La creciente digitalización de infraestructuras críticas, incluidas las subestaciones eléctricas, requiere la implementación de soluciones de comunicación cada vez más avanzadas. Los sistemas tradicionales basados en métodos de transmisión de datos analógicos se están volviendo insuficientes ante las crecientes demandas de fiabilidad, capacidad de respuesta y seguridad operativa.
Bus de proceso en subestaciones modernas
El bus de proceso es un elemento clave en la modernización de la industria eléctrica. Es una solución fundamental que permite la transmisión digital de datos de acuerdo con la norma IEC 61850. Gracias al bus de proceso, el cobre tradicional c
El bus de proceso es un elemento clave de la modernización en el sector eléctrico. Es una solución fundamental que permite la transmisión de datos digitales de acuerdo con la norma IEC 61850. Permite sustituir el cableado de cobre tradicional por una infraestructura Ethernet, lo que conlleva mejoras significativas en el funcionamiento de los sistemas eléctricos.
Uno de los aspectos clave de las implementaciones modernas de bus de proceso es también el uso de conexiones de enlace ascendente de 10 Gbps, que garantizan un rendimiento y un determinismo adecuados de los datos transmitidos. El aumento de la cantidad de información transmitida y el creciente número de conexiones de enlace ascendente de 10 Gbps garantizan un rendimiento y un determinismo
Uno de los aspectos clave de las implementaciones modernas de bus de proceso es también el uso de enlaces de enlace ascendente de 10 Gbps, que garantizan un rendimiento adecuado y el determinismo de los datos transmitidos. El aumento de la cantidad de información transmitida y el creciente número de dispositivos de medición requieren el uso de conexiones más rápidas que eliminen las limitaciones de los sistemas existentes de 1 Gbps.
¿Qué es un bus de proceso y cómo funciona?
Un bus de proceso es una capa de comunicación digital que permite el intercambio de datos entre los dispositivos de campo y los dispositivos de control de una subestación. Es uno de los pilares fundamentales de la norma IEC 61850, que define el método de comunicación entre dispositivos electrónicos inteligentes (IED).
Tradicionalmente, las mediciones y el control en las subestaciones eléctricas se realizaban mediante cables de cobre que conectaban los transformadores de corriente y tensión (TC/TT) a los relés de protección. Sin embargo, esta solución tenía muchas desventajas, como los altos costes de instalación, la susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas y la flexibilidad limitada en caso de ampliación del sistema. El bus de proceso elimina la necesidad de conexiones analógicas y las sustituye por una red Ethernet en la que
- los datos de medición se transmiten en forma de valores muestreados (SV) digitales,
- las señales de control y protección se transmiten utilizando el protocolo GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event).
Estación de arquitectura IEC 61850 para transmisión y sincronización horaria con monitorización, basada en soluciones BitStream, foto: BitStream
Esto significa que los datos analógicos se convierten a formato digital en el dispositivo de campo y luego se transmiten a los dispositivos de control a través de Ethernet. Este enfoque no solo simplifica la arquitectura del sistema, sino que también aumenta su fiabilidad y reduce el riesgo de errores operativos.
Ventajas de utilizar un bus de proceso
Reducción de los costes de instalación y mantenimiento: una de las principales razones para implementar un bus de proceso es reducir los costes asociados a la instalación y el mantenimiento de la infraestructura de cableado. En las soluciones tradicionales, cada línea de medición requería cables de cobre separados, lo que aumentaba los costes de material y mano de obra. El uso de un bus de proceso elimina la necesidad de estas costosas conexiones, lo que permite:
- reducir la cantidad de materiales utilizados (cobre, aislamiento, bandejas de cables),
- acortar el tiempo de instalación y puesta en marcha del sistema,
- minimizar el riesgo de errores de conexión resultantes de defectos físicos en los cables.
Mayor flexibilidad y escalabilidad: el bus de proceso permite una fácil expansión del sistema mediante la adición de nuevos dispositivos sin necesidad de cables adicionales. En las soluciones basadas en IEC 61850, todo lo que se necesita es una configuración de software adecuada.
Mayor flexibilidad y escalabilidad: el bus de proceso permite una fácil expansión del sistema mediante la adición de nuevos dispositivos sin necesidad de cables adicionales. En las soluciones basadas en IEC 61850, una configuración de software adecuada es todo lo que se necesita para añadir un nuevo punto de medición o dispositivo de protección, si la cadena de sincronización lo permite. Esto acelera significativamente el proceso de modernización y reduce sus costes.
Mayor fiabilidad y resistencia a los fallos: los sistemas tradicionales son susceptibles a las interferencias electromagnéticas y a los daños físicos en los cables. El bus de proceso, basado en la transmisión de datos por fibra óptica, elimina estos problemas y garantiza:
resistencia a las interferencias electromagnéticas que se producen en las estaciones de alta y baja tensión, mejor calidad de transmisión de la señal gracias a la transmisión digital de datos, redundancia de conexión, que permite un funcionamiento fiable incluso en caso de fallo de un único enlace.
- resistencia a las interferencias electromagnéticas que se producen en las estaciones de alta y baja tensión,
- mejor calidad de transmisión de la señal gracias a la transmisión de datos digitales,
- conexión redundante, que permite un funcionamiento fiable incluso en caso de fallo de un solo enlace.
Soluciones BitStream, foto de BitStream
Bus de proceso IEC 61850 con ancho de banda de 10 Gbps: ¿una necesidad o un exceso?
Como proveedor de flujo de bits, podemos ver que la transformación digital en el sector energético polaco está ganando impulso. Los sistemas tradicionales basados en conexiones analógicas están siendo reemplazados por redes de transmisión digitales modernas que cumplen con la norma IEC 61850, lo que significa la aparición del mencionado bus de proceso, que permite la transmisión directa de valores de medición SV muestreados y mensajes de control (GOOSE) a través de Ethernet.
El ancho de banda de 1 Gbps que se utiliza habitualmente, aunque sigue siendo útil, está empezando a convertirse en una limitación en los sistemas de transmisión. El aumento del número de mediciones y el aumento de la frecuencia de muestreo generan una demanda cada vez mayor de ancho de banda. Por ejemplo, en las subestaciones de 110, 220 y 400 kV, donde se utilizan muchos transformadores ópticos y tradicionales, el número de muestras por segundo puede superar las 16 000 por punto de medición. Un aumento en la frecuencia de muestreo (por ejemplo, 256 muestras por ciclo) hace que el flujo de datos crezca, y 1 Gbps ya no es suficiente. La introducción de 10 Gbps en el bus de proceso permite:
reducir los retrasos en la transmisión de datos de medición críticos, manejar un mayor número de dispositivos sin riesgo de sobrecarga de la red, mejorar el determinismo de la transmisión mediante la implementación de TSN (Time-Sensitive Networking), implementar redundancia completa.
- reducir los retrasos en la transmisión de datos de medición críticos,
- soportar un mayor número de dispositivos sin riesgo de sobrecarga de la red,
- mejorar el determinismo de la transmisión mediante la implementación de TSN (Time-Sensitive Networking),
- implementar la redundancia total en las comunicaciones de seguridad de la red eléctrica, eliminando los posibles puntos de fallo.
Como resultado, 10 Gbps se convierte en un estándar que no solo satisface las necesidades actuales, sino que también prepara la infraestructura para los requisitos futuros relacionados con el desarrollo de redes eléctricas inteligentes.
Resumen del bus de proceso
El bus de proceso es la base de las subestaciones modernas, ya que elimina las conexiones analógicas en favor de la transmisión de datos digitales. Su implementación aumenta la fiabilidad, reduce los costes y simplifica el mantenimiento. Al mismo tiempo, el uso de 10 Gbps en el bus de proceso permite una transmisión determinista, la eliminación de retrasos y la compatibilidad con un mayor número de dispositivos, lo que lo convierte en un estándar indispensable en la ingeniería eléctrica moderna. Bitstream cuenta con los conocimientos y los productos adecuados para respaldar esta transformación. Con nuestras soluciones, que se adaptan al estándar IEC 61850 y a los requisitos modernos del bus de proceso, podemos ayudarle a construir subestaciones totalmente digitales, escalables y eficientes. Ofrecemos interruptores industriales, dispositivos de sincronización y sistemas de supervisión de parámetros de comunicación que permiten la implementación de infraestructuras que cumplen con los más altos estándares tecnológicos y de seguridad.
Como Bitstream, no solo seguimos el desarrollo de la digitalización, sino que también participamos activamente en él ofreciendo soluciones de red avanzadas para infraestructuras críticas. Nuestra experiencia y tecnologías permiten a nuestros clientes construir el futuro de la industria energética de una manera fiable, escalable y preparada para el futuro.
Maciej Tomczyszyn
Director de Marketing y Ventas de Bitstream
Fuente: Energetyka.plus
