2_Presentación RTU
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Sistemas Compactos y Modulares para
la automatizacin de SubestacionesRTU511/540/560
Sandra Martinez, Agosto Septiembre - 2013
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Agenda
1. Evolucin de los Sistemas de Automatizacin de Subestaciones
(SAS) Historia de la RTU Tendencias
2. RTU contribucin a la norma IEC 61850 Estructura general de los sistemas de control RTU En el bus de procesos Ejemplo de aplicacin de RTU en el bus de proceso RTU En el Control de Subestaciones
3. Tendencia de las Redes Inteligentes
4. Implementaciones de la RTU en las Smart Grid5. Que hay en el mercado?
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1. Evolucin de la automatizacin de subestacionesHistoria
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 3
RELES
ELECTROMECANICOS
LOGICA
CABLEADA
MICROPROCESADORES SISTEMAS DE AUTOMATIZACION
DE SUBESTACIONESIEC 61850
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1. Evolucin de la automatizacin de subestacionesTendencias
RTU560 product line
Transmission /sub transmission
Primary distributionsubstations
RTU540 product line
RTU500 series modules
RTU511 product line
Secondary distributionsubstations
Feeder automation
RTU500 series functions and software
ABB Group
August 22, 2013 | Slide 4
5.000 data points
750 data points
5.000 data points
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Estructura general de los sistemas de control de subestaciones.
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 5
Funcionalidad escalable quesatisface las exigencias mas altas
Soporte para las extensiones yactualizaciones futuras,
asegurando la inversin inicial
SOLUCININTEGRAL
Soluciones optimizadas para laintegracin completa de todoslos dispositivos y subsistemas
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el bus de proceso.
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 6
Funcionalidad escalable quesatisface las exigencias mas altas
Soporte para las extensiones yactualizaciones futuras,
asegurando la inversin inicial
SOLUCININTEGRAL
Soluciones optimizadas para laintegracin completa de todoslos dispositivos y subsistemas
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Arquitectura del SistemaRTU Cableado
Los rels no tenan capacidad decomunicacin
Monitoreo de estado y control atravs de conexiones cableadas de
RTU Cantidad significante de
conexiones, de documentacin,Ingeniera, montaje y puesta enservicio implica costo importantes y
poca flexibilidad.
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Arquitectura del Sistema SADNP / Modbus
Integracin de monitoreo de estado dentro
de IEDs
Reduccin eliminacin de gabinete deRTU
Definido el conjunto de protocolos
Modelado no estndar de equipos yfunciones de subestacin
Formato no estndar de datos
La integracin requiere conocimientoprofundo de cada aparato
Puede ser necesaria conversin deprotocolo
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Sistema SA IEC 61850 Bus de proceso 62850-9-2
Integracin y monitoreo del estado de
proteccin, automatizacin y control de losIEDs
Digitalizacin de cable s de cobre
61850-8-1 (bus de estacin)
61850-9-2 (bus de proceso)
Modelado de la subestacin, equipos yfunciones
Conjuntos de protocolos
Interoperabilidad para estandarizacin y
verificacin
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Que es un bus de proceso?
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Que es un bus de proceso?
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Que es un bus de proceso?
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Introduccin al bus de Proceso
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 13
El bus de proceso es una red decomunicaciones sobre nivel deproceso y adems conecta el nivelde proceso al nivel de baha
IEC 61850-9-2- describe latrasmisin de valores analgicosmuestreado sobre Ethernet
IEC 61850 permite la trasmisinde datos binarios sobre niveles deproceso (GOOSE, MMS)
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Bus de proceso para valores analgicos
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 14
Los valores analgicosmuestreados se tramiten comomensaje multidifusin y los puederecibir todos los IED en la mismaRED
Los IED receptores deciden yreciben o no el dato
El tiempo de trasmisin de losmensajes sobre la red no esdeterministico
Se requiere una referencia detiempo para alinear lasmuestras de diferentes fuentes
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Diferencia entre el estndar IEC y la gua de
implementacin
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Ventajas de su implementacin
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 16
Seguridad operacional incrementada:
El manejo de circuitos de TCs y TPs esta obsoleto
Aislamiento de procesos
Costo de vida util reducido
Supervisin permanente del sistema en un tiempo
real incrementando la disponibilidad del sistema ylos ciclos de mantenimiento y reduciendo tiempofuera de servicio
Cableado de cobre reducido
Reemplazando cables de cobre en paralelo conBus ptico de proceso
Diseo interoperable a prueba de obsolescencia
Aplicando estndar IED 61850
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Pruebas y MantenimientoImpacto sobre prueba de proteccin y control
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Ejemplo de aplicacin de RTU en el bus de proceso
Especificacion de arquitectura requerida para la aplicacin
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Ejemplo de aplicacin de RTU en el bus de proceso
Transformadores de potencia
ABB TECIDD Double
SW ABBAFS
MODBUS TCP desde TEC
IEC 61850 al MicroSCADA
Entradas de los sensores de campo
DNP3.0
RS485
ModbusTCP
Micro
SCADA
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Ejemplo de aplicacin de RTU en el bus de proceso
Interruptor
PLC de alta Velocidad
Conversion analga en 50segundo
SW ABBAFS
Entradas de los sensores de campo
MODBUS TCP desde PLC
IEC 61850 al MicroSCADA
ModbusTCP
Micro
SCADA
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Ejemplo de aplicacin de RTU en el bus de proceso
Seccionadores:
SW ABBAFS
PLC de alta Velocidad
Conversion analga en1mili segundo
Entradas de los sensores de campo
MODBUS TCP desde TEC
IEC 61850 al MicroSCADA
IEC
104
Micro
SCADA
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850Ejemplo de aplicacin de RTU en el bus de proceso
Arquitetura general de la aplicacin:
Seccionadores
87 Unidades
Interruptores
25 Unidades
Transformadores de
Potencia
14 Unidades
SWs ABB AFS (9Unidaes) MicroSCADA
IHM, Alarma deEventos, Analisis
de Historicos,Diagnostico yPronosticos
Multi-Loop/Ring Network Topology
IEC 61850 IEC 61850
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el Control de Subestaciones.
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 23
Funcionalidad escalable quesatisface las exigencias mas altas
Soporte para las extensiones yactualizaciones futuras,
asegurando la inversin inicial
SOLUCININTEGRAL
Soluciones optimizadas para laintegracin completa de todoslos dispositivos y subsistemas
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el Control de Subestaciones - Sistemasmodulares
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el Control de Subestaciones - SolucionesHibridas
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el Control de Subestaciones - Capacidad deextesin
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el Control de Subestaciones - Solucionescompactas
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 27
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el Control de Subestaciones - Soluciones degateway
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Sistemas de Arquitectura EscalableIntegracion de modulos de I/O y multimetro
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 29
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2. RTU contribucin a la norma IEC 61850RTU en el Control de Subestaciones - Solucin de I/Olocales y extendibles
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RTU560G- Basada en Automatizacin de SubestacionesSolucin compacta
Principales caracteristicas:
RTU Centralizada con motaje en riel DIN
Enfoque en el control remoto
Expansin de modulos de I/O
Soporta varios protocolos para laintegracin de IED (IEC61850, IEC103,DNP3.0 and Modbus)
System functionsTime synchronization
Basic user authority handling
Group alarms, group signals
Basic monitoring and control functions
System supervision, alarms, events, status indications,measurements
Remote control, monitoring and diagnostics (Gateway)
Advanced monitoring and control functionsUploading and storage of disturbance fault records
System size
Number of bay-level IEDs (estimation) 1..20Max. number of data points (fix limitation) 750Max. number of serial ports eg, for IEC101, IEC103, .. 2Max. number of Ethernet Ports eg, for IEC61850, IEC104, 1
Pequeas aplicaciones de Distribucin
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Solucin flexibleAplicaciones de Distribucin y sub-transmisin
Principales caracteristicas
Estacin de control Local basada enRTU- posibilidad de CPU
Tarjetas de I/O Gran cantidad de protocolos para la
integracion de los IED y soportar lacomunicacin con centrales remotas
Control remoto opcional
System functions
Time synchronization
Basic user authority handling
Group alarms, group signals
Basic monitoring and control functions
System supervision, alarms, events, status indications,measurements
Remote control, monitoring and diagnostics (Gateway)
Local control and monitoring (HMI)
Advanced monitoring and control functions
Uploading and storage of disturbance fault records
System size
Number of bay level IEDs (estimation) 1..60
Max. number of data points (fix limitation) 5000
Number of remote links 4
Number of IEC61850 Networks 1..3
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Solucin flexibleAplicaciones de Distribucin y sub-transmisin
Principales caracteristicas
RTU como gateway
Gran cantidad de protocolos para la
integracin de IED y soportar lascomunicaciones remotas
Mando a distancia sumamente confiabley funcionalidad de control local muyavanzado
System functions
Time synchronization
Multi level user authorization handling
Versatile language support, including operator-specific languages
Group alarms, group signals
Blocking list
Zooming, panning, de-cluttering
Basic monitoring and control functions
System supervision, alarms, events, status indications,measurements
Remote control, monitoring and diagnostics (Gateway)
Single line pictures and system supervision pictures
Control dialogues, select before execute for operation
Advanced monitoring and control functions
Remote parameter setting and reading
Uploading and storage of disturbance fault records
Fault record analysis
Measurement reports
Trends
External alarming (e-mail, short message, fax)
Dynamic busbar coloring
Automatic sequence control
System size
Number of bay level IEDs (estimation) 1..60Max. number of data points (fix limitation) 5000Number of remote links 4Number of IEC61850 Networks 1..3
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3. Tendencias de las Redes Inteligentes
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ABB Group
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3. Tendencias de las Redes InteligentesRedes tradicionales a las redes futuras
Redes tradicionales:
Generacin centralizada Flujo de potencia unidireccional Generacin segun la demanda Operacin basada en al experiecia de historicos Limitada acesibilidad a la red para nuevos
productores
RedTradicional
Red
Futura
Redes futuras
Generacin de potecia descentralizada ydistribuida
Fuentes de energa renovable
Los consumidores empiezan a ser productores
Flujo de potencia multidireccional
Carga adaptada a la produccin
Operacin basada en datos en tiempo real
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3. Tendencias de las Redes InteligentesVentajas
1.Control y monitoreo remoto de centrales eolicas2.Incremento de la capacidad y estabilidad de la red3.Almacenamiento de energa
4.Eficiencia en las distancias de transmisin5.Tiempo de respuesta mas rpido6.Balance entre carga y suminsitro7.Operacin de la red con generacin dsitribuida8.Administracin de la carga y respuesta a la demanda basada en el
precio en tiempo real.
12
3
4
56
7
8
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3. Tendencias de las Redes InteligentesFunciones
Decentralized energy resources - DER DERs son almacenamientos de energadescentralizados y unidades degeneracin de 15MW o menos
DER son usuarios finales que no hacenparte de las empresas de servicios
La potencia generada por los DER espara autoconsumo, los excedentepodran ser vendidos a la empresa deservicios de distribucin
Las regulaciones estipulan que fuentes
de energa > 100 KW debern sercontroladas y supervisadasremotamente
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3. Tendencias de las Redes InteligentesAplicacin de las RTUs
Decentralized energy resources - DER
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ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 39
3. Tendencias de las Redes InteligentesAplicacin de las RTUs
Respuesta a la Demanda
La respuesta a la demanda permitir al consumidor lareduccin responsible de carga, por condiciones deemergencia o por la variacin de la tarifa. AMR/Medicin Inteligente Precio Dinamico DomticaControl de la carga por el usuario
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Rapida deteccin de falla con georeferenciacin
Aislamiento de la Falla Reduccin de falla y del tiempo de rastreo
Conmutacin automatizada
Rpida restauracin
3. Tendencias de las Redes InteligentesAplicacin de las RTUs
Fault detection isolation restorationFDIRCB
Substation
CB
Substation
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3. Tendencias de las Redes InteligentesAplicacin de las RTUs
Respuesta a la Demanda
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ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 42
3. Tendencias de las Redes InteligentesAplicacin de las RTUs
Fault detection isolation restorationFDIR
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ABB Group
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Control Coordinado de:
Cambiadores de tap en una subestacin de transformacin
Regulacin de la alimentacin del voltaje Banco de capacitores que aseguraran VAR y la curva de voltaje
Mejoramiento de la eficiencia energetica y reduccin de emisiones La demanda mxima se reduce, lo que reduce el costo para las
empresas de servicios
3. Tendencias de las Redes InteligentesAplicacin de las RTUs
Optimizacin del Voltaje
sensor meter
tap changers
cap bank regulator switches
S
FACTS
S
M
M
M
M
S S
M
M
M
M
M
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ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 44
3. Tendencias de las Redes InteligentesAplicacin de las RTUsOptimizacin del Voltaje
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ABB Group
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Feeder automationRequerimientos de mercado para las RTUs
RTUs de montaje en poste
Bancos de capacitores
RTUs para anillos de unidades principales (RMUs)
F d t ti
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ABB Group
August 22, 2013 | Slide 46
Feeder automationPole-top RTU
Pequeas y robustas RTU para el controldel interruptor
Medida directa de las tres fases de voltajey corriente
Calculo de: Potencia activa, reactiva y aparente
Factor de Potencia Direccion del flujo de potencia Energia activa y reactiva
Deteccin de falla con la localizacin Seccionamiento Automatico Comunicacin Inalambrica
Condiciones ambientales agresivas Alimentacin de datos al SCADA en
tiempo real por ejemplo: Localizacin delas fallas, estado de interruptores yseccionadores, medida
F d t ti
-
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ABB Group
August 22, 2013 | Slide 47
Feeder automationBancos de Capacitores
Ajuste del factor de potencia requerido
Ajuste al rango de voltaje
Ajuste de la conmutacin al retardo
Si el factor de potencia no es
alcanzado, se da la auto desconexin Transferencia del actual factor de
potencia
Participacin en la deteccin de fallaislamiento y restauracin (FDIR)
F d t ti
-
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ABB Group
August 22, 2013 | Slide 48
Feeder automationUnidades en anillos principales
Aplicaciones en lineas de distribucinde medio voltaje : Subestaciones compactas Grandes infraestruturas Areas resideciales Centros comerciales Aeropuertos Trasporte masivo
Restriccin de espacio
Medida directa de las tres fases decorriente y voltaje
Calculo de la potencia
Funciones de medicin por deteccin defallas
230/400 V
110 kV6-36 kV
6- 36 kVconnection
110 kVconnection
Industry
S i RTU500
-
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ABB Group
August 22, 2013 | Slide 49
Serie RTU500Requerimientos de RTU modernas
Diseo flexible y modular
Soluciones escalables segun las tendencias de los estandares y delmercado
Tecnologas inovadoras de alta funcionalidad
Facil configuracin para el usuarioAsegura redes de potencia seguras y confiables
Robustes contra ataques de ciberseguridad
Inversin protegid
Soporte eficaz y confiable
S i RTU500
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ABB Group
August 22, 2013 | Slide 50
Serie RTU500Requerimientos del mercado para RTUs modernas
Sistema del control de la red
Estacin deControl
Subdevices
Monitoreo yControl
ParallelI/OsFunciones de
PLC
Diagnostico
IngenieraAmigable HMI Integrada
Gama deprotocolos
Cybersecuridad
Archivo deDatos
Redundancia
S i RTU500
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Serie RTU5005-year market development for RTU products
RTU560 product line
Transmission /sub transmission
Primary distributionsubstations
RTU540 product line
RTU500 series modules
RTU511 product line
Secondary distributionsubstations
Feeder automation
RTU500 series functions and software
ABB GroupAugust 22, 2013 | Slide 51
5.000 data points
750 data points
5.000 data points
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