La industria eléctrica ha experimentado una transformación radical en las últimas décadas, desafiada por la creciente demanda de energía, la necesidad de una mayor eficiencia y la integración de fuentes de energía renovable. Este contexto crea las condiciones para una evolución constante de las tecnologías y los sistemas utilizados en las subestaciones eléctricas.
El pasado: Sistemas propietarios y limitaciones
Antes de la llegada de la norma IEC 61850, las subestaciones eléctricas se caracterizaban por una alta fragmentación y una fuerte dependencia de sistemas propietarios. Cada fabricante de equipos tenía sus propios protocolos de comunicación y formatos de datos, lo que dificultaba la interoperabilidad entre diferentes dispositivos. Esta situación generaba una serie de limitaciones, entre las que destacaban:
- Alta complejidad en la integración de sistemas: La integración de nuevos equipos o la expansión de una subestación existente era un proceso costoso y consumía mucho tiempo, que requería una profunda adaptación de los sistemas existentes.
- Dificultad en la gestión del ciclo de vida de los equipos: La obsolescencia de los equipos y la falta de disponibilidad de piezas de repuesto dificultaba la actualización y el mantenimiento de las subestaciones.
- Limitaciones en la flexibilidad: La estructura rígida de los sistemas propietarios dificultaba la adaptación a nuevas necesidades y tecnologías.
La IEC 61850: Un estándar unificador
Ante este escenario, surgió la necesidad de un estándar internacional que permitiera una comunicación abierta y eficiente entre los diferentes dispositivos de una subestación. La norma IEC 61850, publicada a finales del siglo XX, se convirtió en el referente mundial para la automatización de subestaciones eléctricas.
Este estándar define un conjunto de protocolos de comunicación y un modelo de datos común, lo que permite a los dispositivos de diferentes fabricantes interoperar de manera transparente. Gracias a la IEC 61850, es posible:
- Simplificar la integración de sistemas: La implementación de nuevos equipos y la expansión de las subestaciones se vuelven más rápidas y económicas.
- Aumentar la flexibilidad: La estandarización facilita la adaptación a nuevas tecnologías y la incorporación de funcionalidades avanzadas.
- Mejorar la fiabilidad: La redundancia y la tolerancia a fallos se ven favorecidas por la interoperabilidad y la estandarización.
- Reducir los costos de operación y mantenimiento: La simplificación de los sistemas y la facilidad de gestión contribuyen a reducir los costos a largo plazo.
La digitalización de las subestaciones
La IEC 61850 ha sido un catalizador clave en la digitalización de las subestaciones eléctricas y ha sentado las bases para la implementación de nuevas tecnologías y aplicaciones, como:
- Sistemas de protección avanzados: Facilita la implementación de esquemas de protección más rápidos y precisos, lo que mejora la seguridad y la disponibilidad del sistema eléctrico.
- Automatización de procesos: La estandarización permite la automatización de tareas repetitivas y la optimización de los procesos operativos.
- Integración de energías renovables: Ayuda a la integración de fuentes de energía renovable variable, como la energía eólica y solar, al permitir una comunicación fluida entre los inversores y los sistemas de control de la subestación.
- Análisis de datos: La gran cantidad de datos generados por los dispositivos de una subestación puede ser analizada para obtener información valiosa sobre el estado del sistema y optimizar su funcionamiento.
- Ciberseguridad: La norma ha establecido un marco para la seguridad de las comunicaciones, lo que permite implementar medidas de protección más robustas contra ciberataques.
Mejora de la fiabilidad y resiliencia
La IEC 61850 ha mejorado significativamente la fiabilidad y resiliencia de las subestaciones eléctricas permitiendo:
- Redundancia en los sistemas de comunicación: La norma permite configurar sistemas de comunicación redundantes, utilizando protocolos como PRP (Parallel Redundancy Protocol) y HSR (High Availability Seamless Redundancy). Esto garantiza que la comunicación se mantenga estable incluso en caso de fallos en alguno de los enlaces.
- Diversidad de proveedores: Al fomentar la interoperabilidad, reduce la dependencia de un solo proveedor, lo que permite utilizar componentes de diferentes fabricantes y así aumentar la resiliencia del sistema ante posibles fallos de hardware o software.
- Detección y aislamiento de fallas: Sus protocolos de comunicación permiten detectar y aislar rápidamente las fallas, lo que minimiza el impacto en la operación del sistema.
- Restauración automática: La automatización de los procesos de restauración permite recuperar el servicio de manera más rápida y eficiente después de una interrupción.
Caso de éxito: UTE y la implementación de la IEC 61850 (1)
La empresa eléctrica uruguaya UTE es un ejemplo destacado de la implementación exitosa de la norma IEC 61850. En su Plan Estratégico 2019-2023, UTE busca modernizar la infraestructura de distribución y transmisión de energía eléctrica, y parte de ello implica la adopción del estandar IEC 61850. UTE ha realizado importantes inversiones en la modernización de sus subestaciones, incluyendo la implementación de equipos compatibles con IEC 61850 y la actualización de los sistemas de control y protección.
Esta experiencia demuestra que la implementación de la IEC 61850 puede generar importantes beneficios para las empresas eléctricas, tanto en términos económicos como técnicos. Además, la adopción de esta norma contribuye a la sostenibilidad del sistema eléctrico, al permitir la integración de energías renovables y mejorar la eficiencia energética.
En su reporte Diciembre 2019, UTE indica que cuenta con una matriz eléctrica conformada por:
· Energía Eólica: Aproximadamente 1.500 MW instalados.
· Energía Solar Fotovoltaica: Alrededor de 230 MW.
· Biomasa: Cerca de 200 MW autorizados para la red de transmisión.
· Respaldo Térmico: 530 MW a través de una Central de Ciclo Combinado.
· Interconexiones: Nuevas interconexiones con Brasil que suman 620 MW (550 MW en Melo-Candiota y 70 MW en Rivera-Livramento).
Para esta fecha, aproximadamente el 98% de la energía generada en Uruguay proviene de fuentes renovables.
Capacitación en IEC 61850
El pasado 15 y 16 de agosto, organizamos desde Isbel un taller sobre IEC 61850 para UTE, en colaboración con Nokia, donde se profundizó en los fundamentos de esta norma y su relevancia en la digitalización de subestaciones eléctricas. Se destacaron los beneficios de la estandarización para garantizar la interoperabilidad entre equipos de distintos fabricantes, reduciendo costos y facilitando la implementación. Además, se exploraron los protocolos clave (GOOSE, SV, PTP) y las tecnologías de redundancia (PRP, HSR) que permiten una comunicación robusta y sincronizada en tiempo real. A través de una sesión práctica con equipos reales, se consolidaron los conocimientos adquiridos, demostrando la aplicabilidad de la norma en escenarios reales de subestaciones.
Desde Isbel, continuamos trabajando activamente para acompañar a las empresas eléctricas en la adopción de esta tecnología, ofreciendo soluciones y servicios que faciliten la transición hacia subestaciones inteligentes y eficientes.
Referencias:
(1) Situación actual, evolución reciente y perspectivas de UTE :
Por:
Rodrigo Zerpa, Product Line Analyst.
Rodrigo es Ingeniero en Telecomunicaciones con una maestría en Dirección de Empresas. Posee más de 10 años de experiencia en el sector de las telecomunicaciones, con un enfoque particular en proyectos para empresas eléctricas. Ha desempeñado roles en ingeniería de ventas y en el área comercial, y actualmente se dedica a funciones de preventa.
