Nos Sistemas de Automação de Subestação atuais são utilizados equipamentos digitais chamados IED (Dispositivos Eletrônicos Inteligentes), incorporando as funções de proteção, automação e medição. Estes, para trocarem informações entre si, utilizam um canal de comunicação serial, sendo os dados transmitidos de forma digital por meio de vários protocolos, muitos deles proprietários, o que dificulta a integração entre eles. Neste cenário entra a norma IEC 61850 oferecendo um padrão a ser seguido entre os fabricantes de IED. Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo da norma e a análise de sua aplicação no Sistema de Automação de Subestação. O estudo proposto da norma a analisará utilizando os principais conceitos estabelecidos por ela para atingir os objetivos propostos: interoperabilidade, liberdade de configuração e estabilidade a longo prazo. Como ensaio de aplicação da norma será apresentado um comparativo com um protocolo utilizado atualmente e a implementação de funções de proteção. No comparativo entre protocolos foi escolhido o DNP3, um dos mais utilizados atualmente no setor elétrico, com o objetivo de verificar as principais diferenças entre eles e vantagens de cada um. Para a implementação de funções de proteção foram escolhidos dois exemplos: a falha de disjuntor e o bloqueio reverso, implementadas da forma tradicional, por meio de sinais elétricos de comando transmitidos por cabos, e por meio dos serviços de mensagens prioritárias da IEC 61850, com o objetivo de analisar suas dinâmicas, seus tempos de atuação e o comportamento frente a eventuais defeitos. / In current Substation Automation System, digital equipaments called IED (Intelligent Electronic Devices) are used with protection, automation and measurement functions incorporated. These devices, to exchange information among them, use serial communication buses with information transmitted in digital form through many procotols, many of them proprietary, making their integration very hard. In this scene, IEC61850 standard appears offering a standard to be followed by IED manufacturers. This research presents a IEC 61850 standard study and an analysis of its application in Substation Automation System. The proposed study will analise the standard through the most important topics used by the standard to reach its main goals: interoperability, free configuration and long-term stability. In the application analysis, a comparative with a protocol used nowadays and a implementation of protection functions will be presented. In the comparative between protocols the chosen was DNP3, one of most used protocols in electric plants, with the purpose of verifying the main diferences and advantages of each one. Two examples of protection functions implementation were chosen: breaker failure and reverse blocking, implemented through traditional techniques, using wires and electrical signals, and through high performance IEC 61850 services, with the purpose of analising their dynamics, their actuation times and their behavior in eventual failures.

Nos Sistemas de Automação de Subestação atuais são utilizados equipamentos digitais chamados IED (Dispositivos Eletrônicos Inteligentes), incorporando as funções de proteção, automação e medição. Estes, para trocarem informações entre si, utilizam um canal de comunicação serial, sendo os dados transmitidos de forma digital por meio de vários protocolos, muitos deles proprietários, o que dificulta a integração entre eles. Neste cenário entra a norma IEC 61850 oferecendo um padrão a ser seguido entre os fabricantes de IED. Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo da norma e a análise de sua aplicação no Sistema de Automação de Subestação. O estudo proposto da norma a analisará utilizando os principais conceitos estabelecidos por ela para atingir os objetivos propostos: interoperabilidade, liberdade de configuração e estabilidade a longo prazo. Como ensaio de aplicação da norma será apresentado um comparativo com um protocolo utilizado atualmente e a implementação de funções de proteção. No comparativo entre protocolos foi escolhido o DNP3, um dos mais utilizados atualmente no setor elétrico, com o objetivo de verificar as principais diferenças entre eles e vantagens de cada um. Para a implementação de funções de proteção foram escolhidos dois exemplos: a falha de disjuntor e o bloqueio reverso, implementadas da forma tradicional, por meio de sinais elétricos de comando transmitidos por cabos, e por meio dos serviços de mensagens prioritárias da IEC 61850, com o objetivo de analisar suas dinâmicas, seus tempos de atuação e o comportamento frente a eventuais defeitos. / In current Substation Automation System, digital equipaments called IED (Intelligent Electronic Devices) are used with protection, automation and measurement functions incorporated. These devices, to exchange information among them, use serial communication buses with information transmitted in digital form through many procotols, many of them proprietary, making their integration very hard. In this scene, IEC61850 standard appears offering a standard to be followed by IED manufacturers. This research presents a IEC 61850 standard study and an analysis of its application in Substation Automation System. The proposed study will analise the standard through the most important topics used by the standard to reach its main goals: interoperability, free configuration and long-term stability. In the application analysis, a comparative with a protocol used nowadays and a implementation of protection functions will be presented. In the comparative between protocols the chosen was DNP3, one of most used protocols in electric plants, with the purpose of verifying the main diferences and advantages of each one. Two examples of protection functions implementation were chosen: breaker failure and reverse blocking, implemented through traditional techniques, using wires and electrical signals, and through high performance IEC 61850 services, with the purpose of analising their dynamics, their actuation times and their behavior in eventual failures.

Devido à mudança de paradigma originada pela evolução das redes elétricas inteligentes (Smart Grid), surgiram novos requisitos em automação de subestações de distribuição, sobretudo envolvendo operação, monitoramento, controle e proteção. Um nível mais avançado de automação é esperado na rede de distribuição com implementações do conceito de Smart Grid. O objetivo dos próximos sistemas de automação da distribuição é aperfeiçoar o uso dos recursos computacionais disponíveis, objetivando aumentar a disponibilidade do sistema elétrico, a qualidade da energia e a eficiência das concessionárias. E nessa nova realidade, a troca de informação entre os vários sistemas de informação de uma empresa do setor elétrico não é apenas desejada, mas, na maioria dos casos, necessária. Nesse contexto, se propõe uma arquitetura computacional capaz de transferir todas as informações geradas a partir da implementação de funcionalidades \"inteligentes\" na subestação, envolvendo as funções de supervisão, controle, monitoramento e proteção das subestações de distribuição, para o centro de controle da concessionária (COS), o que não está previsto nos protocolos normalmente utilizados, como DNP, ICCP, e IEC 61850. Para atingir esse objetivo é feita a investigação sobre o uso dos padrões internacionais propostos na arquitetura de referência do IEC para realizar tal integração, mostrando a necessidade de modificação nos objetos de dados definidos. Com o intuito de avaliar a viabilidade da arquitetura proposta foi desenvolvido um protótipo dentro do programa de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) regulado pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), em parceria com a CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). Nesse protótipo foram desenvolvidos módulos com funcionalidades \"inteligentes\" que promovem a migração de funções do centro de controle para a subestação. Além disso, o protótipo também implementa serviços web (Web Services) que são responsáveis pela integração da informação, tornando a troca de informação independentemente da plataforma onde os serviços são implementados. O texto contempla as anotações que refletem os passos dessa implementação do protótipo, bem como o registro dos testes exigidos pelos trabalhos, os quais compreenderam a implementação das novas funcionalidades, com a obtenção e tratamento dos dados, e seu posterior envio ao centro de controle. / Due to the paradigm shift caused by the evolution of the power grids, resulting in a new concept of Smart Grid, new requirements in automation of distribution substations emerged, especially those involving the operation, monitoring, control and protection. A more advanced level of automation is expected in the distribution network with implementations of the concepts related to Smart Grid. The goal of the next distribution automation systems is to optimize the use of available resources, intending to increase the availability of the power system, the power quality and the efficiency of the utilities. In this new context, the exchange of information between the various information systems of an electrical utility is not only desired, but in most cases, necessary. In this context, it is proposed a computational architecture capable of transferring all the information generated from the implementation of \"smart\" functions in the substation, involving supervisory, control, monitoring and protection of distribution substations, to the utility control center (COS), which is not provided for in the protocols commonly used by the utility, such as DNP, ICCP, and IEC 61850. Research on the use of international standards proposed in the IEC reference architecture to achieve such integration is also performed, revealing the necessity of modifying the defined data model. A prototype was developed in a partnership with CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz), in order to assess the feasibility of the proposed architecture, within the R&D program regulated by ANEEL (Brazilian Electric Power Agency). Modules have been developed with the \"smart\" features that promote migration of some control center functions to the substation. In addition, the prototype also implements web services that are responsible for the data integration, with the information being exchanged regardless of the platform where the services are implemented. The text includes notes reflecting the steps of this prototype implementation, as well as the tests required to validate the model, which comprised the implementation of those new features, obtaining and processing the data, and subsequent sending to the utility control center (DMS).

Devido à mudança de paradigma originada pela evolução das redes elétricas inteligentes (Smart Grid), surgiram novos requisitos em automação de subestações de distribuição, sobretudo envolvendo operação, monitoramento, controle e proteção. Um nível mais avançado de automação é esperado na rede de distribuição com implementações do conceito de Smart Grid. O objetivo dos próximos sistemas de automação da distribuição é aperfeiçoar o uso dos recursos computacionais disponíveis, objetivando aumentar a disponibilidade do sistema elétrico, a qualidade da energia e a eficiência das concessionárias. E nessa nova realidade, a troca de informação entre os vários sistemas de informação de uma empresa do setor elétrico não é apenas desejada, mas, na maioria dos casos, necessária. Nesse contexto, se propõe uma arquitetura computacional capaz de transferir todas as informações geradas a partir da implementação de funcionalidades \"inteligentes\" na subestação, envolvendo as funções de supervisão, controle, monitoramento e proteção das subestações de distribuição, para o centro de controle da concessionária (COS), o que não está previsto nos protocolos normalmente utilizados, como DNP, ICCP, e IEC 61850. Para atingir esse objetivo é feita a investigação sobre o uso dos padrões internacionais propostos na arquitetura de referência do IEC para realizar tal integração, mostrando a necessidade de modificação nos objetos de dados definidos. Com o intuito de avaliar a viabilidade da arquitetura proposta foi desenvolvido um protótipo dentro do programa de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) regulado pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), em parceria com a CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). Nesse protótipo foram desenvolvidos módulos com funcionalidades \"inteligentes\" que promovem a migração de funções do centro de controle para a subestação. Além disso, o protótipo também implementa serviços web (Web Services) que são responsáveis pela integração da informação, tornando a troca de informação independentemente da plataforma onde os serviços são implementados. O texto contempla as anotações que refletem os passos dessa implementação do protótipo, bem como o registro dos testes exigidos pelos trabalhos, os quais compreenderam a implementação das novas funcionalidades, com a obtenção e tratamento dos dados, e seu posterior envio ao centro de controle. / Due to the paradigm shift caused by the evolution of the power grids, resulting in a new concept of Smart Grid, new requirements in automation of distribution substations emerged, especially those involving the operation, monitoring, control and protection. A more advanced level of automation is expected in the distribution network with implementations of the concepts related to Smart Grid. The goal of the next distribution automation systems is to optimize the use of available resources, intending to increase the availability of the power system, the power quality and the efficiency of the utilities. In this new context, the exchange of information between the various information systems of an electrical utility is not only desired, but in most cases, necessary. In this context, it is proposed a computational architecture capable of transferring all the information generated from the implementation of \"smart\" functions in the substation, involving supervisory, control, monitoring and protection of distribution substations, to the utility control center (COS), which is not provided for in the protocols commonly used by the utility, such as DNP, ICCP, and IEC 61850. Research on the use of international standards proposed in the IEC reference architecture to achieve such integration is also performed, revealing the necessity of modifying the defined data model. A prototype was developed in a partnership with CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz), in order to assess the feasibility of the proposed architecture, within the R&D program regulated by ANEEL (Brazilian Electric Power Agency). Modules have been developed with the \"smart\" features that promote migration of some control center functions to the substation. In addition, the prototype also implements web services that are responsible for the data integration, with the information being exchanged regardless of the platform where the services are implemented. The text includes notes reflecting the steps of this prototype implementation, as well as the tests required to validate the model, which comprised the implementation of those new features, obtaining and processing the data, and subsequent sending to the utility control center (DMS).