Protocols de redundància per protegir la xarxa

Històricament, els sistemes de protecció, automatització i control (PAC) s'han basat en la comunicació cablejada: directa i amb connexions punt-a-punt entre dispositius electrònics intel·ligents (IEDs). El problema d'aquest enfocament rau en la dificultat de corregir, modificar i actualitzar la lògica de control.

Afortunadament, Ethernet s'ha convertit en el mitjà preferit de comunicació per a qualsevol xarxa de comunicació i àrea local (LAN). La missatgeria estàndard GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) és un dels serveis de l'IEC61850 que ha contribuït a anar eliminant aquest cablejat punt a punt, simplificant en gran mesura els canvis d'enginyeria.

El servei GOOSE substitueix la selectivitat cablejada entre reles de protecció IEDs aprofitant la pròpia xarxa Ethernet present en la instal·lació. Quan es detecta un esdeveniment, els IED utilitzen una transmissió de multidifusió per notificar l'esdeveniment a qualsevol dispositiu a la xarxa que utilitzi IEC61850. En aquest tipus d'actuacions es requereix que l'enviament d'aquests missatges sigui el més ràpid possible, per això els equips en IEC61850 poden enviar aquests missatges en 10 ms. Es tracta d'un procés més ràpid que el contacte digital, que només permet enviar una informació i resulta complex cobrir llargues distàncies. Amb la xarxa Ethernet i el servei GOOSE, es pot arribar a enviar un paquet d'informació sense necessitat d'establir una xarxa addicional de comunicació, economitzant així la instal·lació. A més, el servei GOOSE en IEC61850 pot conviure amb altres missatges d'altres protocols de comunicació a la xarxa Ethernet disposant de la màxima prioritat com a missatge, fins i tot davant d'una xarxa saturada.

Ara, centrem-nos en la redundància Ethernet. La redundància consisteix a assegurar la supervivència de la xarxa davant d'una fallada, proporcionant rutes de dades alternatives quan es produeix una fallada d'enllaç. Hi ha dues tècniques bàsiques de redundància que asseguren la comunicació de dades:

Redundància activa: on tots dos enllaços estan actius al mateix temps.
Redundància passiva: on un enllaç està actiu i l'altre està en mode d'espera.

A causa de que es necessita més temps per tornar a reconfigurar la xarxa en el cas d'una fallada, la redundància passiva no és adequada per entorns d'alta disponibilitat com subestacions, refineries de metalls, plantes químiques i altres aplicacions electro-intensives.

IEC 61850 especifica dos protocols de redundància activa: el protocol de redundància en paral·lel (PRP) i el protocol de redundància d'alta disponibilitat sense fissures (HSR). Tant l'un com l'altre dupliquen totes les dades transmeses i permeten temps de commutació zero si es presenta una fallada en algun cable o en algun switch. Actualment, els dispositius IED disposen d'aquests protocols per tal de crear xarxes de major disponibilitat d'Ethernet que permetin la interoperabilitat sense temps de reconfiguració (i per tant, sense pèrdua de dades), i amb total compatibilitat amb els requisits de la norma IEC 61850.

Font: Schneider