Antecedentes

En los últimos años, los propietarios de plantas de servicios públicos han estado investigando oportunidades y estrategias para llevar la inteligencia a las subestaciones para permitir el paradigma de la red inteligente. En una subestación digitalizada típica, es obvio ver que se han integrado robustos gateways embebidos de computación de alto rendimiento, redes y almacenamiento para permitir el control y la supervisión de subestaciones. Se utilizan terminales HMI (interfaces hombre-máquina) inteligentes y servidores de autenticación de protocolos para permitir las comunicaciones. Todo ello ha contribuido a aumentar la complejidad y el alcance de la gestión de SCADA en las subestaciones.

Por lo tanto, la virtualización parece ser la solución económica y tecnológicamente viable para consolidar todo el hardware en una plataforma virtualizada. A través de la virtualización, los propietarios de la infraestructura de los servicios públicos pueden adoptar gateways y servidores de caja blanca e implementarlos en un sistema redundante con fines de alta disponibilidad. Esta práctica de virtualización se ha adoptado en el ámbito de la tecnología de la información durante un tiempo, y ahora se ha extendido al mundo de la tecnología operativa (TO).

Requisitos

El hardware seleccionado debe ser capaz de acomodar la memoria y los recursos informáticos necesarios, así como el soporte nativo del hipervisor y los controladores relacionados para ejecutar la virtualización de la subestación. Las funciones de red, como VLAN, conmutadores virtuales y mecanismos de redundancia (HSR/PRP) se incluirán por defecto. Dado que el hardware seleccionado se despliega en la planta de servicios públicos, debe cumplir con las normas IEC 61850-3.

En la lista que figura a continuación se resumen los requisitos esenciales de la plataforma de hardware seleccionada:

• Plataforma de hardware de alto rendimiento:

Una plataforma de alto rendimiento diseñada con suficiente capacidad de computación, múltiples núcleos de procesador y un equipo de memoria adecuado puede optimizar la utilidad y la calidad de la virtualización de las subestaciones.

• Memoria habilitada para ECC:

Para ejecutar la virtualización en las subestaciones, el ECC (código de corrección de errores) es un mecanismo necesario, ya que la corrupción de datos en la memoria puede ocurrir en entornos de subestaciones, en los que numerosos dispositivos conectados generan un gran volumen de datos simultáneamente. Además, se requiere un mínimo de 32 ó 64 GB de memoria para ejecutar la virtualización en subestaciones.

• Componentes de virtualización

El hardware seleccionado debe estar diseñado con componentes de virtualización, en los que el CPU, la unidad gráfica y la capa de E/S deben soportar la virtualización de forma nativa, de modo que varios sistemas operativos puedan acceder a la plataforma virtualizada. Un ejemplo típico es el Intel VT-x, que es óptimo para los dispositivos de subestación, ya que puede permitir que los sistemas cliente proporcionen un acceso dedicado a los componentes de hardware, en particular la interfaz LAN.

• Cumplimiento de las normas de subestación

Para garantizar que el dispositivo pueda funcionar de forma fiable en el entorno de la subestación, es obligatorio cumplir con las normas IEEE 1613 e IEC 61850-3, ya que estas normas especifican el nivel de resistencia a las temperaturas extremas, a los golpes y vibraciones y a los efectos electromagnéticos.

• Protocolos de red redundante HSR y PRP

El cumplimiento de HSR y PRP es necesario para cumplir con la redundancia requerida en los protocolos de comunicación de las subestaciones. En otras palabras, el hardware seleccionado debe ser capaz de soportar estos protocolos ya sea a través de un mecanismo incorporado o de una expansión externa.

Soluciones

En este caso de virtualización, Lanner introdujo el LEC-3340, un sistema de montaje en rack de 3U que cumple con la norma IEC 61850-3 y que funciona con el procesador Intel® Xeon® E3-1505L V6, Core i3-7100E o i5-7442EQ, para ofrecer computación de alto rendimiento y acelerar las aplicaciones de virtualización con los motores incorporados Intel VT-x. Para asegurar la integridad de los datos en la memoria, el LEC-3340 soporta RAM de ECC. El sistema de alta disponibilidad viene con fuentes de alimentación redundantes opcionales. Para acelerar el proceso gráfico, el LEC-3340 viene con cuatro ranuras PCI Express para la instalación de una tarjeta gráfica externa o módulos habilitados para HSR/PRP. En cuanto a las conexiones con instrumentos industriales, el LEC-3340 está diseñado con puertos seriales protegidos con aislamiento (COM).

Considerando la temperatura ambiente en las infraestructuras de misión crítica, el LEC-3340 puede operar bajo un amplio rango de temperaturas (-40~70°C). Para la recomendación de despliegue, el LEC-3340 cumple con la norma IEC 61850-3 y la IEEE 1613 para el entorno de subestaciones.