Protección de onda viajera utilizando el segundo momento central

Escobar Sánchez, Karina Lizbeth (2018) Protección de onda viajera utilizando el segundo momento central. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El objetivo central de la tesis consiste en desarrollar un nuevo algoritmo de protección de líneas de transmisión basado en ondas viajeras con capacidad de detectar fallas dentro de la línea protegida de manera rápida y selectiva. El algoritmo propuesto tiene como objetivo proteger el 100 % de la línea, pero a diferencia de la protección diferencial, solo utiliza la información de un extremo de la línea. Debido al incremento en la complejidad de los sistemas eléctricos de potencia es de gran importancia la detección de fallas en todos los elementos que componen el sistema, aun más en las líneas aéreas de transmisión ya que por ocupar un ´área geográfica muy extensa, se vuelven vulnerables a diferentes fallas y eventos transitorios como descargas atmosféricas, caída de ramas de ´arboles, choque entre líneas, cortocircuitos, etc. La información de entrada al algoritmo son las señales de onda viajera generadas en el punto de aparición de la falla. Estas señales contienen información sobre el tipo de falla y su localización. El principio de operación se basa en la distorsión que sufre el primer frente de onda originado por un cortocircuito. En el caso de una falla externa a la línea protegida, el frente de onda alcanza la ubicación de la protección a través de la discontinuidad que representa el cambio de la impedancia característica entre la línea propia y la adyacente. Esta discontinuidad modifica el contorno del frente de onda. Sin embargo en el caso de fallas internas, los frentes de onda solo son afectados por la atenuación de la propia línea. Los actuales algoritmos de protección de líneas de transmisión han mostrado que pueden detectar y localizar fallas usando el principio de onda viajera, estos algoritmos comparan el contorno de las ondas incidentes y reflejadas entre la ubicación de la protección y el punto de falla para determinar la ubicación de un cortocircuito, sin embargo, estos algoritmos tienen problemas de confiabilidad ante fallas que ocurren cerca del cruce por cero de la onda de voltaje. El algoritmo propuesto discrimina entre una falla interna o externa a partir del reconocimiento del contorno del frente de onda que arriba a la ubicación de la protección. El segundo momento central realza patrones de comportamiento y de esta forma clasifica las fallas internas y externas a través de un umbral establecido de forma heurística. Si el segundo momento central supera este umbral se determina como falla interna, por el contrario si no supera el umbral se establece que es una falla externa. Se analizó el desempeño del algoritmo propuesto mediante casos de simulación considerando fallas más comunes y las más críticas de detectar, como es el caso de cortocircuitos cercanos a la ubicación de la protección, cortocircuitos en el extremo de la línea protegida y los que ocurren cerca del cruce por cero. Los diferentes escenarios se simularon en el programa de transitorios electromagnéticos PSCAD y en un simulador de tiempo real (RSCAD). Los resultados muestran que el algoritmo satisface los requerimientos de confiabilidad, selectividad, sensibilidad y tiempo de operación impuestos para la protección de línea de transmisión de alto voltaje, y representa la base para implementar un esquema de protección de líneas de transmisión de alta velocidad basado en ondas viajeras.

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