IEC61850_revisao_julho_2009.ppt

Paulo Roberto Pedroso de Oliveira
(11) 3378 8600 (11) 9935 9080
paulo@ascx.com.br
http://www.ascx.com.br
IEC 61850 - Automação e
Redes de Comunicações em
Subestações de Energia Elétrica

Comunicação entre dispositivos de campo
 Modelagem
GOMSFE (UCA)- Generic Objects Models for Substation and
Feeder Equipment.
IEC61850 - Capítulo 7.2. Estrutura Básica de Comunicação
para equipamentos de subestações e alimentadores
 Mecanismos de Comunicação
GOOSE - Generic Object Oriented Substation Event
MMS – Manufacturing Message Specifications
 2.Adotaram tecnologia consagrada - TCP/IP
Norma IEC 61850 - Sistemas e redes
de comunicação em subestações (hoje)
(UCA – Utility Communication Architecture)(década de 1990)

IEC 61850
FAQs – Perguntas Frequentes
 Esta tecnologia vai se tornar realidade ou é mais um vaporware ?
 Eu entendo de proteção, agora necessito entender de redes
de computadores ?
 Eu entendo de redes de computadores, agora necessito entender de
proteção ?
 O IEC 61850 é um protocolo de comunicações ? Ora, então que o
pessoal de comunicações cuide dele ! Orientação a objetos ?
 Por que misturar proteção, controle, supervisão, redes ? Estávamos
tão bem, cada um no seu mundo ! É realmente necessário ?
 Estamos abrindo um buraco na segurança ?
 E os algorítimos de proteção, estudos, ordens de ajuste ?
 E as lógicas de controles e intertravamentos ?
 Asset Management ? – Gerenciamento de Ativos ?
 Por que devemos utilizá-la ? Que vantagens teremos ?
 Ferramentas de Engenharia para configuração ? Modelamento de uma
subestação ? Modelamento da informação ?
 Independência de fornecedor ?
 O que há de errado com o IEC 60870 101 ? Ou com o DNP 3 ?
61850

IEC 61850 Conceitos Essenciais
 Automação da Subestação é uma rede de computadores.
Relés de proteção, oscilógrafo, controles de bay, supervisório,
etc, possuem endereço IP, MAC Address, etc .
 IEC 61850 codificou a informação – Capítulo 7.2.
Transporte ficou com TCP/IP.
 Dispositivo Lógico / Nó Lógico / Objeto de Dados.
 GOOSE – Generic Object Oriented Substation Event –TRIP
Só no Barramento de Estação local da S/E, entre relés de
um esquema de proteção, não roteável, possui requisitos
rígidos de velocidade e determinismo.
 Redes mistas, anel de fibra ótica, com protocolo RSTP para
Relés de Proteção, e estrela (switch) concentrando os demais
equipamentos. Gerenciamento de Ativos. Asset Management.
 Projetar/configurar. Ferramentas de engenharia.
Configuradores SCL. Arquivos de Configuração - .ssd, .icd,
.scd, .cid

IEC 61850 Baseado em 2 princípios
 1. Definição de um Modelo de Informação, escalável e
hierárquico, que pode conter os diferentes parâmetros e
dados trocados entre os IEDs do Sistema. Neste Modelo
as informações são totalmente detalhadas em suas
partes, etiquetadas ( tagged ), e todos os fornecedores
são obrigados a nomear a informação seguindo estas
referências padrões.
 Dispositivo Lógico/Nó Lógico/Objeto de Dados
 2. Separação da Aplicação das Camadas de Protocolos.
Tecnologias e protocolos de comunicação desenvolvem-
se muito mais rapidamente que as aplicações (processo
elétrico) que fazem uso deles. A definição de uma
camada de serviços, permite a fácil substituição dos
protocolos de comunicação, preservando a Camada de
Aplicação.

 1. IEC 61850 - Descrição da codificação da informação.
Modelagem da informação.
Dispositivo Lógico / Nó Lógico / Objeto de Dados
IED21 / CAVXCBR1 / Posição
Bay440 / Disjuntor 1 de Cabreúva / Aberto
 2. Transporte TCP/IP.
IP, MACs, Switches, Roteadores, LANs, WANs, cabos UTP, RJ45,
encapsular mensagem.
 3. Topologias.
Anel Ótico (RSTP) e Estrela (switch Ruggedcom)
 4. Ferramentas de Configuração – SCL.
SEL - Architect Areva – Pacis Siemens – Digsi ABB – PCM 600,
GE...
Software house independentes - Visual SCL - Applied Systems –
ASE, Tamarack, Kema...

Arquitetura Tradicional
Seccionadora, Disjuntor, Transformador
Fiação de Cobre
Unidade Terminal
Remota
440 KV
138 KV
COS
Ponto a Ponto
Serial
Proteção da Alta
Controle de Bay
Oscilografia
Proteção da Baixa

Disjuntor
Nó Lógico XCBR
Seccionadora
Nó Lógico XSWI

Transformação
Transformador
138 KV 69 KV
Nó Lógico YPTR
Banco de
Transformadores
440 KV
Cubículo 13,8 KV

TC – Transformador
de Corrente.
Nó Lógico TCTR.
TP – Transformador
de Potencial.
Nó Lógico TVTR.

Arquitetura Tradicional
Fiação de Cobre
Unidade Terminal
Remota
440 KV
138 KV
COS
Ponto a Ponto
Serial
Proteção da Alta
Controle de Bay
Oscilografia
Proteção da Baixa
TC
TC
TP
TP

Nova Arquitetura Hardware/Topologia de Rede
Unidade Terminal Remota
Servidor de Subestação
Supervisório Local
440 KV
138 KV
COS
Fibra Ótica
Proteção da Alta
Controle de Bay
Oscilografia
Proteção da Baixa
TP
TC
TC
TP

Substituição de Cabos de Controle
por Rede de Fibra Ótica

Controle Convencional para
Controle por IED

440 KV
138 KV
TP
TC
TVTR
TCTR
XCBR
ATCC
XSWI
MMXU
PDIS
GGIO
GAPC Ultrapassou Limite
Superior
RFLO
RDRE
Distancia
MW
Registrador
XARC Soma corrente
GGIO - Generic input/Output
GAPC - Automatic Process Control
XARC - Monitoring for arcs
RFLO - Fault Locator
RDRE - Disturbance Recorder
ATCC - Tap changer controller

IEDs / MMXU / Tensão (corrente)
 LN = Nó Lógico - CL = Conexão Lógica - CF = Conexão Física
IED 1
IED 3
IED 2
LN1
LN2
LN4
LN3
CF2
CF1
CL4
CL1
Função X
CL3
CL2
Equip. Alta
Tensão

Norma IEC61850 - Sistemas e redes de
comunicação em subestações
 1. Princípios Básicos
 2. Glossário
 3. Requisitos Gerais
 4. Gerenciamento do Sistema e do Projeto
 5. Requisitos de Comunicação
 6. Linguagem de Configuração do Sistema de Automação de
Subestação - SCL
 7.1. Estrutura básica de comunicação para equipamentos de
Subestações e Alimentadores - Princípios e modelos
 7.2. Interface de serviço de comunicação abstrata - ACSI
 7.3. Classes de dados comuns - CDC
 7.4. Classes de dados e classes de nós lógicos compatíveis
 8.1. Mapeamento do serviço de comunicação específico
( SCSM ) - Mapeamento para o MMS.
61850

Norma IEC61850 - Sistemas e redes de
comunicação em subestações
 9.1. Link serial, ponto a ponto, multdrop, unidirecional.
 9.2. Barramento do Processo
 10. Teste de Conformidade
Processo Elétrico
Process Bus (Capítulo 9)
Station Bus (Capitulo 8)
Dj, Sec,
TP, TC
IEDs
IEDs
Proteção
Controle
Nível
3
2
1
0
COS
Supervisório
Local
Nível de Bay
Nível de Estação

INFORMAÇÃO
SUBESTAÇÕES
AUTOMAÇÃO
E DIGITALIZAÇÃO

ILHAS DE DADOS EM SUBESTAÇÕES
MULTIPLICIDADE DE PROTOCOLOS
 Medidor digital de faturamento
 Relés de Proteção
 Controle de Bays
 Oscilografia
 Monitoração para otimização do uso dos ativos
 Monitoração de qualidade de energia
 UTR - Unidade Terminal Remota - Supervisão SSC
 Imagens - Informações para operação, manutenção
e segurança empresarial
 Monitoração de equipamentos auxiliares ( no-breaks
e telecomunicações ).
 Anunciadores de Alarme
 Registro de Eventos - Data Logger

 Interconexão e Interoperabilidade
 Confiabilidade (detecção e correção de erros)
 Resiliência (falhas topológicas)
 Modelo OSI de 7 camadas
 Camada Física
 RS 232 – fios de cobre
 RS 485 – fios de cobre
 Ethernet – fios de cobre
 Ethernet – Fibra ótica
 Protocolos Proprietários – Courrier, SPA, LON
Protocolos de Comunicação
Regras que governam a comunicação entre dispositivos
eletrônicos

Protocolos de Comunicação Abertos
Regras que governam a comunicação entre dispositivos
eletrônicos
 4 a 20 ma.
 Protocolos seriais.
 IEC 60870 101
 DNP3
 Modbus
 Protocolo Setor Elétrico
com arquitetura de Redes (LAN/WAN),
orientado a objetos.
 IEC 61850
 Protocolos Industriais
com arquitetura de Redes (LAN/WAN),
orientado a objetos.
 Profibus
 Foundation
 DeviceNet
Modelo Mestre / Escravo
Modelo de Rede Multcast

A INFORMAÇÃO NA CADEIA DE AQUISIÇÃO
Telessinal Ponto
Simples
0 Aberto
1 Fechado
Telessinal Ponto Duplo
0 0 Em trânsito
0 1 Aberto
1 0 Fechado
1 1 Estado Proibido
Telecomando
Simples
0 Abrir
1 Fechar
Posição Seccionadora ou Disjuntor Telecomando
A IMPORTÂNCIA DA COMPATIBILIDADE ENTRE OS VÁRIOS ELOS
Formato dos dados e escalas de engenharia
Processo Elétrico
Fiação – Relação TP TC
Trandutores 4 A 20 mA
IED ou UTR
Conversores A/D
Banco de Dados
Protocolo de Comunicação
Configuração do Protocolo
Centro de Operação
Banco de Dados
Cliente da UTR
Servidor do Aplicativo
Gerencial
Telecomando Duplo
0 0 Comando Proibido
0 1 Abrir
1 0 Fechar
1 1 Comando Proibido
Medição KV, A, MW, MVar
Conversor de12 bits
Conversor de 16 bits
Inteiro
Ponto Flutuante
Escalas de
Engenharia
Relações de TP e TC
Conversores A / D
Byte
Word
Long Word
Aplicativo Gerencial
Softwares Visuais

Agilidade na Comunicação (Throughput)
Tempo decorrido entre a deteção de um evento e a
atuação de uma saída baseada em uma decisão lógica.
•1. Taxa de Transmissão
•1,2 à 19,2 KBps – IEC 60870101, DNP3
•100 MBps – IEC 61850 – TCP/IP
•2. Eficiência do Protocolo – Overhead – Número total
•de bytes da mensagem em relação à mensagem útil - dados.
•IEC 60870 101, DNP3, Modbus – otimizados para mínimo
overhead
•IEC 61850 TCP/IP – pouco otimizado em função das
larguras de banda disponíveis atualmente
•3. Modelo da Rede
•3.1. ORIGEM / DESTINO
•3.2. PRODUTOR / CONSUMIDOR ( Publisher / Subscriber )
( Publicador / Assinante ) IEC 61850

INFORMAÇÃO – 2 Tipos
 1. Não necessita referência externa : Meu
endereço é Rua Dourada 1000, CEP 13.211-111,
Jundiaí/SP-Brasil.
 2. Necessita referência externa : Meu nome é
Paulo Oliveira e meu endereço está na lista
telefônica.
 No caso 2 a referência externa é a Lista Telefônica,
que necessito consultar para achar o endereço do
meu amigo. Indexação externa.

2 Exemplos – S/E BAN linha para XAV
Informação 1 - Disjuntor está fechado
Informação 2 – BAN está recebendo 600 MW de XAV
S/E BAN
UTR
Centro de Operação do Sistema
60 km
Informação
01001010
01001010
01001010
01001010
11110010
00011010
01001010
Informação 1 - Disjuntor está fechado – 1 bit
2 Bytes ou 4 números hexadecimal – F21A
Banco de Dados da UTR deve ser compatível com o do
SSC ( COS ).
0 aberto
1 fechado
n
.
23
24
28
29
30
26
27
25

S/E BAN
UTR
O N S
60 km
Informação
01001010
01001010
01001010
01001010
11110010
00011010
01001010
Protocolo DNP 3, IEC 101
Linha Serial
Informação 1 - Disjuntor está fechado – 1 bit
2 Bytes ou 4 números hexadecimal – F21A
Banco de Dados da UTR deve ser compatível com o do
SSC ( COS ).
0 aberto
1 fechado
n
.
23
24
28
29
30
26
27
25

O N S - Brasília
60 km
Informação
BAN / XCBR1.Pos.stVal
Vai a informação completa, sem necessidade de referência externa.
Configura-se na origem e passa um arquivo XML para configurar o computador
do COS. Simplifica trabalho de configuração.
BAN / MMXU / F21A
Banco de Dados da UTR “independe” do Banco de Dados
do SSC ( COS ).

60 km
Informação
BAN / XCBR1.Pos.stVal
Vai a informação completa, sem necessidade de referência externa.
Configura-se na origem e passa um arquivo XML para configurar o computador
do COS. Simplifica trabalho de configuração.
BAN / MMXU / F21A
Banco de Dados da UTR “independe” do Banco de Dados
do SSC ( COS ).
IEC 61850
Rede TCP/IP

Limitações dos Protocolos Seriais
IEC 60870 101 - DNP 3
 Custos altos nos processos de engenharia. Cada protocolo tem a
sua própria estrutura de representação de dados. US$ 28 Bi foram
gastos no mundo em 1998. Publicação Forrester Inc. Gateways.
 Muitos protocolos – Limitação da interoperabilidade. Diferentes
funcionalidades.
 Protocolos Proprietários – Dificultam o uso de ferramentas de
mercado e do seu desenvolvimento.
 Diferentes padrões entre América, Europa e Ásia.
 Perfil do Protocolo – Profile
 Procedimentos de Certificação
 Mercado Global requer :
 Redução de custo e competição.
 Padrões abertos que protejam os investimentos de
obsolescência rápida no futuro.

GOMSFE - Generic Object Model Substation Feeder Equip.
MMS - Manufacturing Message Specification
 UCA/IEC 61850
 GOMSFE
 CASM
 MMS
 4.Aplicação
 3.Transporte-TCP
 2.Internet-IP
 1.Física
 ethernet-MAC add
 UCA/IEC 61850
 GOMSFE
 CASM
 MMS
 4.Aplicação
 3.Transporte-TCP
 2.Internet-IP
 1.Física
 ethernet-MAC add
LAN
BAN_Dj1_0_1
TCP
BAN_Dj1_0_1
BAN_Dj1_0_1
BAN_Dj1_0_1
TCP
IP
TCP
IP
MAC
Encapsular

 IEC 61850 codificou a informação. Transporte
ficou com TCP/IP.
 Dispositivo Lógico / Nó Lógico / Objeto de
Dados.
 GOOSE – Generic Object Oriented Substation
Event –TRIP
Só no Barramento de Estação local da S/E,
entre relés de um esquema de proteção, não
roteável, possui requisitos rígidos de
velocidade e determinismo.
61850

LN Dado Atributo da Dado
 BANQ5/Q0XCBR1.Pos.stVal
Referencia do Nó Lógico
Referencia do Dado
Referencia do Atributo do Dado
Aberto
Fechado
Capítulo 7.3
Capítulo 7.3

Hardware
Tecnologia embarcada IEC 61850 (UCA)
Embedded Technology
•Menor que um cartão de crédito
•LINUX embarcado
•IEC61850 embarcado
•Embarcado com WEB, FTP, Telnet
Server
•10/100 Mbps Ethernet – 2º módulo
TCP/IP
•Serviços básicos
•350 objetos de dados

230 KV
69 KV
Unifilar de uma SUBESTAÇÃO

Arquitetura Sistema Digital de uma SUBESTAÇÃO
(1) Alimentação do Serv. Auxiliar da SE – 125/250Vcc
E/O
T
S
TS
Ethernet
FO
Conversor Eletro Ótico
Transceiver Eletro Ótico
Splitter Serial
Terminal Server
Sala de Comando / Reles
(1)
(1)
Modbus/DNP
UTR ELEBRA
TF 230 kV
DNP3/ IEC101/ UCA2
DNP3/ IEC101/ UCA2
Painel SAGE
Mesa de Comando
Sw-1 Sw-2
UA2
UA1
7SJ622
6MD66
7UT61
6MD66
SPS AVR
TS
7SJ622
AI-08 AI-08 DI-32
GPS
MR 1500
TF 69kV
MC
DIO
Patch Panel
DIO
Patch Panel
Sala do SCS
SCS
PCD 5000
IEC61850
WAN COS

Arquitetura do Sistema
 Não é definida pela Norma IEC 61850
 Arquitetura Lógica tem que ser definida
 Cliente/Servidor e em pares (peer to peer)
 Falha de dispositivo, dados inválidos, performance durante
avalanches
 Gerenciamento da redundância : quente/fria, cluster
 Gerenciamento da Performance : Multcast, VLAN
 Arquitetura Física tem que ser definida
 Elétrica / Ótica
 Simples ou redundante
 Anel ou Estrela
 Switches
Área sensível.
Novas oportunidades.
Garantir disponibilidade
do sistema.

LAN da Proteção Duplicada
Dual Home Run Protection LAN

Divisão da Subestação em Unidades de Bay ou Vãos

4 possíveis topologias de Comunicação
1. Cada bay tem o
seu segmento.
Sinais (trips) entre
Bays necessitam
repetição
2. Similar a 1, mas
um segmento cobre
mais que um bay.
Facilita esquema de
proteção
3. Segmento cobre
vários bays.
Maiores
velocidades/banda
são necessárias.
4.Estrutura do
barramento orien-
tado pelo função.
Zona de Proteção.
Minimizar dados
transferidos entre
segmentos.

Topologia de REDE - Switch
Network Specifications
[Layers mapping]
Application
Network (IP, GSSE,..)
Link
Physical
Transport (TCP,UDP)
Session
Presentation
Ethernet 802.3X
Ethernet 802.Q, 802.P, 802.W,…e RSTP
Padrões
de
Rede

Escolha Switches Adequados para o
Ambiente de Subestações
Fenômenos típicos de ambientes eletro-magnéticos hostis :
 Descargas eletrostáticas
 Transientes elétricos de alta frequência
 Surtos de alta energia, com subida do potencial de terra
 Vibração, temperatura e humidade não controladas
 Poeira, partículas metálicas, condensação, radiação solar
Equipamento de
rede tem que ser tão
robusto quanto o
IED

Ethernet Switch
 Store and forward elimina colisões
 Hubs with CSMA/CD obsoletos
 MAC learning otimiza tráfego de dados
 Auto-negotiation, e auto-crossover para portas RJ45 ( cabo de
cobre )
 Plug-and-play para redes de baixo tráfego
 Suporta qualquer Topologia (barramento, estrela, anel, malha
(mesh)) com RSTP (Rapid Spanning Tree)

O Switch “Gerenciável”
Mesmo que o não gerenciável, acrescentando:
 Interface para usuário via RS232, Telnet, SNMP, HTTP …
 Facilidades de monitoração do estado de funcionamento,
estatísticas, e localização de defeitos (troubleshooting)
 Rapid Spanning Tree (IEEE 802.1w) para arquiteturas em anel,
tolerante a falhas
 VLANs (802.1q)
 Quality of Service-QOS (802.1p)
 Requisitos de hardware de IED!

Rapid Spanning Tree (802.1W)
 RSTP é um protocolo de switches, para trocar informações sobre o estado
dos mesmos
 Determina a “árvore de caminhos de menor custo” para assegurar que
todos os Switches tenham caminhos alternativos – Mesh - Malha
 Previne inundações de mensagens broadcast
 Tempo de Failover abaixo de 50 ms
 Tempo de recuperação do Link 50 ms até 2 seg
 Tamanho do anel limitado a 20 switches*
 Disponível apenas em Switches Gerenciáveis
* RuggedCom’s eRSTP improves on figures (50 ms & 80 ring)

Redundância N+1 via RSTP
B
A
C
RSTP determina
automaticamente
que o link B-C
deve ser o backup
– não tem tráfego
52 A
B
C
Protection X
100FX
D
Protection Y

RSTP depois da falha
B
A
C
52 A
B
C
Protection X
D
Protection Y

RSTP + Cabos Duplicados - “Dual Home Run IED”
B
A
C
52
IED
D Qualquer link
ou switch
pode falhar
que o IED
está online
100FX
“Dual homing”
pode ser feito na
camada MAC ou
IP
A
B
C

VLAN (802.1Q)
 Virtual LAN: Uma Rede Ethernet independente que compartilha a
infra-estrutura de cabos com outras redes
 Permite múltiplos dispositivos em diferentes locais físicos, agir como
uma LAN independente
 Cada VLAN tem um “broadcast domain” independente
 IEEE 802.1Q define “tagged” frame format, permitindo múltiplas
VLANs serem carregadas num tronco “trunk”
 Tráfego entre VLANs requer um router

Performance de Rede Ethernet Segregação

Exemplo de VLAN
Relé Medidor
VLAN acessível
apenas pelo SCADA.
SCADA
Monitoração
Fatura
mento
Trunk ports
carregam tráfego
de todas VLANs
na mesma fibra
MPEG

VLAN: Tagged vs. Untagged
 “Untagged” frames são frames padrão 802.1d
 Maioria dos dispositivos enviam/recebem “untagged traffic” nas “edge
port”
 “Tagged’ frames contém extensão 802.1P/Q
 “Tagged traffic” são típicos de “trunk ports”; exceção é o GOOSE
Standard
Frame
Dest. Src. Length / Type Data
6 bytes 6 bytes 2 bytes Variable
Dest. Src. Length / Type Data
6 bytes 6 bytes 2 bytes Variable
TPID TCI
Priority CFI VID
2 bytes
3 bits 1 bit 12 bits
2 bytes
Tagged
Frame

VLANs
 Muito tráfego broadcast desperdiça banda (bandwidth)
 VLANs reduz este tráfego, porque êle só vai onde é necessário
 Isola IEDs com tráfego de tempo real crítico
 Estes dispositivos não serão expostos a uma sobrecarga de
procesamento por tráfego não necessário
 Isola dispositivos com saída de tráfego excessiva
 Video monitoração (surveillance) gera enorme tráfego – VLANs os
mantem separados
 Segurança - Security
 VLANs restringe o tráfego para determinadas estações – não permite
“sniff”

Switches adicionam Latência
 Latência é o tempo que leva o pacote para ir da origem ao destino
 “Store and forward” introduz uma latência mínima de “um tempo de
frame” por switch “hop”
 Frame latency vai de 5 a 120 s por switch, a 100 Mbps –
proporcional ao tamanho do frame
 Switch também introduz uma latência de processamento da ordem de
5 s
 QoS coloca tráfego importante na frente da fila para reduzir latência

Calculo da Latência
Onde:
LXY é a latência entre dois dispositivos para o frame F
N é o número máximo de switches entre X e Y
tF é o tempo necessário para a transmissão do frame F
tmaxF é o tempo necessário para transmitir um frame de 1500 bytes
R é a porcentagem de carga da rede (utilize 100%, para o pior caso)
S é a latência da eletrônica do switch (~5 s)
Equação assume que o frame F tem a maior prioridade na rede e que
estes frames não são simultâneos
LXY = N * tF + N* tmaxF* R + N*s

Exemplo de Latência
10 switches entre X & Y. Rede de 100Mbps. Rede carregada em 50%. GOOSE frame de
64 bytes
tF = 64*8*1.25 / 100e6 = 6.4  s (1.25 is for 4B/5B encoding)
tmaxF = 1500*8*1.25/100e6 = 150 s
LXY = 10*6.4 + 10*150*0.5 + 20*5= 864 s
Max LXY = 1614 s
Gigabit Ethernet reduz a latência por um fator de 10.

MTBF (anos) e Disponibilidade ( %) de
Dispositivos de Rede
 HUB ethernet 118,9 99,9954
 Relé de Proteção 115,0 99,9945
 Hardware IED 115,0 99,9945
 Interface de Rede do IED 19,2 99,9715
 PC Industrial ( Servidor ) 14,3 99,9615
 Gateway-SCADA 14,3 99,9615
 Switch ethernet 11,5 99,9523
 Roteador ethernet 9,5 99,9423
 Fonte - Schweitzer Engineering Laboratories

TOPOLOGIA -
IEC 61850 NÃO DEFINE
Norma Técnica - tem seus limites nas leis físicas da
natureza. Companion Standard .
DÚVIDA ?
Na batalha entre você e o mundo,
aposte no mundo.

MODELAGEM DA
INFORMAÇÃO
Capítulo 7 da Norma IEC 61850
ORIENTAÇÃO A OBJETO
7.3. Objetos de Dados
7.4. Nós Lógicos
Classe Objeto Instância

IEC 61850- Visão do Dispositivo –
Nó Lógico (Server) / Dados
Nome
Item 7.4
Ex: LLN0, LPHD
Atributos
Item 7.3.
Estados
Medidas
Operações
Item 7.2
Control
Substitution
Get/Set
Dir/Definition
MMXU - Medições ( V, A, W, VA)
MTTR - MWh
XCBR - Disjuntor
XSWI - Seccionadora
PBPR - Relé de Proteção - Básico
TCTR - Transformador de Medição
YPTR - Transformador de Potência
Data
Data
Set
Report
Pedir pelo
número no Mc Donalds

Server
(network address)
Logical Device
(BayA)
LN2
(MMXU)
A
PhA
LN1
(XCBR)
Pos
PhB
StV q
Server
Logical Device
(1 to n)
Logical Node
(1 to n)
Data
(1 to n)
Attribute
(1 to n)
Modelo de Dados

Bay Unit BayA/Q0CSWI
IEC 61850: Exemplo de Modelamento
+
+
+
+
+
+
+
+
+
PTOC (Time Over Current)
RREC (Autorecloser)
Q0CSWI (Control - Circuit Breaker)
MMXU (Measurement Unit)
...
CSWI (Control - Disconnector)
MMTR (Metering)
XBCM (Monitoring Circuit Breaker)
...
Nó Lógico que não
pertence à Norma
Bay A

QOCSWI
Mode Mode
Beh Behavior
Health Health
NamePlt Name plate
Loc Local operation
OperCnt Operation counter
Pos Switch position general
PosA Switch Position Phase A
PosB Switch Position Phase B
PosC Switch Position Phase C
OpOpn Operation “open switch”
OpCls Operation “close switch”
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
PTOC
RREC
+
+
-
Bay A Bay Unit BayA/Q0CSWI.Pos
IEC 61850: Exemplo de modelamento

Mode Mode
Beh Behavior
Health Health
NamePlt Name plate
Loc Local operation
OperCnt Operation counter
Pos Switch position general
+
+
+
+
+
+
+
PTOC
RREC
+
+
-
ctlVal
stVal
pulseConfig
operTim
q
…more
intermediate-state (0)
off (1)
on (2)
bad-state (3)
Bay A Bay Unit BayA/Q0CSWI.Pos.stVal
IEC 61850: Exemplo de modelamento
QOCSWI

BAN01/Q0CSWI1.Pos.ctlVal
Nome do Dispositivo Lógico (livre)
Prefixo do nome do Nó Lógico (livre)
Nome do Objeto de dados (fixo)
Nome do atributo (fixo)
Classe Nó Lógico (fixo)
Sufixo do nome do nó lógico (livre)
Nome
do Nó
Lógico
IEC 61850-7: Mensagem para
abrir/fechar um disjuntor

Definição do Nome SCL: Nomes baseados no IED
Usado para Identificar Dado e Lugar no Sistema
White: defined by designer
(to be defined per substation)
Gray: defined by data model
(fixed parts)
LDName LNName
LN-Prefix LN class name LN-Instance-ID Data Attribute

Exemplo de definição de nomes SCL
Brasília (Substação)
E1Q1SB1C1 (Bay controller)
E1Q1SP1C1 (Main 1)
E1Q1SP2C1 (Main 2)
LDName: <substation><voltage level><bay><deviceID><LDevice Inst>
LDName LNName
Name of IED Inst of LDevice

Nome do IED de acordo com IEC 61346 ou convenção do usuário, não
IEC 61850
Brasília substação
E1 nível de tensão (138 kV)
Q1 bay
SB1 deviceID (unidade de controle de bay)
C1 LDevice Inst
Método SCL definido pelo IEC 61850
BrasíliaE1Q1SB1C1 (Controle e Bay)

IEC 61346 Outra Referência de Teminologia

Definição de nome SCL: com
Nós Lógicos – IEC 61850
QA1XCBR1 (Circuit Breaker Controller)
21_1PDIS1 (Zone 1 of Distance Protection 1)
LNName: <Function related Prefix><LN Name><LN-Inst>
No separators.
LDName LNName
From IED Attribute Inst of element LN

Nome do Nó Lógico definido pelo IEC 61850
Prefixo de acordo com IEC 61346 (controle) ou Código IEEE para
Relés (distance protection)
QA1 Prefixo Controle Baseado IEC 61346
XCBR Logical Node Class Circuit breaker Baseado IEC 61850
1 Instância Primeira Instância
21_1 Prefix Distance protection
Baseado no Código IEEE
para Relés
PDIS Logical Node Class Zone 1 of distance protection Baseado IEC 61850
1 Instância Primeira instância

Combinados os Nomes “Usuário” e “Padronizados” para
reporte dos Dados
RoufBay1.BCU.P10XCBR.Pos.stVal
IEC 61850
Data Attribute
name
IEC 61850
Data object
name
Apparatus and
Logical node
name – LNName
Logical device name includes customer module
designation (Bay), number to identify the instance
of this module type in the substation (1), and bay
level device (BCU) – LDName
BCU – Bay Control Unit
Pos – Position
stVal – State Value
Brasília
IEC 61850

Aproximadamente 90 Nós Lógicos
Group Indicator Logical node groups
A Automatic Control
C Supervisory control
G Generic Function References
I Interfacing and Archiving
L System Logical Nodes
M Metering and Measurement
P Protection functions
R Protection related functions
S Sensors
T Instrument Transformer
X Switchgear
Y Power Transformer
Z Further (power system)
equipment
MMXU Measuring (Measurand unit)
MMTR Metering
MSQI Sequence and Imbalance
MHAI Harmonics and Inter-harmonics
MDIF Differential Measurements
XCBR Circuit Breaker
XSWI Circuit Switch
PSCH Protection Scheme
PTEF Transient Earth Fault
PZSU Zero speed or underspeed
PDIS Distance protection
…more
SIMG Insulation medium meas unit
SARC Monitoring and diagnostics for arcs
SPDC Monitoring and diagnostics for partial
discharge

355
66
Measurands
14
Metered values
36
Controllable Data
85
Status information
11
Physical device information
130
Settings
13
System information
Number
Data Object Classes A - Phase to ground amperes for Phases 1, 2,
and 3
Amps - Current of a non three phase circuit
Ang - Angle between phase voltage and current
AnIn - Analogue Input used for generic I/O
ChAnVal - Array of analogue channel numbers
and actual values at a certain time (time tag)
CircA - Measured circulating current in a
transformer paralleling application
CtlV - Voltage on secondary of transformer as
used for voltage control.
Den - Density of gas or other insulating Medium
DQ0Seq - Direct, quadrature, and zero axis
quantity
ECC - This is the measured current through a
Petersen Coil in neutral compensated networks.
FDkm - The distance to a fault in kilometres
FDOhm - The distance to a fault in Ohms
HaRmsA - Current Harmonic RMS (un-
normalized THD) for A, B, C, N
HaRmsV - Voltage Harmonic RMS (un-
normalized THD) for AB, AN, BC, BN, CA, CN,
NG
HaTdA - Current Total Harmonic Distortion
HaTdV - Voltage Total Harmonic Distortion
More…..
Aproximadamente 350 Objetos de Dados

IED3
IED1
IED2
Dispositivo Lógico
IED1
„Bay A“
PTOC
RREC
CSWI
MMXU
Religamento
Controle abre/fecha
Medidor
XCBR
Disjuntor
TCTR
Transdutor de
corrente
Sobre corrente
temporizada
IEC 61850: Exemplo
Exemplo: Unidade de Bay com:
• Proteção de sobre corrente
temporizada
• Controle
• Religamento
IED - Intelligent Electronic Device
Q0
T1

Definição de Logical Node
1.1.1 LN: Differential Name: PDIF
See 61850-5 (LNs PLDF, PNDF, PTDF, PBDF, PMDF, and PPDF). – This LN shall be used for
all kind of current differential protection. Proper current samples for the dedicated application
shall be subscribed.
PDIF class
Attribute Name Attr. Type Explanation T M/O
LNName Shall be inherited from Logical-Node Class (see IEC 61850-
7-2).
Data
Common Logical Node Information
LN shall inherit all Mandatory Data from Common Logical Node Class. M
OpCntRs ISC Resetable operation counter O
Status Information
Str ACD Start O
Op ACT Operate T M
Measured Values
DiffACalc MV Differential Current O
RstA MV Restraint Current O
Settings
LoSet ISG low operate value, percentage of the nominal current M
HiSet ISG high operate value, percentage of the nominal current O
MinOpTmms ISG Minimum Operate Time O
MaxOpTmms ISG Maximum Operate Time O
RstMod ISG Restraint Mode O
RsDlTmms ISG Reset Delay Time O
Common Data Class
Data Name
Data
Category
LN Class
Name
Purpose
of LN
Mandatory
or Optional
Transient or
non-transient
(Very) brief explanation
Note about common
data (discussed next)

Dados comuns dos Logical Node aparecem em todos
Logical Nodes
1.1.1 Common Logical Node
The compatible logical nodes classes defined in this document are specialisations of this
common logical node class.
Common Logical Node class
Attribute Name Attr. Type Explanation T M/O
LNName Shall be inherited from Logical-Node Class (see IEC 61850-7-2).
Data
Mandatory Logical Node Information (Shall be inherited by ALL LN but LPHD)
Mod ISC Mode M
Beh ISI Behaviour M
Health ISI Health M
NamPlt LPL Name plate M
Optional Logical Node Information
Loc SPS Local operation O
EEHealth ISI External equipment health O
EEName DPL External equipment name plate O
OpCntRs ISC Operation counter resetable O
OpCnt ISI Operation counter O
OpTmh ISI Operation time O
Data Sets (see IEC 61850-7-2)
Inherited and specialised from Logical Node class (see IEC 61850-7-2).
Control Blocks (see IEC 61850-7-2)
Services (see IEC 61850-7-2)
Mode
Selected mode of
this LN. May be:
ON, OFF,
BLOCKED, TEST,
TEST/BLOCKED
Behavior
Actual mode, after
considering the
mode of the whole
device
Health
OK, YELLOW,
RED
Name Plate
Of the function,
not the device:
vendor, software
rev, config rev, etc.

Nó Lógico Seccionadora - XSWI

Definição de Classe
Class
Name
1.1.1 Single point status information (SPS)
Table 1 defines the common data class “single point status”.
Table 1 – Single point status common data class definition
SPS class
Attribute
Name
Attribute Type FC TrgOp Value / Value Range M/O
DataName Inherited from Data Class (see IEC 61850-7-2)
DataAttribute
status
stVal BOOLEAN ST dchg TRUE | FALSE M
q Quality ST qchg M
t TimeStamp ST M
substitution
subEna BOOLEAN SV PICS_SUBST
subVal BOOLEAN SV TRUE | FALSE PICS_SUBST
subQ Quality SV PICS_SUBST
subID VISIBLE STRING64 SV PICS_SUBST
configuration, description and extension
d VISIBLE STRING256 DC Text O
dataNs VISIBLE STRING255 EX AC_DLN_M
cdcNs VISIBLE STRING255 EX AC_DLNDA_M
Services
As defined in Error! Reference source not found.
Data
Attribute
Name
Base type or
lower-level
data type
Functional
Constraints
( a ser apresentada
em seguida )
Permitted Trigger Options
for reporting, e.g.,
data change,
quality change
Possible values
Mandatory or
Optional

Functional Constraints
 Uma forma adicional de agrupar dados
 Similar aos tipos de dados SCADA
 Facilita a identificação de dados de tempo real
vs. dados de configuração
 Não aparece no nome abstrato “oficial”
MMXU3.PhV.phsA
 Mas, Part 8-1 mapeia nonome MMS,
MMXU3$MX$PhV$phsA
 ENDEREÇAR “MMXU3$MX” permite a leitura
de todas as medidas com um único comando,
sendo desnecessária a definição de um DataSet
FC semantic
ST status information
MX measurands (analogue values)
CO control
SP setpoint
SV substitution
CF configuration
DC description
SG setting group
SE setting group editable
EX extended definition
BR buffered report
RP unbuffered report
LG logging
GO goose control
GS gsse control
MS multicast sampled value control
US unicast sampled value control

Quality Type Definition
Attribute Name Attribute Type Value / Value Range M/O/C
PACKED LIST
validity CODED ENUM good | invalid | reserved | questionable M
detailQual PACKED LIST
overflow BOOLEAN M
outOfRange BOOLEAN M
badReference BOOLEAN M
oscillatory BOOLEAN M
failure BOOLEAN M
oldData BOOLEAN M
inconsistent BOOLEAN M
inaccurate BOOLEAN M
source CODED ENUM process | substituted PICS_SUBST
test BOOLEAN PICS_TEST
operatorBlocked BOOLEAN O
Tipos dos Atributos de Qualidade de Dados
 Identifica se um conjunto de dados podem ser utilizados
 Incluido como parte da maioria dos “common data classes”
 Muito mais complexo que nos protocolos tradicionais
 Integrado com outros serviços
Validity is a
summary of the
detailQual bits.
Test means the data
should not be used for
control (local issue)
Blocked means the
operator is preventing
the data from updating

LLN0 – Logical Node Zero
LPDH – Logical Node Physical Device
•Logical node zero (LLN0) representa os dados
comuns do Dispositivo Lógico.
•Logical node physical device (LPHD)
representa os dados comuns do Dispositivo
Físico que suporta o Dispositivo Lógico.
•LLN0 e LPHD são definidos em todos Dispositivos
Lógicos.

Nós Lógicos da Proteção
 Harmonic restraint: PHAR
 Protection scheme: PSCH
 Direction comparison: PDIR
 Protection trip conditioning: PTRC
 Transient earth fault: PTEF
 Wattmetric directional earthfault : PDEF
 Zero speed or underspeed: PZSU
 Distance: PDIS
 Volts per Hz: PVPH
 Undervoltage: PTUV
 Directional overpower: PDOP
 Directional underpower: PDUP
 Undercurrent: PTUC
 Thermal overload: PTTR
 Instantaneous overcurrent: PIOC
 Time overcurrent: PTOC
 Voltage-controlled time overcurrent: PVOC
 Overpower factor: POPF
 Underpower factor: PUPF
 Overvoltage: PTOV
 Ground detector: PHIZ
 Phase angle measuring: PPAM
 Overfrequency: PTOF
 Underfrequency: PTUF
 Rate of change of frequency: PFRC
 Differential: PDIF
 Motor restart inhibition: PMRI
 Motor starting time supervision: PMSS

Vista estruturada dos dados da SE

Plug and Play ?
Uma semana de preparação
para demonstrar “plug and
play”

MECANISMOS
DE COMUNICAÇÃO
GOOSE
MMS

Arquitetura Cliente Servidor (Vertical) MMS
Mensagens Expontâneas – GOOSE – (Horizontal)
Publisher/Subscriber - Multicast
• Cliente
conecta-se com
vários
servidores
GOOSE – Comunicação Horizontal
Comunicação
Vertical
Barramento
de Estação
Capítulo 8

Varredura de Dados por Demanda
Polling for Data on Demand
Data, Quality,
Etc.
Objeto de Dados
Resposta Ad Hoc
Filter
&
Format
On Demand
Reaction
Get, Set Req
Get, Set Res
Parameters
Ad Hoc – Montada com um propósito específico
DataSets

Modelo de Reporte não “Buferizado”
(Unbuffered Reporting Model)
Data, Quality,
Change Events
Data Objects
in Data Set
Formatted
Reports
Filter
&
Format
Report
Control
Get, Set Req
Get, Set Res
Parameters
DataSets

Modelo de Reporte “Buferizado”
(Buffered Reporting Model)
Buffer
Data, Quality,
Change Events
Data Objects
in Data Set
Formatted
Reports
Report Control
Get, Set Req
Get, Set Res
Parameters
Filter
&
Format
DataSets

CAPÍTULO 8
BARRAMENTO
DE ESTAÇÃO
GOOSE

Modelo de Serviço GOOSE
Data, Quality,
Change Events
Data Objects
in Data Set
Fast Multicast Reports
Format
GOOSE
Control
Get, Set Req
Get, Set Res
Parameters

Tagged Internet Frame
Quadro de Internet com TAG de Prioridade
Pre
7
SFD
1
DA
6
SA
6
TAG
Prior
4
ET
2
CP
TP
2
MAC - Dados
46 – 1500 bytes
FCS
4
• Tag de Prioridade ( Virtual LAN)
2 bytes para identificação do TAG – IEEE 802.1Q,
Virtual Bridge Local Area Network
2 bytes para informação de controle do TAG
• EtherType – 2 bytes para indicação do tipo de protocolo
no pacote ethernet

GSE – Generic Substation Event
Ethertypes
 Baseado no ISO/IEC 8802-3 MAC Sublayer. Registrado no IEEE
authority registration
Uso Valor Ethertype APPID
IEC 61850-8-1 GOOSE 88-B8 00
IEC 61850-8-1 GSE Management 88-B9 00
IEC 61850-9-2 Valores Amostrados 88-BA 01
APPID – Application Identifier
GOOSE – Generic Object Oriented
Substation Event
GSSE – Generic Substation State Event

IEC 61850 – Conceito GOOSE
GOOSE
Sender
Device X
GOOSE
Receiver
Device Y
GOOSE
Receiver
Device Z
Ethernet
O dispositivo envia informação em multcast
O assinante (subscriber) recebe esta mensagem. Não
assinantes a ignoram.
Z é um assinante e recebe a mensagem. Y não é um assinante e a
ignora.
EXEMPLO:
GOOSE
message
GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event)

pista de passagem para o IEC GOOSE
buffer for normal telegrams
Ethernet Switch
GOOSE
Normal Telegrams
fast
Priorização (tagging) do telegrama GOOSE

GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event)
1ms 2ms 4ms 8ms

IEC 61850 Conecta o Mundo Real ao Mundo
Abstract
Device Object Models – IEC61850-7-3, 7-4
Device Model Data Objects Data Types Naming Conventions
Communication Stack Profiles
ISO/OSI Protocol Stack TCP/IP Protocol Stack
Mapping to MMS Protocol – IEC61850-8-1
Initiate InfoReport. GetNameList Write VariableList Journals
Abstract Service Model – IEC61850-7-2
Associate Reporting Self-Description Control Data Set Logs
Abstract
Real
M A P P I N G

Medidas de Performance de Topologias de IEDs
em Rede

Arquitetura do Sistema
Router
+ Firewall
Remote HMI
RuggedCom
Fiber-Optic
Ring
DNP
Conitel
SW-4
SW-5
SW-3
SW-1
SW-2
GE F650 BC
SEL-451 50BF, 25, 27
SEL-387E
GE T60 87T
GE F60 50, 51HS
GE F35 50, 51TZ
Siemens 7SJ62 50, 51LS
Siemens 7SJ61 50, 51N
SEL-451-4 BC
SEL-451 50BF, 25, 27
ZIV 6MCV BC
SEL-421 21, 67
SEL-279H 79
SEL-451 50BF, 25, 27
GE L90 87L
SEL-311L
SEL-487B 87B
GPS
ZIV CPT ZIV HMI ZIV HMI
SEL-3332
SCADA Gateway

Fiação Convencional versus IEC 61850 para
Proteção
 Sistema projetado e testado com ambos, fiação
convencional e IEC 61850
 Testar a performance de fiação conventional vs.
GOOSE para funções de proteção
 Verificar que todos relés interoperam via IEC 61850 e
tem uma performance desejada

GOOSE usado para Intertravamento (Interlocking),
Tripping, Falhas (Failover Heartbeat)
 Multicasting elimina multiplas
conexões entre dispositivos
 SEL GOOSE é mais rápido que
muitas soluções e quase tão
rápido quanto comunicações
MIRRORED BITS®

Mensagens GOOSE comparada com conexões
fiadas para proteção
Testar Proteção de Falha de Disjuntor (breaker failure
protection) usando GOOSE
 Trip na proteção Primária
 Retrip no Relé de Falha de Disjuntor
 Trip no Relé de Falha de Disjuntor
 Recepção do trip de Falha de Disjuntor pelo Relé
Diferencial de Barra (Breaker failure trip reception by
bus differential relay)
 Trip para todos Disjuntores da Barra

GOOSE Communications for
Breaker Failure
SEL-421
DISTANCE
93100
SEL-451
BREAKER FAILURE
93100
SEL-487B
BUS DIFFERENTIAL
DB9
1 = 21 TRIP A
2 = 21 TRIP B
3 = 21 TRIP C
4 = 67 TRIP
SEL-451
BREAKER FAILURE
97010
1 = 50BF TRIP
2 = RETRIP A
3 = RETRIP B
4 = RETRIP C
SEL-451
BREAKER FAILURE
92010
T60
TRANSF. DIFF
92010
F60
LS OVERCURRENT
92010
7SJ61
HS OVERCURRENT
92010
L90
LINE DIFF
93100
1
=
50BF
TRIP
2
=
86FI
97010
3
=
86FI
92010
1
=
50BF
TRIP
CCIN001 = 93100 21 TRIP A
CCIN002 = 93100 21 TRIP B
CCIN003 = 93100 21 TRIP C
CCIN004 = 93100 67 TRIP
CCIN005 = DB9 86FI
CCIN006 = 93100 87L TRIP A
CCIN007 = 93100 87L TRIP B
CCIN008 = 93100 87L TRIP C
CCIN001 = 93100 50BF TRIP
1 = 86FI 93100

Retrip Operation: GOOSE 12.5 ms mais rápido

86FI Operation: GOOSE 8 ms mais rápido

Resultados
 Retrip test; GOOSE três quartos de ciclos mais rápido
 Falha de Disjuntor; GOOSE meio ciclo mais rápido – fiação
convencional ainda tem que ir ao relé de bloqueio (86), que
adiciona de 6 a 8 ms
 Configuração e troubleshooting são mais simples com “sequential
events recorder” (SER)
 Tráfego não afeta a performance

Elektro implementa IEC 61850 Telnet, FTP, e
Protocolos SEL
Modernização completa de 30
substações de 13.8 kV a 138 kV

IEC 61850 - Sincronização no Tempo
Fundamental na análise de eventos
 Dois tipos : Conexão direta com GPS ou via Rede (SNTP)
 SNTP – Simple Network Time Protocol. Particularização do NTP – Network
Time Protocol. Utiliza UTC Universal Time Coordinate. GMT Greenwich
Mean Time.
 UTC – Definido pela 13ª Conferência de pesos e medidas, em 1967 – O
SEGUNDO é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação de cesio-
133.
 GPS – Geographical Position Sistems – Sistema de satélites que fornecem
um pulso com precisão de 1 micro segundo,a cada 1 segundo.
 SecondOfCentury – Tempo em segundos, desde 01/Janeiro/1970 00:00:00
UTC. Terá 4.294.967.295 segundos, que é igual 49.710 dias ou 136 anos.
Unix clock.
 DaylightSavingTime
 LocalTimeOffset. Brasil = GMT - 3

Requisitos de Performance
 Existem 2 grupos
 Para controle e proteção – mais exigente
 Para medição e qualidade de energia
 IEC 61850 define 3 classes de performance
 P1 – Menor performance - Saídas de linhas de
distribuição
 P2 –Média Performance – Linhas de transmissão
 P3 – Alta performance – Proteção de Barras

Falha na Linha
Aplicação GSE ( GOOSE ou GSSE )
Proteção de Barra

 SCSM – SERIAL – ISO/IEC 8802-3
 9.1 – Valores amostrados sobre linha
serial, multidrop, unidirecional, ponto a
ponto
 9.2 - Amostras de valores de TP e TC
sobre Ethernet
CAPÍTULO 9 –
BARRAMENTO
DE PROCESSO

Neutral
L3
L2
L1
Neutral
L3 Mess
L2 Mess
L1 Mess
L3 Prot.
L2 Prot.
L1 Prot.
Busbar
Proteção
Controle
Transmissão de Valores Analógicos
(1A/100V)

Closed
System
Neutral
L3
L2
L1
Neutral
L3 Mess
L2 Mess
L1 Mess
L3 Prot.
L2 Prot.
L1 Prot.
Busbar
Point-to-Point Ethernet
Protection
Control
Merging
Unit
IEC 61850: Transmissão de Valores
Amostrados
Signal
Processing
Synchronisation,
Monitoring, Test,
Configuration
Optional:
Binary-Input
LAN Ethernet

Barramento de Processo
baseado em Ethernet em tempo real.
Processo Elétrico
Process Bus
Station Bus
Dj, Sec,
TP, TC
Time Sinc
1micro Seg
Proteção
Controle
Nível
3
2
1
0
COS
Supervisório
Local
Merging Unit
Novas abordagens do Padrão Ethernet –
velocidade, banda de transmissâo e confiabilidade.

Rede Ethernet Isossíncrona em
Tempo Real. IEEE P1588
IRT - Internet Real Time
IEC61784-2
Largura de Transmissão particionada –Time Slice -1 ms
Canal IRT. Configuração Anel, dados transmitidos nas 2
direções, chegam quase simultaneamente. Numa
interrupção, praticamente não há tempo de chaveamento.
Sincronização de tempo também redundante
Ciclo 1 Ciclo n
Ciclo 2
Canal IRT Canal IRT Canal IRT
Canal IP Canal IP Canal IP
Comunicação
Deterministica
Comunicação
Aberta
Dados IRT Dados IP

 1. EMC – Eletromagnetic Compatibility EMI – Eletromagnetic Immunity
 UTRs - PLCs – IEDs - Ensaios de TIPO
 Tolerância de Tensão de Alimentação
 IEC 61000-4-17 : Taxa de Ondulação de tensão de alimentação - Ripple
 IEC 61000-3-3 : Flutuações de tensão e flicker
 IEC 61000-4-11 : Redução e interrupção de tensão
 IEC 61000-4-5 : Surtos
 IEC 61000-4-4 : Imunidade a transitórios rápidos
 IEC 255-22-1 : Perturbação de altas frequências
 IEC 61000-4-2 : Descargas Eletrostáticas
 IEC 61000-4-8 : Campo Magnético
 CISPR22 : Limite de emissão conduzida e irradiada
 IEC 255-5 : Ensaio dielétrico - Tensão aplicada à Frequência industrial - Classes de isolação
IEC 61850 - Capítulo 3 – Requisitos Gerais
1. Normas para equipamentos eletrônicos expostos a surtos
eletromagnéticos e 2. Segurança de Rede
2. Segurança de Rede
• Autenticação para acesso

IEC 61850 descreve o Princípio de Degradação “Graceful
Degradation Principle”
“Não pode haver nenhum ponto único de falha, que fará a subestação
ficar inoperante. Monitoração e controle local deve ser
providenciada. A falha de qualquer componente não pode resultar
numa perda não detectada de funções, nem falhas múltiplas e em
cascata. “
“There should be no single point of failure that will cause the substation to be inoperable. Adequate
local monitoring and control shall be maintained. A failure of any component should not result in
an undetected loss of functions nor multiple and cascading component failures”

Sistema Tolerante a Falhas - “A Fail-Safe Design Shall Be
Provided (i.e., Is Required) …
Não pode haver nenhum ponto único de de falha, que faça o SAS
iniciar uma função de controle indesejada, como abertura ou
fechamento de um disjuntor. Uma falha no SAS não pode
desabilitar uma medição local ou funções de controle da
Subestação
“… There shall be no single failure mode that causes the SAS to initiate an undesired
control action, such as tripping or closing a circuit breaker.
In addition, SAS failures shall not disable any available local metering and local
control functions at the substation.”

Qualidade do Sistema inclue Tempo de Viagem
para Reparo; Design da Qualidade do Sistema
não inclui
 MTTR: Mean Time to Detect and Repair Failure
 MRT: Mean Repair Time (depois do alarme de auto-diagnose (self-
test)
 MTTF: Mean Time to Fail
 MTBF: Mean Time Between Failures
(MTTR + MTTF)

 População de 300 dispositivos
 3 falhas num ano
 Taxa de falha do dispoditivo = 3/300
= 0.01 falhas por ano
 MTBF do dispositivo = 300/3
= 100 anos
Confiabilidade do Dispositivo, quantificada
por Taxa de Falha e MTBF

Falha, Reparo, e Indisponibilidade
MTTR = MRT + Deteção & Tempo de Viagem



  
1
MTBF
q
MTTR
MTBF
MTTR
Taxa de Falha
Indisponibilidade
MTTR
MTBF
MTTF

Perspectiva de 99% de Disponibilidade
 20 000 artigos perdidos no correio/hora
 Beber água não segura 15 min/dia
 5 000 operações cirúrgicas incorretas por semana
 200 000 receitas médicas incorretas por ano

Perspectiva de 99% disponibilidade
 2 aterrisagens muito curtas ou muitos longas, num grande
aeroporto, por dia.
 Sem eletricidade - 7 horas/mês

IEC 61850 refere-se às medidas de
qualidade descritas na IEC 60870-4
 Classe de severidade para disponibilidade (R1, R2, or R3) medido
como MTBF
 Classe de severidade para disponibilidade (A1, A2, or A3) medido
como % de Disponibilidade
 Classe de severidade de Mantenabilidade (M1, M2, M3, or M4)
medido como MTTR e (RT1, RT2, RT3, or RT4) como MRT

 Disponibilidade : a solução é a duplicação dos
componentes críticos.
 Recursos agregados : 97,5 % Demais
Instalações (9,1 dias)
 Recursos agregados : 98,5 % Instalações
Críticas. (5,5 dias)
 Sistema de Supervisão e Controle ou UTR :
99,95 % (4,4 horas)
 Telecomunicações 99,99 % (53 minutos)
Disponibilidade, Normas, Legislação
Procedimentos de Rede - Submódulo 2.7 (10.19) www.ons.org.br

SCL – Substation
Configuration Language
( Capítulo 6 da Norma )

IEC 61850 Arquivos ICD, SSD, SCD, CID
Trocar informações de configuração entre
equipamentos de diversos fabricantes
Configurador
do Sistema
IED
DB
Configurador
de IEDs
Especificações
do Sistema
Capacidades
dos IEDs
WS Engenharia
Gateway
IEDs
Tranferência de
arquivos XML
Ambiente S/E
Ambiente Engenharia
ICD SSD
SCD
CID

Configuração da Comunicação
Quatro diferentes tipos de arquivos, definidos na Parte 6 –
SCL Substation Configuration Language
 System Specification Description (SSD) – Funções do Sistema de
Potência
 Substation Configuration Description (SCD) – Substação completa,
com arquitetura de Rede
 IED Capability Description (ICD) – dados reportados por um tipo de
IED
 Configured IED Description (CID) – a configuração de um IED
específico

Cinco seções por arquivo
Definido na Parte 6
 Header – Identifica o arquivo de configuração
 Substation – Identifica as funções e conexões Elétricas
 Communications – Identifica a rede ( network LAN ) e seus
endereços
 IED – Identifica as funções e configurações dos dispositivos
 Data Type Templates – usado para construir outra seção.

System Specification Description
System Specification Description file (.ssd) descreve o diagrama
unifilar e as funcionalidades de automação da Subestação,
associadas aos Nós Lógicos
 Diagrama Unifilar de conexões
 Logical nodes, logical node types
System Specification Tool
SSD
File
Library

SSD: Unifilar e Funções
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
IHMI ITCI
Bay
=Q1
Bay
=Q2
Station
Computer
NCC
Gateway
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
IHMI ITCI
Bay
=Q1
Bay
=Q2
Station
Computer
NCC
Gateway

SCL Substation Section
 Conceitos de nível de tensão, bay, funcionalidades de potência
 Associa Logical Nodes (funções) com:
 Conexões Elétricas (requisito mandatório)
 IEDs (opcional)
 Pode ser usado para construir o unifilar da S/E

IED Capability Description
 IED capability description file (.icd) descreve as capacidades e
(opcionalmente) os modelos de dados pré-configurados no IED
 Dispositivo Lógico, Nó Lógico, Objeto de Dados
 Logical devices, logical nodes, logical node types
 Data sets
 Control blocks – not populated
 Podemos pensar como um “IED template”
IED Configuration Tool
ICD
File
Library

ICD: Mapeia IEDs para Logical Devices
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
IHMI
Station
Computer
NCC
Gateway
Controller
Controller
Protection Protection
Tap changer Controller Tap ch . Contr.
Switch IED
Breaker IED
MU
Transformer IED
Switch Switch
Switch Switch
Switch
IHMI
Bay Bay
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
PTOC
TCTR
MMXU
XCBR
XSWI
CSWI
CSWI
CILO
YLTC ATCC
IHMI
IHMI
Station
Computer
NCC
Gateway
Controller
Controller
Protection Protection
Tap changer Controller Tap ch . Contr.
Switch IED
Breaker IED
MU
Transformer IED
Switch Switch
Switch Switch
Switch
IHMI
IHMI
Bay Bay

Seções SCL IED e Data Type
 Define o Modelo de Objeto de cada Dispositivo
 Correspondencia entre Dispositivos e Pontos de Acesso
 Mostra a estrutura “server, logical devices, logical nodes, data objects, data
attributes, and data types”
 Mesma informação disponível no Auto-Descrição self-description

ICD
File
ICD
File
ICD
File
System Configuration Description
Substation Configuration Description file (.scd) descreve a configuração
completa da subestação
 Diagrama Unifilar - Single-line diagram
 Rede de Comunicação - Communication network
 Configurações dos IEDs
 Liga a informação - Binding information – Ex: trip matrix)
ICD
File
SCD
File
System Configuration Tool
SSD
File

SCD: Adiciona Comunicação
Controller
PTOC
Protection 1
MMXU
CSWI
CSWI
CILO
ATCC
PTOC
Protection 2
Switch
Switch
Switch
Bay
Process level
bus segments
Station level
and interbay
Bus, e.g. ring
XCBR
XSWI
YLTC
Switch IED
Breaker IED
MU
Transformer IED
TCTR
TvTR
TCTR
TVTR
XCBR
Controller
PTOC
Protection 1
MMXU
CSWI
CSWI
CILO
ATCC
MMXU
CSWI
CSWI
CILO
ATCC
PTOC
Protection 2
Switch
Switch
Switch
Bay
Process level
bus segments
Station level
and interbay
Bus, e.g., ring
XCBR
XSWI
YLTC
Switch IED
Breaker IED
MU
Transformer IED
TCTR
TvTR
TCTR
TVTR
XCBR

Seção SCL Communications
 Conceitos de sub-redes e pontos de acesso
 Identifica os endereços de rede dos IEDs
 Pode ser usado para gerenciamento da rede

Configured IED Description
 Descreve um IED instanciado, com todos os parâmetros relevantes para aquele IED
 Criado pela ferramenta de configuração a partir do arquivo .scd
 Inclue os dados de configuração específico daquele dispositivo
 Configuração de IED via carregamento do arquivo .cid é a melhor prática,
recomendada.
 Como uma solução alternativa, um arquivo específico de um fabricante pode ser
usado
CID
File
IED Configuration Tool
SCD
File

Estrutura SCL
Sinal = (igual) Objeto de
Transição, Não é Modelado.
Sinal – (menos)
É um equipamento da
Automação da S/E.
É Modelado.
-E1Q1QA1B1

Uma Instância do Modelo
Sinal – (menos)
Sinal = (igual)

IEC 61850 Guide Form Specification (GFS)
detalha as capacidades dos IEDs
 Descreve as capacidades funcionais dos IED, necessárias para
satisfazer os requisitos de sistema
 Alguns destes detalhes não são mandatórios para conformidade
com o IEC 61850, mas são necessários para satisfazer
comunicações integradas
 IEDs necessitam ser ambos, conformes com o IEC 61850, e
suportar as funcionalidades dos itens seguintes, GFS - GuideForm
Specification

Requisitos de Protocolos GFS
IEDs devem suportar os protocolos dentro da Norma
IEC 61850
 Mensagens “peer-to-peer”. via IEC 61850 GOOSE
(requisitos mínimos)
 Reportes, respostas a varreduras (poll response),
controles (telecomandos), e auto-descrição devem
ser executados via protocolo MMS
 Configurações devem ser executadas via arquivos
XML

IEDs devem ter portas Ethernet nativas que suportam todos os
Protocolos IEC 61850 mencionados, como também conexões de
acesso para a engenharia, na mesma porta Ethernet.
Especificamente :
 IEC 61850 reporting via MMS
 IEC 61850 polling MMS
 IEC 61850 controls via MMS
 IEC 61850 self-description via MMS
 IEC 61850 GOOSE messaging

Adicionalmente
 Configurações IEC 61850, via arquivos XML, carregadas
diretamente no IED
 Acesso a Engenharia via porta Ethernet, usando mecanismos
TCP/IP padrões.
 Aquisição de Reporte de Eventos via porta Ethernet, usando
mecanismos TCP/IP padrões
 Transferência de Parametrização Não-IEC 61850 via porta
Ethernet, usando mecanismos TCP/IP padrões. (i.e.
configuração de proteção e lógicas de controle)

 Para suportar instalações adicionais futuras, IEDs
devem suportar protocolos SCADA, além do IEC 61850,
via porta Ethernet
 Isto permite integração dos dados do IED em outras
aplicações do usuário

Controles e Comandos GFS
 IEDs devem suportar “origin category” (orCat) para
controlar e filtrar permissão de executar e receber
comandos baseados na origem do comando.
 IEDs devem suportar o objeto de dados ACT, para
representar a ordem de ativação de abrir ou fechar, e
que o IED recebeu uma ação de comando.

GFS Nome do IED e comprimento
 IEDs devem suportar um nome descritivo de até 16
caracteres, para permitir ao Usuário final, nomear de
forma única cada um de seus IEDS dentro de seu
sistema; baseados em novas práticas de atribuição de
nomes ou outras já estabelecidas, da cultura da própria
empresa.

GFS Mínimo de 6 conexões para Clientes
 IEDs devem ser capazes de suportar 6 associações
cliente/servidor simultâneas
 Este número é necessário para os possíveis requisitos
de rede : 2 ligações redundantes para conexão de
Gateway SCADA, 2 conexões redundantes para IHMs
locais, e 2 conexões redundantes para acesso da
engenharia

Reportes pré-carregados GFS
 IEDs devem suportar 6 default “preloaded Buffered
Reports-BR” e 6 “preloaded Unbuffered Reports-UR”
 Estes reportes devem ser pré-configurados, e capazes
de serem utilizados sem customização.
 Entretanto, IEDs devem suportar customização dos
reportes e datasets.

GFS Modelos de Dados Flexíveis
 IEDs devem suportar a habilidade de nomear livremente
os datasets, logical devices, e logical nodes
 IEDs devem suportar a habilidade de adicionar e
remover logical nodes em logical device
 IEDs devem suportar nomes específicos para
informações comumente utilizadas, ao invés de
referências genéricas

GFS Reporte Customization
 Mudanças nas configurações de data sets e reportes
devem ser via software de configuração de fácil
utilização.
 O arquivo SCL CID resultante deve ser baixado
(downloaded) diretamente no IED, como descrito na
Norma
 Isto é necessário para garantir que futuros IEDs de
multi-fornecedores, podem ser utilizados e configurados
com uma única ferramenta de software.

GFS Remote Loading do arquivo SCL
 IED devem suportar carregamento remoto do arquivo
CID, via Ethernet, utilizando mecanismos TCP/IP
padrões, para receber configurações técnicas e de
engenharia, remotamente de qualquer posição
geográfica ou tempo.

GFS Reconfiguração de Modelos de Dados
 IEDs devem ter a habilidade para criar novos logical
devices, logical nodes, e seus conteúdos :
 Suportar aplicações com diferentes requisitos de
dados
 Acomodar dados que não eram reconhecidos como
necessários até a celabração do contrato.
 Representar dados específicos do usuário (customer-
specific data) e valores das lógicas do IED, como
IEC 61850 logical nodes e data objects apropriados

GFS Reconfiguração de IED existente
 Devem ser possíveis criar diferentes arquivos ICD (IED
capability description) e CID, que mapeiam todos e
quaisquer dados disponíveis no IED, para aplicações
específicas de usuário
 Datasets únicos e nomes específicos de usuário
(customer-specific names) devem ser suportados
 Modificações das capacidades do IED IEC 61850
sem mudanças de hardware ou firmware.

GFS Comandos para Verificar Hardware,
Configuração, Software, Firmware do IED
 IEDs devem permitir ao usuário perguntas diretas para
verificar a configuração IEC 61850 ativa no mesmo.
 Confirmar a correta configuração e identificar qual
comportamento deve ser esperado
 Realizar um efetivo comissionamento e
troubleshooting

Requisitos GFS GOOSE
 IEDs devem ser capazes de publicar 8 mensagens GOOSE únicas
 IEDs devem ser capazes de assinar (subscribing) até 16 ou 24
mensagens GOOSE únicas, baseadas na aplicação
 IEDs devem ser capazes de monitorar a qualidade da mensagem
GOOSE
 IEDs devem ser capazes de processar os elementos de dados e
suas qualidades associadas

 IEDs devem ser capazes de monitorar a qualidade das
mensagens, como uma permissão, antes do uso dos
dados que chegam
 Durante a configuração, o usuário final pode escolher
monitorar falhas de dados ou qualidade de mendagens,
para prevenir operações indesejadas.

 IEDs devem ser capazes de criar datasets GOOSE, que
incluem ambos, valores Booleanos e não Booleanos
(analógicos)
 IEDs devem ser capazes de acessar e processar
datasets GOOSE, que incluem ambos, valores
Booleanos e não Booleanos (analógicos)
 IEDs necessitam mapear e usar apenas tipos de dados
Boleanos

 IEDs devem suportar tags de prioridade (priority tagging)
das mensagens GOOSE, para otimizar latência através
de switches Ethernet
 IEDs devem suportar identificadores VLAN para faciltar
segregação do tráfego GOOSE na rede Ethernet

 IEDs devem suportar mensagens GOOSE pré-
carregadas para uso sem configuração do usuário
 IEDs devem suportar edição pelo usuário dos datasets
publicados pelas mensagens GOOSE, desta forma o
usuário pode enviar o que êle escolher

 Mudanças nos data sets, parâmetros GOOSE, publicações GOOSE,
e subscrição GOOSE, devem ser feitas com software de fácil
utilização
 O arquivo SCL CID resultante deve ser baixado (downloaded)
diretamente no IED
 Este arquivo não deve ser convertido em “configurações” e baixado
(downloaded) via processos convencionais de configuração; isto para
garantir que futuros IEDs multi-fornecedores, podem ser usados e
configurados com uma única ferramenta de software de configuração.

 O software de configuração de um fornecedor de IED, deve importar
arquivos CID, ICD, e substation communications description (SCD)
para conhecer (to learn) as publicações e datasets GOOSE
disponíveis em outros IEDs
 O software vai utilizar esta informação para configurar o IED, para
assinar (subscribe) no IED do outro fornecedor e usar os dados que
serão publicados

 IEDs devem permitir que o usuário pergunte diretamente, mesmo
estando em serviço, para verificar o status de cada mensagem
GOOSE sendo enviada ou recebida.
 Fornecer estatísticas de comunicação e códigos de erros.
 Confirmar a correta configuração e identificar o comportamento que
deve ser esperado.
 Fornecer efetivo comissionamento e troubleshooting

GFS Ferramenta de Configuração de
Software
 O software deve ser capaz de importar informações de
configuração sobre outros IEDs dos arquivos ICD, CID,
ou SCD.
 O software deve validar a informação importada, para
confirmar que é compatível com IEC 61850
 O software deve fornecer mensagens de erros,
descrevendo problemas detectados, na importação dos
arquivos.

GFS Ferramenta de Configuração
(Configuration Software Tool)
 O software deve suportar nomes de IEDs com até 16
caracteres.
 O software deve suportar visão e edição dos parâmetros
de reporte e datasets dos IEDs.
 O software deve suportar visão e edição dos parâmetros
das mensagens GOOSE e datasets dos IEDs.

 O software deve suportar o mapeamento de qualquer
dados disponível no data set.
 O software deve suportar a associação da “qualidade
dos dados” com os “elementos de dados”.

 O software deve suportar alertas ao usuário final, para prevenir
edição incorreta de datasets e também edição de dataset já em uso.
 Alerta (warning) que o usuário está prestes a destruir uma
configuração existente.
 Alerta de Capacidade ilustrando o máximo tamanho do dataset,
para uso no Reporte ou GOOSE. Prevenir a criação de datasets
maiores que o permitido para um determinado propósito.

 O software deve suportar a criação de 8 publicações GOOSE.
 O software deve suportar a definição de VLAN e tags de prioridade
para mensagens GOOSE de saída.
 O software deve explicitar para o usuário, todas as mensagens
GOOSE disponíveis de outros IEDs, e suportar a assinatura
(subscribing) de até 24 mensagens GOOSE entrantes.

 O software deve apresentar o conteúdo de cada dataset
das mensagens GOOSE entrantes.
 Permitir ao usuário “to browse” o conteúdo do
GOOSE
 Permitir ao usuário mapear este conteúdo em
variáveis lógicas do IED receptor.
 Automaticamente assina (subscribe) a mensagens
GOOSE associadas

 O software deve permitir flexível mapeamento dos conteúdos dos
data sets, das mensagens GOOSE entrantes :
 Selecionar um objeto de dados inteiro, que inclui
todos os atributos associados.
 Selecionar atributos individuais, sem incluir o objeto
inteiro.
 Permitir ambos, dados com ou sem atributo de
qualidade

 O software deve permitir importação e exportação de arquivos SCL,
sem modificar regiões privativas da configuração original.
 O software deve criar arquivos XML, formato que pode ser
modificado por Editores XML, e outras ferramentas, para resolver
conflitos ou erros em arquivos mal formatados.

GFS Tempo de Transferência de um
GOOSE - Transfer Time
 Mudanças de estado de um elemento de dado, recebem estampas
de tempo, e são registrados (logged) como Registros de Sequência
de Eventos (sequential events record (SER)).
 Relógios dos IEDs são sincronizados (GPS, SNTP) com a mesma
referência de tempo, criando etiquetas de tempo exatas.
 SER são usados para calcular o tempo de transferência (transfer
time), que inclui o tempo de transmissão do GOOSE mais o tempo
de processamento da mensagem na recepção.

 O tempo de transferência do GOOSE é calculado como a
diferença entre a “estampa de tempo SER” do IED que
inicia a comunicação e a “estampa de tempo SER” do
IED receptor.
 Para cada IED, a medida de tempo de transferência do
GOOSE deve ser fornecida, com a descrição de como ela
foi efetuada.
GFS Tempo de Transferência de um
GOOSE - Transfer Time

GFS Exatidão da Estampa de Tempo
Timestamping Accuracy
 A exatidão da estampa de tempo deve ser identificada e
documentada, pelo fornecimento dos 2 valores
seguintes :
 Máximo erro de sincronização de relógio (clock
synchronization error), que indica a exatidão do IED,
para sincronizar seu relógio, com o tempo de
referência
 Máximo erro de atraso da estampa de tempo
(timestamp delay error), que indica a exatidão do
IED, para colocar a estampa de tempo, em relação à
efetiva ocorrência do evento no tempo.

 As medidas de confiabilidade devem incluir, mas não ficar limitada a
métricas específicas da confiabilidade do produto, e a descrição de
como foi calculada ou medida.
 MTBF (mean time between failure) específico do dispositivo.
 MTBF da família de Produtos.
 MTBR (mean time between removals) específico do dispositivo.
 MTBR da familia de Produtos.
Medidas de Confiabilidade GFS
IEC 60870-4, 61850-3 - Reliability Measures

IEC 61850 Comentários
IEC 61850 é enorme – mais de 1700 páginas!
 Continua em desenvolvimento e crescimento – criada
por um processo humano.
 É uma Norma já publicada – isto não significa que é
totalmente clara e correta, em todos os detalhes.

Sucesso do IEC 61850 depende de
implementações e atitudes
 Todos os fornecedores devem se esforçar para serem aderentes à
Norma. Desenvolvimento correto pela primeira vez
 Norma é grande, abrangente, e em desenvolvimento
 Algumas partes são ambíguas e vagas
 Não cobre todas as contingências
 Melhora à medida que aprendemos

Fornecedores, Laboratórios de Testes e
Usuários, juntos melhoram o Teste de
Conformidade
Projects
IEC TC57
Working
Groups
Test Cases
Tested
Products
Test
Systems
Products
Standards
Successful
Systems
Test
Laboratories
Product
Development
Test System
Development
Standards Committees
Vendors
Test Labs
Users

Verificação da implementação e
comportamento de um dispositivo
Equipment Simulator
Analyzer
Device Under
Test
Time Master
Ethernet Hub
Communications Simulator

Documentação orientativa para o Plano
de Teste
Protocol Implementation Conformance
Statement (PICS)
Resume a capacidade de comunicação dos
dispositivos e sistemas sob teste
Model Implementation Conformance
Statement (MICS)
Detalha os elementos do Modelo de Objeto de
Dados da Norma
Protocol Implementation eXtra
Information for Testing (PIXIT)
Documenta informações específicas das
capacidades de comunicação do dispositivo ou
sistema sob teste, não descrita pelo IEC 61850
TISSUE Implementation Conformance
Statement (TICS)
Especificação da Atualização Técnica
Publicada (Technical Issues Updates
(TISSUES)) que está implementada na versão
corrente

Teste segue processo UCAIUG
Start
Static Conformance
Review
End
Static Conformance
Requirements
Test Selection
and Setup
Dynamic Conformance
Requirements
Dynamic Tests
Communications Testing
Anomaly & Capability
Testing Behavior Testing
Review of Results
Final Conformance Review
Conclusion(Customer Sign-Off)
Test Report Production
Conformance Test
Suite/Cases
PIXIT
MICS
PICS
Information
Control Flow
Data Flow
Testing
Interaction

IEC 61850 Virtualização
Se está presente e você pode ver, é real.
Se está presente e não pode ver, é transparente.
Se não está presente e você pode ver, é virtual.
Se não está e você não pode ver, foi embora.
Modelo – representação da realidade.
Melhor Modelo – É aquele que mais se
aproxima dos detalhes da realidade.
UML- Unified Modeling Language.

Investimento de
longo prazo
Tecnologia
Tradicional
Aprendizado
Cópia Absorção
da tecnologia
(cai a ficha)
Mudanças
profundas
Benefícios
Fase do investimento
GOOSE
Clientes Padrões
Novas Aplicações
Integração de redes

PADRONIZAÇÃO X DIVERSIFICAÇÃO
CONCESSIONÁRIA COMO AGENTE INDUTOR DE
SOLUÇÕES DE SEU INTERESSE
 Custo Total
Custo da
Manutenção
Custo da
Dependência
(reduzir ?)
Capacitação
+ Padronizado + Diversificado
Custo
Globalização
Alvo
Menor Custo

IEC 61850 - INTEGRAÇÃO/PADRONIZAÇÃO
 ARQUITETURA DE COMUNICAÇÃO PARA
EMPRESAS CONCESSIONÁRIAS DE ENERGIA
Produtividade, Simplifica acesso,
Melhora serviço ao consumidor
WAN-TCP/IP-Orientado à Objetos
Corporação
ONS
M M E S/E Transm
COS
Usinas
ANEEL
Consum
Distribuidor
GOMSFE
ICCP
GOOSE
CRO
Cliente/Servidor
Publisher/Subscriber

Troubleshooting – Análise das causas
e soluções de um problema.
Não sair dando tiros a esmo.
 Administração de redes tem duas grandes e diferentes
categorias de atividades – Configuração e
Troubleshooting.
 Configuração – Prepare-se para o esperado.
Necessita de conhecimento detalhado da sintaxe de
comandos, detalhes técnicos dos equipamentos, mas
normalmente são previsíveis. Uma vez que o sistema foi
configurado corretamente, raramente existe razão pra
mudanças.
 Troubleshooting – Prepare-se para o inesperado.
Normalmente exige um conhecimento conceitual, além
do detalhado. Exige uma abordagem metódica do
problema e conecimento de como a rede funciona.

Boas práticas de manutenção.
Boas idéias para manter na mente.
 Aborde o problema com método. Deixe as informações coletadas conduzir
seu teste. Não mude repentinamente de um cenário para outro, tentando
retornar em seguida. Muitas vezes você não conseguirá voltar exatamente
ao ponto inicial.
 Divida os problemas em pedaços que você possa entender. Se estiver
testando conexões, testes todas as partes até achar o problema.
 Mantenha anotações de seus testes e um histórico, para o caso, bastante
provável, que o mesmo problema reapareça.
 Mantenha a mente aberta. Algumas pessoas assumem que os problemas
são sempre no lado deles da rede. Outros, sempre no lado dos outros.
Alguns estão tão seguros que conhecem a causa, que ignoram a evidência
dos testes.
 Esteja alerta para as barreiras de segurança. Firewalls algumas vezes
bloqueiam PING,TRACEROUTE e até mensagens de erro ICMP.
 Preste atenção nas mensagens de erro. Muitas vezes são vagas, mas
frequentemente contém boas dicas para a solução dos problemas.
 Reproduza o problema. Não confie cegamente no relato do usuário, que vê
o problema sob o enfoque da sua aplicação.

Boas práticas de manutenção.
Boas idéias para manter na mente.
 Maioria dos problemas são erros humanos. Investir em treinamento
para os operadores em configuração e uso da rede.
 Mantenha seus usuários informados. Evite que o mesmo problema
seja pesquisado por uma equipe, se outra já o resolveu. Guarde
seus comentários para seus iguais.
 Usuários querem soluções para os problemas deles, e não estão
interessados em bostejações-técnicas.
 Não tente aprender uma nova ferramenta de teste, durante a
manutenção, na frente do usuário. Estudar um software toma muito
tempo. Sua imagem ficará abalada. Use uma ferramenta conhecida
e solucione rapidamente.
 Não negligencie o ÓBVIO. 95 % dos problemas são cabos e
conectores danificados. Muitas vezes se apresentam como enorme
problema de software, banco de dados,IHM, etc...

Paulo Roberto Pedroso de Oliveira
(11) 3378 8600 (11) 9935 9080
paulo@ascx.com.br
http://www.ascx.com.br
OBRIGADO !

Arquitetura Cliente Servidor
Banco de Dados em três tempos
I. Mainframe 2. Mainframe
processa tudo
Terminal
burro
1. Gera uma pergunta :
Relação dos funcionários
Chamados Paulo
3. Responde com uma tabela
com todos os Paulo
II. Visualbasic, powerbuilder, colocam capacidade de
processamento no Cliente ( thick client – cliente gordo ) - SSC Cliente
Servidor de
Banco de Dados
Aplicações de Banco de Dados no cliente
abre o Banco de Dados no Servidor e traz os
dados para processar no Cliente
III. Cliente magro – thin cliente – Browser
Navegadores - Internet Explorer-WINDOWS, Mozilla, Firefox-LINUX .
Voltamos à arquitetura do Mainframe, mas os clientes estão nas casas dos usuários.
HTTP, HTML, XML, Home Page, Email, Orkut, Banco Eletrônico, Comércio Eletrônico,
Mercado Livre, Submarino, Sites de Busca Google, Yahoo, Buscapé, Cadê.
Necessário software Proprietário
na Máquina do cliente. Bom para
quem vende, mas torna difícil e
cara a Manutenção.
1980
1990
2000

Sistemas de Comunicação
Digitalização de Sinais Analógicos
Taxa de amostragem no mínimo o dobro
Comunicação
ANALÓGICA 1
Voz Humana
0 à 17 KHZ
Digitalizar a Voz Humana
Taxa de amostragem deve ser o dobro da maior frequência
34 KBps ou 34 KHZ
FALO AO TELEFONE
1. Amostragem
2. Digitalizar a Amostragem
Cada amostra é transformada
num número digital proporcional
3. Bits são transmitidos
4. Bits são recebidos
5. Amostras recuperadas
6. Sinal analógico é recomposto
ALGUEM ESCUTA DO
OUTRO LADO
Compare 34 KBps com Mega, Giga, Tera Bps
Comunicação ANALÓGICA 2
Oscilografia - Onda Senoidal
3 fases de 60 HZ
NO MÍNIMO 120 HZ
1.Na perturbação a onda se distorce.
2.Aparecem componentes de maior
frequência.
3. A experiência mostra que taxas de
16 KHZ são suficientes.
Cada amostra é transformada
num número digital proporcional
Amostra 1 = 2 Volts 0000 0010
Amostra 1 2 3 4

1.CAMADA FÍSICA
BASE – Comunicação Banda Base, ou
seja, sem Modulação.
 Modulação – Numa frequencia (onda eletromagnética – exemplo 1MHZ)
envia-se varios canais ( várias conversações ).
 LARGURA DE BANDA – Velocidade de Conexão na Internet,
Sinal/Ruido. Bits 0 e 1 compõem uma onda quadrada. Ex. 1KHZ
 Virtua – 2Mbps
Teoria de
Fourrier
A
Amplitude
Senoide Fundamental de 1 KHZ
+ infinitas harmônicas – 2 K, 4 K,...
1 2 4 8 KHZ
A
Atenuação distorce a onda
Par de fios funciona como um filtro para as altas frequências.
Distorce a onda quadrada, torna inviável sua recuperação.
Impede a comunicação acima de determinadas frequências.

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