O UCA International Users Group apresentou informações atualizadas sobre esta linha de trabalho. Entre as principais tarefas estão o alinhamento das abordagens de modelagem em UML, a harmonização dos tipos de dados, a evolução do modelo SCL, a aplicação de regras formais de verificação e a criação de correspondências legíveis por máquina entre CIM e IEC 61850.
Por que é necessário harmonizar CIM e IEC 61850
CIM e IEC 61850 são utilizados em níveis diferentes, mas inter-relacionados, da automação do sistema elétrico. O CIM destina-se sobretudo a representar o sistema elétrico e a trocar dados entre sistemas de informação, incluindo aplicações de despacho, de cálculo e corporativas. A IEC 61850 descreve os modelos de informação de dispositivos e funções de automação, enquanto a linguagem SCL serve para descrever a configuração do sistema, os equipamentos primários, as funções e as ligações de informação.
Na prática, uma mesma subestação pode estar presente simultaneamente num modelo de rede CIM e num projeto IEC 61850 que contenha arquivos SSD ou SCD. Um disjuntor pode representar, nesses dois modelos, o mesmo equipamento físico. Para que os programas possam usar essa relação, ela precisa ser definida de forma inequívoca e mantida à medida que o projeto muda.
As bases dessa interação estão estabelecidas na IEC TS 62361-102:2018. A especificação técnica trata da troca de informações entre sistemas IEC 61850 e sistemas que utilizam o CIM, e propõe alterações nos modelos de informação para suportar essa troca.
O trabalho atual desenvolve essa abordagem: as correspondências entre os modelos devem ser expressas numa forma que os programas de engenharia possam processar automaticamente.
Transformação automática entre CIM e SCL
O primeiro cenário do esquema publicado pela UCA é a transformação automática de instâncias de modelos. Uma ferramenta de software recebe dados em CIM/XML e, com base em regras formais, gera os dados SCL correspondentes. A transformação no sentido inverso também está prevista.
Os dois modelos podem diferir no nível de detalhe. Por exemplo, o CIM descreve os equipamentos primários e as suas ligações elétricas, enquanto no SCL o mesmo objeto é ainda associado a funções de automação e a dispositivos eletrônicos inteligentes. Por isso, o que pode ser transformado depende do conteúdo dos dados de origem e das regras de correspondência. As informações de engenharia em falta terão de ser especificadas separadamente.
Entre os possíveis meios de descrever correspondências e transformações, os materiais da UCA mencionam QVT, XSLT, LinkML e SKOS. Essas tecnologias têm finalidades diferentes; no esquema, ilustram as abordagens em estudo e não um mecanismo único de transformação já aprovado.
O sentido prático está na reutilização de regras formalizadas. Se diferentes programas se basearem em regras acordadas, os resultados da transformação serão mais fáceis de reproduzir e verificar.
Verificação automática da consistência dos modelos
O segundo cenário prevê a verificação de dois conjuntos de dados já existentes, por exemplo um modelo CIM e um arquivo SCL. O programa determina se as informações sobre um mesmo objeto são consistentes, tendo em conta as diferenças no nível de detalhe dos modelos.
O esquema publicado usa como exemplo a topologia e as ligações elétricas. À medida que as regras correspondentes forem desenvolvidas, essa abordagem poderá ser estendida a outras informações:
- a composição dos equipamentos primários e a sua representação em ambos os modelos;
- os identificadores dos objetos e a correção da sua correspondência;
- a designação das fases e as ligações elétricas dos terminais dos equipamentos;
- as relações dos equipamentos com as medições e os comandos de controle.
O resultado é um relatório das discrepâncias encontradas. Para a descrição formal das condições de consistência, os materiais da UCA indicam OCL e SHACL. O engenheiro passa a poder verificar as condições definidas por software e, em seguida, analisar as inconsistências identificadas.
Que alterações são propostas para o SCL
O conteúdo concreto do trabalho pode ser visto na lista pública de propostas do grupo de trabalho WG10. Entre as linhas de harmonização estão a ampliação da lista de códigos de tipo de equipamento, uma descrição adicional do tipo de objeto do sistema elétrico, a introdução do identificador mRID para equipamentos, terminais e nós de conexão, bem como o alinhamento da designação das fases com o modelo CIM.
Outras propostas dizem respeito à representação inequívoca de terminais sem ligação elétrica e à inclusão dos objetos de dados necessários nas classes de medição. Trata-se de linhas de evolução registradas; a existência de uma proposta não significa que ela já tenha sido incluída na edição em vigor da norma.
A questão dos identificadores é particularmente reveladora. No CIM, o mRID é utilizado para identificar objetos. O uso de identificadores consistentes no CIM e no SCL ajuda a estabelecer, por software, quais elementos dos dois modelos se referem ao mesmo objeto. Essa correspondência é mais fiável do que depender apenas da designação do equipamento, que pode variar entre sistemas.
A harmonização abrange as medições e o controle
Do lado do CIM, as listas de propostas de harmonização tratam da representação de equipamentos auxiliares, da utilização dos nomes de objetos de dados da IEC 61850 para definir os tipos de medição e das medições que contêm vários valores, incluindo grandezas vetoriais.
Propõe-se também suportar uma ligação direta entre um dispositivo eletrônico inteligente e um valor de medição, definir um conjunto padrão de tipos de comandos de controle e harmonizar o modelo de comandos discretos, como «aumentar» e «diminuir». Essas questões mostram que a harmonização abrange tanto a descrição dos equipamentos como os dados de automação a eles associados.
Para a engenharia de subestações digitais, é de interesse a proposta de acrescentar ao CIM entidades de equipamentos de automação e blocos funcionais para a transformação do CIM em SSD. O SSD (System Specification Description) é o arquivo de descrição da especificação do sistema utilizado nas fases iniciais da engenharia segundo a IEC 61850.
Essa evolução do modelo poderia tornar o CIM uma das fontes de dados de entrada para a preparação do SSD e para o projeto subsequente do sistema de automação. O volume de informações transferidas automaticamente dependerá do conteúdo do modelo de origem e das regras de transformação acordadas.
Separação entre o modelo SCL e o formato XML
Outra linha de trabalho está ligada à arquitetura do SCL. Na prática de engenharia, o SCL costuma ser associado aos arquivos XML ICD, SSD, SCD e CID. No entanto, é o modelo de informação que define a estrutura e o significado dos dados, enquanto o XML é apenas uma forma de os registrar.
A atualização apresentada descreve um movimento em direção à representação formal do SCL por meio da UML, a linguagem de modelagem unificada. Com base nesse modelo, é possível gerar esquemas XML e utilizá-lo na verificação automática dos dados.
Isso permite fazer evoluir de forma consistente o modelo e as suas representações legíveis por máquina. O XML mantém o seu papel no SCL, enquanto a descrição formal do modelo cria as bases para suportar outros formatos no futuro.
Regras de verificação do SCL legíveis por máquina
Em 2025 foi publicada a IEC TS 61850-6-3, uma especificação técnica que descreve o formato e o método de escrita de regras formais de verificação de arquivos XML da IEC 61850 com recurso à OCL, a linguagem de restrições de objetos. Essas regras podem ser importadas e executadas por ferramentas de software.
O documento prevê a verificação do SCL em diferentes fases da especificação e da engenharia, a verificação de arquivos após a conversão entre versões do SCL e a complementação das regras padrão com regras próprias da organização ou do projeto.
A especificação em si define como as regras devem ser escritas. Os conjuntos de regras são publicados como componentes legíveis por máquina das partes correspondentes da IEC 61850. Isso permite formalizar parte dos requisitos e aplicar as mesmas verificações em diferentes ferramentas de engenharia.
O que isso muda para a subestação digital
Num projeto de subestação digital, os dados passam por várias representações de informação: o modelo de rede, a especificação do sistema, o projeto de automação e as configurações dos dispositivos. A transferência manual de informações gera discrepâncias que podem passar despercebidas até ao comissionamento ou à operação.
Identificadores consistentes, regras formais de transformação e verificações automáticas permitem controlar a ligação entre essas representações. Por exemplo, após uma alteração na composição dos equipamentos ou no esquema de ligações, é possível verificar se a alteração foi refletida nos modelos relacionados.
O resultado prático dependerá da completude das regras e do seu suporte nas ferramentas de software. Com esse suporte, a harmonização entre CIM e IEC 61850 pode reduzir a reintrodução de dados e tornar a verificação da consistência dos modelos uma parte regular da engenharia. Ao mesmo tempo, a verificação automática confirma apenas o cumprimento das regras definidas, e o seu alcance depende das informações e restrições que foram formalizadas.