¿Cómo saber si un archivo SCL es válido y cumple con el estándar IEC 61850?

La norma IEC 61850 es un estándar ampliamente adoptado para la automatización de sistemas eléctricos. La norma establece los modelos de datos, los servicios de comunicación y el lenguaje de configuración para la integración de Dispositivos Electrónicos Inteligentes (IED) en subestaciones. Dentro de este marco, el Lenguaje de Descripción de Configuración del Sistema (SCL) desempeña un papel clave, ya que permite describir la topología del sistema, la comunicación entre dispositivos y la configuración de los equipos.

En teoría, cualquier software de configuración debería poder leer un archivo SCL sin problemas, garantizando interoperabilidad entre fabricantes. Sin embargo, la práctica es distinta. Muchos proveedores modifican estos archivos para adaptarlos a sus sistemas internos, lo que en algunos casos compromete la interoperabilidad. Los ingenieros deben dedicar tiempo valioso a identificar discrepancias, comunicarse repetidamente con los soportes técnicos de cada marca y verificar las adaptaciones específicas. Lo que en teoría debería ser un proceso automatizado se convierte así en un ciclo interminable de revisiones y ajustes, extendiendo proyectos que podrían completarse en semanas a largos meses de trabajo.

El problema se agrava porque los archivos SCL, aunque son legibles por humanos, son extremadamente complejos. Validar manualmente miles de líneas de configuración, con diferencias sutiles entre versiones de la norma o interpretaciones de fabricantes, es casi imposible, especialmente en proyectos que involucran equipos de múltiples fabricantes y miles líneas de información (Figura 1).

Para garantizar la interoperabilidad y evitar errores en la configuración de subestaciones, es fundamental validar los archivos SCL respecto a la norma. En este artículo, analizaremos cómo se definen estos archivos en la norma, los problemas más comunes que pueden presentar y la importancia de utilizar validadores independientes para identificar sus errores de acuerdo con el estándar IEC 61850.

Lenguaje SCL según IEC 61850 

En proyectos de automatización de subestaciones, la fase de ingeniería suele iniciarse antes de que los equipos estén físicamente instalados. Los IEDs pueden desempeñar múltiples funciones dentro del sistema, pero su flexibilidad no significa que todas estas funciones sean ejecutables al mismo tiempo. Por ello, es necesario definir perfiles específicos para cada IED, seleccionando únicamente las capacidades requeridas en cada caso. 

Aunque los dispositivos cuentan con capacidades de autodescripción, es crítico contar con archivos estándar que permitan definir sus configuraciones y funcionalidades desde las etapas iniciales del proyecto. Esto facilita una planificación, minimizando riesgos como incompatibilidades o limitaciones operativas durante la puesta en marcha. 

Para asegurar la interoperabilidad entre herramientas de diferentes fabricantes, la norma IEC 61850-6 establece el Lenguaje de Descripción de Configuración del Sistema (SCL), que cumple tres objetivos clave: 

• Definición funcional del sistema: Permite la descripción formal de las relaciones entre el sistema de automatización y el proceso (subestación, patio de maniobras). 

• Caracterización de IEDs: Describe la configuración de los IEDs de automatización y su sistema de comunicación. 

• Documentación técnica: Centraliza la configuración del sistema, simplificando su mantenimiento y actualización a lo largo de su ciclo de vida. 

SCL es un lenguaje de alto nivel especificado como un esquema XML, el cual puede utilizarse para construir formatos de archivo de texto plano que describan datos estructurados específicos de una aplicación. La ventaja clave de este enfoque es su doble capacidad: mientras las computadoras pueden procesarlo automáticamente, los ingenieros también pueden leerlo y entenderlo cuando sea necesario. Al estar fundamentado en XML, hereda características clave: es independiente de plataformas hardware o software, completamente extensible y adaptable a diferentes necesidades sin perder su estructura fundamental. Sin embargo, esta flexibilidad opera dentro de límites estrictos definidos por el esquema oficial de la norma IEC 61850. 

La IEC distribuye este esquema como un conjunto de archivos XSD (XML Schema Definition) que definene la estructura y contenido de los archivos SCL, actuando como "reglas de construcción" para los archivos SCL. Como muestra la Tabla 1, cada XSD tiene un propósito específico en la validación: 

Tabla 1. Archivos que componen la definición del esquema XML para SCL. 

Nombre del archivo	Descripción
SCL_Enums.xsd	Las enumeraciones utilizadas en el esquema XML.
SCL_BaseSimpleTypes.xsd	Tipos simples básicos utilizados por las demás partes.
SCL_BaseTypes.xsd	Definiciones de tipos complejos básicos utilizados por las demás partes.
SCL_Substation.xsd	Definiciones de sintaxis relacionadas con los procesos (Process, Line, Substation).
SCL_Communication.xsd	Definiciones de sintaxis relacionadas con la comunicación.
SCL_IED.xsd	Definiciones de sintaxis relacionadas con los IED.
SCL_DataTypeTemplates.xsd	Definiciones de sintaxis relacionadas con las plantillas de tipos de datos.
SCL.xsd	Definición principal de la sintaxis del esquema SCL; define el elemento raíz de cada archivo SCL.

Estos archivos XSD van más allá de las reglas básicas del XML, añadiendo capas de validación específicas para el dominio eléctrico: 

• Definen la jerarquía obligatoria de elementos. 

• Establecen los atributos requeridos/opcionales. 

• Especifican los tipos de datos permitidos. 

• Controlan las relaciones entre componentes. 

Cuando un archivo SCL cumple con su XSD correspondiente, garantiza que cualquier sistema compatible con IEC 61850 podrá interpretarlo correctamente, manteniendo la interoperabilidad que hace valioso al estándar. Por lo que garantizar que los equipos de los fabricantes cumplan estrictamente este esquema es el primer paso en el desarrollo de proyectos de ingeniería digital IEC 61850.  

En este caso, vale la pena hacer algunos comentarios: 

1. Existen al menos seis propósitos diferentes para el intercambio de datos SCL y, por lo tanto, seis tipos de archivos SCL que deben distinguirse para el intercambio de datos entre herramientas. Esto se hace por medio de diferentes extensiones de archivo (ICD, IID, SSD, SCD, CID, SED). 

2. Actualmente, existen cuatro versiones del esquema SCL que se pueden utilizar para la validación: los esquemas de edición 1, 2, 2.1 y 2.2 de la norma IEC 61850-6.  

3. Para la edición 2 de la norma IEC 61850, hay 3 números de revisiones A, B y C. Al mismo tiempo, solo uno es válido: la revisión C, sin embargo, algunas versiones de los configuradores pueden usar la revisión A o B debido al hecho de que los fabricantes no los actualizaron de manera oportuna. 

Tabla 2. Versiones publicadas de la norma IEC 61850-6. 

Edición	Fecha de Publicación	Webstore	Namespace
Edición 1.0	2004-03	IEC 61850-6:2004	IEC 61850-6:2003
Edición 2.0	2009-12	IEC 61850-6:2009	IEC 61850-6:2007B
Enmienda 1 de Edición 2.0	2018-12	IEC 61850-6:2009/AMD1:2018	IEC 61850-6:2007B4
Edición 2.1	2018	IEC 61850-6:2009 + AMD1:2018 CSV	IEC 61850-6:2007B4
Enmienda 2 de Edición 2.0	2024	IEC 61850-6:2009/AMD2:2023	IEC 61850-6:2007C5
Edición 2.2	2024	IEC 61850-6:2009 + AMD2:2023 CSV	IEC 61850-6:2007C5

Problemas recurrentes en archivos SCL y su impacto en proyectos IEC 61850 

Hasta ahora hemos definido lo que es el lenguaje SCL y cómo su esquema general definido en los archivos XSD permite validar su estructura. A continuación, se detallan los problemas específicos que pueden presentarse en los archivos SCL durante la configuración de IEDs, particularmente en integraciones multivendor: 

• Ubicación arbitraria de nuevos equipos en la jerarquía SCL: La norma establece una estructura clara (Substation → VoltageLevel → Bay → Equipment), pero algunos fabricantes colocan sus IEDs en estructuras paralelas no estándar que al ser importados en otros softwares pueden generar errores e impedir su uso. 

• Violación de regla de nombres: La norma específica convenciones estrictas para nombrar IEDs, Datasets y mensajes, especificando su extensión, y el uso de caracteres especiales. Algunos softwares de fabricantes no informar al usuario de estos errores y permiten usar guiones bajos o espacios que hacen que los sistemas no reconozcan las referencias durante la integración a otros softwares. 

• Alteración de XSD: Algunos fabricantes modifican los esquemas XSD para relajar restricciones añadiendo elementos propietarios. Esto permite que archivos aparentemente válidos fallen en otros sistemas. 

• Extensión no documentada de tipos de datos:  Algunos fabricantes modifican o amplían los tipos de datos (dataTypes) definidos en la norma IEC 61850 sin seguir los procedimientos adecuados e impidiendo que estos sean reconocidos por otros equipos de otro fabricante. 

• Uso de nombrespaces personalizados: Algunos fabricantes en sus partes privadas hacen referencia a namespace propietarios de los cuales no se incluye un esquema XSD al cual acceder y verificar.  

• Pérdida de información en conversiones SCL: Algunas herramientas no preservan datos requeridos al convertir entre los diferentes archivos SCL (ICD, IID, SSD, SCD, CID, SED) como descripciones (desc), unidades (unit), nombre del dispositivo (IEDName) o la declaración de suscriptores de información multicast durante estas conversiones, impidiendo su correcta implementación en otros softwares. 

Teniendo en cuenta lo anterior, podemos concluir que el primer paso en cualquier proyectos digital IEC 6185 es validar los archivos SCL que harán parte de mi proyecto, sobre todo en proyectos que utilicen IED de diferentes fabricantes y dejar en evidencia todas las posibles no conformidades con la norma IEC 61850 que puedan causar un problema de interoperabilidad. 

Métodos para validar un archivo SCL 

1. Validación Manual 

Este método consiste en revisar manualmente la estructura del archivo SCL en formato XML, lo que requiere un conocimiento extenso de la norma IEC 61850 y sus esquemas de datos. Sin embargo, debido a la complejidad y la cantidad de detalles técnicos involucrados, este enfoque tiene un alto riesgo de error, lo que puede derivar en configuraciones incorrectas o incompatibilidades entre dispositivos. 

2. Uso de Validadores Automáticos 

Para minimizar errores y optimizar el proceso, se recomienda el uso de herramientas automáticas de validación. Estas herramientas analizan la conformidad del archivo SCL con la norma IEC 61850, validándolo contra los esquemas XSD correspondientes a la versión específica de la norma utilizada. ADemas, esta herramienta debe ser independiente a los softwares propietarios, los cuales están sesgados a sus ajustes particulares. Los principales beneficios de estos validadores son: 

• Eliminan la necesidad de revisión manual, disminuyendo el riesgo de configuraciones incorrectas. 

• Verifica que los archivos cumplan con los requisitos específicos de la norma. 

• Permiten validar múltiples archivos en poco tiempo, acelerando el proceso de configuración. 

Introducción al Validador SCL en ATLAN 

Para garantizar la correcta implementación de proyectos IEC 61850, el software ATLAN incorpora un validador automático de archivos SCL, diseñado para detectar posibles incompatibilidades antes de la integración de equipos multifabricante. Esta herramienta asegura que la verificación de los archivos estrictamente con la norma, identificando riesgos de interoperabilidad. Entre sus principales características se incluyen: 

• Verificación de errores de estructura y sintaxis, tipos de datos y regla de nombres de acuerdo al esquema XSD. 

• Compatibilidad con los diferentes tipos de los archivos SCL (ICD, IID, SSD, SCD, CID, SED). 

• Compatibilidad con las diferentes versiones de la norma IEC 61850, Ed1, Ed2, Ed,2.1. 

• Generación de reportes de incompatibilidades para auditoria.