ES2319568T3 - Prueba a nivel del sistema para sistemas de automatizacion de subestaciones. - Google Patents
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Abstract
Un método para realizar pruebas en el nivel del sistema y un primer dispositivo electrónico inteligente (IED, del inglés "Intelligent Electronic Device") (21) de un sistema de automatización de subestaciones (SA, del inglés "Substation Automation"), con el que comprobar una función en el nivel del sistema del sistema de SA, que involucra al primer IED (21) y a un segundo IED (22), se prueba basándose en mensajes de red que se reciben por el primer IED (21) en una red de comunicaciones (20), comprendiendo el método - la conexión de un dispositivo de pruebas (30) diferente del segundo IED (22) a la red de comunicaciones (20), - la lectura, mediante el dispositivo de pruebas (30), de la descripción estandarizada de las funciones implementadas del dispositivo del segundo IED (22), - el envío, mediante el dispositivo de pruebas (30), de mensajes de red indicadores del comportamiento del segundo IED (22), de acuerdo con dicha función en el nivel del sistema, sobre la red de comunicaciones (20) del primer IED (21) y - la vigilancia de un comportamiento del primer IED (21) en respuesta a dichos mensajes de red.
Description
Prueba a nivel del sistema para sistemas de
automatización de subestaciones.
La invención se refiere al campo de los sistemas
de automatización de subestaciones (SA, del inglés "Substation
Automation") para subestaciones de redes eléctricas en alta y
media tensión. Más particularmente, se refiere a las pruebas de las
funciones en el nivel del sistema que involucran dos dispositivos
electrónicos inteligentes (IED, de inglés "Intelligent Electronic
Devices") del sistema de SA.
Un sistema eléctrico comprende una red de
transmisión y/o distribución que interconecta regiones separadas
geográficamente, y un conjunto de subestaciones en los nodos de la
red eléctrica. Las subestaciones incluyen equipos para transformar
las tensiones y para conmutar las conexiones entre las líneas
individuales de la red eléctrica. La generación eléctrica y el
flujo de cargas a los consumidores se controla mediante un Sistema
de Gestión de Energía (EMS, del inglés "Energy Management
System") central y/o se supervisa mediante un sistema de Control
Supervisor y Adquisición de Datos (SCADA, del inglés "Supervisory
Control and Data Acquisition") situado en el Centro de Control
de la Red (NCC, del inglés "Network Control Centre").
La subestaciones de las redes eléctricas de alta
y media tensión incluyen dispositivos primarios tales como cables
eléctricos, líneas, barras de bus, conmutadores (interruptores o
seccionadores), transformadores de potencia y transformadores de
medida que se disponen generalmente en calles y/o módulos. Estos
dispositivos primarios se manejan de forma automática a través del
sistema de Automatización de Subestaciones (SA) responsable del
control, protección, medida y supervisión de las subestaciones. El
sistema de SA comprende dispositivos secundarios, denominados relés
digitales, interconectados en una red de comunicaciones de la SA, y
que interactúan con los dispositivos primarios a través de las
interfases de proceso. Estos dispositivos se asignan generalmente a
uno de tres niveles jerárquicos, que son (a) el nivel de la estación
que incluye una Estación de Trabajo del Operador (OWS, del inglés
"Operator Work Station") con una Interfase Hombre Máquina (HMI,
del inglés "Human-Machine Interface") así como
la pasarela al Centro de Control de la Red (NCC), (b) el nivel del
módulo con sus dispositivos para protección, control y medida, y
(c) el nivel del proceso que comprende por ejemplo los sensores
electrónicos para medición de tensión, intensidad, densidad de gas
así como sondas de contacto para detectar las posiciones de los
conmutadores y de los cambiadores de tomas del transformador, así
como actuadores que controlan las acciones del los conmutadores y
de los cambiadores de tomas. En el nivel del proceso, los actuadores
inteligentes pueden integrarse en los dispositivos primarios
respectivos y conectarse a una unidad de módulo a través de un
enlace serie o de un bus de proceso óptico. Las unidades de los
módulos se conectan entre sí y a los dispositivos en el nivel de la
estación a través de un bus inter-módulos o de
estación.
Los sistemas de SA actuales requieren la
inter-funcionalidad entre todos los dispositivos de
la subestación independientemente de su fabricante. A tal fin, se
ha introducido por el International Electrotechnical Committee,
Ginebra, una norma de comunicación internacionalmente aceptada para
la comunicación entre los dispositivos secundarios de una
subestación bajo el nombre de IEC 61850 "communication networks
and systems in substations" ("redes y sistemas de comunicación
en subestaciones"). Todos los dispositivos que cumplen con la IEC
61850 conectados a la red de la SA se denominan dispositivos
electrónicos inteligentes (IED).
La IEC 61850 define un objeto modelo resumido
para las subestaciones que la cumplen, y un método sobre cómo
acceder a estos objetos en una red. Esto permite que las
aplicaciones específicas de la subestación tal como las OWS
funcionen con objetos estándar, mientras que los objetos reales de
la subestación pueden realizarse de forma diferente mediante los
IED de los diferentes fabricantes. El objeto modelo resumido de
acuerdo con la norma anterior representa la funcionalidad de una SA
en términos de nodos lógicos dentro de dispositivos lógicos que se
asignan a los IED como los dispositivos físicos. La comunicación
real entre los IED se maneja, para mensajes de tiempo no crítico, a
través de una comunicación MMS construida en forma de pila sobre
OSI/TCP/IP/Ethernet, o para mensajes de tiempo crítico, a través de
la denominada Eventos de Subestación Orientada a Objetos Genéricos
(GOOSE, del inglés "Generic Object Oriented Substation Events")
que se construye directamente sobe la capa de enlace Ethernet de la
pila de comunicación. Las señales de tiempo muy crítico en el nivel
del proceso tales como las órdenes de disparo y las tensiones e
intensidades analógicas usan una variante simplificada del GOOSE
conocida como SV (Sampled Values, Valores de muestra) que también se
construye directamente sobre la capa del enlace Ethernet.
Como se ha mencionado, una consecuencia de los
requisitos de inter funcionalidad anteriormente indicados es que
los IED de los diferentes suministradores pueden combinarse en un
sistema de una SA. Como los IED se configuran inicialmente durante
una fase de ingeniería, las correspondientes herramientas de
ingeniería o de configuración de la SA dedicadas de los diferentes
suministradores tales como la IET (Integrated Engineering Tool,
herramienta de ingeniería integrada) de ABB o la herramienta CAP
(Configuration and Programming, configuración y programación) de
ABB, pueden intercambiar información sobre los IED. A este fin, el
sistema completo de la SA con todos sus dispositivos primarios, IED
y enlaces de comunicación deben especificarse en una forma legible
por un ordenador. Esto se posibilita mediante el Lenguaje de
Configuración de Subestaciones (SCL, del inglés "Substation
Configuration Language") global, basado en XML, que es parte de
la norma IEC 61850. En resumen, el lenguaje SCL de la IEC 61850
asegura una descripción estandarizada de los dispositivos primarios,
los dispositivos secundarios con sus funciones PCM, la estructura
lógica del sistema de comunicaciones y la relación entre los IED y
los dispositivos primarios, y por ello permite una configuración
automática tanto de la comunicación como de los IED.
El lenguaje SCL se usa para describir las
capacidades de un IED o de un tipo de IED particular en un archivo
de Descripción de las Capacidades del IED (ICD, del inglés "IED
Capability Description") que lista las funciones de la
aplicación de un dispositivo físico, por ejemplo la funcionalidad de
protección implementada. Una Descripción del IED Configurado (CID,
del inglés "Configured IED Description") incluye adicionalmente
las propiedades de comunicación del IED, por ejemplo su dirección
IP única. Un archivo de Descripción de la Configuración de la
Subestación (SCD, del inglés "Substation Configuration
Description") en el lenguaje SCL describe, para una subestación
particular, los objetos primarios, las funciones implementadas en
cada IED en términos de nodos lógicos y las conexiones de
comunicación. El archivo SCD comprende de ese modo (1) una
designación de la subestación y una descripción de la topología,
(2) una descripción de la configuración de los IED, (3) las
relaciones entre los elementos de la subestación y las funciones de
los IED y (4) una descripción de la red de comunicaciones. Por lo
tanto, si se usa un IED particular dentro del sistema de la SA, se
inserta una instancia del objeto del tipo IED en el correspondiente
archivo SCD. El lenguaje SCL permite entonces especificar los
valores típicos individuales para los atributos de datos llevados
por la estancia y relacionados con el IED particular, por ejemplo
valores de los atributos de configuración y de los parámetros de
ajuste. La conexión entre el proceso y el sistema de la SA se
describe en el lenguaje SCL mediante la asignación o la adscripción
de nodos lógicos con los elementos del equipo primario. Típicamente,
se adjunta un nodo lógico de control de conmutador a cada
dispositivo de conmutación, en tanto que se asigna un nodo lógico de
medida a cada transformador de medida. El significado semántico de
una función dentro del sistema de la SA se determina por el tipo o
clase de nodo lógico en combinación con la subestación y/o módulo al
que se asigna.
Durante el proceso de ingeniería de una
subestación, la configuración de la SA (topología, configuración del
IED y ajuste de comunicaciones) se deriva de los requisitos del
cliente y se almacena en un archivo SCD específico del proyecto.
Para la instalación o puesta en servicio real, toda o parte de la
información de la configuración previamente desarrollada necesita
transferirse a los dispositivos físicos y los IED en sí necesitan
configurarse adecuadamente. Los diferentes IED se cargan con datos
de configuración específicos de la subestación desde el archivo SCD
y se ponen en funcionamiento. Más aún, los IED de diferentes
fabricantes podrían cargarse individualmente con sus propias
herramientas de configuración propietarias. Parte de este proceso se
automatiza pero la mayoría de las etapas requieren aun una
interacción humana por parte de los ingenieros de puesta en servicio
o pruebas. Este proceso es proclive a errores. Las fuentes
adicionales de inconsistencias entre el archivo SCD y la
configuración real de un IED individual surgen de las diferentes
versiones del archivo SCL usado, o del hecho de que los IED
permiten el cambio local de su configuración, es decir sobre el
dispositivo en sí a través de herramientas de configuración
específicas del dispositivo.
A la vista de las fuentes de inconsistencias
anteriormente mencionadas así como para identificar y posiblemente
eliminar un número de otros problemas potenciales y desviaciones de
los requisitos específicos del cliente, se requiere una
verificación y validación del sistema para cualquier proyecto en
relación con un sistema de SA particularizado. A pesar del hecho de
que las pruebas como parte de todas las actividades de verificación
y validación no pueden garantizar la ausencia de algún error, el
objetivo del suministrador del sistema de SA es demostrar el
funcionamiento correcto y coordinado de todas las partes en los
escenarios de la aplicación más comunes e importantes, así como la
calidad o rendimiento esperado como el rendimiento, la
disponibilidad y la respuesta en tiempo, también en situación de
altas cargas.
Básicamente un IED de PCM en una subestación se
prueba para comprobar su cumplimiento de todos los requisitos de la
especificación, lo que incluye el funcionamiento básico del
dispositivo y el comportamiento en carga, en las denominadas
pruebas tipo o pruebas de aceptación en fábrica. El dispositivo bajo
ensayo se prueba típicamente mediante la aplicación de señales
analógicas que simulan las formas de onda de las tensiones e
intensidades secundarias vistas por el dispositivo en condiciones
simuladas de la red eléctrica. Además, se transmite la información
de estado relacionada con los equipos primarios así como otras
señales lógicas y de control al dispositivo a través de un enlace
de comunicaciones digitales o red de datos durante la falta simulada
en la red eléctrica. El aparato o dispositivo de pruebas para
generar las señales analógicas mencionadas consta de un generador
de señal analógico, en tanto que los generadores de señales
digitales simulan el funcionamiento de un interruptor u otras
partes del equipo. La prueba de un IED de PCM basándose en los datos
intercambiados usando la comunicación digital entre el sistema de
pruebas y el IED bajo pruebas, se describe en la solicitud de
patente de Estados Unidos 2002/0173927.
En la patente europea
EP-A-0 780 951 (EATON CORP, 25 de
junio de 1997) se usa un dispositivo remoto para simular faltas en
un sistema de una red con un conjunto de interruptores con
capacidades de cálculo que pueden ser considerados como
dispositivos electrónicos inteligentes. Una localización central
envía datos de emulación de faltas específicas en la red.
Sin embargo, el funcionamiento de un IED de PCM
depende también de las señales que se generan por otros IED de PCM,
por ejemplo con la finalidad de enclavamiento. Por tanto, para
reproducir todos los estados de conmutación esperados, tales
señales han de ser manipuladas en la misma forma, y se han concebido
un gran rango de pruebas para permitir la influencia de las señales
generadas por otros IED, de aquí en adelante denominadas pruebas en
el nivel del sistema. En una prueba en el nivel del sistema de
ejemplo conocida como Prueba de Aceptación en Fábrica (FAT, del
inglés "Factory Acceptance Test"), para un proyecto de
subestación en particular, se realizan comprobaciones para
verificar que se incluyen los dispositivos correctos y, entre otras
cosas, que las funciones de protección se han implementado
adecuadamente. En otra prueba en el nivel del sistema adicional
conocida como prueba de verificación del sistema, se prueban todas
las configuraciones posibles de dispositivos que puedan soportarse
para verificar el cumplimiento con la configuración del sistema en
el peor caso que corresponde a un proyecto de subestación
hipotético de la máxima extensión. Las pruebas en el nivel del
sistema anteriormente mencionadas se realizan generalmente en un
entorno de pruebas o laboratorios de pruebas, en los que se instala
un número de IED. Sin embargo, debido a que el número absoluto de
IED que se necesitan en un anillo de pruebas es crecientemente más
complicado, y debido a los costes y limitaciones de espacio, no
todos los IED de una subestación particular se instalan para una
FAT, eso sin tener en cuenta el enorme número de IED que se
necesitarían para la subestación posible más grande en una prueba de
verificación del sistema. En consecuencia, está limitada la
extensión de las configuraciones de prueba y la complejidad de los
patrones de señales mencionados anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
Es por tanto el objetivo de la invención el
facilitar las pruebas de funcionalidad en el nivel del sistema que
involucran varios Dispositivos Electrónicos Inteligentes (IED) de
Protección, Control y Medida (PCM) de un sistema de automatización
de subestaciones (SA). Este objetivo se alcanza mediante un método
de realización, y un entorno de pruebas para, unas pruebas en el
nivel del sistema de la Automatización de Subestaciones (SA) de
acuerdo con las reivindicaciones 1 y 6, respectivamente. Las
realizaciones preferidas adicionales son evidentes a partir de las
reivindicaciones de patente dependientes.
De acuerdo con la invención, unas pruebas
extensas de todas las funciones PCM concebibles o aplicaciones de
un sistema de SA extendidas que comprende un gran número de IED con
una multitud de configuraciones, se facilita mediante la simulación
de al menos uno de los IED en un dispositivo de pruebas. Por lo
tanto, sólo un número limitado de IED están físicamente presentes
como dispositivos individuales en un entorno de pruebas, simulándose
el comportamiento de al menos un IED adicional mediante un
dispositivo de pruebas dedicado, con medios de procesamiento de
datos adecuados. El dispositivo de pruebas envía mensajes de red
indicadores del comportamiento del IED simulado, de acuerdo con su
configuración de comunicación y del dispositivo, a través de una red
de comunicaciones de subestaciones tal como una red de área local
(LAN), al IED físicamente presente en pruebas. Este último puede
ser un IED individual sencillo tal como una estación de trabajo de
operador (OWS), un dispositivo de registro o una pasarela de
comunicaciones al centro de control de red (NCC), o puede ser
cualquier dispositivo PCM de un conjunto de IED que pertenecen a un
módulo particular de una subestación que se controlará mediante un
sistema de SA. El funcionamiento adecuado de las funciones del
dispositivo configurado o de los nodos lógicos asignados, es decir
la acción correcta esperada cuando se le dispara por el dispositivo
de pruebas, se verifica entonces mediante el análisis de la
respuesta del dispositivo en pruebas a través de sus salidas
digitales y analógicas, así como en su respuesta a través de la red
de comunicaciones.
La invención se aprovecha de la descripción
estandarizada de las capacidades o funciones del dispositivo
implementadas y de la descripción de la configuración de la
subestación (SCD) estandarizada de la subestación a la que se
dirige el sistema de SA que comprende el IED. En consecuencia, el
dispositivo de pruebas obtiene toda la información requerida acerca
del IED a ser simulado mediante el análisis de un archivo SCL
correspondiente, leyendo los objetos de datos y extrayendo la
información de configuración que corresponde a cada IED.
En una realización preferida de la invención,
una fracción de todos los IED de un sistema de SA extendido está
físicamente presente en un entorno de pruebas, y estos IED se
detectan automáticamente mediante el dispositivo de pruebas. Esto
se realiza mediante la comprobación de la red de comunicaciones y
tratando de conectar todos los IED al sistema de SA, es decir
repasando la red de comunicaciones para los IED configurados de
acuerdo con la norma IEC 61850. Aquellos IED a los que se hace
referencia en el archivo SCD de la subestación pero que no
responden cuando son llamados por el dispositivo de pruebas se
concluye que están ausentes del entorno de pruebas. Por lo tanto,
mediante la comparación de la información del archivo SCL (tal como
se ha diseñado) y las respuestas anteriores, se identifican los IED
que se diseñaron para la subestación pero que no están instalados
físicamente en el entorno de pruebas y en consecuencia pueden
simularse en el dispositivo de pruebas para lograr una prueba
adecuada del IED real en pruebas.
En una variante ventajosa, una Estación de
Trabajo del Operador (OWS) que comprende una interfase hombre
máquina y las instalaciones para el registro de eventos se
consideran como un caso especial de un IED, y su funcionamiento se
prueba por medio del dispositivo de pruebas que simula los IED de un
sistema de SA a los que pertenece la OWS. En otras palabras, además
de usarse como dispositivo de pruebas para probar IED de PCM, el OWS
en sí mismo puede ser un dispositivo en pruebas. Mediante la
vigilancia de los mensajes generados por el OWS, los informes de
eventos así como los los formatos de datos y de reloj pueden
verificarse en una etapa temprana del proceso de ingeniería, sin
que se instale realmente ningún IED físico con el objetivo de
simular el OWS en pruebas.
En una realización preferida adicional de la
invención, se introducen secuencias de pruebas o escenarios a
través de un lenguaje de guiones, y el dispositivo de pruebas o
simulador puede leer los archivos de guiones para ejecutar
escenarios de una forma automatizada, en particular sin cambiar
interruptores o controlar los generadores de tensión manualmente.
Los guiones pueden dispararse en respuesta a eventos externos, por
ejemplo a un comando o petición desde una OWS o un cambio
espontáneo dentro de un IED. Preferiblemente, la respuesta
observada del dispositivo en pruebas se compara con un valor
esperado de acuerdo con el escenario de pruebas para verificar el
funcionamiento correcto del dispositivo en pruebas. Esto puede
realizarse, por ejemplo, mediante la comprobación del estado de la
OWS a través de su interfase OPC o mediante la medición de las
señales de proceso.
Dado que la potencia de procesamiento de los
equipos que ejecutan el simulador está limitada, el entorno de
pruebas de acuerdo con la invención puede ser refinado de forma
ventajosa, en particular para simular una multitud de IED
conjuntamente, proporcionando varios dispositivos de prueba como
simuladores sincronizados. Además, si los últimos se conectan de
modo independiente a la red de comunicaciones de la SA, por ejemplo
a través de sus controladores de Ethernet dedicados conectados a
diferentes interruptores en la red, el pesado tráfico de
comunicaciones de la subestación puede generarse de una manera
realista. De la misma forma, los problemas debidos a un controlador
Ethernet único con capacidad limitada que filtra el tráfico vecino
más cercano y/o genera tráfico de red no realista puede ser
aliviado también.
En una variante adicional del entorno de
pruebas, las señales de procesos simuladas se aplican a las entradas
analógicas y/o binarias del IED en pruebas, tanto directamente
mediante el dispositivo de pruebas o simulador, como generadas por
un generador de señales adicionales separado del simulador y
conectado a este último. Por lo tanto, este generador de señales no
se requiere que cumpla con la norma, y puede ser de tipo
convencional.
La presente invención también se refiere a un
producto programa de ordenador que incluye medios de código de
programas de ordenador para controlar uno o más procesadores de un
dispositivo de pruebas conectado a una red de comunicaciones de un
sistema de automatización de subestaciones, y configurado para
ejecutar las etapas de lectura de una descripción estandarizada de
las funciones implementadas de un IED y enviar mensajes de red,
particularmente, un producto de programa de ordenador que incluye un
medio que puede leer un ordenador que contiene en él los medios de
código del programa de ordenador.
La materia de la invención se explicará con más
detalle en el texto a continuación con referencia a las
realizaciones de ejemplo preferidas que se ilustran en los dibujos
adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra un extracto de un diagrama
unifilar de una subestación,
la Figura 2 muestra esquemáticamente una
disposición de pruebas básica,
la Figura 3 muestra esquemáticamente una
disposición de pruebas con los dispositivos de pruebas, y
la Figura 4 muestra esquemáticamente una
disposición de pruebas con un generador de señales de proceso
adicional separado del dispositivo de pruebas.
Los símbolos de referencia usados en los
dibujos, y sus significados, se listan en forma de resumen en la
lista de los símbolos de referencia. En principio, partes idénticas
están señaladas con la misma referencia en las figuras.
La Figura 1 muestra un diagrama unifilar de una
parte o sección de una subestación de ejemplo con un nivel de
tensión supuesto de por ejemplo 110 kV, junto con algunos enlaces de
comunicación y la SA o equipo secundario. El modelo de la
subestación en forma de unifilar contiene la topología respectiva de
las conexiones eléctricas entre los equipos primarios. La
subestación comprende una configuración en doble barra con dos
embarrados 10, 10', alimentando cada uno de ellos dos módulos 11,
11' a través de seccionadores QB1 a QB4. Cada módulo comprende un
interruptor QA1, un seccionador QC1 y un seccionador de puesta
tierra QE1. El correspondiente extracto del sistema de
automatización de la subestación representa, en líneas gruesas, una
red de comunicaciones 20 y dos IED 21, 22, con ambos nodos lógicos
centrales de clase CSWI (control de conmutación). Cada nodo lógico
se asigna a uno de los interruptores anteriormente mencionados QA1
como se indica por las líneas de punto-raya en la
Figura 1.
La Figura 2 muestra un entorno de pruebas o
disposición de pruebas de acuerdo con la invención así como un
primer IED 21 en pruebas. Este último se conecta a la red de
comunicaciones 20 de la SA, como lo hacen la estación de trabajo
del operador 12, la pasarela del centro de control de red 13, y un
dispositivo de pruebas 30 con medios de proceso dedicados. El
dispositivo de pruebas 30 simula o emula un segundo IED 22 que no
está presente físicamente en el entorno de pruebas de acuerdo con
una descripción SCL 23 de la subestación (SCD) y los IED (ICD).
La prueba tiene lugar mediante la lectura de un
guión de pruebas o secuencia 31 en un intérprete de guiones 32, se
lo pasa a un simulador de planta 33 para producir un estado de
planta simulado 34. Basándose en él, el segundo IED simulado 22
genera mensajes de red que se transmiten sobre la red de
comunicaciones de la SA 20 al primer IED 21 en pruebas. La
respuesta de este último se observa mediante un analizador de
señales analógico o binario 35, y se evalúa en el comparador 36,
junto con el tráfico de red generado por el IED 21 así como la
información desde el estado de planta simulado 34, para llegar a la
conclusión de si el IED 21 funciona o no como se espera.
En detalle, una secuencia de pruebas comienza
por tanto con la carga por el dispositivo de pruebas 30 de los
archivos SCD y/o ICD. Entonces la red de comunicaciones 20 del
entorno de pruebas en donde está instalado el IED en pruebas (DUT,
del inglés "IEDs Under Test") busca los IED. Esto incluye por
ejemplo la indicación de un rango IP (desde 10.41.24.200 a
10.41.24.214) o una sub red (10.41.24.XYZ), y el envío de comandos
de señalización. Entonces aquellos IED que no responden deben ser
simulados. Por otro lado, los IED que aparecen en la red de
comunicaciones 20, pero que no están parcial o completamente
descritos en el archivo SCD, pueden integrarse como dispositivos
reales por el dispositivo de pruebas 30.
La Figura 3 muestra un entorno de pruebas con
dispositivos de prueba 30a, 30b, conectados de modo independiente a
la red 20 a través de conmutadores Ethernet dedicados 24. Una OWS
12, una pasarela de comunicaciones o interfase de telecontrol 13
así como el primer IED 21 de un módulo se conectan de la misma forma
a la red 20 a través de sus propios conmutadores 24.
La Figura 4 muestra un entorno de pruebas con un
dispositivo de pruebas 30 que simula varios IED 22, conectado a
través de la red de comunicaciones 30 a un IED en pruebas 21.
Además, el dispositivo de pruebas 30 se conecta, a través de la
unidad de control remoto 41 y una red de pruebas 40, a un generador
de señal controlado a distancia 42. Este último genera señales
analógicas que representan los transformadores de intensidad o
tensión, y señales binarias que representan los sensores o el
estado de la información, estas señales de proceso simuladas se
aplican, usando los amplificadores 43 que son internos o externos al
generador de señal 42, a las entradas analógicas y/o binarias del
IED 21 en pruebas.
El único requisito previo para que un tipo de
IED sea simulado es la disponibilidad de un modelo para el tipo de
dispositivo que indique cuánto tráfico de redes genera y recibe en
ciertas circunstancias. En consecuencia, los dispositivos
anticuados y otros equipos no de acuerdo con el estado actual de la
técnica, pasarelas, enlaces de telecontrol y dispositivos de
registro son de la misma forma fáciles de someter a la
simulación.
Idealmente, la lógica tras los IED simulados es
reproducirlos tan precisamente como sea posible, es decir se
observa la información sobre los dispositivos primarios cuando se
preparan las respuestas del IED simulado. Como ejemplo, la sondas
de los contactos de los interruptores informan "interruptor
cerrado" sólo 30 ms después de que se haya enviado el comando,
por lo tanto este retraso ha de ser asimismo reproducido por
cualquier simulador realista. Además, los mismos algoritmos que
están construidos dentro del IED real se implementan
preferiblemente en el simulador. Generalmente, el simulador debe
reproducir el comportamiento de la subestación con respuesta de
milisegundos, y ha de poder realizar enclavamientos basándose en la
información topográfica. Adicionalmente, las situaciones de error
deben simularse, tal como un interruptor que no abre o cierra
adecuadamente, fallos simultáneos de dispositivos primarios y
secundarios o cortocircuitos en las barras con varias decenas de
interruptores abriendo simultáneamente. El simulador debe de la
misma forma ser capaz de reproducir de modo realista situaciones de
emergencia enviando por ejemplo 10.000 tramas por segundo al IED en
pruebas, y por tanto necesita una potencia de procesamiento
adecuada.
Preferiblemente, los módulos funcionales de
acuerdo con la invención se implementan como módulos o
procedimientos de programación, respectivamente; sin embargo, los
expertos en la técnica comprenderán que los módulos funcionales
pueden implementarse completa o parcialmente en hardware. El código
de programación del ordenador de los módulos de software
programados se almacenan en un producto de programa de ordenador,
por ejemplo en un medio que puede leerse en un ordenador, bien en
la memoria integrada en el dispositivo de pruebas 30 o bien en un
portador de datos que puede insertarse en el dispositivo de pruebas
30.
- 10
- barra de bus
- 11
- módulo
- 12
- estación de trabajo del operador (OWS)
- 13
- pasarela
- 20
- red de comunicaciones
- 21
- primer dispositivo electrónico inteligente (IED)
- 22
- segundo IED
- 23
- archivo SCD
- 24
- conmutador Ethernet
- 30
- dispositivo de pruebas
- 31
- guión de pruebas
- 32
- intérprete de guiones
- 33
- simulador de planta
- 34
- estado de planta simulado
- 35
- analizador de señales
- 36
- comparador
- 40
- red de pruebas
- 41
- unidad de control a distancia
- 42
- generador de señal controlado a distancia
- 43
- amplificador
Claims (10)
1. Un método para realizar pruebas en el nivel
del sistema y un primer dispositivo electrónico inteligente (IED,
del inglés "Intelligent Electronic Device") (21) de un sistema
de automatización de subestaciones (SA, del inglés "Substation
Automation"), con el que comprobar una función en el nivel del
sistema del sistema de SA, que involucra al primer IED (21) y a un
segundo IED (22), se prueba basándose en mensajes de red que se
reciben por el primer IED (21) en una red de comunicaciones (20),
comprendiendo el método
- la conexión de un dispositivo de pruebas (30)
diferente del segundo IED (22) a la red de comunicaciones (20),
- la lectura, mediante el dispositivo de pruebas
(30), de la descripción estandarizada de las funciones implementadas
del dispositivo del segundo IED (22),
- el envío, mediante el dispositivo de pruebas
(30), de mensajes de red indicadores del comportamiento del segundo
IED (22), de acuerdo con dicha función en el nivel del sistema,
sobre la red de comunicaciones (20) del primer IED (21) y
- la vigilancia de un comportamiento del primer
IED (21) en respuesta a dichos mensajes de red.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende
- la instalación de una fracción de una
totalidad de los IED del sistema de SA en un entorno de pruebas,
- la detección, por el dispositivo de pruebas
(30), de los IED instalados en el entorno de pruebas,
- la identificación de los IED del sistema de SA
no instalados en el entorno de pruebas y
- el envío, por el dispositivo de pruebas (30),
de mensajes de red indicadores del comportamiento de los IED del
sistema de SA no instalados en el entorno de pruebas.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende
- el equipamiento de una estación de trabajo de
operador (12) como el primer IED en pruebas.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende
- la ejecución de unas secuencias de pruebas o
escenarios por el dispositivo de pruebas (30).
5. El método de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque comprende
- la comparación de la respuesta del primer IED
(21) con el escenario de pruebas.
6. Un entorno de pruebas para las pruebas en el
nivel del sistema de una Automatización de Subestaciones (SA) de un
primer dispositivo electrónico inteligente (IED) (21), en el que
comprobar una función en el nivel del sistema de SA, que involucra
al primer IED (21) y a un segundo IED (22), se prueba basándose en
mensajes de red que se reciben por el primer IED (21) en una red de
comunicaciones (20), comprendiendo el entorno de pruebas
- un primer dispositivo de pruebas (30)
diferente del segundo IED (22), conectado a la red de
comunicaciones, capaz de la lectura de la descripción estandarizada
de las funciones implementadas del dispositivo del segundo IED (22)
y capaz del envío de mensajes de red indicadores del comportamiento
del segundo IED (22) de acuerdo con dicha función en el nivel del
sistema, sobre la red de comunicaciones (20), al primer IED
(21).
7. El entorno de pruebas de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque comprende medios para
almacenar y ejecutar (32) un guión de pruebas (31).
8. El entorno de pruebas de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque el primer IED a ser
comprobado es la estación de trabajo del operador (12) del sistema
de SA.
9. El entorno de pruebas de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque comprende
- un segundo dispositivo de pruebas (30b)
conectado a la red de comunicaciones (20) independientemente del
primer dispositivo de pruebas (30a), y capaz de enviar mensajes de
red indicadores del comportamiento de un tercer IED de acuerdo con
dicha función en el nivel del sistema.
10. El entorno de pruebas de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque comprende un generador
de señales remoto (42) controlado por el dispositivo de pruebas
(30) y provisto para que aplique señales de proceso simuladas a las
entradas analógicas y binarias del primer IED (21).
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