Una comunicación sin fisuras a través de la red de transmisión entre el punto de generación de electricidad y la subestación se traduce para las compañías de servicios en nuevas oportunidades para aumentar su eficiencia, su flexibilidad y su competitividad. Ahora, con la norma IEC 61850 tenemos por primera vez un estándar para redes y sistemas de comunicaciones en el ámbito de la generación de energía. La norma no se aplicará solamente en lo que conocemos como subestaciones, sino también en las plantas hidroeléctricas, las de generación distribuida y las de generación eólica.

Si pensamos en los efectos que tendrá la nueva norma en la infraestructura de comunicaciones, no hay duda de que conviene centrarse en la interoperabilidad, tanto dentro del sistema de generación eléctrica como entre sus distintas partes. Las interfaces de comunicación, por ejemplo, se han estandarizado para garantizar que los componentes de automatización suministrados por los distintos fabricantes puedan funcionar juntos.

 

Al optar por Ethernet, el sector de la energía eléctrica se beneficia del uso tan extendido de esa tecnología y de las actividades de desarrollo en curso. Fast Ethernet (100 Mbps) ya es el estándar en otros sectores (automatización de fábricas, de transformación y de manipulación de materiales) y Gigabit Ethernet (1000 Mbps) se está haciendo cada vez más popular. Las versiones de mayor velocidad siempre son compatibles con las versiones anteriores, lo que le da a Ethernet la flexibilidad suficiente para adaptarse a actualizaciones.

Los mecanismos de redundancia de alta velocidad y las soluciones inalámbricas siguen evolucionando y creando aplicaciones nuevas. El uso riguroso de las tecnologías de seguridad disponibles y la protección de acceso para las redes de datos resultan vitales, ya que las comunicaciones no se limitan al emplazamiento local e incluyen transmisión de datos entre las subestaciones y los centros de control.

Anillos redundantes de alta velocidad
Hirschmann ha desarrollado el anillo HIPER Ring para maximizar la disponibilidad. Todos los componentes de la red se conectan entre sí hasta formar un anillo. Un gestor de redundancia, incorporado en cada interruptor, establece un vínculo físico al modo de espera. Si se produce un corte de línea, los dispositivos afectados envían una señal al gestor que activa el vínculo al modo de espera. Basta con definir un interruptor como gestor de redundancia para configurar el HIPER Ring. Aparte de asignar el puerto del anillo a los demás interruptores, no hace falta hacer ninguna otra configuración.

Con la versión actual de la tecnología, el anillo Fast HIPER Ring, el cambio en los nuevos interruptores MACH 1000 y RSR para un anillo completo con diez dispositivos tiene lugar a los 10 ms de que se produzca el fallo, como se muestra en la Figura 2. La tecnología soporta anillos grandes con hasta 200 componentes de red, y los tiempos de conmutación aumentan muy poco (menos de 60 ms).

Estándares militares
Además de las técnicas de redundancia, la disponibilidad de la red de datos también depende del tiempo medio transcurrido hasta que se produce un fallo. Este promedio de tiempo se define como MTBF (tiempo medio entre fallos, por sus siglas en inglés). Existen varias formas de determinar el MTBF de un conmutador Ethernet. El método más estricto está basado en un estándar militar, MIL-HDBK-217F, y es el que utiliza Hirschmann.

Nuestros switches OpenRail para montaje en carril tienen un MTBF de más de 70 años. No obstante, si fuera necesario cambiar alguno de ellos, es importante que la sustitución se pueda hacer deprisa y fácilmente sin necesidad de tener una experiencia particular en redes.
Todo el paquete de parámetros de configuración y el software del switch se pueden guardar en una unidad de almacenamiento externa. Cada vez que los datos se descargan en un switch nuevo, ese switch se convierte en un recambio plenamente operativo (véase  la figura 3).

Switches con protección de alta tensión
Las nuevas familias de switches para Gigabit Ethernet que cumplen la norma IEC 61850, MACH 1000 (véase la figura 4) y RSR (mostrada en la figura 1), han sido específicamente diseñadas para aplicaciones de automatización de energía. Presentan una extraordinaria inmunidad a la descarga electroestática y a los campos magnéticos. Los switches de la familia MACH 1000 de 19” están diseñados para su instalación en armarios de control, en tanto que los switches RSR compactos se pueden montar sobre carril o en panel.
Ambas familias de productos ofrecen muchas opciones en cuanto a número de puertos y medios de transmisión. Su software incluye completas funciones de gestión, diagnóstico y filtro, y soporta mecanismos de redundancia de alta velocidad como RSTP, MRP y Fast HIPER Ring. Entre otras características destacan su gama de temperaturas de servicio (-40 ºC a 85 ºC) y alimentaciones eléctricas redundantes que funcionan con CA o CC (entrada 18 V para CC - 300 V CA/CC). Se puede aplicar un revestimiento de conformación a los circuitos impresos para protegerlos contra la condensación.

Resumen
La norma internacional IEC 61850 crea el marco de diseño adecuado para el despliegue de Ethernet con vistas a respaldar la automatización de la red eléctrica. La arquitectura abierta y la interoperabilidad ofrecen una buena protección de la inversión. Ahora hay disponibles dispositivos de red extremadamente robustos, adecuados para el sector de la energía eléctrica. Ya no hay ningún motivo para no migrar a la última tecnología durante los proyectos de construcción o de modernización de subestaciones.

 

Autor: Jürgen Schmid, Belden

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