1.5.4.2 Modelo de Subestación…………………………………………..….47
1.5.4.3 Modelo del IED………………………………………………………..49
1.5.4.4 Modelo de sistema de comunicación………………………………49

Capitulo II. Estado Actual de ELECAUSTRO S.A……………….51

2.1 Introducción……………………………………………………………51
2.2 Arquitectura actual de las centrales generadoras de “Saucay,
Saymirin y El Descanso”……………………………………………..52
2.2.1 Arquitectura de la Central Hidroeléctrica Saymirín………………..53
2.2.1.1 Unidad de Control Programable Grupo (UCPGx)…………………56
2.2.1.2 Unidad de Control programable Sistemas Comunes (UCPSC)…57
2.2.1.3 Red de Control de Saymirín………………………………………….58
2.2.1.4 Red de supervisión de Saymirín. …………………………………...58
2.2.2 Arquitectura de la Central Hidroeléctrica Saucay………………….58
2.2.2.1 Unidad de Control Programable Grupo (UCPGx)...........................61
2.2.2.2 Unidad de Control programable Sistemas Comunes (UCPSC)….61
2.2.2.3 Red de Control de Saucay…..……………………………………......63
2.2.3 Arquitectura de la Central Termoeléctrica El Descanso…………..63
2.2.3.1 Unidad de Control Programable Grupo (UCPGx)………………….66
2.2.3.2 Unidad de Control programable Sistemas Comunes (UCPSC)….66
2.2.3.3 Red de Control El Descanso………………………………………...67
2.2.3.4 Red de supervisión El Descanso……………………………………68
2.3 IEDs y PLC existentes en las centrales generadoras de “Saucay,
Saymirin y El Descanso”……………………………………………...68
2.3.1 REG 670………………………………………………………………..69
2.3.2 RET 670………………………………………………………………...70
2.3.3 PLC Saitel 2000DP……………………………………………………71

Capitulo III. Diseño de arquitectura para integrar IEDs
existentes de Saucay, Saymirín y El Descanso a la norma IEC
61850……………………………………………………………………..74
3.1 Introducción…………………………………………………………….74
3.2 Arquitectura utilizando la norma IEC 61850………………………..75
3.2.1 Integración de los IEDs REG 670, RET 670 con el PLC Saitel
2000DP a la norma IEC 61850………………………………..…..75
López Gonzalo
Neira Christian 9
3.2.2 Integración de los IEDs REG 670 y RET 670 a la norma IEC 61850
directamente con la red de control………………………………….90

Capitulo IV. Análisis técnico y económico……………………….97

4.1 Introducción……………………………………………………………97
4.2 Análisis técnico………………………………………………………..97
4.3 Análisis económico………………………………………………….101
4.4 Conclusiones……………….………………………………………..102
4.5 Recomendaciones…………………………………………………..103
4.6 Bibliografía……………………………………………………………104

López Gonzalo
Neira Christian 10