Subsistema adq. de datos y control2020

SUBSISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS Y
CONTROL
La función principal del Subsistema de Adquisición de Datos y
Control es la de transferir los estados actuales de los
parámetros asociados al sistema de potencia a ser
supervisado, desde cada una de sus localizaciones ubicadas
en sitios distantes a la base de datos del SSC ubicado en el
Despacho o Centro de Control.
A través del uso de la base de datos y las facilidades
proporcionadas por los Subsistemas interfaz Humano - Maquina y
Programación de aplicación, los despachadores son capaces
de monitorear y controlar el sistema de potencia de acuerdo a
procedimientos de operación establecidos.
Normalmente este subsistema esta constituido por las
unidades terminales remotas (UTR), equipos de interfaz con el
sistema eléctrico de potencia (transductores, contadores, relés
etc.), dispositivos para conectarse con el canal de
comunicaciones y el equipamiento para interconectarse con el
SSC ubicado en el Despacho o Centro de Control.
El equipamiento y la programación asociados: a estas funciones de
adquisición de datos y control proporcionan las funciones típicas de
monitoreo, reportes y control supervisorio (ADCS),
adicionalmente las funciones de control de los equipos asociados al
sistema de potencia proporcionan las funciones de control de
generación, planificación de la operación a corto plazo, las acciones
asociadas a la vigilancia y seguridad de la red soportadas por la
programación de aplicación, estudios y reportes.

Las relaciones entre el Subsistema de adquisición de Datos con el
sistema de potencia es mostrado en la figuras No. 1, La
programación asociada a la adquisición de datos y control es el
ínterfaz con la data y las líneas de control a las unidades de
generación, elementos asociados al sistema de potencia, a otros
centros de control y a los despachos regionales y nacionales, en
conclusión es la comunicación con el sonido exterior.
Desde el punto de vista de equipamiento, las ínterfases están
compuestas de los equipos de comunicación entre el subsistema de
computación y los circuitos de comunicaciones, los cuales están
conectados a las UTR o a otros computadores.
Las disciplinas con respecto a las comunicaciones y los protocolos
a fin de transmitir los datos y mensajes u ordenes, es mantenida
anualmente a través de hardware y software. El software activa y
controla la operación del equipamiento asociado al subsistema, el
cual requiere de toda la data a ser recibida desde la UTR, procesará
toda la data recibida y creará una base de datos la cual presenta

una imagen digitalizada del sistema de potencia que a su vez será
accesible por otros programas, la programación asociada a
este subsistema también procesa los requerimientos provenientes
de otra programación para la transmisión de los comandos
supervisorios de transmisión/generación hacia las UTR y para
transmisión de mensajes y datos a otros Centros de Control.
Existen muchas opciones a nivel de sistema que impactan con los
requerimientos asociados al subsistema de adquisición de datos y
control como es el de poseer interfaz y conexiones con las UTR y/o
con otros centros de control, o si se utilizarán los recursos del
subsistema de computación en modalidad fuera de línea, de esta
manera las formulaciones de diseño deben ser efectuadas antes de
concebir el SSC.
Es importante entender que los requerimientos de la programación
de aplicación impacta en el diseño de este subsistema, el sistema
eléctrico de potencia es una red analógica representada por
parámetros que son de naturaleza dinámica y continua, siendo su
representación en un SSC por debajo del 100% de su
representación real, por lo tanto la data es discreta y el estado real
de sistema de potencia no está instantáneamente disponible en el
centro de control, estos efectos SON un resultado de! proceso de
adquisición de datos. Técnicas especiales han sido
desarrolladas para minimizar la vida de los datos y el tiempo
de adquisición de los datos a fin de satisfacer los
requerimientos de la programación de aplicación. Por lo tanto
existen diferentes configuraciones y diseños, en la figura Nº. 2, se
muestra una configuración en forma simplificada la cual incluye la

mayoría de los elementos asociados al subsistema.
En algunas configuraciones se utilizan computadores de las mismas
características que los dedicados a la ejecución de la programación
de aplicación, para la ejecución de todas las tareas concernientes a
la adquisición de datos. En la actualidad debido al desarrollo de
sistemas con configuraciones distribuidas se utilizan
minicomputadores, usualmente de 64 bits o mas para ejecutar todas
las tareas de adquisición y/o control.
En algunos centros se utilizan canales de comunicaciones
dedicados para cada UTR configuración estrella Star Coupler, en
otros con menos capacidad de canales las UTR se comparten los
canales (Configuración en línea compartida o Party Line).

La operación de los centros de control depende fundamentalmente
de la data asociada al sistema de potencia a ser controlado y
supervisado, solo a través de la data adquirida automática o
manualmente se pueden tomar decisiones inteligentes relacionadas
al control del sistema de potencia.
Este tipo de definiciones asociadas a la adquisición de los datos,
uso de los mismos y capacidades de control deben ser
consideradas en el diseño del SSC.
Tipo de Datos
La definición de los requerimientos de los datos a ser adquiridos
debe estar establecida en forma de cuentas binarias para cada UTR
en el sistema, las cuentas deben ser dadas para cada tipo de datos
COMO sigue:
a. Entradas Digitales o Discretas: corresponden a los puntos
que poseen uno o mas estados discretos, los cuales se pueden
utilizar para condiciones de alarmas, indicaciones, secuencias
de eventos, o estados de dispositivos.
Los puntos de estados con memoria se pueden requerir a fin
de mantener la información correspondiente a múltiples
operaciones (tales como apertura cierre apertura de
interruptores), entre barridos asociados a las estación maestra,
implicaciones que requieren alta seguridad pueden usar
estados con retención (Iatching), los cuales mantienen el estado
hasta que una condición de inicialización del mismo (reset) sea
recibida desde el Centro de Control.

b. Entradas Analógicas: Corresponden a un punto el cual está
representando a una señal analógica variable en el tiempo
(tensión, potencia, corriente, temperatura, etc).
c. Acumuladores: Corresponden a un punto el cual es un
dispositivo de medición del tipo contador o de acumulación de
cuentas. Las lecturas correspondientes a Kilovatios-Hora son
entradas típicas de acumulador.
d. Salidas de Control: Corresponden básicamente a relés de
interposición los cuales son activados desde el Centro de
Control para operar a elementos asociados al sistema de potencia,
tales como interruptores.
e. Salidas analógicas: Corresponde a set-points o valores que
se desea sean utilizados por los controladores de los equipos
en las subestaciones o plantas, algunos SSC envían la
generación deseada a las unidades de control de las maquinas
como set-points analógicos.
Adicionalmente los atributos asociados a los datos en muchos
casos es un concepto subjetivo, entre las principales características
a ser consideradas:
a. Rango de los Datos: Corresponde a los valores
máximos/mínimos (cuentas) del transductor, los factores de
escala requeridos para convertir los valores a unidades de
ingeniería y banda muerta (dead band), en la cual ningún
cambio será reconocido.
b. Frecuencia de /adquisición: Representa la máxima edad
permitida a los puntos de datos en la base de datos del SSC.
Técnicas de reportes por excepción pueden algunas veces
satisfacer los requerimientos asociados a los datos sin
interrogaciones (scan) periódicas.

Típicamente la data asociada al control automático de
generación es adquirida en intervalos de uno a dos segundos,
así como la información correspondiente a los estados de los
interruptores y otros dispositivos importantes para la
seguridad/operación del sistema de potencia.
La información restante es adquirida en intervalos entre 5 y 30
segundos.
Cada barrido es inicializado desde el Centro de Control en el
intervalo deseado (barrido o scan), enviando una solicitud de datos
a todas las UTRs.
La información es recibida en el Centro de Control en forma
aleatoria.
El equipo encargado de la conversión de la información serial a
paralela efectúa chequeos de errores e interrumpe al computador
para cada palabra recibida.
Existen dos formas de efectuar el proceso de interrupción, usando
una interrupción común para todos los canales o una
interrupción por cada canal.
El método de una interrupción común requiere de una
subrutina que determine cual canal tiene una palabra para el
procesamiento, resultando por lo tanto más lento que el
método de múltiples interrupciones.
La información correspondiente a los cambios de los estados
o indicaciones es procesada en una forma similar a la de los
valores analógicos, excepto que existen dos formas de
reportar estos cambios.
- La primera: es enviando toda la información de los estados de
los eventos de todas las remotas en intervalos periódicos

(scan continuo), independientemente de si ha ocurrido o no un
cambio en los mismos.
Esta modalidad requiere de una subrutina en el SSC que identifique
cada nuevo estado contra el anterior, considerando el número de
puntos que son monitoreados en un SSC, lo cual incurre una gran
capacidad de procesamiento, espacio y tiempo en los
procesadores asociados a la adquisición y control en el SSC.
- La segunda: es el envio de los datos de estado desde las UTR,
solo cuando haya ocurrido un cambio de estado (Por
excepción).
Si el sistema de potencia está en condiciones normales y ocurren
cambios de estados en algunas subestaciones, solo se recibe la
información en el SSC de las UTR (bloques en donde ha
ocurriendo el cambio), asociadas a esas instalaciones.
Este segundo método resulta en una mejor respuesta del sistema
y menor carga para la misma cantidad de recursos
computacionales.
Actualmente los SSC que a fin de garantizar la vida de los datos,
aunque no haya ocurrido ningún cambio a el estado, efectúan un
proceso de refrescamiento (típicamente 5 minutos) en forma
periódica.
Existen sin embargo muchos SSC en servicio los cuales utilizan la
modalidad de estados continuos y aparentemente no adolecen de
problemas por este procesamiento adicional, usando barridos con
periodicidad muy baja o utilizando configuraciones con
procesadores frontales (Front – End), permite disminuir los efectos
negativos de este método. El uso de computadores frontales
para la función de adquisición de datos y control es una opción
deseable para disminuir la carga del computador central , el
cual realiza el resto de las funciones en tiempo real.

En algunas aplicaciones el computador frontal sirve solo como
manejador de mensajes y para el intercambio de información, esta
solución no ayuda a mejorar la respuesta del sistema.
Los enlaces de datos, los procedimientos y estructura de la palabra
del mensaje son diferentes para cada fabricante de equipos de
adquisición de datos y en algunos casos hasta para diferentes
modelos del mismo fabricante.
Esta solución crea una restricción para la expansión de los SSC
existentes, ninguna empresa debe buscar la compra de SSC
obsoletos, esto es motivado a los rápidos cambios tecnológicos,
disponiéndose en el mercado de equipos con mejor relación
Efectividad/Precio.
Se están efectuando estudios actualmente a fin de normalizar los
protocolos de mensaje para la adquisición de datos.
Existen ya protocolos normalizados para la comunicación entre
computadores tanto en el área de procesamiento de datos como en
los Centros de Control.
En la Actualidad el Subsistema de adquisición de Datos y Control
es una red de computadores utilizando un protocolo normalizado
para intercambios de información y control como se puede observar
en la figura Nº 3.
Para lograr los objetivos de adquisición de datos, tal como
localización de información en la memoria del computador,
chequeo de errores, conversión a unidades de ingeniería, chequeos
de limites y enlace con la programación de aplicación, la
programación asociada al subsistema de adquisición de datos y
control debe residir en memoria principal, con niveles de prioridad
por Hardware, mayor que el de la programación de aplicación, tanta
independencia como sea posible con el sistema operativo, utilizar

los recursos de las interrupciones por Hardware para organizar la
ejecución de sus subrutinas y haciendo su propio control de
interrupciones y funciones asociadas a entrada/salida.
La base de datos en tiempo real también debe residir en memoria
principal.
La programación encargada del control supervisorio es
típicamente pensada como una función del Subsistema de Interfaz
Humano - Maquina, sin embargo esta programación usualmente
tiene la responsabilidad de efectuar las comunicaciones con las
UTRs, donde se efectué una acción de control.
Adicionalmente (debe soportar muchas funciones y modos de
operación, siendo su principal responsabilidad la del formateo de
los mensajes de control. transmisión de los mensajes y validación
de las respuestas de chequeo de acuerdo a los protocolos de
mensajes definidos, utilizándose los modos de operación y la
modalidad seleccione entonces opere.
Típicamente el. modo de operación inmediato es utilizado para
operaciones del tipo repetitivo en los cuales los tiempos de
comunicación deben ser minimizados, generalmente las
aplicaciones de control serán utilizadas bajo esta modalidad.
La modalidad seleccione entonces opere es utilizada por las
funciones de control supervisorio asociadas al despachador, este
modo requiere de una selección de mensaje a la UTR y una
respuesta final de chequeo de la operación por parte de la UTR.

Subsistema adq. de datos y control2020

Unidades Terminales Remotas (UTR)
Representan el Interfaz eléctrico entre los elementos asociados al
sistema de potencia y el SSC y es el equipo que se ínstala en las
instalaciones remotas a ser supervisadas, en el caso especifico de
los sistemas de potencia, la UTR es instalada en las plantas y
subestaciones del SEP y, están enlazadas con la estación maestra
del Centro de Control a través de canales de comunicaciones
dedicados o compartidos. Responden a los requerimientos de datos
requeridos por el SSC y pueden ser programadas en sitio o en
fabrica.
La figura No. 4 muestra algunas de las modalidades de conexión de
un conjunto de UTR con la maestra a través de canales de
comunicaciones.
Funciones de la UTR
Las funciones básicas de las UTRr
s se puede resumir como la
función de recolectar información analógica o digital del campo
(SEP), para ser enviada a una estación central y la ejecución de
acciones de control sobre el SEP y bajo instrucciones de la estación
maestra, es decir las funciones de la misma consisten en la
recolección de las señales eléctricas del campo a través
de contractos secos para las señalizaciones y de
acopladores optoelectrónicos para la recolección de
señales analógicas continuas, usualmente (-1,1) ma, que
son el equivalente a los parámetros del SEP tales como
voltaje, corriente, frecuencia y potencia, adicionalmente
produce salidas digitales usualmente a través de relés
para permitir acciones de control sobre los equipos del
campo, tales como abrir, cerrar, subir y bajar.

En algunas UTRs también se dispone de salidas analógicas que
pueden ser utilizadas para mostrar resultados en dispositivos de
despliegue tales como registradores de plumillas, indicadores
analógicos, etc.
La Figura No. 5 muestra la configuración de una UTR, indicando las
capacidades máximas por tipos de puntos para esa configuración.

Estructura de una UTR
Consiste en una remota inteligente (programable), lo cual significa
que un micro procesador es utilizado en vez de hardware lógico,
estas remotas poseen ventajas con respecto a las no
programables en función de:
- Mejoras en la relación Costo/Funcionamiento.
- Numero reducido de diferentes componentes de hardware tarjetas
de circuito impreso).
- Capacidades de diagnóstico mejoradas.
- Proporcionan la capacidad para procesamiento y control local.
Debe considerarse precauciones, para asegurar que la
programabilidad de las UTR' s no comprometa su seguridad de
operación.
Las potencialidades presentes y futuras de las UTR's
programables son entre otras
- Ejecución de secuencia de eventos.
- Control de lazo cerrado.
- Colección, reporte y despliegue en TFT's de datos locales.
- Control (record) de mantenimiento del equipo, - Operaciones
Locales.
- Ejecución de Programas para calculo de carga y parámetros en la
subestación o planta, - Programación en Firmware, - Modulares.
- Configurables.
- Autodiagnóstico en Línea.

- Puertos RS232c-USB-ESATA Para Printers Seriales., TFT's. Spare,
etc.
Las capacidades antes mencionadas se traducen a la habilidad de
la UTR de poder incorporar estas funciones adicionales. En algunos
diseños la programabilidad solo significa la capacidad de cambiar
los formatos de mensajes vía firmware y no la capacidad de
manipular nuevas funciones vía software, es necesario pensar en
que el diseño de la UTR debe efectuarse considerando la
potencialidad total de la misma.
La UTR pose la capacidad de usar diferentes protocolos, los cuales
pueden ser almacenados en memorias de tipo EPROM.
Para garantizar una operación segura. Esta UTR dispone de
protecciones tales como:
- Circuitos de Auto-Reset.
- Watch-Dog.
- Filtro de alimentación y línea de comunicaciones.'
- Sensor de Nivel del Voltaje,
- Aislamiento de entradas analógicas y digitales.
- Rutinas de Autodiagnóstico.
Características del Hardware del Procesador Central : a.-
Procesador:
CPU ===➔ INTEL 8085
Memoria EPROM ===➔ 4 Kbytes

Memoria RAM ===➔
Niveles de Interrupción ===➔
4
b.- Controlador de Comunicaciones:
2 Kbytes
CPU: ===➔ INTEL 8471A
Memoria EPROM ===➔ 1 Kbytes
Memoria RAM ===➔
c.- Control de Entradas Analógicas
64 bytes
CPU: ===➔ INTEL 8748
Memoria EPROM ===➔ 1Kbytes
Memoria RAM ===➔ 64 bytes
d.- Control de Salidas Digitales
CPU: ===➔ INTEL 8741ª
Memoria EPROM ===➔ INTEL 8741A
Memoria RAM ===➔ 64 bytes
e.- Modulo de Interfaz Digital:
- Máximo Numero : 512.
- aislamiento Optoeléctronico.
- Duración Mínima de Cambio de Estaco : 10 msgs.
- 1 lógico ==========➔ Voltaje Nominal – 10%, - 0 lógico
==========➔ 5 voltios Máximo.
f.- Módulo de interfaz analógico:
- 8 Puntos por Tarjeta.
- 6 Tarjetas Máximo = 128 Estados Analógicos.
- Aislamiento por Condensador Flotante.

- Nivel de Entrada Normalizado -1 ma a + 1 ma.
9.- Módulo de ínter faz Salidas de Control:
- Máximo 64 Puntos.
- Tarjeta de Selección de Punto.
- 4 fieles de Contacto Cada Uno.
- Contacto Para abrir.
- Contacta para Cerrar.
- Contacto Para. Verificar.
- Capacidad de los Contactos: 5 DC AMPS.
h.- interfaz de Comunicaciones:
Modem Transdata Modelo MFX - 1800.
1.- Fuente de alimentación:
Voltaje de Entrada:
125 VDC – 10%
48 VDC –
10% 127
VDC – 10%
Voltaje de Salida:
5 VDC -1% a 10 AMP.
12 VDC -1% a 1 AMP.
-12 VDC -1% a 1 AMP.
Consumo : 75 WATTS.
Temperatura : 0 -

50 ºC humedad Relativa : Hasta 90%sin Condensación.
la figura Nº 6, muestra un diagrama de bloques de la donde se
evidencia la arquitectura de la misma en modalidad Master-Slave
que ofrece esta UTR.
A continuación se describen los módulos mostrados en la figura No.
6:
1. I Bus II
Es el medio de comunicaciones entre las tarjetas
controladores que constituyen la UTR, consta de las siguientes
agrupaciones de señales:
16 líneas de datos.
26 líneas de dirección.
5 líneas de interrupciones.
12 líneas de alimentación.
4 líneas reservadas.
Este bus puede soportar hasta 18 tarjetas de las cuales las dos
primeras comandan el equipo y las restantes son esclavas.
2. Interbus (A y D)
Estos buses constan de:
16 líneas de datos,
6 líneas para alimentación.
1 línea para detección de presencia de las tarjetas de interfaz.
1 línea para detectar la presencia de tarjetas terminales.
líneas de selección para 16 tarjetas de interfaz.
4 líneas de control.

Mecanismo de Adquisición
La 1185 a través del I- BUS-11, en vía a la 401 una palabra de
control conteniendo la ubicación de la tarjeta TRIIE-116 que se
desea reconocer ( Ver Fig. No. 6). La 401 envía esta misma palabra
a la TRIIE-120V, la cual decodifica el comando y habilita la línea de
selección correspondiente ala tarjeta 116 solicitada. Esta tarjeta
presenta su datos al I-BUS-D así como su información de presencia.
El comandó recibido indicara ala 120D si se desea leer datos y
dependiendo de esta información y la 401 recibirá vía las líneas de
datos de la S20D la información solicitada, la cual será directamente
transferida a la 2185 por medio de las líneas de datos del IBUS-II.
Tipos de Entradas analógicas
- Estados: adquiridos solo a pedido de la maestra.
- Detección de Cambio: son adquiridos periódicamente en forma
autónomos por la UTR, y son almacenados para que sean
solicitados por la maestra
- acumuladores:. Similar a la anterior para la contabilización de
pulsos y su almacenamiento en la UTR.
Software de la UTR
El sistema operativo de la UTR es del tipo distribuido entre los
diferentes microprocesadores de que se compone el sistema.
La figure No. 7 muestra en bloques los módulos básicos que
integran la UTR. El módulo maestro es el encargado de coordinar
los módulos esclavos inteligentes que realizan la adquisición y con
la detección de cambios momentáneos. La programación de esta
UTR se compone de un paquete común, el cual es independiente
del protocolo que se maneja (L&N CDC, HARRIS, etc) y otro que es
el particular (personalizado) para cumplir con cada uno de estos.

La programación de los módulos de adquisición de datos y control
es independiente del protocolo empleado, en tanto que la del
módulo de comunicaciones si depende de este.
Fundones del Procesador Central
Constituido por la tarjeta IM- 1185 que incluye el Uproc.
maestro 8085A, cuyas funciones son entre otras
1. Coordina todos los módulos de la UTR .
2. Decodifica el comando recibido de la estación maestra y ordena la
acción correspondiente.
3. Adquisición de datos digitales, verificación de cambios
momentáneos, construcción del mensaje Y envió del mismo al
módulo de comunicaciones para la inclusión del código de
seguridad y su posterior transmisión.
4. Abquisición de datos analógicos que incluye el intercambio de
comandos y datos con el módulo de analógicos quien realiza la
conversión A/D, construir el mensaje de acuerdo al protocolo, envió
del mismo al módulo de comunicaciones para las inclusión del
código de seguridad y su posterior transmisión.
5. Actividades de operación y control que incluye envío de comandos
y datos al módulo de control, para actuar sobre los relés de campo.
6. Realización de Autodiagnóstico.
Funciones del módulo de Comunicaciones
Constituido por la tarjeta IM 841 que incluye el Uproc. esclavo 874Iñ,
se. le conecta el modem vía RS232c y sus funciones entre otras
son:
2. Monitoreo del canal de comunicaciones.
2. Control de las señales (RTS, CTS, CD, RX y TX>.

3. Detección de start bit, stop bit, sincronización y recepción de 1
mensaje, etc.
4. Verificación de dirección de la UTR.
5. Verificación, calculo de código de seguridad (Bose Chaudhur) o
LRC según se requiera) de los mensajes recibidos.
6. Transmisión de información al procesador central.
7. Calculo del código de seguridad para los mensajes a transmitir
hacia la maestra.
8. Transmisión de información al Centro de Control. Módulo
Procesador de Analógicos
Constituido por la tarjeta IM 748 que incluye el Uproc. esclavo 8748,
y un convertidor A/D de 12 bits, una tarjeta traductora TRIIE-120ñ
que controla el interbus analógico, una TRIIE-122 que a su vez
reconecta al convertidor A/D y un numero variable de tarjetas 115
con sus tarjetas terminales 1Í2. Sus funciones entre otras son:
1. Recepción y decodificación del comando del procesador central
para conversión A/D, autodiagnóstico y diagnósticos visuales.
2. Selección multiplexada de las iterfases.
3. Manejo del convertidor A/D por aproximaciones sucesivas.
4. Efectuar autodiagnóstico inicial y reportar el resultado del mismo.
5» Efectuar diagnóstico visual.
Modulo de Control
Constituido por la tarjeta IN 641 que incluye el Uproc. esclavo
8741, con entradas y salidas optoaisladas, maneja las tarjetas 152
y 153. Sus funciones entre otras son:

1. Recepción y decodificación del comando del procesador central que
puede ser abrir, cerrar, activar relé general, apagar relés,
autodiagnóstico.
2. Operar relés y verificar su operación por medio del cierre de un
tercer contacto.
3. Efectuar autodiagnóstico operando punto a punto todos los relés de
la UTR y verificando su operación.
Canales de Comunicación
Es el medio físico a través del cual se realiza el enluce de datos o
se establece la comunicación entre la estación maestra y las UTR´s.
Los medios usuales para establecer los canales de comunicación
son:
- Microondas.
- Onda Portadora <PLC).
- Cable Multipar.
- Red Publica (Ejemplo CANTV).
- Fibra Óptica.
- Radios (UHF o VHF –FM).
La comunicación en base a micro ondas es conveniente cuando .se
requieren transmitir muchos canales de información, la propagación
se efectúa a través del espacio libre, no viéndose afectado por
cambios o fallas en la línea de transmisión y es independiente de
los fenómenos de ruido en la línea de transmisión. No es económico
para la transmisión de pocos canales o en donde hay baja densidad
de trafico entre estaciones distantes y, posee un alto costo de
mantenimiento, así como el costo de las estaciones repetidoras
necesarias para lograr largas distancias de comunicación.

Frecuentemente se requiere comprar terreno adicional para la
construcción de las estaciones repetidoras.
El sistema de onda portadora sobre líneas de alta tensión, es
económico proveyendo un numero de canales de
comunicaciones relativamente pequeño, tanto a corta cono a larga
distancia y el costo del equipo por subestación puede considerarse
independiente de la distancia a la cual éste deberé comunicarse,
no se requiere repetidoras de señal para lograr largas distancias,
posee un bajo costo de mantenimiento ya que el equipo se
encuentra en estaciones terminales y es adaptable a un sistema
telefónico completo a través de líneas de potencia. Posee la
desventaja de-poseer' un espectro listado en frecuencia y de ser
susceptible al ruido de línea.
La comunicación por hilos o líneas alámbricas presenta la ventaja
de ser el mas económico para transmisión a cortas distancias y para
la transmisión de un numero pequeño de canales a larga distancia
(hasta 32 canales en distancias de 300 Kilómetros), presenta la
desventaja de ser susceptible a los elementos de 2a naturaleza,
tales como vientos, cortocircuitos a tierra por la vegetación, ruidos
de la línea de transmisión y es función del condensador que se le
coloca a fin de suprimir- los 60 Hz de la línea para dejar pasar solo
la señal, de. El cable subterráneo no es susceptible a lo anterior
pero esta sujeto a fallas por inundaciones o a rupturas por
equipos perforadores.
El Sistema UHF se utiliza para interconectar troncales y
especialmente para establecer radio-enlaces en zonas rurales.
Opera en la gama de frecuencia de 200-900 MHZ se puede
transmitir hasta un máximo de 132 canales, los cuales se pueden
utilizar para transmisión de voz o datos. La forma mas económica y
rápida de establecer un radio enlace es vía el sistema UHF-FM.
Posee la desventaja de ser susceptible a las perturbaciones

atmosféricas y a las condiciones geográficas de la región de
operación. Operan en la banda de 30 a 300 MHZ.
La modulación se puede definir como el proceso mediante el cual
se imprime un mensaje de acuerdo a una señal de "información" o
moduladora, sobre otra señal de mayor frecuencia denominada
"portadora".. produciéndose como resultante una tercera señal
"modulada" que contiene el mensaje para comunicarse
Dependiendo del parámetro de la señal portadora que va avariar en
relación ala señal de información, se tendré el tipo de modulación
consecuente, es decir si se va a hacer variar la amplitud de- la
portadora entonces serán modulación por amplitud o amplitud
modulada (AN), si es la frecuencia de la portadora, será modulación
en frecuencia o frecuencia modulada (FM) y, si es la fase de la señal
portadora la que va a variar se tendrá entonces modulación en fase,
en la figura No. 8 se pueden observar los espectros de frecuencia
correspondientes a las señales de AM, FM, AM/SLU.
En cualquiera de las modalidades de comunicación, los canales
utilizados varían en ancho de bañada según la velocidad de
transmisión a utilizar, con velocidades que típicamente están entre
300 y 9600 baudios, adicional mente se disponen de canales a 2 y
cuatro hilos según se utilize la modalidad de comunicados FulI-
Duplex o Half-Duplex.
Entre las modalidades de comunicación y modulaciones utilizadas
encontramos:
- Para enlaces locales, típicamente distancias señores de 300
metros, se puede utilizar enlaces vía RS-232c.
- Entre los enlaces a distancias mayores se usa modulación por
frecuencia <FSK>, modulación en amplitud (PRM) modulación en
fase (FM) y Modulación en fase y amplitud (QAM).
Los sistemas de comunicación por onda portadora sobre líneas de
potencia han evolucionado considerablemente desde que se

efectuaron las primeras instalaciones hace 60 anos. Durante los
primeros anos se utilizaron casi exclusivamente sistemas de
amplitud modulada, lo que implicaba doble banda lateral y el de
portadora llevada. Después se utilizó el sistema de frecuencia
modulada (FM), para la comunicación de voz y el de frecuencia
desplazada para telemedición y control. Recientemente se ha
utilizado de nuevo la amplitud modulada pero en banda lateral única
(AM/BLU), el cual permite la aplicación de funciones múltiplex en un
mismo canal aprovechando mejor el espectro de frecuencias
disponibles.
Los Power Line Carrier (PLC o Portadora por línea de potencia ), es
la técnica por la cual las bajas corrientes de radio frecuencia son
propagadas sobre conductores metálicos y por lo tanto la portadora
puede utilizar líneas de transmisión de potencia (AC o DO, cables
aislados blindados, cables de potencia u otro circuito metálico capaz
de propagar la corriente de baja energía de radio frecuencia. La
diferencia principal entre transmisión de potencia eléctrica y
transmisión PLC es la frecuencia de operación, Aunque el principio
de operación de ambos es el mismo, muchos factores de primaria
importancia a frecuencia de portadora son despreciables a
frecuencia de potencia. El rango de operación para este sistema es
de J0 - 500 KHZ, que es lo suficientemente superior a los 60 HZ de
la frecuencia de la corriente de potencia, sin embargo no es tan
elevado para encontrar una atenuación excesiva, por lo tanto
algunas frecuencias menores a los 30 KHZ pueden ser usadas,
pero resultan difíciles para el acople eficiente a las líneas de
potencia mediante el uso de capacitores de acoplamiento. En la
actualidad se utilizan cables blindados apantallados en las líneas de
potencia con un rango de potencia entre 8 a 48 KHZ.
Estas técnicas tienen alta versatilidad al aplicarse en los equipos de
portadora como pilot relaying (protecciones de líneas y equipos de
protección), telemedida y control telemedida analógica, ADCS,

alarmas remotas, CAG) y telefonía (comunicación de voz a nivel de
despacho, comunicaciones, operaciones y efectiva). Si el total de
funciones requeridas no excede el uso de 4 a 8 canales por sección
delinea, la portadora por línea de potencia esta bien situada
tecnológica y económicamente para las aplicaciones requeridas.
Un sistema básico de portadora sobre línea de potencia se muestra
en la figura No. 9, pudiéndose dividir en tres partes:
- Dispositivos de acoplamiento y sintonía (capacitores de
acoplamiento, trampas de onda, sintonizadores de línea, etc.), los
cuales permiten conectar los equipos de comunicaciones a la línea
de alta tensión.
- Los conjuntos terminales formados por: transmisores, receptores y
componentes asociados.
- Las líneas de transmisión de energía eléctrica (sita tensión), que
sirven de vías de comunicación para las señales por onda
portadora.
El numero de transmisores y receptores por terminal depende del
número de funciones por realizarse de acuerdo con las
necesidades particulares del sistema, a continuación se explicara
brevemente cada ana de las componentes:
Trampa de Onda
Al conectar los equipos de onda portadora a una línea de transmisión
de potencia .que desea que ésta sed lo mas similar posible a una línea
simple de dos terminales como la de los circuitos de
comunicaciones, y debe mantenerse en forma independí en
tesen te de las condiciones de falla o transferencia ya que cualquier
alteración puede causar deterioro en la calidad de la comunicación. La
trampa de onda es por lo general un circuito resonante-paralelo de
sintonización, conectado en serie con un dispositivo de baja
impedancia cono una barra colectora, o sección de línea, de tal manera

que el circuito presente una impedancia relativamente alta a una o mas
frecuencias deseadas, minimizando las pérdidas de sena: a tráves del
dispositivo de baja impedancia. la Figura No. 9 muestra el diagrama
esquemático de una trampa de otra a frecuencia única, Es de hacer
notar que estos elementos no confinan completamente la señal de OP
a una señal de linear por lo que no pueden usarse por sí solos para
prevenir de interferencias las secciones de las líneas adyacentes,
Capacitares de Acoplamiento
El acoplamiento efe los equipos de onda portadora a los cables de alta
tensión. de la línea de transmisión, se establece por medio de un
capacitor de alto voltaje el cual se utiliza para conducir las corrientes
portadoras (radio frecuencia)desde y hacia la linear mientras- impide
el paso de Ia corriente de potencia (60 HZ) hacia los equipos de onda
portadora. Este equipo puede incluir dependiendo de las
necesidades un dispositivo de potencial que permita dar alimentación
de energía de corriente altísima y bajos voltajes algunos aparatos y/o
equipos en las subestaciones eléctricas. En la Figura No. 9 se
muestra un capacitor de acoplamiento con dispositivo de potencia
Sintonizadores de Línea:
El capacitor de acoplamiento como se mencionó anteriormente
cumple con la función de acoplar la señal de onda portadora hacia y
desde la línea de transmisión de energía (alta tensión), pero a su vez
inserta ana reactancia capacitiva (Xc) a la trayectoria de la señal. Para
lograr una mayor eficiencia en el acoplamiento de la señal a la línea,
es necesario poner en resonancia esta reactancia adicional, de tal
forma que presente una carga resistiva si transmisor de onda
portadora. Esto es posible hacerlo mediante un inductor (bobina)
ajustable conectado en serie como se muestra en la figura No, 10. El
inductor se sintoniza (considerando también la impedancia de la línea)
hasta obtener un valor de XI igual al del capacitor (Kc), formándose un

circuito resonante a la frecuencia elegida por la onda portadora, a fin
de que la vía a la onda portadora sea completamente resistiva.
Para las conexiones de estos elementos se han establecido varios
arreglos o tipos de acoplamientos entre los cuales tenemos:
- Acoplamiento Fase a Tierra: En el cual los tranceptores
(transmisores-receptores) de OP, están conectados entre una de las
fases de la línea de potencia y la tierra de la subestación como se
muestra en la figura No. 11, la trayectoria de retorno de la señal de OP
es a través de la tierra.
- Acoplamiento Entre Fases: Los tranceptores de OP se conectan entre
dos de las fases de la línea de potencia, Que esencialmente con
balance a tierra como se observa en la figura No. 11b, en este arreglo
en caso de corto circuito o circuito abierto en una de las fases, se
convierte en acoplamiento fase- a tierra por lo que no existe pérdida
total de la señal.
- Acoplamiento Intercircuitos: Difiere del anterior en que el
acoplamiento se hace entre fase de una línea de potencia a la fase de
otra línea como se puede observar en la figura 11lc, en un sistema en
la cuál existe un doble circuito de transmisión de potencia.
- Acoplamiento Nodo 3: En este caso los transcriptores están
conectados entre la fase central de la línea y las dos fases externas,
las cuales se utilizaran como circuitos de retorno como se observa en
la figura No, 11d, con este esquema se tiene la menor atenuación de
OP , pero debido a su alto costo se usa únicamente entre líneas de
extra alto voltaje o líneas cuyo servicio es crítico.
Existen muchas combinaciones de funciones con las cuales puede ser
utilizado el canal en un Sistema de Onda Portadora efe Banda Lateral
Unia. Como se puede observar en la Figura Ho, 12, es posible efectuar
una variedad de combinaciones, permitiendo flexibilidad en la
utilización del equipo de portadora.

Factores que afectan la Transmisión .
- Atenuación de Línea:
a. Método de Acoplamiento Seleccionado: El método de
acoplamiento mas utilizado es el fase a tierra en dicho método la señal
sale por una fase de la línea de transmisión y puede regresar por una
variedad de trayectorias que dependen de la resistencia de la tierra y
en la configuración de la línea; de potencia. Estudios recientes
demuestran que la trayectoria de retorno en este tipo de acoplamiento
es por inducción a través de otras fases en lugar de a través de la tierra.
En cualquier caso la atenuación es comparativamente grande.
En el acoplamiento fase a fase la trayectoria de retorno está
perfectamente definida y se realiza a tráves de la otra fase, por lo que
las pérdidas son usual mente señores que en el caso anterior. b.
Separación Entre Fases y Transposición de tas Mismas
En las líneas de transmisión trifásicas hay una considerable
transferencia de energía de radio frecuencia entre fases adyacentes,
adicionalmente las transposiciones entre las fases producen una
atenuación que originalmente se estimaba en 6db, por transposición,
pero estudios recientes han demostrado que esta cifra puede sufrir
grandes variaciones dependiendo de factores tales coso separación
entre cruzamientos, altura de las líneas sobre tierra, etc.
c. Conductividad de la Tierra debajo de las Líneas de Transmisión
Estudios efectuados han demostrado que la conductividad de la tierra
debajo de las líneas de transmisión tienen un efecto mayor sobre la
atenuación de las señales de RF que lo que se había supuesto
anteriormente.
d. Otros factores tales como voltaje de la línea, estado del tiempo,
construcción de la línea, presencia o ausencia de cables de tierra,
pérdidas de los condensadores de acoplamiento, etc.
Impedancia Características

Puede ser definida como la impedancia de una línea infinitamente larga
y es una función del tamaño de los conductores y de la separación
entre ellos, A fin de obtener la mayor eficiencia de acoplamiento, y por
supuesto las menores pérdidas en la energía de la señal, el equipo de
acoplamiento debe ser ajustado para igualar la impedancia
característica de la línea y evitar de esa forma las pérdidas por
reflexión, no obstante €>ste acoplamiento no es siempre fácil de
conseguir debido a que la inpedancia característica de la línea se ve
afectada por el efecto paralelo de la barra de la subestación y las
trampas de ondas asociadas
Ruido en la Línea de Potencias
Generalmente el ruido esta catalogado en dos categorías, el ruido
random, el cual tiene un espectro de frecuencia continuo, producido
por agitación térmica de los conductores de línea y por picos elevados
de estática, pequeñas descargas en diferentes puntos, entre pulsos
individuales, también se suman al ruido raudom y el ruido impulsivo,
el cual consiste de agudos pulsos separados, producidos
específicamente por descargas eléctricas (open, close de
interruptores), por descargas atmosféricas y fallas en las líneas las
cuales producen impulsos a ratas variables, los impulsos con ratas de
repetición definida pueden ser atribuidos a maquinas rotativas y
rectificadores cercanso a la línea de potencia. El ruido de línea de
potencia mas predominante es el tipo impulsivo.
El ruido en líneas de transmisión depende fundamentalmente de:
- Tamaño del conductor: Decreciendo el ruido a medida que es
mayor el diámetro del conductor
- Descarga Corona: El ruido producido por este fenómeno es un
fenómeno diferente y produce de dos formas, la primera es el ruido
sumado a la portadora y el otro, es el de modulación de portadora . el
efecto descarga es alternar la impedancia de la línea de potencia de

forma que las señales son absorbidas a una rata variable, esto produce
modulación por amplitud de la señal portadora en la línea.
Incrementando la potencia de transmisión o reduciendo la
atenuación, no mejora la relación señal ruido en el caso de modulación
corona. Mayor potencia n señor atenuación reducirá el efecto del ruido
aditivo producido por la descarga corona.
- Ruido Por Falla: En el inicio de una falla se produce un grupo de
picos de alta frecuencia, los cuales tienen una duración de 2 a 4
milesegundos, esto es seguido por un periodo de ruido de nivel bajo,
'hasta que el interruptor interrumpa la corriente de falla, e-n el cual
ocurre otro grupo de picos de alta frecuencia.
- Condiciones atmosféricas: El existir malas condiciones
atmosféricas, el nivel ruido de la línea se incrementa, las descargas
producidas por tormentas producen ruidos en las líneas.
- Voltaje: El nivel de ruido en la línea de transmisión es afectado por
la variación del voltaje en la operación de la misma.

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