En este post hablaremos sobre el protocolo GOOSE de IEC 61850 para poder llevar información en tiempos muy cortos.
A continuación se describen los principales conceptos y lo que se necesita saber al momento de implementar GOOSE, adicionalmente se mostrará la aplicación de estos conceptos con la simulación de un cliente y servidor en IEC 61850 y la comunicación tanto MMS como GOOSE, por medio de las herramientas AT61 y Wireshark.
¿Qué es GSE?
GSE es un conjunto de mecanismos que permite llevar eventos y enclavamientos dentro de una subestación, dentro de este se pueden comprender diferentes protocolos y uno de esos es GOOSE. Los elementos de GSE genera una comunicación rápida y confiable para hacer envío de eventos entre diferentes dispositivos sin importar la marca del dispositivo. Su modelo de comunicación es publicador – suscriptor, este tipo de comunicaciones son llamadas horizontales debido a que se puede enviar la información entre equipos que están dentro del mismo nivel, bus de proceso Un concepto clave que se debe tener en cuenta para este tipo de aplicaciones es la redundancia. La redundancia que se propone en el estándar IEC 61850 requiere que se maneje tiempo cero de restablecimiento. Como la tipo PRP que está basada en el uso de dos redes, que son independientes a todos los niveles y que reciben el mismo mensaje a la vez. También es posible configurar con topología de anillo bajo el protocolo HSR.
Ventajas de comunicación horizontal GOOSE
- Reducción de cableado
- Menos tiempo de integración
- Mayor flexibilidad para configurar
- Se puede monitorear
Tipos de Data Sets 
Para poder enviar estos mensajes se necesita de Datasets que son conjuntos de datos que permiten agrupar toda la información que se requiere enviar. GOOSE por ser una comunicación tipo multicast, al enviar un mensaje todos los que estén en la red van a poder recibirlo y de esta manera se evita que algún equipo no reciba la información. Todo esto está enlazado al concepto de reportes que es la forma en que transmite la información en IEC 61850. Existen diferentes tipos de reportes para MMS y GOOSE Control Block (GoCB)
Funcionamiento
El publicador almacena los valores en un buffer local para su transmisión. El suscriptor lee los valores desde un buffer local de recepción. El sistema de comunicaciones es el origen de la actualización de los valores en el buffer de los suscriptores mientras que, en el lado del publicador, es el GoCB el encargado de controlar el proceso.
Publicación 
La transmisión de los mensajes GOOSE se realiza a través de una asociación multicast. Este tipo de transmisión permite enviar la misma información a varios destinatarios simultáneamente. Para la transmisión multicast se utiliza un rango de direcciones MAC concreto. Listado de direcciones MAC definidas por la IEEE para envío de comunicaciones GOOSE
Stack de comunicaciones
GOOSE para cumplir con el requerimiento de ser un un protocolo de comunicación rápida, solo hace uso de la capa 7 del modelo OSI, la cual está inmersa de la norma IEC 61850, por lo cual la conversión de los datos se hace en la última capa, así solo es necesario procesar la dirección MAC y las señales. El tiempo para mensajería GOOSE se estima alrededor de 4 ms. Mensajes GOOSE con prioridad La prioridad permite que el mensaje GOOSE llegue a su destino sin retrasos en la red por tráfico no prioritario como transferencia de archivos, información de monitoreo etc.
La forma en la que se le puede dar prioridad a un mensaje es a través de Vlan que son redes virtuales, que dividen una red física en varias redes virtuales y además cada mensaje podrá tener una prioridad dentro del sistema.
Parámetros de mensajería GOOSE
Z: Tiempo de retransmisión sin cambios, comúnmente llamado TIEMPO MÁXIMO (Z): Tiempo de retransmisión sin cambios interrumpido por un evento
S: Tiempo de retransmisión cuando ha ocurrido un evento, comúnmente llamado
TIEMPO MÍNIMO 2S,4S..: Tiempo de retransmisión que va en aumento hasta alcanzar el tiempo Z
Por ejemplo para configurar la comunicación en un equipo SEL por medio de la herramienta Arquitec
- Lo ideal es que las direcciones MAC Multicast sean diferentes en cada mensaje.
- El identificador permite reconocer a nivel de aplicación cual es el mensaje que se está esperando
- Las prioridades se configuran de 1 a 7 siendo 7 el valor de menor prioridad, por defecto se tiene valor 4 para GOOSE
Para analizar de mejor manera lo explicado se plantea el envío de un mensaje GOOSE entre un equipo Siemens Siprotec 5 de la familia MU y un relé ABB REF 620 para generar un disparo. Ver video de practica
Como primer paso se configura el equipo Siemens, haciendo uso de su software DIGSI 5. Una vez creada la señal se accede a la configuración de IEC 61850 para Siemens en IEC station, seleccionamos el equipo y en la opción GOOSE se despliegan 2 partes: El origen de los datos y el destino de los datos. Para este caso se hará un envío. En esta parte hacemos la búsqueda de la señal y se arrastra a la parte de estación como se visualiza en la siguiente imagen. Esta acción crea un reporte y un Dataset.
Posteriormente en la parte de propiedades es posible hacer la configuración del reporte. Aquí se configura el identificador de aplicación; la dirección MAC de destino; la configuración de revisión; el tiempo mínimo y máximo; ID de Vlan y la prioridad
Después de esto se guarda, actualiza y descarga al equipo. Por otra parte ingresamos al software PCM para la configuración del equipo ABB, en el explorador del proyecto es necesario crear un equipo genérico en IEC 61850 y posteriormente cargar el SCL. En la visualización del software para IEC 61850 se puede ver en el Dataset que tiene 2 señales la del estado y la de calidad. Al chequear la opción BAY (AP1) ya el equipo sabe que debe esperar información el equipo ABB sabe que va a esperar la información del equipo Siemens configurado en su sistema.
Ahora es necesario configurar la aplicación de la información, en la opción aplicaciones se crea una lógica que reciba los datos, para esto se agrega datos tipos GOOSE arrastrando los bloques, se configura la entrada y salida. Finalmente se asocian estas a las lógicas de control. Finalmente guardar y cargar en la opción escribir al IED.
Adicionalmente se muestra las siguientes herramientas que permiten simular y analizar mensajes GOOSE
Es un relé virtual, que permite simular cambios en las corrientes y reportar la información a través de los diferentes protocolos.
Es un controlador virtual que permite simular disparos y enviar comunicación mediante GOOSE Estas herramientas hacen parte del tool suite de simulación de IEC 61850 – AT61
Wireshark
Es un software que permite monitorear las diferentes tarjetas de red que se tengan en el sistema, es un sniffer
