Telecomunicaciones

Protocolos de redundancia para proteger la red

Históricamente, los sistemas de protección, automatización y control (PAC) se han basado en la comunicación cableada: directa y con conexiones punto-a-punto entre dispositivos electrónicos inteligentes (IEDs). El problema de este enfoque radica en la dificultad de corregir, modificar y actualizar la lógica de control.

IMAGEN GOOSEAfortunadamente, ETHERNET se ha convertido en el medio preferido de comunicación para cualquier red de comunicación y área local (LAN). La mensajería estándar GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) es uno de los servicios del IEC61850 que ha contribuido a ir eliminando este cableado punto a punto, simplificando en gran medida los cambios de ingeniería.

El servicio GOOSE sustituye a la selectividad cableada entre reles de protección IEDs aprovechando la propia red Ethernet presente en la instalación. Cuando se detecta un evento, los IED utilizan una transmisión de multidifusión para notificar el evento a cualquier dispositivo en la red que utilice IEC61850. En este tipo de actuaciones se requiere que el envio de estos mensajes sea lo más rápido posible, por ello los equipos en IEC61850 pueden enviar estos mensajes en 10 ms. Se trata de un proceso más rápido que el contacto digital que solo permite enviar una información y resulta complejo cubrir largas distancia. Con la red Ethernet y el servicio GOOSE se puede llegar a enviar un paquete de información sin necesidad de establecer una red adicional de comunicación, economizando así la instalación. Además el servicio GOOSE en IEC61850 puede convivir con otros mensajes de otros protocolos de comunicación en la red ETHERNET disponiendo de la máxima prioridad como mensaje, incluso ante una red saturada.

Ahora, centrémonos en la redundancia Ethernet. La redundancia consiste en asegurar la supervivencia de la red ante un fallo, proporcionándole rutas de datos alternativas cuando se produce un fallo de enlace. Existen dos técnicas básicas de redundancia que aseguran la comunicación de datos:

  • Redundancia activa: donde ambos enlaces están activos al mismo tiempo.
  • Redundancia pasiva: donde un enlace está activo y el otro está en modo de espera.

Debido a que se necesita más tiempo para volver a reconfigurar la red en el caso de un fallo, la redundancia pasiva no es adecuada para entornos de alta disponibilidad como subestaciones, refinerías de metales, plantas químicas y otras aplicaciones electro-intensivas.

IEC 61850 especifica dos protocolos de redundancia activa: el Protocolo de redundancia en paralelo (PRP) y el protocolo de redundancia de alta disponibilidad sin fisuras (HSR). Tanto uno como el otro duplican todos los datos transmitidos y permiten tiempo de conmutación cero si se presenta un fallo en algún cable o en algún switch. Actualmente, los dispositivos IED disponen de estos protocolos con el fin de crear redes de mayor disponibilidad de Ethernet que permitan la interoperabilidad, sin tiempo de reconfiguración (y por lo tanto, sin pérdida de datos), y con total compatibilidad con los requisitos  de la norma IEC 61850.

En el siguiente enlace puedes encontrar un whitepaper escrito por mi compañero de Schneider Henri Grasset: Optimizing Protection and Control Schemes Based on GOOSE Messages.

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