Automação de subestações através da norma IEC 61850

Abstract

Os sistemas de automação de subestações – SAS – vêm evoluindo de forma significativa à medida que os dispositivos que o constituem se modernizam e evoluem tecnologicamente, desempenhando cada vez mais funções. Com o uso dos IEDs (dispositivos eletrônicos inteligentes) é possível a utilização de lógicas de proteção e controle mais eficientes, reduzindo custos com manutenção do sistema e agregando mais confiabilidade. Porém, o uso dos IEDs interligados via redes ethernet devem contar com a interoperabilidade entre eles para ser vantajoso, o que pode ser garantido pelo uso da norma IEC 61850, que padroniza a semântica e sintática das mensagens para que IEDs de fabricantes distintos possam ser conectados no mesmo barramento ethernet e trocar informações. A IEC 61850 utiliza modelo de dados orientados a objeto, abstraindo os dispositivos e funções da subestação em objetos lógicos, o que proporciona facilidades na configuração dos IEDs e na integração entre eles e o sistema SCADA. Essa configuração é realizada através de arquivos de configuração que utilizam uma linguagem padrão, independente do fabricante, conhecida como SCL (Substation Configuration Language). Para a comunicação entre os IEDs são utilizadas mensagens de alta velocidade chamadas GOOSE e para a comunicação entre os IEDs e o sistema SCADA utiliza-se o protocolo MMS. Através das mensagens GOOSE é possível a implementação de mecanismos de seletividade lógica que agregam mais eficiência e seletividade ao sistema de proteção, sendo demonstrados exemplos práticos. Através de um estudo de caso, utilizando-se a subestação de um parque eólico, são demonstrados alguns benefícios do uso da norma sugerindo-se a correção de deficiências encontradas no sistema através dos conceitos da IEC 61850. Pode-se concluir que a adoção da norma em subestações que estejam em operação é possível e viável do ponto de vista econômico, reduzindo custos de manutenção e aumentando a confiabilidade do sistema.

Substation automation systems - SAS - have evolved significantly as the devices that constitute modernize and evolve technologically, playing more and more functions. With using of IEDs (intelligent electronic devices) is possible to configure more efficient protection and control logics, reducing maintenance costs of the system and adding more reliability. However, the use of IEDs connected by ethernet networks must rely on interoperability between them to be advantageous, which can be ensured by the use of IEC 61850, which standardizes the syntax and semantics of the messages sent from IEDs. Thus, IEDs of different manufacturers can be connected to the same ethernet bus and exchange information. IEC 61850 uses object-oriented data models, abstracting the substation devices and functions into logical objects, which provides facilities at IED configuration and integration between them and the SCADA system. This configuration is done through configuration files using a standard language, regardless of manufacturer, known as SCL (Substation Configuration Language). For communication between IEDs, high speed messages called GOOSE are used. For communication between IEDs and SCADA system MMS protocol is used. By the use of GOOSE messages is possible to implement mechanisms that add more efficiency and selectivity to the protection system, as demonstrated with practical examples. By a case study, using the substation of a wind farm, are shown some benefits of using this standard, suggesting the correction of deficiencies found in the system through the concepts of IEC 61850. It’s concluded that the adoption of this standard in substations that are in operation is possible and feasible from an economic standpoint, reducing maintenance costs and increasing system reliability.