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Title in Portuguese: Plataforma de testes e virtualização de dispositivos eletrônicos inteligentes baseados na Norma IEC 61850
Author: Magalhães, Lucas Félix
Advisor(s): Melo, Lucas Silveira
Co-advisor(s): Leão, Ruth Pastôra Saraiva
Keywords: Automação
IEC 61850
IED
Virtualização
Plataforma de testes
Issue Date: 2019
Citation: MAGALHÃES, Lucas Félix. Plataforma de testes e virtualização de dispositivos eletrônicos inteligentes baseados na Norma IEC 61850. 2019. 99 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: A evolução tecnológica proporcionou ao Sistema Elétrico de Potência (SEP), avanços em automação ao longo das décadas, saindo de dispositivos puramente analógicos até o advento dos Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (IED), os quais são digitais utilizando-se de protocolos de comunicação. A grande variedade de dispositivos com protocolos de comunicação proprietários passou a representar um desafio ao setor por dificultar a interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes, forçando a utilização de um mesmo fabricante ou de gateways conversores de protocolo, o que aumentava os custos do Sistema de Automação (SAS). A criação da norma IEC 61850 representou um marco por definir pré-requisitos, modelagem de dados, serviços e protocolos de comunicação que deveriam ser utilizados em IEDs de controle e automação. No entanto, mesmo com a normatização, dificuldades de interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes ainda persistem. São diversas as situações em que são necessários testes de viabilidade e compatibilidade entre dispositivos, redes de comunicação, sistemas supervisórios ou aplicações de automação. Faz-se então necessária uma ferramenta que não apenas permita testar as funcionalidades de comunicação de IEDs baseados na norma IEC 61850, mas também virtualizar quaisquer dispositivos através de seu modelo de dados. A Tecnologia de Virtualização vem ganhando espaço no setor elétrico, mostrando capacidade para alcançar melhorias de eficiência operacional e proporcionar redução de custos com hardware em ambientes de SAS. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma de testes para funcionalidades de comunicação e interoperabilidade de IEDs, com base nos protocolos da norma IEC 61850, a qual objetiva realizar testes de comunicação e integração para IEDs reais, além de virtualizar, do ponto de vista das funcionalidades de comunicação, quaisquer IEDs compatíveis com a norma, através do modelo de dados do IED. A plataforma apresenta ainda um simulador de mensagens GOOSE em larga escala, para realizar testes de desempenho de IEDs em meio a redes de comunicação submetidas à sobrecarga. A plataforma foi desenvolvida em linguagens Python e C, através da biblioteca computacional de código aberto libIEC61850, tendo sido testada e validada em laboratório, a partir da infraestrutura de testes do Grupo de Redes Elétricas Inteligentes da UFC – GREI, apresentando resultados satisfatórios como ferramenta de testes de comunicação padrão IEC 61850.
Abstract: The technological evolution provided the Electrical Power System (EPS), advances in automation over the decades, leaving from purely analog devices until the advent of Intelligent Electronic Devices (IED), which are digital using communication protocols. The wide variety of devices with proprietary communication protocols presented a challenge to the sector by hindering interoperability between devices from different manufacturers, forcing the use of the same manufacturer or gateways protocol converters, which increased the costs of the Automation System (SAS). The creation of the IEC 61850 standard represented a milestone in defining prerequisites, data modeling, services and communication protocols that should be used in control and automation IEDs. However, even with standardization, difficulties of interoperability between devices from different manufacturers still persist. There are several situations in which feasibility tests and compatibility between devices, communication networks, supervisory systems or automation applications are required. A tool is then needed that not only allows to test the IED 61850 IED communication functionality, but also to virtualize any devices through its data model. Virtualization Technology has been gaining ground in the electrical sector, showing the ability to achieve operational efficiency improvements and provide hardware cost savings in SAS environments. This work presents the development of a test platform for communication and interoperability functionalities of IEDs, based on the protocols of the IEC 61850 standard, which aims to perform communication and integration tests for real IEDs, besides virtualizing, from the point of view of the communication capabilities, any IEDs compliant with the standard, through the IED data model. The platform also features a large-scale GOOSE message simulator to perform IED performance tests on communication networks subjected to overload. The platform was developed in Python and C languages, through the libIEC61850 open source computational library, having been tested and validated in the laboratory, based on the testing infrastructure of the UFC - GREI Intelligent Electrical Networks Group, presenting satisfactory results as a tool for IEC 61850 standard communication tests.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/45269
metadata.dc.type: TCC
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