Comencemos con una reflexión: ¿Cómo podemos llevar a la práctica los conceptos de la Industria 4.0, tales como: digitalización, Big Data e inteligencia artificial en los procesos relacionados con el análisis de fallas en los sistemas de potencia? Parte de esta respuesta se relaciona con la implementación de un Sistema de Recolección Automática de Protecciones (RAP).
Hemos sintetizado el concepto de los sistemas de Recolección Automática de información de Protecciones como: RAP.
¿Qué es un sistema RAP?
De acuerdo un artículo IEEE escrito en 2007 por dos profesores del “Texas A&M University” de Estados Unidos, se trata de un sistema que permite la recolección, almacenamiento, y transmisión hacia los Centros de Decisión y procesamiento de datos; de la información relativa a las protecciones eléctricas del Sistema Interconectado. Dicha información incluye: los estados en tiempo real de las señales recogida través de los archivos de oscilografias (COMTRADE) con el comportamiento característicos antes y después de una falla; así como registros de eventos e información de configuración y ajustes de las funciones de protección.
De acuerdo a esta definición encontramos un proceso de cuatro fases: la primera es la recolección de la información desde los equipos de protecciones. En esta fase se habla de cuatro tipos de datos esperados: las oscilografias (COMTRADE); eventos (SOE); Ajustes y Reportes. La fase de almacenamiento implica concentrar, estructurar y nombrar de forma adecuada la información en puntos que se denominan estaciones de coordinador; la tercera fase es la transmisión de los datos bajo una infraestructura jerarquizada o escalonada; para finalizar en una fase de procesamiento de datos y toma de decisiones.
Dentro de los beneficios que se esperan de la implementación de un sistema RAP se pueden encontrar:
- Disminuir los costos y tiempos de respuesta en los procesos de toma de decisiones durante la resolución de problemas del Sistema Interconectado.
- Facilitar la verificación de la coordinación de protecciones y el análisis de fallas del sistema eléctrico de manera rápida y confiable.
- Contar con información útil para la planeación de proyectos de expansión y diseño de medidas de regulación y facturación.
Todo esto apunta a mejorar la disponibilidad y confiabilidad del sistema interconectado.
A nivel de latinoamérica, Chile ha sido el pionero en la implementación de una normativa que exige un sistema RAP a sus coordinados, de los cuales varios han confiado en la solución Axon Comtrade para dar cumplimiento a sus necesidades.
Basado en esta experiencia, se han identificado algunos retos que se presentan en la implementación de un sistema RAP, agrupados en 4 aspectos principalmente:
- El primero es la heterogeneidad de los equipos instalados en las subestaciones. En algunos casos se evidenciaron desviaciones de los fabricantes en cuanto al manejo de los tipos de datos esperados y los protocolos que permiten al acceso a los mismos.
- Infraestructura de comunicación, el uso de una red de datos compartida entre Control y el sistema de gestión RAP plantea el riesgo de sobrecarga de los canales o de la infraestructura de red. En este punto se requiere que los equipos respondan simultáneamente a operaciones de gestión y control, lo cual no siempre ocurre.
- Seguridad de la información: los canales de comunicación habilitados por los equipos suelen sacrificar la seguridad de los protocolos. En todos los casos la información es accedida mediante protocolos no seguros como MMS/61850, FTP o TFTP. En este caso una arquitectura escalonada con saltos seguros reduce los segmentos expuestos y facilita la implementación de mecanismos como Redes Privadas Virtuales.
- Los recursos limitados de memoria de almacenamiento de algunas protecciones hacen que sea necesario borrar o sobreescribir archivos, perdiendo la trazabilidad de los cambios.
Ahora que tenemos una visión general de los sistemas RAP, podemos presentar nuestra solución llamada Axon Comtrade, la cual fue diseñada bajo una arquitectura cliente/servidor construida sobre tres módulos:
- Un módulo de recolección: el cual implementa los protocolos de comunicación: IEC 61850 MMS File Transfer, FTP y TFTP, los cuales de acuerdo al estudio realizado en Chile por una empresa consultora, representan el 90% de los protocolos abiertos requeridos en la infraestructura instalada de los operadores. Además, tenemos implementación para los protocolos IEC 60870-5-103, Modbus y SEL para entornos seriales. A través de estos protocolos se capturan y almacenan en su formato y estructura de origen.
- El módulo de procesamiento incluye funciones para estructurar y renombrar los archivos, de acuerdo a un conjunto de reglas definido para cada protección. Estas reglas incluyen también procesos de descompresión y manejo de versionamiento de archivos para evitar pérdida de información por sobreescritura de datos. Asimismo implementa funciones de configuración y previsualización de información.
- El módulo de salida se refiere a la posibilidad de compartir la información recolectada haciendo uso del protocolo FTPS y RSYNC, lo que da soporte a la estructura de recolección jerárquica o en cascada.
Algunos de nuestros clientes son empresas como: Barrick, Mainstream, EDF Renovables, Minera Atacama, y resaltando el caso del Grupo Saesa que con sus 23 subestaciones es la empresa de transmisión más grande del Sur de Chile. Todas ellas han instalado Axon Comtrade para cumplir con la normativa de implementación de su sistema RAP.
Asimismo, hemos integrado equipos de marcas como ABB, Siemens, Ingeteam, Schneider electric y GE.
Algunas de las preguntas que podrían surgir en la implementación del RAP, se pueden enfocar al ancho de banda, que en nuestra experiencia de implementación para un total de 190 protecciones se requirió alrededor de 2,5 mbps durante una condición de falla, que es donde ocurre la mayor transferencia de información. El resto del tiempo la ocupación del ancho de banda es bajo ya que simplemente se encuentra en un escaneo para verificar si hay información nueva sobre la red.
Los tiempos desde que se producen las fallas hasta finalizar la transmisión de la información se encuentran entre 30 y 45 segundos. En Chile la normativa exige una respuesta menor a 1 minuto.
Bienvenidos al Webinar titulado: “Recolección automática de registros de fallas para el análisis de eventos: retos y oportunidades de su implementación”. Gracias por atender esta invitación y en especial gracias a XM por permitirnos este espacio.
Ponente: PhD. Iván Darío Claros , Gerente de I&D, Axon Group
