Diseño de una red de gestión con base en el estándar IEC 61850 del sistema de control y protección de una micro-red eléctrica

Abstract

El estándar de comunicaciones IEC 61850 es ampliamente usado para la automatización de sistemas de generación y transmisión eléctrica. Este estándar ha tenido un gran impulso en los últimos años dado por la revolución digital, entregando grandes beneficios al sector energético, uno de ellos la reducción de cables de cobre para la transmisión de señales análogas y así dar paso a la transmisión de paquetes de información mediante fibra óptica para la supervisión, control y protección de los sistemas eléctricos. Es así que, el presente proyecto desarrolla una propuesta de digitalización de una micro-red, diseñada para un conjunto residencial en Bogotá, Colombia con una arquitectura en anillo HSR (high-availability seamless redundancy). Para lo cual se establece en un primer paso un posible sistema de generación óptimo para autoconsumo con herramientas computacionales como Homer-pro 3.14.2, adicionalmente, se realiza la integración eléctrica del sistema propuesto con la red existente en el conjunto mediante simulación con Etap 20.6.0. Finalmente se utiliza la herramienta computacional CISCO packet tracer 7.3.0 para simular la interconexión y operación en control y protecciones de la micro-red eléctrica del conjunto residencial. En este documento se propone y desarrolla una micro-red digital basada en protocolos abiertos y equipos genéricos para una fácil reproducción. Las conexiones y comunicaciones entre equipos fueron desarrollados con la herramienta computacional CISCO packet tracer para dar al lector la idea del funcionamiento de la red digital en una micro-red.

The IEC 61850 standard implemented widely for generation and electric transmission systems automation, has had an important boost given by the digitization revolution, bringing big benefits to the electrical sector because of the reduction of electric cables used for analog signals stepping aside letting the way to optical fiber and digital systems with redundancy communications for supervision, control, and protection. Therefore, this project developed a proposal for a digital transformation of a microgrid, designed for an existing building apartment in Bogotá, Colombia with an HSR (high-availability seamless redundancy) network protocol. It establishes an optimal generation system for the buildings using simulation tools such as Homer-pro 3.14.2 and integrates this generation to the existing electric system for complete electrical analysis with Etap 20.6.0, finally, CISCO packet tracer 7.3.0 is used to simulate the micro-grid network for control and protection. In this document, a digital Microgrid solution is proposed and developed based on open protocols and generic equipment for easy reproduction or implementation. Connection and communication between control, protection, and metering devices were evaluated with CISCO software to give the idea of a common work of a network architecture implemented in a microgrid.