Introdução à IEC 61850 e zenon

 

 

Índice: 

• Recursos de conectividade
• Casos de uso
• Engenharia eficiente
• Segurança do investimento
• Recursos detalhados
• Visão geral

 

A IEC 61850 especifica protocolos de comunicação para dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs) que operam em subestações digitais. Quando integrada à plataforma de software zenon da COPA-DATA, essa norma tem o potencial transformador de simplificar e fortalecer os sistemas de automação de energia. Essa integração harmoniosa permite uma transparência inigualável dos dados operacionais, garantindo uma interoperabilidade robusta do sistema e um controle confiável e em tempo real. Projetada para oferecer flexibilidade e escalabilidade, a sinergia entre a IEC 61850 e a zenon libera a eficiência no gerenciamento do sistema de energia, oferecendo um nível elevado de sofisticação no manuseio de redes de energia complexas. Seja na automação da rede ou no gerenciamento de subestações, essa parceria promete melhorar o desempenho e, ao mesmo tempo, atender aos requisitos de conformidade global, preparando o terreno para uma nova era de inteligência na distribuição de energia.

 

 

Operações de serviços de utilidade pública preparadas para o futuro com tecnologia de subestação digital

 

Espera-se que o mercado de subestações digitais cresça mais de 7,3% de 2022 a 2028, impulsionado pelos benefícios de dados mais precisos e confiáveis, tempos de resposta mais rápidos e economia de custos relacionados a propriedades e infraestrutura. No entanto, a transição de subestações tradicionais para digitais pode ser um desafio devido à relutância e ao conhecimento limitado do usuário final. A zenon Energy Edition da COPA-DATA oferece uma solução de HMI para permitir subestações mais inteligentes e interconectadas, resultando em economia de tempo, carga de trabalho reduzida e menor risco de erros. O treinamento eficaz da equipe e a inovação nos testes de relés de proteção são essenciais para enfrentar esses desafios.

 

Nesse artigo, examinamos as vantagens que a IEC 61850 oferece às prestadoras de serviços de utilidade pública, com ênfase especial em sua capacidade de otimizar operações, interoperabilidade, flexibilidade e eficiência com a zenon. Nos concentramos nos recursos da norma e em como eles melhoram o gerenciamento da rede, a tomada de decisões e a troca de dados. Além disso, também destacamos como essa norma destaca os recursos da zenon para se ajustar às demandas em evolução, contornando procedimentos dispendiosos de modernização por meio da segurança do investimento da plataforma de software zenon. Além disso, enfatizamos o papel da norma no monitoramento, controle e automação de sistemas de energia, o que contribui para a diminuição das interrupções, melhor gestão de ativos e maior confiabilidade para facilitar as funcionalidades da rede inteligente e aplicações avançadas, estabelecendo um caminho para uma rede mais resiliente e um futuro energético sustentável.

 

Principais recursos de conectividade da IEC 61850 na zenon

 

O suporte detalhado e a compatibilidade da zenon com os principais protocolos de comunicação da IEC 61850 são essenciais para a realização bem-sucedida de subestações digitais.

 

IEC 61850 MMS Client

 

Conecte-se com IEDs, reúna dados de monitoramento detalhados e emita comandos de controle. A zenon IEC 61850 pode ser conectada a dispositivos de qualquer tipo e marca. O IEC 61850 MMS Client da zenon é compatível com a edição 2.1 da norma IEC.

 

 

 

 

IEC 61850 MMS Server 

 

 

Forneça dados para aplicativos upstream, como RTUs, concentradores de dados ou salas de controle SCADA.

 

 

 

 

IEC 61850 GOOSE Publisher e Subscriber

 

 

Integre-se aos fluxos de comunicação entre unidades de proteção e valide e complemente de forma flexível os recursos de proteção.

 

 

 

 

Em conjunto com a IEC 61850, a zenon abrange várias soluções em diferentes níveis. Devido ao alto nível de integração, as soluções podem ser simplesmente construídas em qualquer escala e combinadas com qualquer outro sistema.

 

 

Soluções poderosas habilitadas com a zenon em subestações digitais

 

A Plataforma de Software zenon constrói a base para a realização de uma série de tarefas e soluções inovadoras em subestações digitais:

 

Sistema de controle de estação e HMI de subestação

 

A zenon pode se conectar a qualquer tipo de hardware usando drivers MMS e GOOSE flexíveis. Os dispositivos das edições 1 e 2 podem ser integrados simultaneamente, independentemente de seu modelo de dados real. Qualquer estado ou medição é recuperado e claramente indicado, por exemplo, em diagramas de linha única ou mímicas personalizadas. Comandos pré-configurados podem ser emitidos pelo operador autorizado. Os intertravamentos personalizados e os automáticos baseados na topologia da subestação, protegem o sistema contra danos. Além da IEC 61850, a zenon é compatível com vários outros protocolos de comunicação, o que ajuda a criar soluções mesmo em ambientes heterogêneos e legados.

 

Gateway da subestação

 

O monitoramento central através de salas de controle regionais ou nacionais é um requisito importante em muitos projetos. A zenon permite esse recurso com seu gateway de processo integrado. Todos os protocolos relevantes, como IEC 60870, DNP3, IEC 61850, MODBUS ou OPC UA e muitos outros estão disponíveis. A conexão permite monitorar totalmente e controlar consistentemente os equipamentos da subestação. Para isso, o software de gateway pode fazer a mediação flexível entre o centro de controle e os dispositivos da subestação, mesmo que diferentes protocolos estejam sendo utilizados.

 

Monitoramento e substituição da comunicação GOOSE

 

 Pode parecer incomum que um pacote HMI/SCADA venha com suporte ao protocolo IEC 61850 GOOSE. No entanto, ele abre uma série de possibilidades. Com um assinante GOOSE, as mensagens GOOSE podem ser monitoradas e supervisionadas, levando a uma melhor disponibilidade e mais confiança nessa nova tecnologia. Para substituir mensagens GOOSE ausentes, por exemplo, devido à falha de um componente, pode ser usado o GOOSE Publisher. Ele permite que as mensagens GOOSE continuem a ser disponibilizadas até que a falha do componente seja resolvida.

 

Rede de alta disponibilidade com PRP

 

O PRP (Parallel Redundancy Protocol) é um padrão do setor que oferece failover contínuo contra qualquer falha de qualquer componente da rede. Todos os protocolos de comunicação baseados em Ethernet na zenon, como o IEC 61850 MMS Client e Server, bem como o GOOSE, podem ser utilizados com base no PRP.

 

 

Gerenciamento unificado de registros de distúrbios

 

Dados de status e oscilografia de alta precisão são capturados pelos IEDs e equipamentos de proteção e armazenados nos chamados registros de distúrbios. Por meio da função denominada Transferência de arquivo, a zenon coleta esses arquivos da rede de IEDs, tornando-os disponíveis para investigação central com sistemas especializados. Além disso, a zenon é equipada com um visualizador COMTRADE (Common Format for Transient Data Exchange for power systems) integrado, que permite visualizar diretamente os registros de distúrbios de acordo com a norma IEEE C37.111 na HMI local.

 

Suporte ao comissionamento (FAT/SAT)

 

Durante os testes FAT e SAT (Factory and Site Acceptance Testing), muitas vezes faltam componentes ou dispositivos da planta. Para simulá-los, a zenon oferece ferramentas abrangentes para criar processos virtuais. Assim, pelo menos a peça existente pode ser pré-testada em combinação com a peça simulada. Para o SAT, são necessárias outras funções, como a lista de diagnóstico variável, que oferece uma visão geral filtrável de todos os pontos de dados de comunicação. Além disso, a tela do sistema (coms-screen) fornece informações sobre o status da conexão dos dispositivos conectados. Para a operação de teste, as estatísticas de alarme podem ajudar a encontrar os pontos críticos do retrabalho necessário.

 

Troca de dispositivos e validação de equipamentos

 

Durante a operação regular, os dispositivos de proteção devem ser validados em intervalos de tempo regulares. Em plantas clássicas, com cabeamento rígido, esse é um procedimento trabalhoso. No entanto, em subestações totalmente digitalizadas com Process Bus de acordo com a IEC 61850, podem ser usadas funções dedicadas para realizar testes no sistema, sem a necessidade de intervenção física. Nesse caso, a zenon pode ajudar a indicar claramente o modo de operação da planta e de seus componentes. Ao interpretar as informações da IEC 61850, o engenheiro de teste pode identificar de forma transparente quais partes da planta estão isoladas ou em modo de teste. A zenon ajuda a redefinir todas as configurações relevantes de forma consistente e a rearmar os dispositivos de proteção, assim que os testes tenham sido concluídos.

 

Além disso, os equipamentos defeituosos da subestação precisam ser substituídos rapidamente e devem ser testados minuciosamente antes de voltarem à operação normal. A zenon oferece soluções para a substituição rápida de um IED em caso de pane. Com o uso de um driver de ponto de dados alternativo, os valores podem ser encaminhados instantaneamente para um dispositivo de reposição, independentemente do tipo e do modelo.

Benefícios para um fluxo de trabalho de engenharia altamente eficiente

 

MMS Client – Aquisição de dados de IEDs

 

O driver IEC 61850 MMS Client vem com suporte excepcional a recursos e conformidade com a norma. Ele suporta a Edição 1 e a Edição 2.1 da IEC 61850-8-1 e é continuamente aprimorado de acordo com a evolução da norma. É possível fazer upload de modelos de dados de servidores IEC 61850 e adotá-los a partir de arquivos SCL. A configuração do MMS Client é feita com a ajuda de caixas de diálogo claramente estruturadas que permitem ajustar todos os aspectos da funcionalidade dos drivers. Modelos e ferramentas de configuração automática podem ser utilizados para sistemas grandes e padronizados.

O driver é compatível com conjuntos de dados estáticos e dinâmicos para relatórios. Além disso, é dada atenção especial aos sistemas redundantes em termos de relatórios da HMI, de modo que a operação contínua seja garantida, mesmo se uma parte do sistema falhar. Resumindo, o IEC 61850 MMS Client da zenon ajuda o engenheiro a prosseguir com facilidade em cenários ascendentes, mas também promove a realização de fluxos de trabalho de engenharia descendentes e eficientes.

 

MMS Server – Fornecimento de dados e serviços para clientes de nível superior

 

Um IEC 61850 MMS Server integrado em uma HMI pode ser utilizado de diversas maneiras. Pode ser utilizado para agregação de dados, unificação de comunicação, como gateway ou como utilitário de simulação e teste. Para obter flexibilidade máxima, o IEC 61850 MMS Server é integrado ao ambiente IEC 61131-3 (Soft PLC) da zenon. Assim, é possível adaptar-se individualmente a uma infinidade de possibilidades de configuração. No entanto, as regras básicas de descrição do modelo também são aplicadas aqui. Para iniciar a configuração do modelo de dados do MMS Server, pode ser importado um arquivo SCL externo. Todo o modelo de dados e configurações avançadas do servidor são organizados com a ajuda de uma ferramenta de configuração integrada.

 

GOOSE Publisher e Subscriber

 

A configuração GOOSE na zenon Logic é obtida principalmente por meio de arquivos SCL. O arquivo de descrição de uma instância normalmente fornece informações sobre a publicação de mensagens GOOSE e normalmente faz parte da descrição do servidor IEC 61850. Para configurar as assinaturas, as respectivas seções de outras entidades de publicação são carregadas. Esse método é simples, mas altamente eficaz para a configuração do GOOSE na zenon.

 

Configuração automática da HMI – ​​economize até 90% do tempo de engenharia!

 

Serviços profissionais COPA-DATA

Para obter os melhores resultados possíveis para a sua solução de subestação digital, nossa equipe de especialistas oferece suporte com mais de 30 anos de experiência em automação de subestações. Os serviços vão desde estudos básicos de conceito arquitetônico e criação de modelos ergonômicos de HMI até a criação de assistentes e análise de modelos de dados disponíveis para a geração automática de projetos. Para obter mais informações, consulte: Serviços profissionais de suporte à zenon - COPA DATA

 

 

Segurança do investimento através de software industrial profissional

 

A seleção da tecnologia de automação de subestações é essencial, pois ela precisa funcionar de forma confiável em condições críticas por muitos anos. Um número considerável de empresas de serviços públicos e de energia em todo o mundo, que confiam com sucesso na zenon, desfruta de benefícios inestimáveis que contribuem para o cumprimento de sua responsabilidade e abrem um novo potencial para o sucesso dos negócios:

 

Aproveite a compatibilidade de longo prazo e o excelente suporte IEC 61850

 

A Plataforma de Software zenon foi projetada especificamente para operar no contexto da infraestrutura crítica de energia. A operação confiável está alinhada à capacidade de aprimorar e atualizar a solução ao longo de todo o ciclo de vida com esforço razoável. A norma IEC 61850 para subestações digitais é constantemente aprimorada. A COPA-DATA se dedica a impulsionar essa evolução e a oferecer um excelente suporte para futuros aprimoramentos da norma. Assim, por exemplo, os dispositivos que suportam diferentes versões da norma, Edição 1 e Edição 2, podem ser igualmente integrados na mesma solução com a zenon. ​​​O IEC 61850 MMS Client na zenon foi oficialmente certificado de acordo com a Edição 2 da norma internacional (certificado emitido pela DNV GL).

 

Obtenha sucesso com a digitalização em ambientes legados

 

Os projetos de digitalização e renovação normalmente precisam considerar equipamentos, normas e interfaces antigos. A zenon é independente do fornecedor e oferece possibilidades de conexão prontas para uso com IEDs e sistemas de qualquer tipo. Isso permite a invenção de soluções baseadas na IEC 61850, mesmo no contexto de ambientes heterogêneos.

 

 

Aprimore e amplie sua solução com facilidade

 

A zenon pode ser utilizada em aplicações em qualquer escala. Desde aplicações em pequena escala com poucos alimentadores até aplicações em O&M de grande escala para frotas de subestações, a solução é impulsionada por um conjunto totalmente integrado de componentes de engenharia e tempo de execução, que criam alta sinergia durante todas as fases do projeto. A tecnologia de rede incomparável da zenon permite criar arquiteturas modulares e seguras, auxiliadas por recursos de redundância opcionais.

Recursos detalhados da IEC 61850 na zenon

 

IEC 61850 MMS Client

• Compatível com a Edição 1 e Edição 2.1 da norma IEC 61850-8-1 (1)
• Certificação da Edição 2: testada em 1.000 IEDs simultâneos 
• Suporte para comunicação simultânea com dispositivos de cada tipo (Edição 1 e Edição 2)
• “Operação direta” e “selecionar antes de operar”, em segurança normal e reforçada, integrados no controle de comando 
• Carimbo de data e hora da RTU e qualidade da RTU usados em todo o sistema
• Navegação on-line e importação seletiva de modelo de dados de IEDs do ambiente de engenharia
• “Autodescrição” durante a associação com IEDs (correspondendo ao estado atual do modelo de dados e serviços dos IEDs)
• Navegação off-line e importação seletiva de arquivos SCL
• Suporte de conjuntos de dados dinâmicos para relatórios
• Suporte para transferência de arquivos
• Categoria de originador definível (“orCat”)
• Opções de acionamento individuais para relatórios (para dispositivos que exigem isso do cliente)
• Suporte para todas as Classes de Dados Comuns (CDC), tipos privados e matrizes
• Suporte para rastreamento de serviço, grupos de configuração
• Nomes de variáveis que podem ser definidos pelo usuário no aplicativo da HMI
• Criptografia TLS (IEC 62351-3)
• Autenticação ACSE (IEC 62351-4)
• Suporte de PRP (Protocolo de Redundância Paralela)

 

Nota: procedimento de teste da Edição Formal 2.0 realizado com caso de teste opcional “cBr33” para conformidade com a Edição 2.1.

 

IEC 61850 MMS Server e GOOSE (driver integrado)

 

O driver está integrado ao serviço lógico IEC 61131-3 da zenon e suporta comunicação MMS e GOOSE.

• Suporte para Edição 1 e Edição 2 da norma IEC 61850-8-1:
  • Comunicação cliente/servidor via MMS
  • Publicação/assinatura e supervisão GOOSE combinadas em uma única configuração de IED.
• O driver suporta conexões com vários clientes 850
• Suporte à navegação on-line do modelo de dados pelos clientes (dispositivos lógicos, nós lógicos, objetos de dados e atributos de dados)
• Manipulação de comandos: implementação flexível de qualquer modelo de controle usando scripts baseados em IEC 61131-3
• Suporte para relatórios com buffer e sem buffer
• Leitura e gravação de valores
• Leitura e gravação de valores do conjunto de dados
• Criação e exclusão dinâmica de conjuntos de dados
• Suporte de grupos de configuração
• Suporte para transferência de arquivos
• Suporte para IPv4 e IPv6
• Criptografia TLS (IEC 62351-3)
• Autenticação ACSE (IEC 62351-4)
• Suporte de PRP (Protocolo de Redundância Paralela)
• Aplicação direta da IEC 61131-3 (Lógica), para cálculos e procedimentos especiais de controle

 

Tendências futuras e desenvolvimento na IEC 61850 e zenon

 

Ao analisar o papel da IEC 61850 e da zenon, é importante considerar as tendências e os desenvolvimentos futuros. Para atender aos requisitos cada vez mais exigentes, devido à dinâmica e à demanda crescentes por energia elétrica, é necessário que as prestadoras de serviços de utilidade pública preparem seus ativos para o futuro e aumentem sua eficácia operacional. Como a segurança cibernética desempenha um papel mais importante nos sistemas digitalizados, o setor de energia deve garantir a proteção contra ameaças cibernéticas. Além disso, a maior ênfase global na sustentabilidade e nas políticas de emissão zero destaca a necessidade de desativar as fontes tradicionais de energia fóssil em favor das fontes renováveis distribuídas. A zenon está bem posicionada para enfrentar esses desafios, com o desenvolvimento da interface do usuário e as soluções de rede inteligente na vanguarda do seu desenvolvimento. Estamos animados para ver o que o futuro reserva para nossos clientes, para a IEC 61850 e para a zenon.

 

Para obter informações mais detalhadas sobre os recursos e a conformidade de implementação dos drivers e funções relacionados à IEC 61850 na zenon, entre em contato com energy@copatada.com.