Nota Editorial
Este artigo inaugura uma nova série sobre engenharia top-down IEC 61850 — uma das mudanças mais significativas na metodologia de engenharia de subestações digitais nos últimos anos. Dois novos relatórios técnicos da IEC (TR 61850-90-30 e TR 61850-7-6 ed2) foram recentemente publicados; uma coalizão de 14 empresas de energia europeias apoiou formalmente essa abordagem; e as primeiras implantações em produção estão em fase de preparação. Nesta série, traçamos essa evolução desde suas origens até suas implicações práticas — para concessionárias, fornecedores de IEDs e desenvolvedores de ferramentas. Este primeiro artigo estabelece o contexto.

Em 2023, quatorze operadores de sistemas de transmissão e empresas de energia europeias assinaram uma declaração comum sobre engenharia IEC 61850. Não se tratava de um instrumento regulatório. Não vinha acompanhado de mecanismos de aplicação. Mas foi algo raro no contexto da padronização industrial: um grupo de grandes empresas de energia, cada uma protegendo seus próprios processos, convergindo em uma posição compartilhada sobre como a engenharia deveria ser conduzida — e se comprometendo publicamente com isso.

A iniciativa foi liderada pelo grupo Elia — o TSO belga Elia e sua subsidiária alemã 50Hertz — e atraiu outras treze empresas. Juntos, publicaram o que hoje é conhecido como Visão Comum sobre Engenharia IEC 61850: um documento que descreve um processo de engenharia top-down em cinco etapas, explica o que exige dos fornecedores de ferramentas e dos fornecedores de IEDs, e demonstra — por meio de uma prova de conceito funcional — que isso é tecnicamente viável hoje.

Este artigo analisa o que diz a Visão Comum, como surgiu e o que significa para as pessoas e organizações que constroem subestações digitais.

O Problema: Por Que a Abordagem Atual Tem Limitações Estruturais

O fluxo de trabalho padrão de engenharia IEC 61850 atual é baseado em dispositivos. Uma concessionária prepara os requisitos — tipicamente em arquivos Word ou PDF — e os envia aos fornecedores de IEDs. Cada fornecedor interpreta esses requisitos, configura um dispositivo de acordo com sua própria cadeia de ferramentas e retorna um arquivo de descrição de capacidade (ICD). O engenheiro do sistema monta a configuração final do sistema cruzando esses arquivos ICD, resolvendo manualmente as diferenças de nomenclatura e vinculando conjuntos de dados, inscrições GOOSE e elementos ExtRef à mão.

Essa abordagem produziu sistemas IEC 61850 funcionais por vinte anos. Mas tornou-se estruturalmente limitante à medida que as subestações digitais avançam de implantações piloto para infraestrutura padrão, e à medida que grandes concessionárias gerenciam simultaneamente dezenas de projetos IEC 61850.

Os problemas são bem compreendidos entre os profissionais:

  • Vazios na interpretação. As especificações em PDF criam espaço para interpretações erradas. Dois fornecedores que leem o mesmo documento podem produzir configurações significativamente diferentes. O usuário descobre isso na comissionamento.
  • Ausência de troca machine-readable. Não existe um formato formal e processável por ferramentas para comunicar o que um IED (dispositivo eletrônico inteligente) deve fazer. Cada projeto recria a especificação do zero.
  • Testes tardios. A verificação geralmente começa após a seleção e a aquisição do dispositivo — o ponto mais caro em que se pode descobrir um erro de projeto.
  • Ausência de reutilização. As especificações de função desenvolvidas para um projeto não podem ser transferidas diretamente para o próximo. Cada implantação reinicia o ciclo de engenharia.

Thomas Sterckx, especialista em subestações virtuais na Elia Engineering e co-editor dos relatórios técnicos relevantes da IEC, descreveu a direção da mudança em uma webinário técnico em dezembro de 2023: "Em vez de entregar ao fornecedor do IED uma grande série de documentos escritos... você pode dar a ele algo que seja machine-readable, que ele possa processar dentro de sua própria ferramenta."

A História: De CIGRE 2012 à Declaração Comum 2023

A demanda por processos de engenharia melhores para sistemas IEC 61850 não é nova. Em 2012, a organização CIGRE publicou uma declaração — sob os comitês de estudo A3 e B5 — exigindo melhorias na forma como os sistemas IEC 61850 eram especificados e projetados. As exigências formuladas na época permaneceram amplamente não atendidas por uma década.

Em 2018, a Elia participou do projeto OSMOSE, um projeto de pesquisa financiado pela Europa. O OSMOSE desenvolveu a estrutura conceitual inicial para o que hoje é a abordagem de engenharia de cima para baixo: começando com especificações de função independentes de qualquer dispositivo específico, e formalizando a troca entre concessionárias e fornecedores em formatos estruturados e machine-readable.

A partir de 2020, o Grupo de Trabalho 10 da TC57 da IEC começou a desenvolver dois relatórios técnicos que dariam base normativa a esses conceitos: TR IEC 61850-90-30, abordando a modelagem de funções em SCL, e TR IEC 61850-7-6 ed2, cobrindo perfis básicos de aplicação. Ambos já foram publicados — o TR 7-6 ed2 em 2024 e o TR 90-30 em 2025.

A Declaração Comum, assinada em 2023 pelo Grupo Elia junto com outras treze concessionárias europeias, foi o momento em que essa trajetória se tornou um sinal de mercado. Como observou Sterckx: "Acho que posso dizer que finalmente estamos sendo capazes de atender às declarações ou requisitos que eles pediram em 2012."

Juntamente com a Declaração Comum, a Elia concluiu um projeto de prova de conceito com três parceiros da indústria — Condis/Helinks (ferramentas de especificação de sistema), Siemens (ferramentas de configuração de IED) e Triangle MicroWorks (simulação e testes) — demonstrando o processo completo de cinco etapas usando ferramentas prototipo.

A Visão Comum descreve um processo de engenharia baseado em cinco etapas sequenciais. A lógica é verdadeiramente de cima para baixo: o processo começa com requisitos funcionais expressos de forma totalmente independente de qualquer dispositivo específico e só chega à configuração física do dispositivo no final.

flowchart LR
    P1["① Profiling do Sistema\n(FSD / ASD templates)"]
    P2["② Especificação do Sistema\n(ISD files)"]
    P3["③ Simulação e Validação\n(ASD / SSD testing)"]
    P4["④ Capacidade do IED\n(process ICD)"]
    P5["⑤ Configuração do Sistema\n(SCD)"]

    P1 --> P2 --> P3 --> P4 --> P5

Etapa 1 — Profiling do Sistema. Os engenheiros criam modelos de função e aplicação reutilizáveis. Uma Descrição da Especificação da Função (FSD) define uma única função — proteção por distância, controle de disjuntor, monitoramento de transformador. Uma Descrição da Especificação da Aplicação (ASD) combina múltiplas FSDs, define o fluxo de dados entre elas e pode incluir lógica comportamental formal escrita em IEC 61131-3. Criticamente, esses modelos não referenciam nenhum dispositivo físico. Eles definem o que o sistema deve fazer, não como um dispositivo específico o faz.

Etapa 2 — Especificação do Sistema. Os modelos de aplicação são instanciados em um projeto. O engenheiro monta uma especificação do sistema e gera especificações por IED: arquivos Descrição da Especificação do IED (ISD) — documentos estruturados em SCL que definem formalmente o modelo de dados esperado, as interfaces de sinal e os valores de configuração. Um arquivo ISD é independente de fornecedor. O mesmo arquivo pode ser enviado a vários fornecedores em paralelo, solicitando respostas concorrentes de capacidade.

Etapa 3 — Simulação e Validação do Sistema. Com os arquivos ISD concluídos, o projeto pode ser testado antes de qualquer dispositivo ser selecionado ou adquirido. As ferramentas importam arquivos ASD e SSD, simulam a lógica da aplicação — incluindo as descrições de comportamento em IEC 61131-3 — e permitem executar sequências de teste contra entradas e saídas esperadas. O PoC utilizou o DTM (Distributed Test Manager) da Triangle MicroWorks para esta etapa. Como afirmou Jackson Moore, Engenheiro de Aplicações na Triangle MicroWorks: "Muitos erros potenciais podem agora ser identificados muito mais cedo no processo de engenharia — e são comparativamente muito mais baratos e fáceis de corrigir."

Etapa 4 — Descrição da Capacidade do IED. Os fornecedores recebem o arquivo ISD, o importam em sua ferramenta de configuração de IED (ICT) e mapeiam as capacidades reais do dispositivo à especificação. Quando as capacidades do dispositivo correspondem à especificação, o mapeamento é direto. Quando existem diferenças — nomes diferentes de dispositivos lógicos, objetos de dados ausentes, implementações alternativas — o fornecedor documenta a desvio formalmente. O resultado é um process ICD: um arquivo ICD padrão estendido com informações explícitas de mapeamento da especificação ao dispositivo. Este arquivo informa à ferramenta de configuração do sistema exatamente como cada elemento da especificação da utilidade é implementado no dispositivo real.

Passo 5 — Configuração do Sistema. A Ferramenta de Configuração do Sistema (System Configuration Tool – SCT) importa arquivos ICD de processo de cada fornecedor. Utilizando as informações de mapeamento incorporadas em cada arquivo, ela vincula automaticamente os nós lógicos a dispositivos reais, gera blocos de controle GOOSE e conjuntos de dados, e preenche as inscrições ExtRef. O resultado é um arquivo SCD completo — com muito menos intervenção manual do que o método atual exige.

A Prova de Conceito: Um Fluxo de Trabalho Completo ao Vivo

A prova de conceito liderada pela Elia percorreu todos os cinco passos usando um cenário de engenharia real, embora simplificado: uma aplicação de disjuntor e uma aplicação de proteção de distância implementadas em quatro IEDs. O fluxo de trabalho foi demonstrado publicamente em um webinar em dezembro de 2023, promovido pela Triangle MicroWorks.

Na demonstração:

  • O Helix STS (Condis/Helinks) realizou o perfilamento do sistema e a especificação do sistema, gerando arquivos ASD e ISD a partir de modelos de função montados em seu ambiente de ferramenta.
  • O DTM da Triangle MicroWorks importou o ASD e demonstrou a simulação da aplicação de proteção de distância P21, incluindo manipulação interativa de entradas e um sequenciador de testes acionado a partir do Excel.
  • O DIGSI 5 da Siemens importou os arquivos ISD para uma unidade de fusão 6MU e um relé de proteção de distância 7SA87, realizou o mapeamento de LNode para LN e exportou arquivos ICD de processo — com a opção de manter a nomenclatura nativa do dispositivo ou adotar o modelo de dados unificado da especificação.
  • O Helix STS importou então ambos os arquivos ICD de processo, implementou automaticamente as especificações de LNode usando os dados de mapeamento, gerou blocos de controle GOOSE e conjuntos de dados, e exportou um SCD completo.
  • O Digital Twin da Siemens importou o SCD, aplicou a configuração GOOSE e executou simultaneamente os dois dispositivos virtuais para verificar o fluxo de sinais e o modelo de dados.

Todo o fluxo de trabalho utilizou o namespace SCL 6-100 — a extensão definida na TR 61850-90-30 e na TR 61850-7-6 que introduz os novos elementos SCL necessários ao processo: AllocationRole, SourceRef, LNodeSpecNaming, BehaviorDescription, entre outros.

O Que Isso Significa para o Mercado

A Declaração Comum e a prova de conceito acompanhante têm um público-alvo específico: fornecedores de IEDs e fornecedores de ferramentas que precisam entender o que grandes concessionárias europeias esperam de seus produtos.

Para os fornecedores de IEDs, a interface formal do ISD altera a dinâmica de aquisição. Uma concessionária que possui um arquivo ISD em formato machine-readable pode enviá-lo simultaneamente a vários fornecedores e comparar suas respostas em ICD de processo — incluindo desvios documentados — de forma estruturada. A barreira para trocar de fornecedor diminui. Como observou Sterckx: "Um ISD é independente de fornecedor e você pode facilmente enviá-lo a vários fornecedores de IEDs e receber várias ofertas de volta."

Para fornecedores de ferramentas de configuração de IED, a Visão Comum define requisitos concretos de capacidade: importação de ISD, mapeamento de LNode para LN, exportação de ICD de processo e documentação de desvios. Estas são as funcionalidades que determinarão se uma ferramenta será utilizável no novo fluxo de trabalho.

Para fornecedores de ferramentas de configuração de sistemas, o requisito fundamental é o suporte ao ICD de processo: a capacidade de ler as informações de mapeamento em um arquivo ICD de processo e utilizá-las para automatizar a geração do SCD.

O Grupo Elia indicou uma cronograma de desenvolvimento que se estende até 2029–2030 para os primeiros projetos de produção, com a aquisição de ferramentas prevista por volta de 2027. O cronograma oferece ao ecossistema de ferramentas vários anos — mas as decisões sobre prioridade de desenvolvimento já estão sendo tomadas. A TR 90-30 e a TR 7-6 ed2 foram publicadas. O processo foi demonstrado. A Elia está se preparando para licitar um ecossistema de engenharia.

Conclusão

A Visão Comum é uma resposta bem estruturada a um problema real e reconhecido. A abordagem atual de engenharia IEC 61850 — especificação por PDF, integração manual, validação tardia — não é o caminho que um padrão maduro deveria seguir. A formalização de quatorze concessionárias com a mesma definição de processo cria um sinal de demanda que o mercado de ferramentas não pode ignorar.

A infraestrutura de padrões está em vigor. A demonstração do conceito prova que o processo é tecnicamente viável com ferramentas existentes. A questão agora é o quão rapidamente o ecossistema mais amplo — fornecedores de IED, fornecedores de ferramentas e concessionárias além da atual coalizão — se alinhará à abordagem descrita na Visão Comum.

Artigos subsequentes nesta série examinam os detalhes técnicos: o processo de cinco etapas em profundidade, o formato de arquivo ISD e o que isso muda sobre a aquisição de IEDs, o namespace SCL 6-100 e o que os desenvolvedores de ferramentas precisam implementar, e o ICD de processo como ponto de pivô entre especificação e configuração.

Fontes primárias: Webinar técnico — "Estabelecendo um processo de especificação independente de fornecedor para engenharia top-down de sistemas IEC 61850" (Triangle MicroWorks / Grupo Elia, dezembro de 2023); TR IEC 61850-90-30:2025; TR IEC 61850-7-6 ed2:2024; Grupo Elia — Visão Comum sobre Engenharia IEC 61850.

Foto: Subestação Mercator de 380 kV, Kruibeke, Bélgica (Elia). Supercharge / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.