Sistema PAcis

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Solución de control digital

PACiS Soluciones integradas de protección, automatización y control El mejoramiento de la competitividad y del rendimiento es la clave de cualquier empresa. Deben inventarse nuevas soluciones para optimizar los recursos, benefciarse de las últimas tecnologías y adaptarse a un ambiente con cambios permanentes.

PACiS ofrece ofrece soluciones completas para toda la cadena de energía, desde los equipos primarios hasta el software de gestión del mercado. PACiS es la última generación de soluciones d e Automatización de Energía. Se puede adaptar especícamente a una sola subestación, como es usual encontrar en las empresas eléctricas. También puede brindar un esquema óptimo unicado para varias subestaciones, junto con fuentes de generación y p osibles botes de carga, tal como es el caso de las aplicaciones industriales o de infraestructuras. PACiS permite replantear el diseño, la operación y el mantenimiento de las instalaciones eléctricas.

UNA SOLUCIÓN A ESCALA PACiS es una solución a escala en términos de funciones, arquitectura y servicios. Permite, por lo tanto, la inversión correcta en el momento apropiado, mientras se logra la total reutilización de soluciones anteriores. Por ejemplo, PACiS puede estar restringida, inicialmente, a la simple supervisión de varias señales, para luego abarcar nuevas y rápidas automatizaciones distribuidas sobre varios cientos de kilómetros.

DEDICADA A LA AUTOMATIZACIÓN DE LA ENERGÍA PACiS es mucho más que una tecnología de automatización de uso general. La seguridad eléctrica, la minimización de las interrupciones en el servicio o la automatización orientada a la topología, son algunos ejemplos de las restricciones de diseño que han gobernado el desarrollo de PACiS.  A través de la utilización de los protocolos de comunicación especícos especícos de

Ventajas Vent ajas para el Cliente •

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Una solución a escala Dedicada a la automatización de la energía Mayor nivel de estandarización Bahías estandarizadas Máxima interoperabilidad

subestaciones se logra la integración total de los equipos, lo cual resulta en el uso óptimo de la información.

MAYOR NIVEL DE ESTANDARIZACIÓN PACiS ofrece una migración progresiva a las nuevas normas de comunicación tales como Ethernet TCP/IP y UCA2/CEI 61850. Más allá de las características de comunicación en sí, PACiS ayuda en la estructuración de esquemas estándar, como por ejemplo bahías estándar, lo cual es clave para la optimización de las inversiones a mediano plazo. El aumento de la disponibilidad del sistema a través de un mantenimiento 24/7 es otro ejemplo de una mayor estandarización en la automatización de la energía.

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PACiS

PACiS Soluciones integradas de protección, automatización y control ALCANCE FUNCIONAL A ESCALA

Control

 Agrupación

Los controles son realizados por el operador localmente, o a distancia.

La primera característica fundamental de PACiS es la agrupación de la información proveniente de varias fuentes para crear otro valor a partir de ellas.

Cada control recibe múltiples vericaciones antes de ser emitido, para

Estas fuentes son los equipos físicos que dan información puramente eléctrica (tal como un transformador de intensidad de 50/60 Hz) o los que están conectados por enlaces seriales de comunicación (especialmente, aunque no siempre, cuando se reutilizan equipos existentes ya instalados en campo). Alternativamente, las fuentes pueden ser uno o más operadores realizando mantenimiento, operación o gestión del proceso o del sistema mismo. PACiS maneja varios tipos de datos: posiciones, controles, medidas, registros de oscilografías, ajustes, etc. Según la fuente y el tipo de la red de comunicación, esta información puede dar una etiqueta de propiedad, tal como la hora, la validez, etc. Cada uno de estos datos de propiedad están referenciados como únicos

momento dado en todo el sistema o en un equipo individual (según la

en la herramienta de conguración del sistema,

de modo de asegurar la total consistencia de la información, y también para reutilizarlos en varias partes del sistema. PACiS maneja varios tipos de protocolos de comunicación usados en subestaciones y plantas industriales. El comportamiento de la aplicación depende en gran parte de la elección del protocolo, incluyendo la velocidad (300 bps a100 Mbps), los servicios (maestro-esclavo vs. clienteservidor) o la comunicación de los objetos.

Supervisión y Análisis La función base de PACiS incluye la supervisión de cualquier dato recogido por el sistema, que puede ser local o remoto. Se puede lograr una supervisión sumamente compacta en la pantalla LCD incorporada, mostrando diagramas unilares, alarmas,

medidas y listas de secuencias de eventos. Esta es una respuesta muy económica, por ejemplo, para subestaciones pequeñas.

hacerlo totalmente seguro. Por ejemplo, se puede vericar que un control simple sea efectivo en u n conguración). Otro ejemplo es el enclavamiento. Los enclavamientos

se hacen con ecuaciones lógicas o son el resultado de un análisis topológico dinámico ligado a reglas especiales. Los enclavamientos se gestionan tan cerca del proceso como sea posible para obtener la mayor seguridad de funcionamiento. Las condiciones de enclavamiento se muestran grácamente en la pantalla del operador para poder identicar inmediatamente las condiciones de bloqueo (si se dan) y hacer las modicaciones adecuadas antes

de emitir la orden.. Cada control manual es parte de la secuencia “Seleccionar Antes de Operar”, en la que se pueden elegir varias opciones. Esto incluye el uso de una vericación de sincronización (en modo de acoplamiento o de cierre), el pasar por alto l vericación de sincronización o de las condiciones de

enclavamiento (siempre que sea dada una correcta autorización del usuario).

 Automatización Es probable que uno de los cambios fundamentales en el futuro, sea la automatización distribuida entre equipos diferentes, tanto si están en la misma subestación o en sitios diferentes. Hoy en día por medio del uso de protocolos de comunicación rápidos Ethernet (UCA2/CEI 61850) se puede denir un nuevo criterio entre costos y conabilidad. Además de que se está reemplazando el cableado

tradicional sin hardware extra, también se dispone de valiosa información para el mejoramiento en las decisiones.. PACiS actúa como una poderosa plataforma de automatización: • Diseño estándar que utiliza un editor completo CEI 61131-3 que tiene acceso a casi todos los datos del sistema, • Procesamiento de eventos (sin tiempo del ciclo) robusto para condiciones de avalancha. • Comunicación rápida punto a punto entre equipos físicos (Ethernet 100 Mbps sin colisiones) PACiS provee bibliotecas adicionales incorporadas de módulos de automatismo, incluyendo una gama completa de protecciones, recierre automático de alimentadores, regulación de tensión de transformadores en paralelos, etc.

Una supervisión más sosticada se realiza en

una o varias pantallas de PC. Algunos ejemplos de los benecios que se obtienen con esta

solución, son la representación de las barras en colores, que facilita el mantenimiento, las pantallas de alarmas, o la ubicación precisa de fallos dentro del sistema. Otras características especiales incluyen: reportes avanzados, visualización en lenguaje dual, análisis de registros de oscilografías, etc.

Bahía, nivel de Tensión, Subestación o Sitio: PACiS ofrece soluciones escalables, aplicadas a las necesidades reales

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PACiS

Conguración La denición de la conguración de un sistema

es una herramienta esencial para el diseño inicial de las bases de datos, y también para la evolución del sistema a lo largo de su vida útil. Esto propone suministrar un conjunto consistente de referencias de información distribuidas dentro de los diferentes componentes del sistema. El Editor SCE de Conguración de Sistemas

PACiS proporciona una vía extremadamente eciente para crear una base de datos, gracias

a su enfoque único, orientado al objeto: la utilización de bibliotecas con diferentes guras

que combinan datos eléctricos, secuencias de automatismo y representación gráca, simplica y

asegura el diseño de la solución PACiS. La consistencia de datos con las herramientas de ingeniería de otros sistemas o equipos puede ser enriquecida aun más por la importación o exportación de cheros SCL y XML. El empleo

de la norma UCA2/CEI 61850 conduce, por naturaleza, al uso de referencias de datos  jerárquicas y orientadas al proces o. Éste es un concepto clave para la reducción de costos de ingeniería en general y para el éxito de la interoperabilidad. PACiS SCE incluye herramientas avanzadas que ayudan a los usuarios nales en tareas, tales

como la comparación de versiones de bases de datos, editor de topología, ltrado de datos

especializados para los no especialistas.

 Administración PACiS proporciona la herramienta (Herramienta de Gestión de Sistemas ‘SMT’ PACiS) para descargar de manera transparente las bases de datos a los equipos. Se pueden manejar hasta dos bases de datos por cada equipo (dependiendo del equipo), para minimizar las interrupciones en el servicio durante la extensión o modicación de un sistema.

Se controla en forma dinámica la coherencia de las versiones de las bases de datos entre clientes y servidores al inicializar la conexión, para asegurar un comportamiento coherente del sistema distribuido. PACiS provee herramientas para visualizar en forma sintética las versiones del software y la base de datos del componente, el resultado del autocontrol del hardware correspondiente y el estado de su software. Es accesible localmente o a distancia y facilita de gran manera el mantenimiento del sistema. También se incluyen herramientas de simulación. Se pueden simular los clientes y servidores UCA2/ CEI 61850, completamente interconectados con las herramientas de conguración del sistema.

Estas herramientas se utilizan cuando los equipos están ya parcialmente instalados en sitio.

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PACiS

ARQUITECTURA A ESCALA

Protocolos Antiguos

Estructura unicada

Las comunicaciones con equipos ya instalados o viejos dentro de una subestación se pueden realizar  sencillamente utilizando los protocolos DNP3, MODBUS o CEI 60870-5-103. Fundamentalmente se utiliza para transferir datos de tiempo real tales como estado, medidas o control. Cuando se usan equipos MiCOM se puede emplear el mismo enlace para recuperar en forma transparente ajustes de registros de perturbografía. Las comunicaciones con centros de control remotos están utilizando cada vez más DNP3, CEI 60870-5-101 o CEI 60870-5-104. PACiS además respalda una serie completa de protocolos de vieja generación tales como GI 74, WISP, HNZ.

PACiS ofrece una arquitectura uni cada para

construir soluciones múltiples especialmente adaptadas a las necesidades reales de la aplicación. Permite el mejoramiento progresivo del diseño del sistema de acuerdo a los nuevos requerimientos del usuario en términos de funciones, tamaño, rendimientos, etc. Se utiliza una única herramienta de ingeniería para el enlace lógico de los diferentes componentes de hardware y software, tanto si el sistema es centralizado físicamente (tal como en las prácticas convencionales de RTU) o completamente distribuido (dentro de una subestación o entre subestaciones).

Tecnología Ethernet

Redes de comunicación Las comunicaciones físicas entre componentes están basadas en dos familias de tecnologías principales, para hacer frente a las diferentes necesidades de rendimiento de la aplicación, la reutilización de equipos existentes y la integración de equipos de terceros. La comunicación maestro-esclavo es la tecnología heredada. Está generalmente basada en líneas de baja velocidad, enlazando a una subestación con un centro de control a distancia, o a un relevador de protección con la computadora de una subestación. PACiS respalda varios protocolos para interconectar equipos existentes y estar completamente integrado dentro de un esquema de control remoto. La tecnología de comunicación más avanzada, está basada en enlaces cliente-servidor y punto a punto. Se apoya en rápidas redes Ethernet y ofrece nuevas perspectivas en términos de funciones distribuidas, rendimientos y exibilidad. Permite esquemas de automatización innovadores y la adición exible de clientes con

nuevas aplicaciones.

PACiS se apoya en infraestructuras de comunicación Ethernet estándar. Es preferible el Ethernet conmutado ya que elimina las colisiones en la red. El tiempo probable de estado latente de la red misma viene a ser despreciable con respecto al tiempo de respuesta de los equipos. Lo determinante del sistema depende por lo tanto, principalmente, de la selección de los equipos. Los conmutadores Ethernet de la gama MiCOM H son dispositivos especícos, con la solidez apta para el ambiente de la subestación,

o también pueden estar totalmente integrados (en forma de tarjeta) dentro de los equipos MiCOM para una mejor compactación. Permiten varias topologías - anillo, estrella o su mezcla - con una posible vía de comunicación redundante para incrementar la disponibilidad. En cuanto a protocolos, PACiS actualmente respalda UCA2, mientras que los desarrollos CEI 61850 continúan de acuerdo al perfeccionamiento de los estándares. UCA2/CEI 61850 se benecia de una rica implantación para

recibir todas las ventajas de esta tecnología y maximizar las capacidades de interoperabilidad. También se proveen facilidades para ajuste de protocolos legados (por ejemplo).

Disponibilidad del sistema La disponibilidad del sistema resulta de la combinación de la elección de arquitectura y de las capacidades del software del sistema. PACiS permite una variedad de redundancias, que van desde la redundancia de la fuente de alimentación con conmutación a la completa redundancia de cada componente, incluyendo también la redundancia de la base de datos de conguración.

PACiS puede estar formado de unos pocos equipos integrados o tener funciones repartidas en varios de ellos. Ello implica un equilibrio entre disponibilidad funcional, costo y compactibilidad.

PACiS ofrece soluciones óptimas para nuevos sitios o esquemas de reemplazos o remodelación basadas en arquitecturas centralizadas, distribuidas o mixtas

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PACiS

 Además de los autocontroles provisto s por cada equipo, PACiS propone una variedad de modos de prueba del sistema tales como gestión de mantenimiento del equipo, o manejo de datos, para incrementar aun más la disponibilidad general.

Extensión del sistema La solución PACiS puede estar contenida dentro de un panel estándar único, o puede estar distribuida a través de cientos de kilómetros, según sea la aplicación. La arquitectura de PACiS está estructurada en una serie de niveles jerárquicos. Cada nivel mantiene un rendimiento dado en cuanto a tiempo de transmisión, automatización y seguridad, independientemente de los demás niveles. Esto asegura una extensión coherente y segura del sistema.

 Arquitectura total La arquitectura total comprende una red Ethernet que enlaza componentes desde la arquitectura base, la Interfaz Operador (‘OI’) y los ‘IEDs’. La red Ethernet puede ser local en una subestación, caso típico de una aplicación de transmisión, o puede interconectar sitios dispersos tal como se encuentra en aplicaciones industriales o de infraestructura. Los intercambios de comunicación cliente-servidor evitan cualquier punto central entre el control local y el remoto (como en la arquitectura base) y facilitan la redundancia cliente y/o servidor. El alto rendimiento de Ethernet suprime los embotellamientos en la transmisión que se dan con los protocolos legados. Esto permite también utilizar los mismos enlaces físicos para la superposición de una aplicación adicional, por ejemplo un acceso remoto de una herramientas de ingeniería de un IEDs para un mejor mantenimiento.

 Arquitectura base La arquitectura básica de PACiS interconecta una ‘RTU’ (Unidad Terminal Remota) o una computadora (‘PC’) con una serie de ‘IEDs’ (Dispositivos Electrónicos Inteligentes) tales como relevadores de protección o centros de medida a través de protocolos de comunicación. La arquitectura maestro-esclavo se emplea típicamente dentro de una subestación de distribución simple, una estación generadora de energía eólica o una bahía de una subestación de transmisión.

Arquitectura Complète

Arquitectura Base  Aplicaciones Típicas Subestación distribuida Planta generadora de energía eólica Bahía de transmisiónn

 Aplicaciones Típicas Subestación distribuida Industrial y de infraestructura Transmisión y Distribución de energía

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DNP3 CEI 60870-5-101/104 UCA2 / CEI 61850

OPC

DNP3 CEI 60870-5-101/104 UCA2 / CEI 61850 OI

RTU

Ethernet Rápida UCA2/CEI 61850 de 100 Mbps RTU DNP3 CEI 60870-5-103/101 MODBUS

IED RTU

IED IED

IED

IED

IED

IED

DNP3 CEI 60870-5-103/101 MODBUS

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PACiS

Facilidades de migración La arquitectura completa es una manera típica de convertir progresivamente una instalación existente a las nuevas tecnologías. El sistema existente o antiguo se transforma en un esclavo de un convertidor UCA2/CEI 61850 y entonces se conectan nuevos equipos a esta red.

COMPONENTES DE PACiS Dispositivos Electrónicos Inteligentes (“IEDs”). Una solución PACiS típica, generalmente integra varios ‘IEDs’ (Dispositivos Electrónicos Inteligentes), tal como dispositivos de protección, centros de medida, controladores de bahía, etc., que se comunican con el resto del sistema a través de uno o más protocolos. PACiS está diseñado para el acoplamiento óptimo con la gama MiCOM de IEDs.

Gama MiCOM PACiS está totalmente abierto para la integración de equipos de terceros, para adecuar equipos existentes en el campo, considerar las preferencias del usuario, etc. Se realizan pruebas estrictas para validar exactamente los límites de la interoperabilidad funcional: recuperación de estado y medidas, capacidades de control, recuperación de registros de oscilografía, ajuste a distancia, transferencia a distancia de bases de datos.

PACiS se benecia de los modernos dispositivos electrónicos inteligentes y permite un alto nivel de estandarización

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PACiS

Equipos de Comunicación

 Archivos y Reportes

PACiS ofrece equipos de comunicación adecuados al ambiente de la subestación. Esto incluye:

Se pueden agregar más módulos a la misma PC: herramientas de análisis (por ejemplo visualizador de análisis de oscilografía), herramientas de ajuste del IED (acceso a IEDs MiCOM), herramientas de ingeniería (ver la siguiente sección).

• Convertidores de protocolo enlazan IEDs

Herramientas de ingeniería del sistema

antiguos o centros de control maestros. Los cuales pueden eventualmente integrarse dentro de IEDs modernos (caso típico de un controlador de bahía) o en la PC del Interfaz Operador. • Los robustos conmutadores de Ethernet de la gama MiCOM H integrados opcionalmente en los Ordenadores MiCOM, son energizados por CC o por CA y son totalmente resistentes a las restricciones electromagnéticas. Están disponibles modelos escalables en cuanto a redundancia, medio físico y rendimiento.

Tres familias de herramientas de ingeniería hacen de PACiS una solución verdaderamente robusta orientada al sistema, en comparación con una simple colección de cajas. El Editor de Conguración de Sistemas SCE PACiS permite el diseño de

las bases de datos que proveen la solución para el cliente Se asegura la completa coherencia de direcciones de información entre los módulos de la aplicación ubicados en uno o más equipos: por ejemplo, el estado de un interruptor usado en un automatismo, las aplicaciones grácas

y de cableado serán referenciadas sólo una vez. Esto se logra gracias a un poderoso enfoque orientado al objeto, equiparando las reglas del ambiente de la subestación con las facilidades estándar de importación/exportación. La Herramienta de Gestión del Sistema PACiS ‘SMT’ se utiliza para descargar las bases de datos de conguración a los distintos equipos y vericar la coherencia de sus versiones. Esto es especialmente

importante en un sistema distribuido ya que se supone que las bases de datos cambien varias veces durante la vida útil del sistema y cualquier inconsistencia puede acarrear problemas colaterales. El Simulador de Equipo PACiS ‘ES’ reproduce un equipo o grupo de equipos faltantes o existentes para probar cualquier acción del usuario o procedimiento de automatización antes de su funcionamiento en sitio.

Permiten el diseño de una topología en estrella, en bucle o una topología mixta, de acuerdo con las restricciones de los trabajos civiles del sitio. PACiS también puede integrar componentes adicionales tales como módem, receptor GPS, bra óptica.

Interfaz Gráca de Usuario

La solución PACiS tiene integrada una Interfaz Gráca de Usuario de avanzada tecnología. Esto proporciona el acceso y archivo ecaz

y seguro de la información, adaptados especialmente al ambiente de la subestación y a los requerimientos especícos del usuario nal.

Los módulos principales incluyen: • Visualización de tiempo real: diagramas unilares, estado de los componentes del

sistema, alarmas, secuencia de eventos. • Ventanas especícas de control: secuencias

seleccionar antes de operar, representación de condiciones de enclavamiento, permiso de vericación de sincronización.

Ingeniería Escalable • PACiS está diseñado para permitir la ingeniería local a través de toda la vida del sistema. La especicación, la conguración de bases de datos, el diseño

de paneles, las pruebas, la capacitación y el mantenimiento son realizados por T&D (Transmisión y Distribución), el cliente nal o un socio de T&D. La solución óptima es denida sobre una base de proyecto, generalmente

mezclando las tres clases de destrezas. • Previo al proyecto los especialistas de T&D pueden proporcionar asistencia

para hacer el mejor uso de las tecnologías modernas, por ejemplo ayudar al • usuario nal a optimizar las características de automatización distribuida de

las nuevas soluciones PACiS.

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PACiS

El principio de celda (o bahía) estándar se puede usar aun más como un paso entre un sistema de control total y un enfoque puramente de IEDs, por ejemplo como una inversión moderada durante reemplazos o remodelación parcial de una instalación existente: La celda estándar está equipada con una interfaz UCA2/CEI 61850, pero está aun conectada a la RTU con una interfaz paralela. • El enlace Ethernet se pone en servicio y se utiliza para el mantenimiento remoto. • La celda estándar además se vuelve parte de un sistema de control total. Se puede llevar a cabo el mismo enfoque en otras áreas: •  A nivel de subestación, comúnmente para subestaciones de dis tribución tipo H. • Para una automatización distribuida dentro de un sitio industrial o una infraestructura grande, por ejemplo bote de carga o re-energización.

Bahía estándar

Cableado paralelo a la unidad terminal remota

Bahía estándar

Enlace Ethernet para el mantenimiento remoto, además del cableado paralelo

Bahía estándar

Enlace Ethernet como parte de un Sistema Completo

Esquemas estándar  Los componentes se ensamblan dentro de uno o más paneles de acuerdo con un arreglo electrotécnico dado, por ejemplo todos los IEDs necesarios para la protección y control local de un transformador o de un alimentador de extrema alta tensión (‘EHV’). Los conectores, llaves de seguridad, facilidades de prueba y la organización interna de los IEDs se denen según las prácticas

del usuario. La combinación de IEDs modernos, multifuncionales y altamente programables, junto con las rápidas instalaciones de comunicación de punto a punto, facilitan extraordinariamente la capacidad de producir una “bahía estándar”. Una bahía estándar es un producto hecho con un hardware estándar, bibliotecas de software y de ingeniería (automatización, representaciones grácas, interfaz cableada, composición de

IEDs). La misma es personalizada según los requerimientos exactos a través de puras modicaciones de la base de datos. Este

concepto es una manera de elevar el nivel de estandarización de cualquier instalación para limitar el esfuerzo de compra, reducir el plazo de entrega y mejorar el mantenimiento.

Ejemplos de proyectos • Bahías estándar para la red de transporte: Cada bahía está formada

por una serie de paneles que contienen todas las protecciones, equipos de medida y de control, y la misma ofrece una interfaz UCA2/CEI 61850. • Sistema integrado de protección y control interconectando bahías a través de un anillo óptico Ethernet redundante de 10/100 Mbps para la red de transporte. • RTU conectada a protecciones para subestaciones de distribución. • Sistema compacto con ingeniería previa para una estación generadora de energía eólica típica. •  Automatización e interconexiones de todas las s ubestaciones relacionadas a una línea de ferrocarril.

Schneider Electric

35, rue Joseph Monier CS 30323 92506 Rueil-Malmaison Cedex, France Tel: +33 (0) 1 41 29 70 00 RCS Nanterre 954 503 439 Capital social 896 313 776 € www.schneider-electric.com EnergyAutomation-DS-PACiS-03.05-0889-ES

En razón de la evolución de las normativas y del material, las características indicadas por el texto y las imágenes de este documento no nos comprometen hasta después de una conrmación por parte de nuestros servicios. Este documento ha sido impreso en papel ecológico

Publicaciones: Schneider Electric Diseño: Schneider Electric Impresión: 04-2011

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