An architecture for power substations communication networks based on SDN and virtualization paradigms

Abstract

ABSTRACT : The deployment of infrastructures related to the Smart Grid concept introduces data communication networks in the grid operation systems (control, communication, and monitoring). The implementation of data communication networks facilitates and improves the efficiency of the tasks related to the generation, transmission, and distribution of electrical energy. In turn, network management is being permeated by new technologies such as Software Defined Networking (SDN) and network virtualization, that promote automation and innovation of communication networks aiming to overcome the lack of flexibility and the difficulties to evolve that are present in current communication networks. In this context, this paper proposes a reconceptualization of the power substations communications network architecture based on the IEC 61850 standard. Here, we present a complete view of the Smart Solution for Substation Networks (S3N) architecture, which allows modeling the future power substations communication networks taking advantage of the benefits introduced by SDN and virtualization technologies. In addition, in order to provide a better understanding of the challenges arising in this area, and to generate new research interest in this field, a review of several studies oriented to determine the feasibility of incorporating SDN as a key element to improve the management and operation of the power substations communication networks is presented.

RESUMEN : El despliegue de infraestructuras relacionadas con el concepto Smart Grid trae consigo la introducción de las redes de comunicaciones de datos en la operación de los sistemas de la red de energía (control, comunicación y monitoreo). De esta manera, se espera facilitar y mejorar la eficiencia de las tareas relacionadas con la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. Al mismo tiempo, la gestión de las redes de comunicación está siendo permeada por nuevas tecnologías como las redes definidas por software (SDN) y la virtualización de red, que promueven la automatización y la innovación de las redes de comunicación tratando de superar los problemas de falta de flexibilidad y las dificultades para evolucionar en las redes de comunicación actuales. En este contexto, este documento propone una reconceptualización de la arquitectura de la red de comunicaciones de subestaciones de energía basada en el estándar IEC 61850. La arquitectura propuesta, Smart Solution for Substation Networks (S3N), permite modelar la futura red de comunicaciones de subestaciones de energía aprovechando los beneficios introducidos por SDN y las tecnologías de virtualización. Además, con el fin de proporcionar una mejor comprensión de los desafíos que surgen en esta área, y generar un nuevo interés de investigación en este campo, se presenta una revisión de varios estudios orientados a determinar la viabilidad de incorporar SDN como elemento clave para mejorar la gestión y operación de la red de comunicaciones en subestaciones de energía.