El Nexus® 1500+ es un analizador de calidad de onda IEC 61000-4-30 Clase A y un medidor de facturación que funciona también como unidad de medida fasorial (PMU): transmite sincrofasores IEEE C37.118 a hasta 60 tramas por segundo. Un solo equipo en la subestación factura la energía con un 0,06 % de precisión, registra los eventos de calidad de suministro y alimenta un sistema de supervisión de área extensa.
Las redes con cada vez más generación basada en inversores son más rápidas y menos tolerantes que aquellas para las que se diseñó el SCADA. El SCADA interroga valores cada pocos segundos sin una referencia de tiempo común; una PMU, en cambio, entrega varias veces por segundo el módulo y el ángulo de fase de tensiones y corrientes, referidos al mismo tiempo absoluto en toda la red. Integrar esa función en el medidor que ya está instalado en el punto de conexión evita una PMU independiente, su cableado y su espacio en el panel.
Ver el equipo: ficha del analizador de calidad de onda Nexus 1500, con catálogo y características.
Qué datos entrega la PMU del Nexus 1500+
Un sincrofasor es un fasor (módulo y ángulo) estimado en un instante conocido de tiempo absoluto, de modo que los fasores de PMU separadas cientos de kilómetros se pueden comparar directamente. El Nexus 1500+ transmite:
| Grupo | Canales | En el informe |
|---|---|---|
| Fasores individuales | VA, VB, VC, IA, IB, IC | Siempre |
| Componentes simétricas | V0, V1, V2, I0, I1, I2 (secuencia cero, directa e inversa) | Opcional |
| Frecuencia y ROCOF | Frecuencia del sistema y su derivada (rate of change of frequency) | Siempre (trama C37.118) |
| Analógicos | W, VA y VAR fundamentales (total y por fase); factor de potencia de desplazamiento (total y por fase) | Opcional |
| Digitales | Entradas digitales de alta velocidad del medidor (estado de interruptores y relés) | Opcional |
Enviar las componentes simétricas ya calculadas ahorra ese trabajo al concentrador de fasores (PDC), y las entradas digitales permiten alinear en el tiempo una maniobra de interruptor con el cambio de fasor que provocó.
Sincronización de tiempo y tasas de envío
El ángulo de fase solo tiene sentido si el reloj es preciso: un error de tiempo de ±26 µs a 60 Hz, o de ±31 µs a 50 Hz, produce ya un error de fase de 0,51° y un error vectorial total (TVE) del 1 %, el límite de varios ensayos de la C37.118. La norma recomienda una fuente de tiempo al menos diez veces mejor.
Para funcionar como PMU, el Nexus 1500+ acepta dos fuentes de tiempo:
- IRIG-B: código de tiempo sin modular procedente de un reloj disciplinado por GPS, conectado al puerto IRIG-B del medidor. Si se pierde la señal GPS, el reloj interno (cristal de 3,5 ppm) toma el relevo en ese mismo instante.
- IEEE 1588 PTPv2: tiempo de precisión por la red Ethernet de la subestación, con el medidor como esclavo PTP y una lista priorizada de relojes maestros para redundancia.
SNTP y la sincronización por frecuencia de red siguen disponibles para la medida, pero no para los sincrofasores. Las tasas de envío dependen de la frecuencia nominal:
| Frecuencia nominal | Tramas por segundo |
|---|---|
| 50 Hz | 10, 25, 50 |
| 60 Hz | 10, 12, 15, 20, 30, 60 |
La frecuencia se mide entre 42,5 y 69,9 Hz, con 45–65 Hz especificados para la C37.118. Fasores, frecuencia y analógicos pueden enviarse en coma flotante o en entero de 16 bits (con un multiplicador para ganar resolución), y los fasores en forma polar o rectangular.
Cumplimiento normativo: clase P y clase M
Con firmware 20 o posterior y llave V-Switch™ 4, 5 o 6, el Nexus 1500+ cumple la IEEE C37.118.1-2011 y su modificación C37.118.1a-2014 en las dos clases de prestaciones, y se comunica según la IEEE C37.118.2-2011. La clase se elige en la configuración de cada instalación.
| Clase P (protección) | Clase M (medida) | |
|---|---|---|
| Ventana de filtrado | 2 ciclos, triangular | 7 ciclos, con filtro paso banda alrededor de la frecuencia nominal |
| Respuesta | Rápida: se calculan uno o dos fasores durante la mayoría de las faltas | Suave: promedia la falta y no ve sus magnitudes |
| Uso típico | Localización de faltas con datos de dos o tres extremos, análisis rápido ligado a protecciones | Supervisión de área extensa, análisis de oscilaciones, estimación de estado |
El flujo de sincrofasores usa solo la C37.118.2; el servidor IEC 61850 del medidor (llaves V-Switch 5 y 6) no se emplea para los datos de la PMU.
Comunicación y transmisión de datos
La PMU funciona por cualquiera de los dos puertos Ethernet del medidor (cobre o fibra 100Base-FX), uno cada vez, con la IEEE C37.118.2. Las órdenes y los datos van separados por TCP y UDP, de forma que una sesión TCP caída no interrumpe el flujo de datos UDP.
Hasta dos clientes pueden mantener sesiones TCP de órdenes a la vez. Los puertos son configurables y el identificador de flujo de datos (Data Stream ID) identifica el medidor ante el PDC. Con el envío automático activado, la trama de configuración (tipo 1 o 2) se reenvía además cada 1–3600 s (60 s por defecto), y cualquier cambio de configuración activa el indicador correspondiente y reinicia la transmisión.
Aplicaciones
- Visión de área extensa: el operador ve tensión, corriente y frecuencia en muchos puntos con la misma base de tiempo y con un detalle dinámico que el SCADA no ofrece; los datos pueden integrarse en el sistema de gestión de energía (EMS).
- Alerta temprana de inestabilidad: una separación angular creciente o un generador que se acelera tras el disparo de una línea se detectan antes de que el problema crezca.
- Detección de oscilaciones: las oscilaciones de baja frecuencia entre áreas se identifican, localizan y clasifican a partir del flujo de fasores.
- Detección de islas y reposición: la comparación de fase y frecuencia muestra cuándo un generador distribuido alimenta una zona aislada y ayuda a resincronizarla tras un temporal o un apagón.
- Localización de faltas: los fasores de clase P registrados en los extremos de una línea permiten localizar la falta con datos de dos o tres extremos.
- Análisis posterior y validación de modelos: los registros alineados en el tiempo explican las perturbaciones y validan los modelos del sistema que las empresas eléctricas usan para la planificación a largo plazo.
- Puntos de tensión de la red: localizar dónde trabaja la red de transporte más cerca de sus límites, para aliviar restricciones.
Un equipo, tres funciones
La PMU comparte el hardware con la metrología y el motor de calidad de onda del medidor, así que la misma conexión a transformadores de tensión e intensidad sirve para facturación, calidad de suministro y sincrofasores.
| Función | Capacidad clave |
|---|---|
| Medida de facturación | 0,06 % de precisión en energía; autocalibración Constant Calibration™ cada 10 s |
| Calidad de onda | IEC 61000-4-30 Clase A Ed. 3; flicker IEC 61000-4-15 y armónicos IEC 61000-4-7 Clase A; IEC 62586-2 PQI-A; captura de transitorios a 50 MHz; informes EN 50160; hasta 4 GB de memoria |
| PMU | IEEE C37.118.1-2011/.1a-2014 clases P y M; transmisión C37.118.2; IRIG-B o PTPv2 |
| Comunicaciones | Hasta seis puertos, con doble Ethernet (RJ45 o fibra 100Base-FX); Modbus, DNP3, IEC 61850 con GOOSE, SNMP |
| Ciberseguridad | Resilient Cyber Security™: firmware firmado de 512 bits, AES de 128 bits para credenciales, ocho roles configurables, conmutadores de precinto físicos |
En subestaciones, cogeneraciones y productores independientes, esto supone un solo hueco en el panel, un solo cableado y una sola configuración de ciberseguridad, en lugar de un medidor, un analizador de calidad de onda y una PMU por separado.
Cómo se configura la PMU
- Elegir la fuente de tiempo en General Settings › Time Settings: IRIG-B o IEEE 1588 PTP (medidor como esclavo, lista de relojes maestros y tasa de petición de retardo).
- Activar los sincrofasores en General Settings › Communications › Advanced Settings: asignar la PMU a la tarjeta Ethernet 1 o 2, elegir clase P o M, puertos, modo de destino UDP y envío automático.
- Fijar la frecuencia nominal, 50 o 60 Hz, que determina las tasas de envío disponibles.
- Ajustar los parámetros de la PMU en Tools › Phasor Measurement Settings: Data Stream ID (1–65534, único en el sistema), tipos de dato, forma polar o rectangular, tasa de tramas, grupos de datos y nombres de canal.
Los pasos 1 a 3 modifican el perfil del equipo y reinician el medidor; el paso 4 se cambia en caliente, sin reinicio. La misma pantalla muestra el estado de la PMU, de la sincronización y del envío automático, y avisa de errores como la falta de fuente de tiempo. Tras actualizar el firmware de la V15 a la V20 conviene cargar los valores de fábrica en esa pantalla antes de hacer cambios. La configuración se hace con el software CommunicatorPQA® 5.0.68 o posterior.
El Nexus 1500+ convierte un punto de medida en una fuente de sincrofasores conforme a norma sin hardware adicional. Para quien ya necesita medida de facturación y calidad de onda Clase A en una subestación o en un punto de conexión, la PMU integrada añade visión de área extensa, un análisis de perturbaciones más rápido y mejores modelos de red con un coste marginal.