Evaluación de indicadores de desempeño en una red de comunicaciones para un caso de estudio de subestación digital en el sector eléctrico colombiano
Este proyecto se enfoca en la evaluación de indicadores de desempeño de redes de comunicación específicamente para subestaciones digitales en el contexto del sector eléctrico colombiano. Se llevó a cabo una investigación exhaustiva que incluyó la revisión de patentes, análisis de lecciones aprendida...
- Autores:
-
Tovar Lozada, Jaiverth Adrian
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/73892
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/1992/73892
- Palabra clave:
- Desempeño de una red de comunicaciones
Indicadores de desempeño
Simulación
Redes eléctricas
Confiabilidad
Estimación de ancho de banda
Diseño de subestación
Subestación digital
Ingeniería
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Este proyecto se enfoca en la evaluación de indicadores de desempeño de redes de comunicación específicamente para subestaciones digitales en el contexto del sector eléctrico colombiano. Se llevó a cabo una investigación exhaustiva que incluyó la revisión de patentes, análisis de lecciones aprendidas, y artículos académicos, complementada con discusiones con expertos del sector. Esta investigación reveló que la innovación actual se orienta hacia la modernización del sector eléctrico. Sin embargo, se identificaron desafíos significativos, como la interoperabilidad incompleta de los equipos a pesar de la existencia del estándar IEC61850, preocupaciones crecientes en torno a la ciberseguridad de los datos y las redes de comunicaciones, y la falta de una normativa específica en Colombia, lo cual ha desmotivado la implementación de subestaciones digitales. Centrándose en las normativas IEC 61850 e IEC 61869, el proyecto realizó un análisis detallado de los protocolos Sampled Values y GOOSE. Mediante el estudio de diversas arquitecturas de comunicación, se evaluó la confiabilidad de estas. Adicionalmente, el proyecto diseñó una subestación digital empleando la configuración de interruptor y medio y llevó a cabo la modelización de su red de comunicaciones en NetSim para su posterior simulación. Durante la simulación, se examinaron indicadores clave de desempeño, como los retrasos y las pérdidas de paquetes, con el fin de determinar su eficacia en la operación de las subestaciones digitales. Los resultados mostraron que, en general, la red opera de manera eficiente, aunque se detectaron problemas específicos en las conexiones de los equipos del corte 2 del diámetro, los cuales no cumplen con los requisitos establecidos en el estándar. |
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RojasRojas, A., “Digital substations: Challenges and opportunities.” https://axongroup.com.co/eng/developement/digital-substations-challenges-and-opportunities/, 2023. Froese, M. y Kunsman, S. A., “Going digital: A look at the modern substation,” Wind Power Engineering, 2017, https://www.windpowerengineering.com/going-digital-look-modern-substation/. Director of Product Management & Applications at ABB. McFadyen, S., “How a digital substation works.” https://myelectrical.com/notes/entryid/245/how-a-digital-substation-works, 2014. Song, E. Y., Lee, K. B., FitzPatrick, G. J., y Zhang, Y., “Interoperability test for iec 61850-9-2 standard-based merging units,” en 2017 IEEE Power Energy Society Innovative Smart Grid Technologies Conference (ISGT), pp. 1–6, 2017, doi:10.1109/ISGT.2017.8086084. Siemens Knowledge Hub, “The many faces of the SIPROTEC 5 Merging Unit.” https://www.youtube.com/watch?v=nf9woT8U-Jk, 2020. International Electrotechnical Commission, “IEC 61869-9: Instrument transformers - Part 9: Digital interface for instrument transformers,” International Standard, International Electrotechnical Commission, 2016. Edition 1.0. Aftab, M. A., Roostaee, S., Hussain, S. M. S., Ali, I., Thomas, M. S., y Mehfuz, S., “Performance evaluation of iec 61850 goose based inter substation communication for accelerated distance protection scheme,” IET Digital Library, 2018. León, H., Montez, C., Valle, O., y Vasques, F., “Real-time analysis of time-critical messages in iec 61850 electrical substation communication systems,” Energies, vol. 12, no. 12, 2019, doi:10.3390/en12122272. IEC, “IEC 61850-8-1: Specific communication service mapping - mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3,” technical report, IEC, 2020. Facebook Engineering, “Ptp: Timing accuracy and precision for the future of computing,” 2022, https://engineering.fb.com/2022/11/21/production-engineering/future-computing-ptp/. Publicado en la categoría de Connectivity, Networking Traffic, Open Source, Production Engineering, Uncategorized, Web. Øverby, K. B., “Addressing reliability challenges in digital substation automation systems: A comparative analysis of digital versus conventional substations and an examination of the iec 61850 redundancy protocols,” master’s thesis, Norwegian University of Science and Technology (NTNU), 2023. Slattery, T. y Burke, J., “Vlan (virtual lan).” https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/virtual-LAN, 2022. Herrera, M., Sasidharan, M., Cassidy, S., y Parlikad, A. K., “Performance assessment of a communication infrastructure with redundant topology: A complex network approach,” Computer Networks, vol. 228, p. 109747, 2023, doi:https://doi.org/10.1016/j.comnet.2023.109747. The Lens, “Free & open patent and scholarly search,” 2023, https://www.lens.org/. van Rensburg, M., Dolezilek, D., y Dearien, J., “Case study: Lessons learned using iec 61850 network engineering guideline test procedures to troubleshoot faulty ethernet network installations,” en Power and Energy Automation Conference, (Spokane, Washington), Schweitzer Engineering Laboratories, Inc., 2017. Myrda, P., “Iec 61850 implementation: Status and challenges,” Interim Report 3002000601, Electric Power Research Institute (EPRI), 2013. EPRI Project Manager. OMICRON, “Prueba y medición de redes de comunicaciones.” https://www.omicronenergy.com/es/aplicacion/iec-61850-y-la-subestacion-digital/prueba-y-medicion-de-redes-de-comunicaciones/, 2024. Chen, Y., Zhang, J., Han, Q., Guo, C., y Zhang, Q., “Message flow modeling analysis and application for digital substation process layer network,” en 2017 IEEE 7th Annual International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), pp. 1351–1355, 2017, doi:10.1109/CYBER.2017.8446593. Valdés, R., “Subestaciones digitales: El camino hacia una red inteligente,” ElectroIndustria, 2015, https://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=2474. International Electrotechnical Commission, IEC 61850-9-2 Edition 2.1 2020-02: Communication networks and systems for power utility automation – Part 9-2: Specific communication service mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3, 2.1 ed., 2020. Consolidated version. Matoušek, P., “Description of iec 61850 communication,” Rep. Tec. FIT-TR-2018-01, Faculty of Information Technology, Brno University of Technology, Brno, Czech Republic, 2018. Last update: February 2019. Vargas, J., “Esquema de barras de una subestación.” https://ingenieriadesubestaciones.com/esquema-de-barras-de-una-subestacion/, 2020. |
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Durante la simulación, se examinaron indicadores clave de desempeño, como los retrasos y las pérdidas de paquetes, con el fin de determinar su eficacia en la operación de las subestaciones digitales. 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