Aplicación del estándar IEC 61850 para comunicaciones en microrredes eléctricas

Abstract

Este trabajo Fin de Máster (TFM) desarrolla un sistema de comunicaciones escalable para una microrred (MG) eléctrica bajo el estándar de comunicaciones IEC 61850. La MG donde se implementan las comunicaciones es una unidad de generación de recursos distribuidos (DER) basada en un sistema fotovoltaico, por lo que para su modelado este trabajo se basa en la sección del estándar IEC 61850-4-720. Para la implementación del sistema completo se hace uso de un PC, el cual actúa como Cliente/Publicador y una Raspberry Pi, la cual actúa como Servidor/Suscriptor, ambos sistemas se comunican vía Ethernet. El Cliente/Publicador es el encargado de realizar la gestión externa de la planta, representando el valor de las variables reales de la planta para informar del estado de las mismas al usuario. Por otro lado, el Cliente/Publicador también es el encargado de enviar los comandos necesarios para modificar el estado de la planta. Estas órdenes de apertura se envían a través de la mensajería GOOSE debido a los requisitos de tiempos que presenta la apertura y el cierre de los interruptores de la planta. Por otro lado, el Servidor/Suscriptor se encarga de la gestión del modelo de datos IEC 61850, de modo que obtiene el valor de las variables reales del sistema y actualiza el modelo de datos bajo el estándar IEC 61850. Asimismo, gestiona los comandos enviados vía GOOSE desde el Cliente/Suscriptor, realiza la configuración de la unidad DER, y supervisa el estado del canal de comunicaciones.

This work develops a scalable communications system for an electrical microgrid (MG) under the IEC 61850 communications standard. The MG where the communications are implemented is a distributed resources generation unit (DER) based on a photovoltaic system, so for its modelling this work is based on the section of the IEC 61850-4-720 standard. For the implementation of the complete system, we use a PC, which acts as Client/Publisher and a Raspberry Pi, which acts as Server/Subscriber, both systems communicate via Ethernet. The Client/Publisher is in charge of the external management of the plant, so that it is responsible for representing the value of the real variables of the plant to report the status of the plant to the user. On the other hand, the Client/Publisher is also in charge of sending the necessary commands to open and close the plant switches to modify the plant status. These opening commands are sent through GOOSE messaging due to the timing requirements presented by the opening and closing of the plant switches. On the other hand, the Server/Subscriber is in charge of the management of the IEC 61850 data model, so that it obtains the value of the actual system variables and updates the data model under the IEC 61850 standard. On the other hand, it manages the commands sent via GOOSE from the Client/Subscriber, performs the opening and closing of the actual switches, and monitors the status of the communication channel.