Conexión de consumo propio a la tecnología de control de centrales eléctricas según IEC 61850

La aplicación

Central eléctrica de combustibles fósiles  

Conexión de las instalaciones de conmutación a la tecnología de control según IEC 61850

Las tecnologías de control de centrales eléctricas modernas ofrecen en la actualidad la posibilidad de integrar en la tecnología de control principal las instalaciones de conmutación de consumo propio de una central eléctrica según IEC 61850. Esto no solo evita la necesidad de una tecnología de control de instalaciones de conmutación independiente, sino que también ahorra muchos trabajos de ingeniería.

En el pasado, las instalaciones de conmutación se conectaban según IEC 60870-101 o -104, en función de la tecnología de protección. Con la introducción de la tecnología de protección digital, ahora, mediante la comunicación con IEC 61850, existe la posibilidad de transmitir un evento y el momento en que se produce a la tecnología de control principal y de emplearlo para el análisis de fallos con una precisión de milisegundos. Esto se precisa principalmente en las salidas de media tensión de la ingeniería de procesos, como los molinos de carbón o los compresores.

 

Central eléctrica de combustibles fósiles  

Central eléctrica de combustibles fósiles

Instalaciones de conmutación de baja tensión

Mientras que en las instalaciones de conmutación de media tensión la conexión de bus según IEC 61850 se realiza casi completamente con equipos de control y protección modernos, ahora las instalaciones de conmutación de baja tensión se enfrentan a un reto: los interruptores de potencia de baja pensión abiertos han integrado en la actualidad la electrónica de activación y protección, por lo que se precisan en este contexto conceptos nuevos y modulares.

Estructura habitual de las instalaciones de bloqueo con dos barras colectoras y un dispositivo de conmutación  

Estructura habitual de las instalaciones de bloqueo con dos barras colectoras y un dispositivo de conmutación

La integración del dispositivo de conmutación para controlar las barras colectoras ha dejado de ser una opción y se ha convertido en un elemento imprescindible para lograr una solución uniforme. Así, en caso de fallo (baja tensión o fallo del transformador) se puede establecer la comunicación con la tecnología de control principal de forma coherente según IEC 61850. Para evitar las costosas y complejas soluciones de pasarela de enlace, la lógica y los componentes de E/S deben poder establecer la comunicación según IEC 61850 directamente desde el equipo.

Solo de esta forma es posible utilizar la comunicación cruzada rápida como GOOSE (Generic Object Orientated Substation Event) según IEC 61850 para crear bloqueos. Con esto se disminuye claramente el consumo de cableado.

Incorporación de la comunicación IEC61850 en las distribuciones principales de baja tensión  

Incorporación de la comunicación IEC61850 en las distribuciones principales de baja tensión

Renovación de la tecnología de control 

Con relación a la modernización de la tecnología de control en las centrales eléctricas existentes, pueden resultar adecuados y rentables los conceptos de marshaling centrales para la integración de las instalaciones de conmutación de baja tensión según IEC 61850. Phoenix Contact le ofrece soluciones de armario completas para sustituir los niveles de marshaling existentes por la comunicación según IEC 61850.

Solución

Sistema de E/S AXIOLINE

Sistema de E/S AXIOLINE

Phoenix Contact le ofrece en este caso el sistema de E/S Axioline ampliable de forma modular. Destaca por las numerosas posibilidades de procesamiento de señales. Con Axioline se pueden registrar de forma muy sencilla datos digitales y analógicos, como los contactos del interruptor de potencia y los valores de medición, e integrarlos en la tecnología de control principal mediante el empleo de un nuevo acoplador de bus con IEC 61850. Mediante las potentes salidas de relé se pueden controlar los interruptores de potencia directamente desde el sistema de E/S.

La creación de los bloqueos es posible gracias a la implantación completa y normativa de la comunicación GOOSE. La tensión de control y de señales habitual en la central eléctrica de 220 V DC se puede conectar directamente al sistema de E/S sin niveles de acoplamiento adicionales. Para realizar tramos de cableado cortos, se pueden incorporar los acopladores de bus dentro de los llamados nichos de control de los campos de alimentación de una distribución principal de
baja tensión.

Armario de marshaling IEC 61850 central  

Armario de marshaling IEC 61850 central

El dispositivo de conmutación se incorpora en el campo de acoplamiento correspondiente de la instalación de conmutación. Todos los contactos auxiliares del interruptor de potencia se pueden alojar en el tramo más corto mediante las estaciones de E/S. Como, con frecuencia, los valores de tensión y corriente de las alimentaciones solo se representan como medición monofásica en la vista de consumo propio de la tecnología de control principal, el equipo de medición puede procesar las señales analógicas de 4 a 20 mA. Los contactos sin potencial correspondientes del relé de tensión mínima, para tensiones del 70 % y el 98,5 % de la tensión nominal, se registran como contactos digitales, de manera que se active de este modo la lógica de conmutación.

Un interruptor en cada instalación de conmutación crea la red desde las estaciones de E/S de la instalación de conmutación y las conecta a través de la red troncal superior de tecnología de fibra óptica con los armarios de la tecnología de control separados espacialmente. Mediante el empleo de los módulos de redundancia PRP (Parallel Redundancy Protocol) de Phoenix Contact, se permite una comunicación de datos sin tiempos de conmutación en caso de fallo de la redundancia, lo que garantiza la máxima disponibilidad si se transmite información a la tecnología de control principal según IEC 62439-3.

Resumen de las ventajas

  • Solución de sistemas completa de un solo proveedor
  • Comunicación GOOSE según IEC 61850 para crear bloqueos
  • Análisis de fallos óptimo gracias a la marca de tiempo en función del evento
  • Automatismo de conmutación de libre adaptación mediante programación IEC 61131
  • Conexión directa de señales y comandos de control DC de 220 V

AXIOLINE en la central eléctrica

  • Módulos ProfiSafe para la conmutación segura de motores y válvulas, por ejemplo, en el ámbito de la protección de calderas o el control de cuerdas de desgarre
  • Acoplador de bus Profibus para la conexión de señales de campo a la tecnología de control principal
  • Acoplador de bus para IEC 61850 para la conexión de instalaciones de consumo propio a la tecnología de control principal
  • Módulo de temperatura, por ejemplo, para registrar las temperaturas de la pared de los tubos de la caldera

PHOENIX CONTACT S.A.

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