A evolução das Subestações Digitais impulsionada pela IEC 61850 trouxe inúmeros benefícios para os sistemas elétricos de potência, especialmente em termos de interoperabilidade, redução de cabeamento e aumento da flexibilidade operacional.
Entretanto, essa transformação também elevou a importância da disponibilidade das redes de comunicação. Afinal, em uma arquitetura digital, mensagens críticas de proteção, controle e supervisão dependem diretamente da rede Ethernet para trafegar entre os dispositivos.
Nesse contexto, surgem duas tecnologias amplamente utilizadas para garantir redundância sem interrupção de comunicação: o PRP (Parallel Redundancy Protocol) e o HSR (High-availability Seamless Redundancy).
Mas quais são as diferenças práticas entre elas? E o que foi observado durante sua implantação em laboratório e em aplicações reais?
A Necessidade de Redundância em Subestações Digitais
Em uma Subestação Digital, a indisponibilidade da comunicação pode impactar diretamente funções críticas como:
- Proteção de linhas;
- Proteção diferencial;
- Controle de disjuntores;
- Supervisão e operação remota;
- Sincronismo e troca de eventos.
Por isso, a norma IEC 62439-3 define mecanismos de redundância que permitem manter a comunicação ativa mesmo diante da falha de enlaces ou equipamentos da rede.
Entre essas soluções, destacam-se o PRP e o HSR.
O Que é PRP?
O PRP (Parallel Redundancy Protocol) utiliza duas redes Ethernet independentes e totalmente redundantes.
Cada dispositivo envia simultaneamente os mesmos pacotes pelas duas redes. O equipamento receptor aceita apenas o primeiro pacote recebido e descarta o segundo.
Principais características do PRP:
- Duas redes físicas independentes;
- Não existe tempo de recuperação após uma falha;
- Comunicação contínua e sem interrupções;
- Elevada confiabilidade;
- Maior quantidade de infraestrutura de rede.
Essa arquitetura é muito utilizada quando a disponibilidade máxima é um requisito fundamental.
O Que é HSR?
O HSR (High-availability Seamless Redundancy) utiliza uma topologia em anel.
Cada mensagem é enviada simultaneamente em ambas as direções do anel, permitindo que os dados cheguem ao destino mesmo quando ocorre a falha de um enlace.
Principais características do HSR:
- Não requer duas redes independentes;
- Topologia baseada em anel;
- Redundância sem tempo de recuperação;
- Menor quantidade de cabeamento;
- Possível aumento de tráfego devido à replicação dos pacotes.
O HSR é frequentemente adotado em aplicações onde a simplicidade da infraestrutura e a redução de custos são fatores relevantes.
Experiências Práticas em Laboratório e em Campo
Durante testes realizados no laboratório da USP e em aplicações reais de campo, foram observados diversos aspectos relacionados à implantação dessas duas tecnologias.
Entre os pontos analisados destacam-se:
Desempenho da comunicação
Avaliação da continuidade da comunicação durante falhas simuladas na rede.
Facilidade de implantação
Análise das particularidades de configuração, integração e manutenção de cada arquitetura.
Comportamento dos dispositivos
Verificação da interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes operando em ambientes redundantes.
Disponibilidade operacional
Avaliação da capacidade de manter a troca de informações críticas sem interrupções.
Impactos na rede
Análise do comportamento do tráfego e do desempenho global da comunicação.
Esses estudos ajudam a compreender melhor os critérios que devem ser considerados na escolha da arquitetura mais adequada para cada projeto.
A Importância dos Testes de Interoperabilidade
Independentemente da tecnologia escolhida, a realização de testes de interoperabilidade é essencial para garantir que todos os dispositivos operem corretamente em conjunto.
Os testes permitem validar:
- Comunicação GOOSE;
- Sampled Values;
- Sincronismo temporal;
- Comportamento diante de falhas;
- Desempenho da redundância;
- Compatibilidade entre fabricantes.
Essas validações reduzem riscos operacionais e aumentam a confiabilidade da instalação.
PRP ou HSR: Qual Escolher?
A resposta depende das características do projeto.
O PRP costuma ser preferido quando se busca máxima disponibilidade através de redes completamente independentes.
Já o HSR oferece uma solução eficiente para aplicações que exigem redundância sem interrupção, mas com menor infraestrutura física.
Em ambos os casos, a correta especificação, implementação e validação da rede são fundamentais para garantir o desempenho esperado.
Assista ao Vídeo
Neste vídeo, Julio Oliveira apresenta experiências práticas obtidas durante testes realizados no laboratório da USP e em aplicações de campo, destacando as diferenças observadas entre PRP e HSR.
🎥 Vídeo:
https://youtu.be/dsN-QgdI8BI
Saiba Mais
🌐 CONPROVE:
https://conprove.com/
