Monitoramento de Rede nas Subestações Digitais Baseadas na IEC 61850

O que é o Monitoramento de Rede?

O conceito básico de monitoramento de rede está relacionado à verificação sistemática desta em busca de anomalias que possam comprometer seu correto funcionamento. Desta forma, o monitoramento da rede IEC 61850 é necessário durante todo o ciclo de vida da subestação digital. Isto significa que o monitoramento deve ser realizado nas etapas de comissionamento como Factory Acceptance Test (FAT) e Site Acceptance Test (SAT), e testes de manutenção.

Qual a importância do Monitoramento de Rede em Subestações Digitais?

A importância do monitoramento de rede está vinculada à detecção precoce dos erros, às condições de operação da rede, à redução da indisponibilidade da rede através do rastreamento dos elementos problemáticos, ao registro de todos os eventos de rede, e à segurança e estabilidade do sistema de energia. Dispositivos especializados são necessários para monitorar estes aspectos, atuando como “oscilógrafos de rede” ou “registrador digital de rede”. Esse sistema de monitoramento deve ser implementado em hardware e software de forma a abranger todos os requisitos de tempo crítico dos protocolos GOOSE e Sampled Values (SV).

Diversos aspectos de rede devem ser analisados para garantir a segurança, confiabilidade, velocidade e disponibilidade das informações a serem transmitidas, alertando potenciais falhas de comunicação ou invasões. Estes aspectos de rede estão relacionados à integridade da mensagem, configuração e segurança dos dados, sincronismo de tempo do sistema e às estatísticas de tempo da mensagem, considerando intervalo entre frames, transfer time, perda de pacotes e etc.

O que são os Procedimentos de Rede do ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico)?

Os Procedimentos de Rede do ONS envolvem o acompanhamento e a aplicação das regras estabelecidas para a operação do Sistema Interligado Nacional (SIN), também conhecida como Rede Básica. Estas regras, definidas nos Procedimentos de Rede, abrangem desde o relacionamento com os agentes até a avaliação da operação e a integração de novas instalações. O ONS é responsável por coordenar e controlar a operação da geração e transmissão de energia elétrica, e os Procedimentos de Rede são a base para essa atuação.

Em detalhes, os Procedimentos de Rede do ONS definem as regras para a operação do sistema, incluindo critérios, requisitos, responsabilidades e procedimentos operacionais para garantir a segurança e eficiência do sistema elétrico. Dessa forma, abrangem todas as etapas da operação, estabelecem a interface entre os agentes e o ONS e são divididos em módulos e submódulos.

A Revisão do Submódulo 2.11 dos Procedimentos de Rede do ONS

O “submódulo 2.11 – Requisitos mínimos para os sistemas de proteção, de registro de perturbações e de teleproteção” dos Procedimentos de Rede do ONS teve sua revisão aprovada em 21/05/2024. O objetivo do documento é estabelecer requisitos técnicos mínimos e características funcionais para os sistemas de proteção, de registros de perturbações, de teleproteção e das redes de comunicação utilizadas para proteção. Os requisitos técnicos mínimos descritos são válidos para todas as instalações de transmissão de energia elétrica integrantes da Rede Básica.

Especificamente o item 7 do submódulo 2.11 trata das Redes Utilizadas para Proteção, e define que os seguintes modos de falha deverão ser monitorados continuamente e sinalizados pelo sistema ou dispositivo de monitoramento, conforme a configuração da subestação:

(a) perda de integridade das mensagens;

(b) ausência de mensagens previstas;

(c) ausência de sinais de sincronismo;

(d) presença de mensagens não previstas;

(e) intervalos anormais entre mensagens previstas;

(f) tempo anormal de propagação (latência) para mensagens previstas.

Além disso, trata de outras questões relevantes como as funções de monitoramento de rede ser concentradas em hardware e software independentes dos dispositivos de proteção sendo monitorados, e que os sistemas de monitoramento deverão possuir recursos para armazenamento dos registros de eventos de anomalia detectados em formatos padronizados.

Solução CONPROVE para Monitoramento e Diagnósticos de Redes em Subestações Digitais Baseadas na IEC 61850

O sistema de monitoramento e diagnóstico de redes da CONPROVE visa atender aos requisitos mínimos (e muito mais) descritos na revisão do submódulo 2.11 – item 7 – do ONS. A solução possui uma interface totalmente amigável e intuitiva. Existem várias funcionalidades que tornam o sistema extremamente poderoso, mas ao mesmo tempo fácil de ser operado e autoexplicativo. A CONPROVE apresenta uma solução versátil com versões disponíveis tanto para rack (CE-RNET4) quanto portáteis (CE-MNET4). O sistema foi projetado para realizar o monitoramento da rede de comunicação de forma permanente, ou seja, 24/7.

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.

O sistema possui 4 portas de rede SFP de 1 Gbps para realizar os testes, diagnósticos e monitoramento, uma porta SFP exclusiva para sincronização PTP e mais duas portas RJ45 para comunicação, MMS e suporte técnico.