SCADA ELECTRICO

INGENIERÍA Y MONTAJES INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

SISTEMAS DE SCADA PARA SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

SERTIIC S.A.

Exequiel Fernández 248

2690095, [email protected]

1. PRESENTACIÓN SERTIIC S.A. es una empresa de ingeniería y construcción constituida desde 1992 como una sociedad anónima. La misión de la empresa es diseñar y ejecutar proyectos de ingeniería de control e instrumentación industrial, desde las etapas de ingeniería conceptual, ingeniería básica, ingeniería de detalles, montajes y puesta en marcha. También forma parte del quehacer de SERTIIC la integración de sistemas de control modernos, entre los cuales se destacan los Scada eléctricos. Debido a la experiencia reunida desde 1992, SERTIIC ha logrado desarrollar una base de conocimientos relativo a sistemas de monitoreo y comando remoto de subestaciones eléctricas, integrando sistemas con componentes de diferentes marcas como es el caso de los relés de protecciones y medidores tales como Siemens, General Electric, Schneider , Schweitzer, PML y otras marcas utilizadas en instalaciones industriales. Con esta experiencia ha sido posible implementar proyectos cuya cobertura de tecnologías comprenden una gran variedad de tecnologías, SERTIIC S.A.


de manera que el dueño de las instalaciones no tenga mayores limitaciones al respecto. 2.0 SCADAS ELÉCTRICOS Las subestaciones eléctricas son unidades de distribución de energía eléctrica en alta o media tensión cuyas instalaciones normalmente son desatendidas, es decir no tienen personal dedicado a su mantención el 100% del tiempo. Debido al aumento de productividad y a las crecientes exigencias de calidad de servicio se hace cada vez más necesario manejar con facilidad toda la información posible desde una subestación eléctrica. Por otra parte los cortes de suministro de energía son eventos de pérdidas de producción crecientemente indeseados. En esta situación se ha generado un interesante campo para el desarrollo de sistemas de control en subestaciones eléctricas, tales que permiten satisfacer la demanda de información y las capacidades de


operación remota.

en

forma

Los Scada eléctricos tiene como misión principal servir de medios para el monitoreo y el control remoto manual de subestaciones eléctricas. La definición de Scada corresponde a las siglas de Control Supervisor y Adquisición de Datos. Sus componentes básicos son los siguientes: -Estaciones de Operación -RTU con de EntradasSalidas y puertas de comunicaciones -Redes de comunicación -Equipos de protección y medida -Sincronismo horario y estampa de tiempo 2.1 Estaciones Operación

de

Corresponden a computadores donde se cargan software de tipo industrial tales que permiten la visualización de las variables y estados de los equipos de las subestaciones tales como corrientes, potencias, voltajes, estados abierto y cerrado de equipos como desconectadores e interruptores y señalización de estados de trips.

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En Chile, las Estaciones de Operación correspondieron inicialmente a computadores de tipo industrial, caso que se modificó con el tiempo debido al extenso tiempo que existe entre una falla de este tipo de equipos y su reposición en terreno. Hoy en día la tendencia es utilizar computadores de propósito general con un buen soporte local. Los software utilizados pueden ser de tipo propietario, como los asociados a marcas específicas, vale decir General Electric, Siemens, Alstom, ABB u otros que dependiendo de la envergadura del proyecto pueden ser Survalent o Subnet Solutions. Todos estos softare poseen características específicas asociables a subestaciones tales como: estampa de tiempo (time stamping), protocolos de comunicación DNP3.0, Modbus, IEC-60870-5101/102/103/104, IEC61850. En los casos de mayor envergadura o en casos específicos se puede utilizar el protocolo ICCP.


2.2 RTU La confianza en las redes de comunicaciones es un capítulo en los sistemas de control que tiene un largo camino que recorrer antes que sea adoptada como un estandar en la industria. Tal es así que es de uso normal hoy en día CPU con módulos de entradas salidas para el monitoreo de estados discretos y comandos de paños en alta tensión en rangos de 220 Kv, 110 Kv y 69 Kv. Es decir en estos casos se estima conveniente, por razones de confiabilidad, entregar las funciones antes indicadas a una RTU con señales alambradas antes que obtener dichas señales desde los IED vía comunicaciones. La captura de variables eléctricas por medio de tarjetas análogas de 4 a 20 mA ya no se utiliza practicamente debido a obsolescencia tecnológica. Actualmente esta función radica en módulos de comunicaciones los que extraen tales señales mediante la puerta de comunicaciones de los IED.

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2.3 Redes Comunicación

de

Hasta la época de los años 70 las comunicaciones electrónicas eran principalmente punto a punto, es decir desde un equipo electrónico a otro. Ya en los años 80 las redes de comunicación fueron implementadas en una gran cantidad de marcas de sistemas de control industriales. La principal característica de dichas redes era su robustez frente al ruido electromagnético, la sencillez de construcción basadas en cables apantallados y su carácter propietario, es decir sólo equipos y software del mismo fabricante podían comunicarse entre sí. Aún así el alcance en distancia de dichas redes era considerable: hasta dos o tres kilómetros. En la época de los años 90 se consolidó el uso de las redes ethernet en el mundo de las oficinas. Aún así el mundo de las redes industriales no aceptó dichas redes por no poseer las características de robustez requeridas tales como la inmunidad al ruido electromagnético y el hecho de no ser determinística.


El cambio lo originó la fibra óptica y su gran disminución de precios tal que destruyó el concepto de poca robustez por cuanto la fibra está menos afecta al ruido eléctrico que los cables apantallados, posee un alcance en distancia que puede llegar al centenar de kilómetros sin repetidor, y su velocidad de comunicaciones tal que no requiere del concepto determinístico para lograr que una señal llegue a su destino en fracciones de segundo. A pesar de lo anterior hoy en día existe una variedad de redes de comunicaciones de diversas generaciones en las subestaciones. Se pueden encontrar desde redes seriales hasta redes ethernet sobre fibra óptica.

computador portátil, con el fin de configurarlo o de extraer información de consumos, estados del equipos, oscilografías o reportes de fallas, hasta puertas ethernet en formatos RJ45 o conectores de fibra multimodo o monomodo. Este último desarrollo permite un salto significativo en la interacción con el equipo de protección y medida, ya que la red ethernet posibilita no sólo el monitoreo y control a distancia sino que la obtención de data en línea de oscilografía o la configuración de la protección a distancia.

2.4 Equipos de Protección y Medida Uno de los pilares del desarrollo de los Scada eléctricos proviene de los fabricantes de equipos de protección y medida. Fabricantes como PML, Siemens ,General Electric, Schweitzer y otros han impulsado el desarrollo de sus equipos desde simples puertas de comunicaciones tipo DB9, que permiten que un usuario se conecte al equipo mediante un SERTIIC S.A.



2.5 Sincronismo Horario y Estampa de Tiempo Hoy en día ya existe exigencias de sincronización horaria de equipos de medida y protección, con el fin de recoger la información desde estos equipos de la misma forma, es decir información sincronizada en la Estación de Operación. Esto permite un estudio más acucioso de los diversos eventos que se ocasionan en un sistema eléctrico.

Entre lo destacable de dicha normativa cabe destacar la obligación que se establece para una determinada cantidad de empresas, de implementar un Sistema de Información de Tiempo Real.

Los equipos utilizados para este efecto son los denominados GPS, que son CPU con una antena tal que se sincroniza a relojes satelitales. A esto se suma la capacidad de adaptar el sincronismo satelital a la hora local, con los debidos cambios de horarios de invierno y verano en forma automática. 2.6

SITR

El Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción dictó la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio en mayo del 2005, estableciéndose en dicho documento determinadas exigencias para generadores, distribuidores y clientes libres conectados al SING y al SIC SERTIIC S.A.



EJEMPLOS DE SOLUCIONES SERTIIC 3.0

Entre la variada gama de soluciones que SERTIIC puede ofrecer para un sistema eléctrico se pueden dar los siguientes casos:

Red serial.

3.1 S/E con Relés de Protecciones con Puertas Seriales Se presenta a continuación un caso básico: se desea obtener el monitoreo de variables eléctricas tales como corrientes, voltajes, potencias y energía desde una sala eléctrica de una subestación alimentada en media tensión. También se requiere de un informe de consumos de energía sin sincronismo horario. El siguiente diagrama representa un diagrama unilineal simplificado típico

3.2 S/E Con Relés de Protecciones y Puertas Ethernet El requerimiento es similar al presentado en el 3.1, es decir se desea obtener el monitoreo de variables eléctricas tales como corrientes, voltajes, potencias y energía desde una sala eléctrica de una subestación alimentada en media tensión. También se requiere de un informe de consumos de energía con sincronismo horario. Además se requiere acceder a las protecciones mediante el software de cada fabricante desde el mismo PC usado como Scada.

En este caso la solución que es posible implementar se puede ver en la siguiente figura: SERTIIC S.A.



La figura del lado izquierdo muestra una implementación para el caso descrito. Se está en presencia de un sistema básico sin RTU 3.3 Otras Proyecciones Además de los casos antes indicados existe muchas situaciones donde es posible encontrar necesidades de monitoreo y control alambrado, vías de comunicaciones seriales y vías de comunicaciones ethernet entre los equipos de protección y medida y las Estaciones de Operación mediante el uso de una RTU, que no es sino una unidad lógica con capacidad tipo PLC para efectos de procesamiento con características propias de subestaciones tales como estampa de tiempo, puertas transparentes y protocolos de comunicaciones propios de subestaciones eléctricas.

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