Sistemas de Telecomunicaciones para Aplicaciones Críticas

Raúl Prieto M.
Sistemas de Telecomunicaciones
para Aplicaciones Críticas
© ABB Group
November 17, 2014 | Slide 1
Soluciones en Telecomunicaciones
El mundo de las Telecomunicaciones es
bastante amplio, cubriendo diferentes
necesidades para diferentes negocios.
Permanentemente está evolucionando, por
lo que en períodos cortos de tiempo la
tecnología queda obsoleta, requiriendo de
renovaciones.
Para ABB las telecomunicaciones son un
instrumento de apoyo al negocio principal,
no el negocio mismo.
Negocio de Portador Público
Es por ello que debemos conocer las necesidades de
nuestro negocio, pues en el ámbito de las
Telecomunicaciones existe una variedad de soluciones,
enfocadas en distintos negocios.
•
Negocios Telecomunicaciones (A nivel de acceso):
–
–
–
–
Alta capacidad de Transporte.
Fallas no tienen gran impacto.
Renovación de equipos cada 5 o menos años, por requerimientos de aumento
de BW o advenimiento de nuevas tecnologías.
Crecimiento e incorporación de nuevas Tecnologías constante
Negocio Crítico
Negocios Críticos:
Capacidad de Transporte baja a Media.
Fallas tienen o pueden tener alto impacto en
costos de producción o multas.
Sólo se trabaja con tecnologías probadas,
tanto a nivel de telecomunicaciones como a
nivel del sistema que utiliza el servicio. Ello
se traduce en que se produce renovación de
equipos en tiempos mayores a 10 o 15
años.
•
Carga muy valiosa, y
debemos protegerla
adecuadamente.
EJEMPLOS
MULTIPLEXORES DISEÑADOS PARA TELCOS
PROBLEMA
IMPACTO EN TELCO
IMPACTO EN LAT
Relojes poco precisos,
problemas de
Sincronismo
Pérdida de Paquetes,
Chasquidos en la
conversación
Menor disponibilidad de Teleprotecciones,
aumento de Probabilidad Disparo falso o perdida
comando.
Conmutación a ruta
respaldo sin señalización
a interfaces aplicaciones
Ráfagas de errores
durante conmutación
Aumento de Probabilidad Disparo falso.
Diferencial de línea no se entrea del cambio en
tiempo de Transmisión
Equipos sin soporte, se
discontinua Modelo
Ninguno, vida útil de
equipos menos a 5
años
Sistemas sin soporte, necesidad de actualizar a
tecnologías en desarrollo a pesar de no
requerirlas
Se incorpora Marca y se
instalan en subestaciones
Ninguno
Probabilidad de reset en los momentos que más
se necesita: ante una falla
MTBF declarado distinto
al real
Mínimo, corte servicios
en usuarios finales
Menor disponibilidad de Teleprotecciones,
aumento de Probabilidad Disparo falso o perdida
comando.. Mayores costos de Operación y
Mantenimiento
Negocio Crítico
El costo de inversión inicial es solo una
variable más.
Costo ampliación o
actualización en 10
años
Costo mantención en
10 años
Inversión inicial
Importancia de sistemas de Telecomunicaciones en LAT
Substation A
Substation B
HV-line
Protection
Relay
Teleprotection
Equipment
Physical
Link
Telecommunication
System
Teleprotection System
Protection System
Teleprotection
Equipment
Protection
Relay
Norma Técnica
4,4 horas al año
Funciones de la Teleprotección
Información
de Protección
Teleprotección
Canales De Comunicación
Teleprotección
Información
de Protección
Radio Link
TP1
Command
input
TP2
TP1
PLC
ETL
Power Line
PLC
ETL
TP2
Command
input (local)
Transmission
time
disturbance,
Impaiments
Command
output (remote)
Genuine
Command
Missing
Command
Dependability
Unwanted
Command
Security
Command
output
TIPOS DE COMANDO
DIRECTO: Su transmisión significa una apertura de la Línea,
por lo que se trata del comando más crítico
PERMISIVO: Su transmisión informa una condición de falla en
la línea desde el extremo opuesto. La protección operara al
ver la falla en Zona 2
BLOQUEO: Su transmisión indica que se deben bloquear
ordenes de apertura de la línea en el extremo opuesto: La
protección ve falla en Zona 4 (atrás de la línea), por lo que
indica a la Protección remota que no opere si ve falla en Zona
2.
Comandos a Transmitir por la Teleprotección
COMANDO
TIPO
DESCRIPCION
85D
Directo
50BF (falla
interruptor) , 87B
(Diferencial de
Barra, exigencia
norma técnica)
85A
Permisivo
21-21N Zona 2
típicamente
85C
Permisivo
67N (falla a tierra
por sobrecorriente
direccional)
Bloqueo
Permisivo
21-21N en Zona 4
Tipos de Teleprotección
Análoga
Condición Trip
Condición Normal
8
12
7
10
6
8
5
6
Nivel
4
4
Nivel
3
2
2
1
Monitoreo calidad
Señal a Ruido
0
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
0
Cada combinación de Frecuencias
determina él o los comandos
emitidos
La teleprotección ABB cuenta con algoritmo patentado para evaluación de
señal a ruido en el canal, y en base a ello define el óptimo de tiempo de
evaluación de condiciones para considerar el comando válido
NO ES LO MISMO PERMISIVO QUE DIRECTO
Tipos de Teleprotección
Digital
Condición Normal
Monitoreo tasa de
Error BER
Condición Trip
Se debe recibir palabra exacta
Cada palabra define él o los comandos emitidos
SOLUCIONES COMUNICACIONES ABB
Información
de Protección
Teleprotección
Canales De Comunicación
Teleprotección
Radio Link
TP1
TP2
TP1
PLC
ETL
Power Line
PLC
ETL
TP2
Información
de Protección
Critical environment
Life time cycle
• Equipment in substation/
mining environment will be
operating much longer in
comparison to public telecom
operators network
• Very high MTBF of the
equipment required to
guarantee correct operations
over total life cycle
• Long time availability of spare
parts & extension material
required
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FOX Family - Multiplexer Portfolio
FOX515H
STM-64
Transport Multiplexer providing
up to SDH STM-64 interfaces (10
Gb)
W
D
M
FOX660
Hybrid optical transport
multiplexer providing SDH
interfaces up to STM-16 & 10GbE
inclusive MPLS-TP in one device
FOX515 / 615
Combined access and transport
multiplexer providing up to SDH
STM-16 & 10GbE capacity and
many legacy data access
interfaces
STM-16
STM-4
STM-1
E3
E1
Legacy data ( < n x 64kbps)
Teleprotection / Voice
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Operational excellence
The need for multiservice networks
Requirement for huge variety of different
interfaces
Requirement for utility specific interfaces
such as Teleprotection
Requirement for real time data channels for
mission critical applications
Requirement for channel supervision for
mission critical services
Requirement for support of various protocols
and topologies
Requirement for highest communication
channel availability
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November 17, 2014 | Slide
Operational excellence
Guaranteed performance for real time applications
CADA DATO SE TRANSMITE SIEMPRE CADA 125 µs
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Future communication networks for power
utilities
FOX615
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ETL600 Onda Portadora
Why (still) PLC ?
• Economic justification
• Uses existing power lines
• Transmission medium as reliable as
the power line itself
• Shortest link for teleprotection
• Back-up of critical services
• Very long distances without
repeaters
• Fully under control of the Electric
Utility
• For the control and protection of
the electric power grid
"Insurance"
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November 17, 2014 | Slide 21
Modern PLC ….
•
•
•
•
•
•
Need for higher data speeds
Need for more channels
Solve frequency congestion problem
Integration into Digital Networks
LAN/IP connectivity
Network management
Compatibility with legacy systems,
services and application practice
Analog Services
Digital Services
ETL600 – Universal Digital PLC
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November 17, 2014 | Slide 22
ETL600 – Key Features
ETL600 integrates Digital PLC and
Analog PLC in the same platform
ETL600-050-1
(50 W, single rack
system)
Analog
•
•
•
Up to 3 "speech plus" channels
Integrated Teleprotection
Serial data channel
ETL600-100-2
(100 W, dual rack
system)
Digital
•
•
•
•
•
Scalable
•
Flexible
•
Future-proof
Flexible bandwidth selection
Dynamic speed adaptation (DSA)
Integrated Ethernet switch / IP router
Up to 16 compressed telephony channels
ETL600-050-2
(50 W, dual rack system)
also available
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ETL600 - Flexible Bandwidth Selection
Teleprotection
0
4
8
12
Up to 3 traditional analog PLC
channels with 4 kHz …
16
•
•
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November 17, 2014 | Slide 24
Speech
24 ….. 32 kHz
… and/or one digital PLC channel
with 32 kHz max. (up to 256+ kbps
data)
Teleprotection
Example:
20
Teleprotection
Teleop.
or Data
APLC
DPLC
4 kHz
4 kHz
Use the bandwidth as you prefer
Increase functionality as you need
Integrated Digital Voice
Compression
•
•
•
Digital Speech (O4CV)
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November 17, 2014 | Slide 25
Configurable interfaces per channel
– Foreign eXchange Subscriber (FXS)
– Foreign eXchange Office (FXO)
– 4-wire with E&M signaling
Voice coder, optimized for human voice
– according to ITU-T G.723.1
– with 5.3 or 6.3 kbps data rate
Services
– Voice
– FAX
– Signalization
• DTMF
• E&M with pulse-code dialing
• Call Progress Tones CP
(dial-, busy- & idle-tones)
Data rate
(kbps)
DSA - The key to high link availability
DSA keeps your
system running over
a wide range of SNR
DSA
Highest average data
throughput
Sustained operation
under difficult
channel conditions
SNR (dB)
foul … fair weather
high …. low noise
•
•
•
Dynamic Speed Adaptation (DSA)
automatically adapts the data rate to the prevailing line conditions
Programmable service priorities
Teleprotection always has 1st priority
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November 17, 2014 | Slide 26
Teleprotección NSD570
Versatilidad y Confiabilidad
NSD570 - Conectividad
• Comunicación digitales
–
–
–
–
Cualquier
medio de
transmisión
Sistemas de Fibra Óptica
Enlaces Micro Ondas
Canales Ethernet
Transferencia de commandos vía GOOSE con
la Protección
• Comunicación analógicas
– Canales de Voz
– Enlaces OPLAT
– Cables de Telecomunicaciones
NSD570 - Conectividad
•
•
Distintas interfaces para cualquier medio de transmisión
Configuraciones redundantes para mayor seguridad
AFS Family
Overview
AFSView
AFF650
AFS677/AFR677
AFS670/675
AFS650/655
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November 17,
2014 | Slide 30
ABB FOX Switch Family
Utility Grade Switches
• IEC 61850 approved in SVC Baden
• IEEE 1613 compliant
EMI substations requirement
• Fanless design
For switches & routers
• Extended temperature range
0°C up to 60°C
option -40°C to 85°C (70°C AFx677)
option conformal coating (high humidity)
• Redundant power supply
• AC power supply (90 .. 265 VAC)
and/or
DC power supply (18 .. 60, 77 .. 300 VDC)
AFS670/ AFS675
•
•
•
•
•
19” managed Switch of utility grade
Metal housing, Ports on front or on rear
High port density, modular concept
– Up to 28 FE ports (electrical, optical or SFP cages)
– Huge variety on optical ports: SFP cages, SC, ST,.., MM and SM
– SFP’s in various versions available (MM, SM, single fibre)
24/36/48 VDC or 60/120/250 VDC, 110/230VAC Power supply, Redundant Power supply
possible
CRA (Configuration Recovery Adapter) port for easy exchange of product
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November 17, 2014 | Slide
•
•
•
•
•
•
AFF650: ABB FOX Firewall
Hardware
2 ports 100BASE-X
– TX/TX
– FX/FX
– FX/TX including single mode fibre
1 RS232 port with RJ11 socket for
– configuration of AFF
– secure modem access to network for
remote diagnosis
1 USB socket for CRA support
Temperature range:
– Standard: 0°C to +60°C
– On request: -40°C to +60°C
Voltage range:
– 9.6 to 60 VDC
– 18 to 30 VAC
Power consumption: 9.6 VA max. at 24 VDC
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November 17, 2014 | Slide 33