Testes de Dispositivos com a Norma IEC 61850: GOOSE, Sampled Value e Client-Servidor

A Revolução da Comunicação Digital no Setor Elétrico

A norma IEC 61850 representa uma das maiores transformações tecnológicas já observadas na automação de sistemas elétricos de potência. Ao propor uma padronização robusta e flexível para a troca de informações entre os equipamentos, a norma estabelece um novo paradigma de comunicação, baseado em mensagens digitais e trafegando por redes Ethernet, eliminando a necessidade de cabeamentos físicos convencionais entre os dispositivos de automação.

Esse novo modelo de comunicação, estruturado com mensagens GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), Sampled Value (SV) e Client-Servidor (MMS), viabiliza uma infraestrutura digital capaz de melhorar a velocidade de resposta, a interoperabilidade entre equipamentos e a eficiência das operações em subestações modernas.

Da Fiação Rígida ao Tráfego por Redes

Antes da adoção da IEC 61850, os sinais analógicos e digitais eram transmitidos por meio de cabeamentos ponto a ponto, o que tornava a instalação, a manutenção e as expansões dos sistemas extremamente onerosas e limitadas. Com a introdução das mensagens padronizadas, os sinais de corrente, tensão, status e comandos passaram a ser representados digitalmente, trafegando por redes locais (LANs) com protocolos específicos.

Mensagens Client-Servidor (MMS): utilizadas para leitura e escrita de dados em IEDs (Intelligent Electronic Devices), fundamentais na comunicação entre equipamentos e sistemas SCADA.
Mensagens GOOSE: projetadas para eventos de alta prioridade, como atuações de proteção, permitindo comunicação com baixa latência entre dispositivos.
Mensagens Sampled Value: transportam os valores amostrados de correntes e tensões em tempo real, substituindo os sinais analógicos dos transformadores de instrumentos.

Novos Desafios: Testes e Comissionamento com IEC 61850

A migração para uma arquitetura digital impõe uma nova abordagem para testes e validação de sistemas de proteção, controle e medição. Diferentemente dos sistemas tradicionais, nos quais os testes se concentravam em sinais físicos, no ambiente da IEC 61850 é necessário verificar a integridade, latência e resposta das mensagens digitais em tempo real.

Dessa forma, torna-se indispensável o uso de equipamentos de teste compatíveis com a norma IEC 61850, capazes de simular, monitorar e analisar o comportamento dos IEDs diante das mensagens GOOSE, SV e MMS.

Solução Conprove: Testadores Universais IEC 61850

Atenta às transformações do setor e sempre alinhada às necessidades do mercado, a Conprove desenvolveu uma linha de testadores universais que incorporam total compatibilidade com a norma IEC 61850. Equipados com softwares intuitivos e interfaces gráficas amigáveis, os testadores Conprove permitem a execução de testes completos e confiáveis em dispositivos digitais.

Funcionalidades dos Equipamentos:

Geração de mensagens GOOSE, SV e MMS: simulação de eventos, amostragens e comunicação Client-Servidor conforme especificado pela norma.
Recebimento e análise de mensagens: monitoramento em tempo real com visualização gráfica e diagnósticos detalhados.
Testes automatizados: criação de rotinas de testes para comissionamento e manutenção preditiva de IEDs e sistemas de automação.
Compatibilidade com múltiplos fabricantes de IEDs: promovendo interoperabilidade e flexibilidade operacional.

Benefícios da Solução Conprove

Redução de tempo e custo no comissionamento de subestações digitais;
Garantia de conformidade com os requisitos normativos da IEC 61850;
Aumento da confiabilidade e rastreabilidade dos testes;
Melhoria da segurança operacional por meio de testes mais precisos;
Facilidade de operação por meio de ferramentas gráficas amigáveis;
Capacitação técnica com suporte especializado e treinamentos.

Aplicações Típicas

Comissionamento de sistemas de proteção e controle em subestações digitais;
Verificação da interoperabilidade entre IEDs de diferentes fabricantes;
Análise de latência e desempenho das mensagens GOOSE e SV;
Testes de integração entre IEDs e sistemas SCADA via MMS;
Simulação de eventos e contingências operacionais.

Monitoramento e Diagnóstico de Redes IEC 61850

O sistema CONPROVE de monitoramento de diagnóstico de redes de comunicação em subestações digitais baseadas na norma IEC 61850 está disponível em duas versões: CE-RNET4 (versão para rack) e CE-MNET4 (versão portátil).

Visando atender aos requisitos mínimos (e muito mais) descritos na revisão do submódulo 2.11 – item 7 – do ONS, o sistema possui diversas funcionalidades tornando-o extremamente poderoso, mas ao mesmo tempo fácil de ser operado e autoexplicativo.

Alguns modos de funcionamento podem ser descritos:

– Modo de Validação do SCL: compara o SCL importado com o tráfego da rede;
– Modo de “Não Previstos”: busca do tráfego não previsto de acordo com o arquivo SCL;
– Modo de Estatística: análise estatística dos tráfegos GOOSE e Sampled Values;
– Modo de Supervisão / Monitoramento: Verifica erros de rede por meio de diversos eventos de supervisão, utilizando um método híbrido (sniffer e MMS). São monitorados GOOSE, Sampled Values, PTP, PRP, Logical Nodes de monitoramento dos IEDs (via MMS), além da supervisão do próprio dispositivo. Os logs dos eventos de falha de rede são salvos no formato PCAP. Por fim, alarmes desses eventos de falha são disponibilizados ao sistema SCADA por meio de MMS.

Testes com MUs e LPITs

No contexto das subestações digitais, é fundamental que as ferramentas de testes sejam capazes de avaliar toda a cadeia de proteção – desde os transformadores de instrumento convencionais e LPITs, até as MUs, IEDs e disjuntores.

Ao testar LPITs e MUs, alguns aspectos são cruciais:
– Linearidade;
– Resposta em Frequência;
– Precisão de Amplitude e Ângulo;
– Monitoramento de Erros;
– Monitoramento Estatístico de Tempo;
– Monitoramento de Sincronismo.

Verificar todas essas situações de testes descritas acima é garantir que o LPIT e a MU estejam funcionando corretamente, publicando as informações de corrente e tensão de forma confiável. Isso contribui para que o sistema de proteção possa operar com sucesso em uma falta ou evitar atuações indevidas.

Para isso, é necessário o uso de uma ferramenta de testes compatível com todos os requisitos mencionados. Essa mala de testes deve:
– Injetar sinais analógicos de corrente e tensão com precisão e flexibilidade em amplitude, ângulo e harmônicas;
– Assinar os frames SV publicados pela MU via fibra óptica ou RJ45;
– Processar os dados recebidos, fornecendo:
– Oscilografias das formas de onda,
– Diagramas fasoriais,
– Avaliações automáticas dos erros percentuais,
– Diagnósticos completos da rede (perda de pacotes, pacotes duplicados, fora de ordem ou pacotes corrompidos);
– Estatísticas de tempo entre frames e tempo de digitalização.

Além disso, o equipamento deve oferecer múltiplas opções de sincronismo temporal, como sincronização local, ou via GNSS, ser mestre ou escravo PTP, e ser capaz de atuar como Grandmaster da rede. Por fim, a mala de testes deve gerar relatórios completos e editáveis com os resultados dos ensaios.

Conprove: Tecnologia Nacional com Excelência Internacional

Com soluções amplamente utilizadas em concessionárias, indústrias e centros de pesquisa, a Conprove reafirma sua posição como uma das principais fornecedoras de ferramentas para automação e testes de sistemas elétricos. Nossos produtos são desenvolvidos com foco em inovação, qualidade e alinhamento às normas internacionais, oferecendo aos nossos clientes segurança, agilidade e alto desempenho.

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