Procedimiento de identificación de cableado incorrecto de dispositivos (1 a 5) conectados a redes de comunicación industrial redundantes (A,

B), que comprende - establecer, mediante un dispositivo de recepción (3), un primer estado de conexión (conA, conB) dependiendo de si los puertos (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3) reciben o no mensajes de un primer dispositivo de envío (1), - recibir, a través de los puertos de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), una primera pluralidad de mensajes del primer dispositivo de envío (1), y establecer unos primeros eventos de error en función de si un identificador (A, B) de un puerto de recepción coincide o no con un identificador de red (A, B) de un mensaje recibido, - determinar, para cada puerto de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), un primer y segundo índice de error (errA1, errB1) en relación con los primeros eventos de error, - establecer, mediante el dispositivo receptor (3), un segundo estado de conexión (conA, conB) dependiendo de si los puertos de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3) reciben o no mensajes de un segundo dispositivo de envío (2), - recibir, a través de los puertos de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), una segunda pluralidad de mensajes del segundo dispositivo de envío (2), y establecer segundos eventos de error, dependiendo de si un identificador (A, B) de un puerto de recepción coincide o no con un identificador de red (A, B) de un mensaje recibido, y - determinar, para cada puerto de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), un primer y segundo índice de error (errA2, errB2) en relación con los segundos eventos de error, caracterizado porque el procedimiento comprende - identificar la posición y/o el tipo de un cableado incorrecto en el dispositivo de recepción (3) y/o uno de los dispositivos de envío (1, 2) sobre la base del primer y segundo condición estado de conexión (conA, conB) y en base a los índices de erros determinados (errA1, errB1; errA2, errB2)

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de sistemas de comunicación industrial con redes de comunicación redundante, y en particular a sistemas de automatización de subestaciones. Se aparta de un procedimiento de identificación de cableado incorrecto de los dispositivos conectados a redes redundantes tal como se describe en el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la invención

En las redes de comunicación industrial de sistemas de control distribuido, la fiabilidad o la disponibilidad es un tema clave, ya que una red de comunicación que falla generalmente implica una interrupción del sistema de control, provocando eventualmente un cierre del proceso industrial controlado. Por lo tanto, la redundancia de la red de comunicación es una característica importante de todos los sistemas de control industrial que exigen una alta disponibilidad, en particular en caso de comunicaciones basadas en Ethernet con conmutadores comerciales o si una de las redes redundantes es una red existente, tal como Internet.

Con el fin de evitar el cableado incorrecto o incorrecto de las redes redundantes en los puertos de un dispositivo del sistema de control, se pueden prever diseños dedicados de las clavijas de las diferentes redes o un código de colores de los cables y clavijas para facilitar la inspección visual. Sin embargo, estos procedimientos requieren un esfuerzo adicional de ingeniería, que genera costes adicionales para las piezas hechas a medida, y son incompatibles con componentes comerciales estándar, o las redes de comunicación ya existentes.

Las alternativas se basan en la identificación de los puertos del dispositivo y/o las redes redundantes a las que se asignan los puertos, e incluir esta identificación en un mensaje enviado a través de la red. La publicación de la solicitud de patente US2004061486 describe una forma de detectar cableado incorrecto en un sistema que comprende placas en un sistema informático o de memoria, cuyas placas están conectadas mediante redes de extremo trasero redundantes o bucles de comunicación. Los mensajes de identificación, mediante un identificador de extremo trasero o ID del bucle, una red redundante de extremo trasero se extiende mediante un procesador central y se evalúa con el fin de determinar si procede o no que todas las placas estén conectadas a la misma red de extremo trasero redundante. Este procedimiento es específico para topologías de bucle interconectadas en serie con placas vecinas. La identificación de un puerto individual mal conectado requiere la intervención del usuario y se inicia con una investigación de la placa más cercana al procesador central que señaliza un cableado incorrecto.

Las subestaciones en redes de alta y media tensión incluyen dispositivos primarios tales como cables eléctricos, líneas, barras de bus, interruptores, transformadores de potencia y transformadores de instrumentos, que se organizan generalmente en yardas y/o bahías de conmutación. Estos dispositivos primarios son operados de forma automatizada a través de un sistema de automatización de subestaciones (SA). El sistema SA comprende dispositivos secundarios programables basados en microprocesadores, llamados Dispositivos Electrónicos Inteligentes (IED) responsables de la protección, el control y la monitorización de los dispositivos primarios. Los IED son generalmente asignados de uno a tres niveles jerárquicos, es decir, el nivel de la estación, el nivel de bahía o de aplicación, y el nivel de proceso de separación del nivel de bahía mediante una interfaz de proceso. El nivel de la estación del sistema SA incluye una estación de trabajo del operador (OWS), con una interfaz hombre-máquina (HMI) y una puerta de entrada a un Centro de Control de Red (NCC). Los IEDs en el nivel de la bahía, llamada también unidades de bahía, a su vez están conectados entre sí y con el IED en el nivel de la estación a través de un bus entre bahías o de estación. Los puntos de conexión de red de comunicación de esta última, es decir, los (los puertos de los) conmutadores Ethernet a los que se conectan varios IEDs de aplicación y de nivel de la estación, tienen un tiempo medio relativamente corto hasta el fallo (MTTF). Por lo tanto, cada IED está conectado a través de dos puertos distintos a dos redes de comunicación distintas, y por lo tanto, redundantes, ya que los canales de comunicación física (gestionados de acuerdo con el protocolo de redundancia en paralelo PRP), o dos interruptores diferentes en una configuración de anillo (gestionada por ejemplo, de acuerdo con el protocolo de árbol de extensión rápida RSTP, o con el protocolo de redundancia de medios MRP IEC 62439).

En contraste con las conexiones directas por cable como en la los bucles de comunicación mencionados anteriormente, las redes o buses de comunicación comprenden una pluralidad de puntos de acceso o conmutadores de cuyos cables se conectan a los dispositivos del sistema de control, es decir, a sus puertos y circuitos de comunicación. Además de diagnosticar un enlace entre dos dispositivos que comprenden un cableado incorrecto que perjudica la redundancia deseada, también se desea una identificación de la ubicación exacta (dispositivo y puerto) de una conexión incorrecta. Esta identificación puede comprender una indicación de si sólo un puerto está conectado, o si ambos puertos están conectados a la misma red, o si ambos puertos están conectados cruzados a las redes equivocadas.

Descripción de la invención

Por lo tanto, es un objetivo de la invención identificar, con una alta probabilidad, cualquier conexión errónea de cable de los dispositivos del sistema de control conectados a las redes de comunicaciones redundantes. Este objetivo se logra mediante un procedimiento y un dispositivo para la identificación de un cableado incorrecto de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 6, respectivamente. Otras realizaciones preferidas son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes.

Según lo propuesto en la norma IEC 62439 (protocolo de redundancia en paralelo PRP), los mensajes, incluyendo una identificación del remitente o la dirección de origen, así como la identificación de red o puerto del dispositivo asociado se transmiten desde un dispositivo de envío a un dispositivo de recepción a través de redes redundantes. El dispositivo receptor o de destino determina un estado de conexión que indica si un mensaje o no ha sido recibido en un puerto de un dispositivo particular, así como un evento de error que indica si dicho puerto del dispositivo está asociado a la red identificada en el mensaje recibido. De esta manera, para al menos dos dispositivos diferentes de envío, la invención produce, además de diagnosticar una trayectoria de comunicación inadecuada entre dos dispositivos, una indicación de la ubicación y/o el tipo de cableado incorrecto.

En variantes preferidas, los eventos de un solo error son suplantados por índices de error calculados como la probabilidad de recibir mensajes en un puerto de dispositivo que no está asociado a la red identificada en el mensaje recibido y comparado con umbrales de error con el propósito de identificar un cableado incorrecto. Como algunos de los mensajes se pueden retrasar en un puerto más que en el otro, o puede ser que falten debido a perturbaciones temporales en alguna red, la reversión de dichas probabilidades evita que los mensajes singulares finjan una situación de fallo particular y se eliminan conclusiones erróneas.

El procedimiento propuesto se puede utilizar con la norma, con redes de comunicación estándar, como los sistemas de conmutación basados en Ethernet o Internet, y protocolos estandarizados, tales como protocolo TCP/IP, y no necesita ninguna modificación de hardware. Un diagnóstico automático y correcto de los puertos mal conectados de hasta dos dispositivos es posible, y también se puede lograr un diagnóstico correcto en muchas situaciones donde incluso más dispositivos están mal conectados.

La invención se aplica de manera más beneficiosa a sistemas de Automatización de Subestaciones (SA), para los que la supervisión de dispositivos electrónicos inteligentes (IED) como dispositivos receptores están configurados para diversos propósitos mediante de un archivo de configuración IEC 61850 SCL. Además de la Automatización de Subestaciones, es evidente que los principios y los procedimientos son igualmente aplicables a otros sistemas de automatización con una descripción de la configuración estándar, tales como energía eólica, hidroeléctrica y recursos distribuidos de energía (DER).

El... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de identificación de cableado incorrecto de dispositivos (1 a 5) conectados a redes de comunicación industrial redundantes (A, B), que comprende

- establecer, mediante un dispositivo de recepción (3), un primer estado de conexión (conA, conB) dependiendo de si los puertos (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3) reciben o no mensajes de un primer dispositivo de envío (1), -recibir, a través de los puertos de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), una primera pluralidad de mensajes del primer dispositivo de envío (1), y establecer unos primeros eventos de error en función de si un identificador (A, B) de un puerto de recepción coincide o no con un identificador de red (A, B) de un mensaje recibido, -determinar, para cada puerto de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), un primer y segundo índice de error (errA1, errB1) en relación con los primeros eventos de error, -establecer, mediante el dispositivo receptor (3), un segundo estado de conexión (conA, conB) dependiendo de si los puertos de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3) reciben o no mensajes de un segundo dispositivo de envío (2), -recibir, a través de los puertos de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), una segunda pluralidad de mensajes del segundo dispositivo de envío (2), y establecer segundos eventos de error, dependiendo de si un identificador (A, B) de un puerto de recepción coincide o no con un identificador de red (A, B) de un mensaje recibido, y -determinar, para cada puerto de recepción (3A, 3B) del dispositivo de recepción (3), un primer y segundo índice de error (errA2, errB2) en relación con los segundos eventos de error, caracterizado porque el procedimiento comprende -identificar la posición y/o el tipo de un cableado incorrecto en el dispositivo de recepción (3) y/o uno de los dispositivos de envío (1, 2) sobre la base del primer y segundo condición estado de conexión (conA, conB) y en base a los índices de erros determinados (errA1, errB1; errA2, errB2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende

- identificar un cableado incorrecto en el dispositivo de recepción (3) y/o uno de los dispositivos de envío (1, 2) mediante la comparación de los índices de error con umbrales de error.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que las redes de comunicación redundantes (A, B) son parte de un sistema de automatización de subestaciones (SA).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que el dispositivo de recepción (3) y los dispositivos de envío (1, 2) se configuran como Dispositivos Electrónicos Inteligentes (IED) de supervisión y supervisados mediante un archivo de configuración IEC 61850 SCL.

5. Programa informático para la identificación de cableado incorrecto de dispositivos (1 a 5) conectados a las redes de comunicación industrial redundantes (A, B), que se puede cargar y ejecutar en una unidad de procesamiento de datos y cuyo programa informático realiza, al ser ejecutado por una o varias unidades de procesamiento de datos de comunicación, el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Dispositivo (3) para la identificación de cableado incorrecto de dispositivos (1 a 5) conectados a redes de comunicación industrial redundantes (A, B), que comprende medios para

- establecer un primer y segundo estado de conexión (conA, conB) dependiendo de si un puerto de recepción (3A, 3B) del dispositivo (3) recibe o no un mensaje desde un primer o segundo dispositivo de envío (1, 2), -recibir, a través de un puerto de recepción (3A, 3B), un mensaje desde el primer o segundo dispositivo de envío (1, 2), y establecer un primer o segundo evento de error en función de si un identificador (A, B) del puerto de recepción coincide o no con un identificador de red (A, B) del mensaje recibido, e -identificar un cableado incorrecto en el dispositivo (3) y/o uno de los dispositivos de envío (1, 2) en función del primer y segundo estado de conexión (conA, conB) y eventos de error.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que está configurado como una Dispositivo Electrónico Inteligente (IED) de supervisión mediante un archivo de configuración IEC 61850 SCL.

8. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que comprende medios para

- determinar, para cada puerto de recepción (3A, 3B) del dispositivo (3), un primer y segundo índice de error (errA1, errB1; errA2, errB2) en relación con el primero y segundo eventos de error establecido para una pluralidad de mensajes recibidos del primer y segundo dispositivo de envío, respectivamente, e -identificar un cableado incorrecto en el dispositivo de recepción (3) y/o uno de los dispositivos de envío (1, 2) sobre la base de los índices de error determinados.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que comprende medios para

- identificar un cableado incorrecto en el dispositivo de recepción (3) y/o uno de los dispositivos de envío (1, 2) mediante la comparación de los índices de error con umbrales de error.