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COMUNICAÇÃO EM IEDs - Coggle Diagram
COMUNICAÇÃO EM IEDs
Fundamentos dos Protocolos
Mestre/Escravo
Em protocolos em que se têm um equipamento iniciando/controlando a comunicação, esse equipamento é denominado de mestre e os demais elementos que só respondem às instruções do mestre são denominados escravos.
Publicador/Assinante
Temos um elemento que publica as informações na rede e todos os elementos que recebem essas informações definem se são assinantes ou não daquele dado publicado.
Multicast/Unicast/Broadcast
Multicast é quando enviamos uma informação par a um grupo, vários equipamentos; Unicast a informação é enviada à apenas um indivíduo; Broadcast a informação é enviada para todos os equipamentos indiscrimitavelmente.
Varredura (polling) versus baseada em eventos (event-based)
Mensagens não solicitadas
Mensagens que não foram sinalizadas inicialmente são solicitadas para
Endereço do nó
é uma identificação do dispositivo na rede.
Tipo de função/serviço de comunicação
Está ligado a nomenclatura dos protocolos para casos em que temos protocolos que possuem vários serviços diferentes.
Endereço do dado
Local e a posição em que o dado está guardado.
Protocolos da Norma IEC61850
Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE)
Utilizado para a comunicação entre IEDs ou entre IEDs e equipamentos.
Mensagens unidirecionais do tipo multicast que carregam informações entre os IEDs, são responsáveis pelo tráfego de mensagens que informam sobre a atuação de qualquer proteção ou sinal digital.
Essas mensagens são tão rápidas que conseguem ser mais rápidas que a própria atuação física de uma proteção de um relé para outro.
Atua diretamente na camada de enlace e física
Sampled Values (SV)
Utilizado para a comunicação entre equipamentos e IEDs.
Responsável pelo tráfego das leituras analógicas da subestação.
Por meio deste protocolo, TC’s e TP’s conseguem enviar suas medições para relés através de leituras digitais pela própria rede ethernet.
Atua diretamente na camada de enlace e física
Manufacturing Message Specification (MMS)
Utilizado para comunicação com baixa restrição temporal entre SCADA e IEDs.
São mensagens do tipo unicast, enviadas a um consumidor apenas e que, em geral, é um supervisório.
Atua também nas camadas anteriores de transporte e rede.
Protocolos de sincronismo temporal
Protocolo de Tempo de Rede Simples (SNTP)
É uma adaptação do Network Time Protocol (NTP).
Utilizado para sincronizar pulsos de disparo do computador na internet.
É importante para que os dispositivos que são conectados juntos tenham o mesmo tempo e, com isso, possam efetivamente executar ações em tempo real um com o outro.
Precision Time Protocol (PTP)
É utilizado para sincronizar os relógios através de uma rede de computadores. Em uma rede de área local, ele alcança precisão de um relógio na faixa de sub-microssegundos, tornando-o adequado para sistemas de medição e controle.
Links externos
https://pt.wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol
https://www.cisco.com/c/pt_br/support/docs/smb/switches/cisco-esw2-series-advanced-switches/smb4173-simple-network-time-protocol-sntp-authentication-configurati.pdf
https://pt.wikipedia.org/wiki/Precision_Time_Protocol
https://alfacomp.net/2020/12/16/interfaces-modbus-em-redes-distribuidas-de-automacao-e-controle/
https://www.automacaoindustrial.info/automacao-eletrica-com-iec-61850/
https://www.automacaoindustrial.info/redes-iec-61850-estudo-de-protocolo-e-exemplo-de-aplicacao/
Características necessárias para que um IED se comunique.
Interface de Comunicação
Um hardware que adere a um padrão. Ex: Ethernet que adere ao padrão IEE802.3
Seguem padrões ou normas que determinam suas características elétricas, e recomendações para interligação entre elementos.
Interfaces de Comunicação mais usadas no setor elétrico
Seriais - USB, RS232, RS485
Ethernet
Conversores de Mídia
Possibilitam transformar de um meio físico para outro.
Exemplo: RS485 para fibra-ótica monomodo
Gateways
São servidores de comunicação ou concentradores e possuem entrada e saídas em diversos padrões de interfaces.
Algoritmos de Protocolo
Um software com serviços aderentes aos protocolos, e esse protocolo não necessariamente é aderente às normas. Ex: DNP3
Protocolos de Comunicação mais encontrados na automação do setor elétrico
DNP3
Distributed Network Protocol
O IEEE adotou o DNP3 como o padrão IEE 1815-2010
Usa CRC para detectar erros nos pacotes de dados transmitidos.
Possui serviços mapeados nas camadas 2, 4 e 7 do modelo OSI. Por atuar na camada 4, camada de transporte, permite fragmentar os pacotes.
Foi desenvolvido para o setor elétrico e compartilha objetos com a IEC60870-5.
Envio de dados orientado à eventos.
IEC60870
IEC 60870-5-101
IEDs em comunicação serial
IEC 60870-5-103
Relés Digitais
IEC 60870-5-104
Uso do 101 através de redes, em especial Ethernet
IEC 60870-6-ICCP
Direcionado para comunicações em redes de longa distância.
MMS/GOOSE/SV
ModBus
Protocolo aberto para comunicação mestre/escravo
Não há definição de objetos, a codificação dos dados fica a cargo do usuário.
Usa CRC para a verificação de pacotes.
Possui poucas funções que o manpular, sendo apenas 3 tipos de dados.
Importante: Não foi projetado para o setor elétricos.
Possui versão para Ethernet.
UCA 2.0
Só admite interface Ethernet, foi substituído pelos protocolos da IEC61850
Telegyr 8979
Memória
Parte fundamental para que ocorra a comunicação em IEDs, pois é nela que temos, por exemplo, a base de dados de configuração e registro de eventos.
Por meio da memória podemos armazenar os parâmetros das interfaces de comunicação e dos algoritmos de protocolos.
Cada algoritmo de protocolo utilizará um serviço de acesso à base de dados do IED.
Os dados que serão transmitidos e/ou recebidos devem possuir um modelo ou uma estrutura de armazenamento.
Essa codificação revelará que tipo de informação está contigo no dado.
Esquema de funcionamento dos protocolos da norma IEC 61850
GOOSE
Figura 1 do arquivo Imagens
SV
Figura 2 do arquivo Imagens
Disponibilizados na vídeo aula 10, ministrada e disponibilizada pelo professor Rainer Zanghi
MMS
Figura 3 do arquivo Imagens