Estudio del funcionamiento del protocolo IEC 60870-5-104 en el entorno ferroviario y de las herramientas existentes para su estudio y desarrollo

Abstract

En las líneas de trenes de alta velocidad gestionadas por Adif, las subestaciones de tracción son uno de los elementos más importantes de todo el sistema eléctrico. Es fundamental la implementación de un sistema de control y protección óptimo y fiable para mantener un correcto funcionamiento del sistema. Además, es necesario poder realizar las funciones de monitorización y control de los diferentes elementos que forman parte del sistema eléctrico desde un centro de control remoto haciendo uso del protocolo de comunicaciones IEC 60870-5-104. En el presente trabajo de fin de grado, se explican los diferentes elementos que forman parte del sistema eléctrico y su funcionamiento, el sistema integrado de control distribuido y el programa de control de supervisión y adquisición de datos. Así mismo, se detallan las arquitecturas de redes de comunicaciones utilizadas en las subestaciones de las líneas ferroviarias de alta velocidad gestionadas por Adif y se desarrollan los conceptos básicos del protocolo IEC 60870-5-101 y la arquitectura del protocolo IEC 60870-5-104, siendo este último una mejora del protocolo IEC 60870-5-101 que permite una conectividad a la red mediante TCP/IP para poder controlar y supervisar el sistema eléctrico desde un centro de control a distancia. En última instancia, se realiza una simulación del protocolo IEC 60870-5-104 en donde se capturan y analizan los mensajes intercambiados entre una Estación Maestra (MTU) y una Estación Remota (RTU).

On high-speed train lines managed by Adif, traction substations are one of the most important elements of the entire electrical system. It is essential to implement an optimal and reliable control and protection system to maintain the correct operation of the system. In addition, it is necessary to perform the monitoring and control functions of the different elements that form part of the electrical system from a remote-control centre using the IEC 60870-5-104 communications protocol. This final degree project explains the different elements that form part of the electrical system and how they work, the integrated distributed control system and the supervisory control and data acquisition software. It also details the communication network architectures used in the substations of the high-speed railway lines managed by Adif and develops the basic concepts of the IEC 60870-5-101 protocol and the architecture of the IEC 60870-5-104 protocol, the latter being an improvement of the IEC 60870-5-101 protocol that enables connectivity to the network via TCP/IP to control and supervise the electrical system from a remote-control centre. Ultimately, a simulation of the IEC 60870-5-104 protocol is performed where messages exchanged between a master terminal unit (MTU) and a remote terminal unit (RTU) are captured and analysed.