IEC61850 MECANISMOS DE COMUNICAÇÃO GOOSE MMS

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1 IEC61850 MECANISMOS DE COMUNICAÇÃO GOOSE MMS

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

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

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

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

6 CAPÍTULO 8 BARRAMENTO DE ESTAÇÃO GOOSE

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

8 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 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

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

10 IEC Conceito GOOSE 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 Sender Device X GOOSE message Ethernet GOOSE Receiver Device Y GOOSE Receiver Device Z GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event)

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

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

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

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

25 Retrip Operation: GOOSE 12.5 ms mais rápido

26 86FI Operation: GOOSE 8 ms mais rápido

27 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

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

29 Projeto Elektro IEC SEL

30 S/E Guarujá IEC 61850

31 Esquema de Falha de Disjuntor Implementado com GOOSE

32 IEC 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 períodos da radiação de cesio 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/ :00:00 UTC. Terá segundos, que é igual dias ou 136 anos. Unix clock. DaylightSavingTime LocalTimeOffset. Brasil = GMT - 3

33 Requisitos de Performance Existem 2 grupos Para controle e proteção mais exigente Para medição e qualidade de energia IEC 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

34 Performance Distribuida

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

36 Proteção Falha de Disjuntor

37 CAPÍTULO 9 BARRAMENTO DE PROCESSO Amostras de valores de TP e TC sobre Ethernet Sampled Values Publicador / Assinante Proteção 80 amostras/ciclo em 80 mensagens/ciclo. Cada Frame Ethernet tem uma amostra de tensão (V) e Corrente (I) Registrador Gráfico 256 amostras/ciclo são enviadas em grupos de 8 amostras por Frame Ethernet, enviados 32 vezes/seg.

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

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

40 Interfaces Lógicas COS Engenharia IHM IHM 2 Proteção Remota Nível de Estação 1,6 1,6 8 GOOSE 3 3 ProtD SV Contr Prot Contr 4,5 Nível de Bay 4,5 SV MMS Interface com Processo Sensores atuadores Nível de Processo 2 Proteção Remota

41 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.

42 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.

43 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...

44 OBRIGADO! Paulo Roberto Pedroso de Oliveira (11) (11)

45 Arquitetura Cliente Servidor Banco de Dados em três tempos 1. Gera uma pergunta : Relação dos funcionários Chamados Paulo I. Mainframe 2. Mainframe 1980 processa tudo 3. Responde com uma tabela com todos os Paulo Terminal burro II. Visualbasic, powerbuilder, colocam capacidade de processamento no Cliente ( thick client cliente gordo ) - SSC Cliente 1990 Servidor de Banco de Dados 2000 Aplicações de Banco de Dados no cliente abre o Banco de Dados no Servidor e traz os dados para processar no Cliente Necessário software Proprietário na Máquina do cliente. Bom para quem vende, mas torna difícil e cara a Manutenção. 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, , Orkut, Banco Eletrônico, Comércio Eletrônico, Mercado Livre, Submarino, Sites de Busca Google, Yahoo, Buscapé, Cadê.

46 Comunicação ANALÓGICA 1 Voz Humana 0 à 17 KHZ Sistemas de Comunicação Digitalização de Sinais Analógicos Taxa de amostragem no mínimo o dobro FALO AO TELEFONE 1. Amostragem 2. Digitalizar a Amostragem Cada amostra é transformada num número digital proporcional 3. Bits são transmitidos Digitalizar a Voz Humana Taxa de amostragem deve ser o dobro da maior frequência 34 KBps ou 34 KHZ 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. Amostra Bits são recebidos 5. Amostras recuperadas 6. Sinal analógico é recomposto ALGUEM ESCUTA DO OUTRO LADO Cada amostra é transformada num número digital proporcional Amostra 1 = 2 Volts Amostra 2 = 6 Volts Amostra 3 = 3 Volts Amostra 4 = 0 Volts Compare 34 KBps com Mega, Giga, Tera Bps

47 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 A A Amplitude Teoria de Fourrier Atenuação distorce a onda Senoide Fundamental de 1 KHZ + infinitas harmônicas 2 K, 4 K, KHZ 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.