ES2228775T3 - Procedimiento de inicializacion y de actualizacion de topologia de un puesto electrico de alta o media tension. - Google Patents
Procedimiento de inicializacion y de actualizacion de topologia de un puesto electrico de alta o media tension.Info
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Abstract
Procedimiento de inicialización del estudio y la actualización de la topología de un puesto eléctrico de alta o media tensión, destinado a optimizar el funcionamiento de un sistema de protección digital de juego de barras en el puesto, utilizando un esquema de base de la configuración eléctrica del puesto obtenido a partir de informaciones sobre la naturaleza de los componentes del puesto y sobre los enlaces y accesos posibles de estos componentes, siendo suministradas las citadas informaciones por un operador a partir de una interfaz hombre máquina (HM) y asignadas a unidades de gestión (DFU, CU) del citado sistema de protección digital, comprendiendo las citadas unidades de gestión unidades periféricas de medición (DFU) repartidas por el puesto y al menos una unidad de centralización (CU), que se caracteriza porque comprende las etapas siguientes: - un procedimiento de compilación topológica y su utilización para proporcionar una topología compilada de esquema a partir del esquema de base, y para proporcionar una topología compilada de asignación de componentes del puesto, y de sus enlaces con las citadas unidades de gestión (CU, DFU), - realización de un gráfico parcial para cada unidad periférica de medición (DFU) a partir de las citadas topologías compiladas de esquema y de asignación, y a partir de informaciones recogidas por esta unidad sobre el estado de los componentes que le están asignados, utilizándose procedimientos de búsqueda operacional para generar gráficos parciales cuya estructura depende del tipo de información buscada y del estado de cada componente del puesto, - cálculo de un gráfico completo a nivel de una o varias unidades de centralización (CU) por medio de algoritmos de superposición de los gráficos parciales de acuerdo con la teoría de los gráficos.
Description
Procedimiento de inicialización y de
actualización de topología de un puesto eléctrico de alta o media
tensión.
La invención se refiere a un procedimiento de
inicialización y de actualización de topología destinado a optimizar
el funcionamiento de un sistema de protección digital de un juego de
barras en un puesto eléctrico de alta o media tensión. El sistema de
protección está destinado, en primer lugar, a la detección de
cortocircuitos en el juego de barras, así como a la detección del
fallo de un componente de la red, tal como un seccionador, un
disyuntor, un transformador, o cualquier otro componente entre los
que constituyen el esquema eléctrico global del juego de barras.
Además, está destinado, por ejemplo, a la validación de comandos que
afectan al estado de los componentes.
De manera general, un sistema de protección
digital de juego de barras tiene necesidad de recibir como
información de entrada, un esquema eléctrico de base que corresponde
a la configuración del juego de barras en el puesto eléctrico
gestionado por este sistema. El reconocimiento de este esquema de
base necesita, evidentemente, conocer los componentes de la red, y
disponer de información sobre su configuración y su estado (por
ejemplo, abierto o cerrado). En los sistemas más convencionales,
este reconocimiento se efectúa a través de un operador que dispone
de una biblioteca de esquemas, constituida por un número limitado,
generalmente menos de un millar, de configuraciones eléctricas
preestablecidas. Estos sistemas clásicos no permiten por tanto
identificar todos los esquemas eléctricos posibles ni todas sus
particularidades, puesto que las características del esquema
eléctrico real deben haber sido, necesariamente, catalogadas para
que puedan ser encontradas. Por otra parte, el trabajo de un
operador es siempre delicado, puesto que debe reconocer si el
esquema de base de la red existe entre los esquemas catalogados de
los que dispone.
Para subsanar estos inconvenientes, la presente
invención propone, en primer lugar, optimizar el funcionamiento de
un sistema de protección digital de un juego de barras de un puesto,
para que este sistema pueda efectuar un reconocimiento automático de
esquema. El sistema optimizado permite reconocer sistemáticamente
cualquier sistema eléctrico de base de un puesto de una red
eléctrica entre una infinidad de esquemas posibles, todo ello
simplificando considerablemente el trabajo del operador. Este último
no tiene necesidad de buscar la referencia de un esquema
predefinido, y captado directamente al nivel de una interfaz
hombre-máquina (IHM), un primer nivel topológico
constituido por el esquema completo del juego de barras con sus
componentes. El sistema optimizado permite generar así, a partir del
esquema de base, las informaciones de topología necesarias que
constituyen los accesos posibles de cada componente y las conexiones
entre componentes en virtud de su estado.
Se debe apreciar el hecho de que se conoce, a
partir del documento de patente núm. US-5742795, un
procedimiento de inicialización y de actualización de topología de
red, particularmente destinado a redes extensas, y que permite
efectuar la inicialización o la actualización de la topología en
tiempos aceptables. Este procedimiento utiliza métodos vectoriales y
matriciales, siendo presentados los datos de topología de red
medidos, en forma de una matriz adyacente de límites que se
transforma en triangular superior.
La solicitante estima que los métodos descritos
en este documento son particularmente interesantes cuando se trata
de manejar una sub-parte relativamente limitada de
una red eléctrica, tal como un puesto de transformación y/o de
distribución eléctrica.
Así, la presente invención propone, en segundo
lugar, que la optimización del funcionamiento de un sistema de
protección de juego de barras en un puesto, apele a métodos
esencialmente basados en algoritmos de compilación topológica y de
tratamiento de gráficos. Además, se ha previsto que el operador
pueda recoger en la IHM un segundo nivel topológico denominado
topología de asignación, y constituido por las informaciones de
afectación de los componentes en unidades de gestión de la
protección detalladas más adelante. La captación de la topología de
esquema y de la topología de afectación, está gestionada por un
programa de topología repartida que permite generar los ficheros de
la lista de componentes y de la lista de enlaces para cada unidad de
gestión de la protección. A nivel de cada unidad de gestión, el
programa efectúa algoritmos de compilación topológica y de
tratamiento de gráficos mediante búsqueda operacional que permite
calcular las características del esquema eléctrico real, como los
nodos de corriente o los equipotenciales.
A este efecto, la invención tiene por objeto un
procedimiento de inicialización del estudio, y de actualización, de
la topología de un puesto eléctrico de alta o media tensión,
destinado a optimizar el funcionamiento de un sistema de protección
digital de juego de barras en el puesto, y que utiliza un esquema de
base de la configuración eléctrica del puesto obtenido a partir de
informaciones sobre la naturaleza de los componentes del puesto y
sobre los enlaces y accesos posibles de estos componentes, siendo
las citadas informaciones suministradas por un operador a partir de
una interfaz hombre-máquina, y afectadas a unidades
de gestión de dicho sistema de protección digital, comprendiendo las
citadas unidades de gestión unidades periféricas de medición
repartidas por el puesto, y al menos una unidad de centralización,
que se caracteriza porque comprende las etapas siguientes:
- -
- un procedimiento de compilación topológica y puesta en práctica para proporcionar una topología compilada de esquema a partir del esquema de base, y para proporcionar una topología compilada de afectación de los componentes del puesto y de sus enlaces con las citadas unidades de gestión,
- -
- se realiza un gráfico parcial para cada unidad periférica de medición a partir de las citadas topologías compiladas de esquema y de afectación, y a partir de informaciones recopiladas por esta unidad sobre el estado de los componentes que están asignados, utilizándose procedimientos de búsqueda operativa para generar gráficos parciales cuya estructura depende del tipo de información buscada y del estado de cada componente del puesto,
- -
- se calcula un gráfico completo a nivel de una o varias unidades de centralización por medio de algoritmos de superposición de los gráficos, según la teoría de gráficos.
Los tipos de informaciones buscadas para crear
los gráficos que caracterizan la red, son principalmente:
- -
- Los nodos de corriente del circuito eléctrico realizado en el puesto,
- -
- Los equipotenciales,
- -
- Las zonas conectadas,
- -
- Los disyuntores próximos a un punto cualquiera del circuito,
- -
- El estado del circuito visto de cualquier componente.
Estas informaciones permiten, en especial,
localizar inmediatamente un defecto en un juego de barras, detectar
el fallo de un componente de la red, encontrar soluciones óptimas de
puesta en marcha, mejorar la sensibilidad de un juego de barras,
detectar automáticamente los defectos de zonas muertas, o incluso
permitir o inhibir determinados comandos en circunstancias
particulares (por ejemplo, la apertura o el cierre de un
seccionador). Para la comprensión de lo que sigue, conviene definir
de forma precisa los tipos de información enunciados anteriormente.
Se puede hacer referencia a las Figuras 2 a 6 para una ilustración
de los gráficos generados a partir del esquema de base de un
circuito simple representado en la Figura 1, por tipo de información
buscada.
- -
- Los nodos de corriente de un circuito convencional de un puesto, se determinan por medio del estado de los disyuntores, de los seccionadores, y de los transformadores de corriente que equipan el puesto. Se debe recordar que un nodo es un conjunto de conexiones contiguas, y que el cierre de un componente del circuito crea entre los polos de este componente una conexión que permite fusionar en un único nodo al menos dos nodos conectados a los polos. En el gráfico de los nodos de corriente establecidos con la ayuda del procedimiento según la invención, el algoritmo utilizado en el procedimiento de búsqueda operativa, determina todas las contigüidades entre los diferentes enlaces del circuito, estableciendo una conexión cada vez que un disyuntor o un seccionador está cerrado o en estado discontinuo. También se establece una conexión después de que un transformador de corriente está fallando: al suponerse la medición falsa por el fallo, es necesario medir la corriente que atraviesa este transformador con la ayuda de la suma de corrientes medidas por los transformadores vecinos. A la inversa, el circuito está abierto a nivel de un componente si, por ejemplo, un disyuntor o un seccionador está abierto, o incluso si un transformador de corriente funciona correctamente puesto que la medición permite aislar el nodo. El gráfico así realizado permite identificar el contenido de cada uno de los nodos independientes que definen los nodos de corriente del circui- to.
- -
- Los equipotenciales se determinan únicamente mediante el estado de los disyuntores y de los seccionadores, siendo considerados todos los transformadores de corriente cerrados, cualesquiera que sean sus estados físicos. En el gráfico de los equipotenciales generado en el transcurso de la topología del puesto, el procedimiento de búsqueda operativa utiliza un algoritmo para determinar todas las contigüidades entre los diferentes enlaces del circuito, estableciendo una conexión cada vez que se cierra un disyuntor o un seccionador. El gráfico así realizado permite utilizar el contenido de cada uno de sus nodos independientes, y por tanto determinar los equipotenciales.
- -
- Una zona de un puesto corresponde, por lo general, a una barra o un juego de barras del puesto. Las zonas denominadas conectadas son, de hecho, los equipotenciales entre zonas. El procedimiento de búsqueda operativa utilizado por el sistema permite determinar las zonas que están sujetas a un mismo nodo de equipotencial.
- -
- Los disyuntores denominados vecinos se determinan únicamente mediante el estado de los disyuntores y de los seccionadores del circuito. Para obtener el gráfico de los disyuntores vecinos, el procedimiento de búsqueda operativa determina todas las contigüidades entre los diferentes enlaces del circuito, estableciendo una conexión cada vez que se cierra un seccionador o está en un estado indeterminado, o que un disyuntor cerrado está fallando. Todos los disyuntores que están cerrados y en estado de funcionamiento, son considerados como los circuitos abiertos con el mismo tratamiento que los disyuntores abiertos. Esto puede parecer ilógico, pero está justificado por el hecho de que el gráfico así realizado permite identificar los disyuntores en estado de funcionamiento en cada uno de sus nodos independientes, y con ello determinar los disyuntores vecinos para un punto dado del circuito (cualquier punto del circuito pertenece a un nodo independiente).
- -
- El estado del circuito visto desde cualquier componente, consiste en considerar el componente en cuestión como un circuito abierto. Según el tipo de búsqueda efectuada, se consideran los circuitos abiertos o cerrados según sea su estado, ya se trate de seccionadores, disyuntores, transformadores de corriente, o de cualquier otro componente.
La invención, sus características y sus ventajas,
se detallan en la descripción que sigue, con relación a las Figuras
anexas.
La Figura 1 es una representación del esquema de
base de un ejemplo de circuito eléctrico de un puesto que incluye
tres juegos de barras;
La Figura 2 es una representación del gráfico de
los nodos de corriente del circuito definido en la Figura 1;
La Figura 3 es una representación del gráfico de
los equipotenciales del circuito definido en la Figura 1;
La Figura 4 es una representación del gráfico de
las zonas conectadas del circuito definido en la Figura 1;
La Figura 5 es una representación del gráfico de
los disyuntores contiguos de un punto del circuito definido en la
Figura 1;
La Figura 6 es una representación del gráfico del
circuito definido en la Figura 1, estando el gráfico visto desde un
componente;
La Figura 7 es una representación del esquema de
base ya representado en la Figura 1, con una numeración de los
componentes del puesto;
La Figura 8 es idéntica a la Figura 7, y se ha
añadido una numeración provisional de todos los enlaces de objetos
del esquema de base;
La Figura 9 representa, en forma de gráfico, el
esquema de base con los enlaces numerados;
La Figura 10 representa el gráfico de la
reducción de nodos de los enlaces de los objetos del esquema de
base;
La Figura 11 representa el gráfico del conjunto
de uniones entre los elementos terminales que representan los
accesos de los objetos;
La Figura 12 representa esquemáticamente una
repartición de los componentes del puesto por unidades de medición o
de centralización del sistema de protección digital;
La Figura 13 representa esquemáticamente una
topología de comunicación entre las unidades del sistema;
La Figura 14 representa esquemáticamente una
cadena de dos octetos en los que cada bit representa el acceso de un
componente identificado durante la afectación, y
La Figura 15 representa esquemáticamente el
gráfico de "fluencia" de la unidad de medición DFU1
representada en la Figura 12.
En la Figura 1 se ha representado el esquema de
base de un ejemplo de circuito eléctrico de un puesto con tres
juegos de barras 100. Dicho de otro modo, este circuito define tres
zonas como se indica en la Figura 7. El puesto comprende nueve
seccionadores 101, tres disyuntores 102 y tres transformadores de
corriente 103. Cinco seccionadores y un disyuntor están abiertos. El
punto P1 representa un punto cualquiera del circuito, y sirve de
referencia para el gráfico de los disyuntores vecinos de la Figura
6.
En la Figura 2, el gráfico de los nodos de
corriente del circuito hace que aparezcan seis nodos K1 a K6. Los
nodos K4 a K6 están formados por los secundarios de los
transformadores de corriente. El nodo K3 está formado por un
conductor aislado del resto del circuito por un disyuntor abierto.
El nodo K1 es el más extendido, puesto que comprende dos juegos de
barras conectadas entre sí.
En la Figura 3, el gráfico de los equipotenciales
hace que aparezcan tres equipotenciales U1, U2 y U3, que
corresponden a los nodos K1 a K3 de la Figura 2. Se recuerda que
solamente se toma en cuenta el estado de los disyuntores y
seccionadores para la determinación de los equipotenciales.
En la Figura 4, el gráfico de las zonas
conectadas hace que aparezcan los equipotenciales entre zonas de
juegos de barras.
En la Figura 5, el gráfico hace que aparezcan
todos los disyuntores conectados a un punto P1 del circuito.
En la Figura 6, el gráfico hace que aparezca el
conjunto del circuito conectado a un componente.
En la Figura 7, todos los componentes del
circuito están representados y numerados. Se obtiene así la lista de
componentes siguiente:
{zona 1, zona 2, zona 3, S1, S2, S3, S4, S5, S6,
S7, S8, S9, D1, D2, D3, TC1, TC2, TC3). Cada zona representa un
juego de barras. Los seccionadores son nombrados como
S_{i=1,..,9}, los disyuntores como D_{i=1,..,3}, y los
transformadores de corriente como TC_{i=1,..,3}. Se observa que
todos estos objetos tienen dos accesos, salvo las zonas que tienen
un número de acceso variable. El estado de los componentes no tiene
ninguna importancia a este nivel de análisis. Que un seccionador
esté abierto o cerrado, no aporta información suplementaria. En la
parte de interfaz de operador (IHM) del sistema, el esquema
representa los componentes de forma estándar, es decir, sin tener en
cuenta su estado. En lo que sigue, los componentes del circuito son
denominados objetos del esquema de base.
En la Figura 8, todos los enlaces entre objetos
del esquema de base están numerados provisionalmente. Se obtienen
así 24 enlaces provisionales.
En la Figura 9, el esquema de base ha sido
representado en forma de gráfico con los enlaces numerados.
En la Figura 10, la reducción de enlaces en nodos
consiste en numerar todos los enlaces contiguos con el mismo número.
La convención adoptada en este ejemplo consiste en dar a cada nodo
el valor del número de enlace más pequeño.
En la Figura 11, los accesos de los objetos están
identificados y representados por los elementos terminales para
formar un gráfico de uniones reducido, representando cada unión una
conexión entre dos accesos. Excepto las zonas, cada objeto posee dos
accesos, y está así dividido en dos elementos terminales. Los nodos
numerados en el gráfico de la Figura 10 no tienen ya interés en lo
que resta del procedimiento, sino que tienen un papel federativo
para los enlaces. Ya no es necesario conservar la numeración de los
nodos en el gráfico de conexiones reducido. En este estado del
procedimiento, es posible describir el esquema de base por medio de
sub-conjuntos de elementos terminales conectados
entre sí, estando cada sub-conjunto representado por
un paréntesis que contiene los elementos conectados por medio de las
uniones del gráfico. Se obtiene así, para el gráfico, la topología
siguiente:
(TC11, D12)(TC21, D22)(TC31,
D32)(TC12)(TC22)(TC32)
(D11, S12, S22, S32)(D21, S42, S52, S62)(D31,
S72, S82, S92)
(Zona 1, S31, S61, S91)(Zona 2, S21, S51,
S81)(Zona 3, S11, S41, S71)
El conjunto descrito representa todas las
conexiones entre elementos terminales. Se debe apreciar que, por
definición, cada uno de estos sub-conjuntos
representa un nodo del esquema de base, puesto que todas las
conexiones entre elementos de un mismo sub-conjunto
son contiguas.
La Figura 12 representa esquemáticamente un
ejemplo de repartición de los componentes del puesto por unidad de
gestión de la protección consistente en unidades periféricas de
medición, designadas por las siglas DFU correspondientes a
"Distant Feeder Unit, Unidad Alimentadora Distante", y en
unidades de centralización designadas por las siglas CU de
"Central Unit, Unidad Central". La arquitectura de estas
unidades se encuentra detallada en la Figura 13. Corresponde a un
operador asignar cada grupo de componentes a una unidad de gestión
del sistema de protección, lo que no plantea ningún problema
particular dado que se encuentra generalmente instalada una unidad
periférica de medición en las proximidades de cada grupo distinto.
Por defecto, las zonas están asignadas a una o varias unidades de
centralización (CU) que tienen un papel federador. Supongamos que
tenemos tres unidades de medición DFU1, DFU2 y DFU3; es lógico
asignar los componentes S1, S2, S3, D1 y TC1 a la unidad DFU1, de
igual modo S4, S5, S6, D2 y TC2 a la unidad DFU2, y por último S7,
S8, S9, D3 y TC3 a la unidad DFU3. Todos los componentes, y por
tanto todos los elementos terminales están así asignados. Las tareas
de cada unidad de medición pueden ser entonces repartidas. Cada
unidad DFU puede tratar todos los elementos terminales que la
afectan, es decir, todas las conexiones que afectan a los
componentes que le están asignados. Estas conexiones son:
- *
- Para la DFU1: (TC11, D12)(TC12)(D11, S12, S22, S32)
- \quad
- (Zona 1, S31, S62, S91)(Zona 2, S21, S51, S81)(Zona 3, S11, S41, S71)
- *
- Para la DFU2: (TC21, D22)(TC22)(D21, S42, S52, S62)
- \quad
- (Zona 1, S31, S61, S91)(Zona 2, S21, S51, S81)(Zona 3, S11, S41, S71)
- *
- Para la DFU3: (TC31, D32)(TC32)(D31, S72, S82, S92)
- \quad
- (Zona 1, S31, S61, S91)(Zona 2, S21, S51, S81)(Zona 3, S11, S41, S71)
- *
- Para la CU:
- \quad
- (Zona 1, S31, S61, S91)(Zona 2, S21, S51, S81)(Zona 3, S11, S41, S71)
Al ser autónoma cada unidad DFU, no puede tratar
un elemento terminal si éste representa el acceso de un componente
que no ha sido asociado a esta unidad. Una DFU identifica así a un
como externo cada vez que el sub-conjunto que
representa este nodo incluye un elemento terminal de un objeto que
no ha sido asociado a esta DFU. Los nodos externos no pueden ser
tratados más que por una unidad federativa, es decir, una unidad
central CU, que es la única capaz de hacer la síntesis. A la
inversa, si un sub-conjunto que representa un nodo
no incluye más que elementos terminales de objetos que han sido
todos asociados a una misma DFU, el nodo es identificado como
interno por la DFU. En el ejemplo considerado, para la DFU1, los
nodos internos son:
(TC11, D12)(TC12)(D11, S12, S22, S32), puesto que
TC1, D1, S1, S2 y S3 están todos asignados a la DFU1.
Los nodos externos de la DFU son:
(Zona 1, S31, S61, S91)(Zona 2, S21, S51,
S81)(Zona 3, S11, S41, S71)
Existen por tanto, para la DFU1, tres nodos
externos representados en la Figura por el conjunto de enlaces
contiguos a los nodos locales N1, N2, N3, respectivamente. Estos
tres nodos están identificados a nivel de las unidades CU y DFU1. Se
efectúa la misma etapa de identificación de los nodos internos y
externos para las unidades DFU2 y DFU3. En la Figura, los nodos
locales N4, N5 y N6 representan los tres nodos externos de la DFU2;
N7, N8 y N9 representan los tres nodos externos de la DFU3. Para la
DFU2, los nodos externos son:
(Zona 1, S61, S31, S91)(Zona 2, S51, S21,
S81)(Zona 3, S41, S11, S71).
Para la DFU3: (zona 1, S91, S61, S31)(zona 2 S81,
S51, S21)(zona 3, S71, S41, S11).
La etapa siguiente vuelve a constituir para cada
DFU, nuevos nodos externos, denominados también nodos externos
reducidos, que son depurados de los objetos no conocidos por la DFU,
y reemplazan a los nodos externos definidos anteriormente. Para la
DFU1, el nodo externo representado por N1 es depurado de los
elementos S61 y S91, así como la zona 1, que no están asignados a la
DFU1. No queda más que S31 asignado a la DFU1 para este nodo externo
representado por N1. Se aplica el mismo procedimiento a los nodos
representados por N2 y N3, y se obtienen entonces, para la DFU1, los
nodos externos reducidos siguientes:
(S31, N1), (S21, N2) y (S11, N3). Se efectúa la
misma operación para todas las DFU.
Finalmente, tenemos la topología compilada
siguiente para todos los nodos de base, es decir, todos los nodos
internos y nodos externos reducidos de las DFU:
Para la DFU1:
Los nodos internos son (TC11, D12)(TC12)(D11,
S12, S22, S32), y los nodos externos reducidos son (S31, N1)(S21,
N2)(S11, N3).
Para la DFU2:
Los nodos internos son (TC21, D22)(TC22)(D21,
S42, S52, S62), y los nodos externos reducidos son (S61, N4)(S51,
N5)(S41, N6).
Los nodos internos son (TC31, D32)(TC32)(D31,
S72, S82, S92), y los nodos externos reducidos son (S91, N7)(S81,
N8)(S71, N9).
Los nodos siguientes son asignados a la unidad de
centralización (CU), a partir de los nodos externos de las DFU
depuradas de los elementos asignados a estas DFU:
(Zona 1, N1, N4, N7)(Zona 2, N2, N5, N8)(Zona 3,
N3, N6, N9).
La topología compilada de asignación está
entonces completa.
De este modo, una DFU no tiene necesidad de
conocer objetos aparte de aquellos que le están asignados. Las
unidades periféricas DFU no tienen así necesidad de intercambiar
datos de conexión entre sí, siendo estos datos gestionados a nivel
de los nodos asignados a la unidad central CU.
La Figura 13 representa esquemáticamente una
generalización de la topología de comunicación tal y como la
mencionada en el ejemplo anterior entre las unidades de medición y
de centralización del sistema. Se han representado varias unidades
de centralización (CU1, CU2, CU3), y consisten en unidades de
tratamiento digital que comprenden módulos de compilación topológica
y módulos de algoritmos de búsqueda operativa. Estas unidades de
centralización están conectadas entre sí por medio de una red de
comunicación específica 50, independiente del resto del sistema y en
especial de la red de comunicación 60 que en cuanto se le ha
conectado a al menos una unidad de centralización (CU), y a un
ordenador que asegura la función de interfaz de operador (HM). Esta
interfaz de operador permite transmitir a las unidades de gestión de
la protección (DFU, CU), las informaciones introducidas por el
operador, y permite asimismo recuperar, a partir de estas unidades
(DFU, CU), las informaciones del juego de barras para presentarlas
sobre un sinóptico. Las unidades periféricas de medida (DFU) están
conectadas a las unidades de centralización, independientemente unas
de otras.
Una vez que se ha realizado completamente la
topología de asignación, las unidades de medición y de
centralización se reparten las tareas para efectuar un procedimiento
de búsqueda operativa destinado a aprovechar la topología compilada
de esquema y de asignación, para generar gráficos cuya estructura
depende de la función definida para el tipo de información buscada
(nodos de corriente, equipotenciales u otro), y del estado (abierto,
cerrado, indeterminado u otro) de cada componente de la red. Para
esta búsqueda operacional, cada unidad de medición (DFU) tiene por
tarea calcular su propio gráfico parcial para la función buscada, a
partir de, en especial, informaciones recogidas por la unidad sobre
el estado de los componentes que le están asignados. A continuación,
cada unidad de centralización (CU) tiene por tarea calcular el
gráfico resultante de los gráficos parciales proporcionados para
cada DFU que esta CU gestiona. Finalmente, las CU cooperan entre sí
para calcular el gráfico completo para la función buscada sobre el
conjunto del esquema de base.
Cada DFU recibe las informaciones de estado de
los componentes que gestiona, lo que permite asignar a esta DFU
nuevos nodos como complemento de los nodos internos y de los nodos
externos reducidos que resultan de la topología de esquema y de
asignación obtenida mediante el procedimiento de compilación
topológica. Esta etapa de la búsqueda operacional ha sido ilustrada,
por ejemplo, según dónde se busque la función equipotencial:
Para la búsqueda de los equipotenciales, hay que
considerar las reglas de estado siguientes para los componentes del
circuito:
- \bullet
- Un transformador de corriente crea una conexión equipotencial entre sus dos accesos cualquiera que sea su estado, y cierra así siempre un gráfico de equipotenciales. Una DFU crea entonces los nodos (TCx1, TCx2), después de que se le asigne un transformador de corriente TCx.
- \bullet
- Un seccionador o un disyuntor cierra un gráfico de equipotenciales si está cerrado, y lo abre si está abierto o en estado desconocido. Se crea entonces un nuevo nodo (Sx1, Sx2) o (Dx1, Dx2) por medio de una DFU después de que los accesos de un mismo objeto seccionador Sx o disyuntor Dx asignado a esta DFU han sido conectados entre sí.
Volviendo a tomar el ejemplo de compilación
topológica de asignación ilustrado en el esquema de la Figura 12, se
pueden crear los nuevos nodos que siguen, a continuación de lo
anterior:
(TC11, TC12)(TC21, TC22)(TC31, TC32)(S31,
S32)(S51, S52)(S61, S62)(S91, S92)(D11, D12)(D21, D22). Estos nuevos
nodos se denominan también conexiones de estado en el sentido de que
representan la conexión entre los accesos de un objeto en función
del estado del componente que representa este objeto.
La topología compilada de esquema y asignación
obtenida anteriormente, ha permitido conocer los nodos internos y
externos de cada DFU, que pueden ser, en la presente, completados
por medio de conexiones de estado. Para la DFU1, se ha visto que los
nodos internos son (TC11, D12)(TC12)(D11, S12, S22, S32), y que los
nodos externos son (S31, N1)(S21, N2) (S11, N3). Se seleccionan
entonces, entre las conexiones de estado, aquellas que corresponden
a objetos asignados a la DFU1, es decir, (TC11, TC12)((S31,
S32)(D11, D12), para obtener el gráfico parcial del conjunto de
nodos gestionados por la DFU1.
De igual modo, se obtiene para la DFU2 el gráfico
parcial del conjunto de nodos siguientes:
(TC21, D22)(TC22)(D21, S42, S52, S62)
(S61, N4)(S51, N5)(S41, N6)
(TC21, TC22)(S51, S52)(S61, S62)(D21, D22)
Para la DFU3, se obtiene:
(TC31, D32)(TC32)(D31, S72, S82, S92)
(S91, N7)(S81, N8)(S71, N9)
(TC31, TC32)(S91, S92)
Para la CU, se ha visto que esta unidad central
no gestiona más que los nodos externos y las zonas durante el
procedimiento topológico de asignación. Se vuelven a tomar así los
nodos anteriores:
(Zona 1, N1, N4, N7)(Zona 2, N2, N5, N8)(Zona 3,
N3, N5, N9).
Cada unidad periférica DFU puede efectuar una
etapa de reducción de nodos a nivel del gráfico parcial que la misma
gestiona, por comparación mutua de los nodos entre sí. Cada nodo de
un gráfico parcial se compara así con los otros nodos de este
gráfico, uno a uno, con el fin de determinar si dos nodos incorporan
un elemento terminal común. En caso afirmativo, esto significa que
los dos nodos están directamente conectados entre sí, y pueden ser
así reducidos a un solo nodo poniendo sus elementos terminales en
común. El nodo reducido obtenido se compara con los otros nodos del
gráfico, lo que puede desembocar, de nuevo, en la reducción de dos
nodos en uno sólo, y así sucesivamente. Se puede apreciar que la
reducción de nodos puede modelizarse matemáticamente por una
sucesión de Y lógica entre los sub-conjuntos que
representan los nodos, y mediante una operación O lógica entre los
sub-conjuntos para los que la Y lógica haya dado un
resultado que no sea nulo. A nivel del gráfico parcial, esta etapa
consiste finalmente en reagrupar varios nodos locales entre sí, para
formar un nodo más grande.
Para la DFU1 por ejemplo, (TC11,
D12)Y(TC11, TC12) = (TC11, D12, TC12), que puede ser
reagrupada con (TC12) y con (D11, D12) para dar (TC11, D12, TC12,
D11). Se aprecia así que (D11, S12, S22, S32)Y(S31,
S32)Y(S31, N1) dan (D11, S12, S22, S32, S31, N1) que
posee el elemento D11 en común con el nodo intermedio anterior, lo
que permite crear el nodo más grande (TC11, D12, TC12, D11, S12,
S22, S32, S31, N1). Los nodos (S21, N2) y (S11, N3) no pueden ser
reagrupados, en sí mismos, con otro nodo.
La reducción da por tanto, para la DFU1, el
gráfico parcial reducido siguiente:
(TC11, D12, TC12, D11, S12, S22, S32, S31,
N1)(S21, N2)(S11, N3).
De igual modo, se obtiene para la DFU2:
(TC21, D22, TC22, D21, S42, S51, S52, S62, S61,
N4, N5)(S41, N6),
y para la DFU3
(TC31, D32, TC32)(D31, S72, S82, S92, S91,
N7)(S81, N8)(S71, N9).
Estas informaciones son transmitidas por las DFU
a la unidad de centralización DU, la cual gestiona estas DFU. Se
supone aquí que hay una misma CU para las tres DFU, pero el
principio de funcionamiento es el mismo varias CU gestionan las DFU
puesto que, en ese caso, las CU comunican entre sí por medio de una
red de comunicación tal como la que se ha representado en la Figura
13.
La CU puede tratar así el conjunto de nodos del
gráfico completo siguiente:
(Zona 1, N1, N4, N7)(Zona 2, N2, N5, N8)(Zona 3,
N3, N6, N9)
(TC11, D12, TC12, D11, S12, S22, S32, S31,
N1)(S21, N2)(S11, N3)
(TC21, D22, TC22, D21, S42, S51, S52, S62, S61,
N4, N5)(S41, N6)
(TC31, D32, TC32)(D31, S72, S82, S92, S91,
N7)(S81, N8)(S71, N9)
El conjunto de nodos puede ser así reducido
utilizando el mismo método de reagrupamiento que para los nodos de
los gráficos parciales. Se encuentra entonces:
(Zona1, Zona 2, N1, N4, N7, N2, N5, N8, TC11,
TC12, D11, D12, S12, S21, S22, S31, S32, S72, S81, S82, S91, S92,
TC21, TC22, D21, D22, S42, S51, S52, S61, S62, D31)
(Zona 3, N3, N6, N9, S11, S71, S41)
(TC31, D32, TC32)
Las representaciones N1 a N9 de los nodos, ya no
son útiles en esta etapa para representar el gráfico completo de los
tres equipotenciales correspondientes a los tres nodos reducidos
obtenidos. Estos nodos N1 a N9 pueden ser así suprimidos para
simplificar los sub-conjuntos de elementos que
forman los tres equipotenciales distintos. Se puede verificar que el
gráfico completo obtenido corresponde muy bien a la ilustración de
la Figura 3 para el mismo ejemplo en el que se han dibujado los tres
equipotenciales U1, U2 y U3.
El gráfico de equipotenciales permite, en
particular, asegurar que un seccionadorpuede estar cerrado en carga,
siempre que los elementos terminales a los que representan los dos
accesos de este seccionador pertenezcan a un mismo nodo de
equipotencial.
Por ejemplo, se podrá cerrar S8 o S2, pero no S1
ni S7 ni S4.
Para saber si se puede abrir un seccionador se
aplica el mismo tipo de búsqueda operativa, pero se considera como
abierto el seccionador que se desea abrir, dado que hace falta saber
si los dos accesos del seccionador, una vez abiertos, estarán al
mismo potencial. En el ejemplo considerado, se puede abrir S3, S5,
S6 y S9.
Los equipotenciales nos proporcionan
informaciones de grupos de zonas. En el ejemplo considerado, se
encuentran los dos grupos (Zona 1, Zona 2) y (Zona 3).
Con el fin de mejorar de forma muy apreciable la
rapidez del procedimiento de búsqueda operativa utilizada para la
realización de la invención, la topología de asignación va seguida
de un tratamiento de pre-formateo de las
informaciones de asignación captadas en ficheros binarios de
topología a nivel de cada DFU. Estos ficheros utilizan cadenas de
uno o varios octetos. Cada bit de un octeto representa un componente
identificado durante la asignación, pudiéndose representar también
un nodo externo (tal como los nodos N1 a N9 en el ejemplo
considerado anteriormente), asignado a una unidad de medición del
sistema.
La Figura 14 representa un fichero de este tipo,
pre-formateado sobre trece bits (este fichero
requiere por tanto dos octetos), en el que los bits representan
todos los elementos terminales asignados a la DFU1 y todos los nodos
externos de la DFU1. De este modo, todos los nodos de base (nodos
internos y nodos externos reducidos) del gráfico parcial gestionado
por la DFU1 pueden ser descritos por los ficheros binarios
siguientes, haciendo que pase cada bit a nivel lógico 1 si el acceso
que este bit representa constituye un acceso del nodo:
| (TC11, D12) | = 0001001000000 |
| (TC12) | = 0001000000000 |
| (D11, S12, S22, S32) | = 0000010010101 |
| (S31, N1) | = 1000000000010 |
| (S21, N2) | = 0100000001000 |
| (S11, N3) | = 0010000100000 |
Para saber si dos nodos están directamente
conectados entre sí, el algoritmo de búsqueda operacional realiza
simplemente la Y lógica entre los ficheros para buscar una eventual
coincidencia binaria. Si el resultado es nulo, no hay enlace. En
caso contrario, existe uno o varios enlaces (tantos como posiciones
binarias comunes a 1), y puede realizarse ahora un reagrupamiento de
los nodos efectuando la O lógica entre estos nodos.
Se observa que cada uno de los nodos de base del
gráfico parcial es independiente de los otros, es decir, no existe
ningún 1 lógico común en la misma posición entre los ficheros que
describen todos los nodos del gráfico. Esta constatación es
perfectamente normal, puesto que estos nodos de base han sido ya
reagrupados, es decir, reducidos al máximo, durante el procedimiento
de compilación topológica.
El algoritmo de búsqueda operacional requiere a
continuación la descripción en ficheros binarios de los conexiones
de estado, que es la siguiente para la DFU1:
| (TC11, TC12) | = 0001100000000 |
| (S31, S32) | = 0000000000011 |
| (D11, D12) | = 0000011000000 |
La reducción del conjunto de nodos del gráfico
parcial puede ser llevada entonces a cabo buscando a partir de cada
conexión de estado los posibles reagrupamientos con los nodos de
base del gráfico. La primera conexión de estado (TC11, TC12) da un
resultado no nulo sobre una operación Y lógica con los nodos de base
(TC11, D12) y (TC12) del gráfico, y da un resultado nulo con los
otros nodos de base.
En efecto:
| (TC11, D12) | = 0001001000000 |
| y (TC11, TC12) | = 0001100000000 |
| De igual modo, (TC12) | = 0000100000000 |
| y (TC11, TC12) | = 0001100000000 |
El procedimiento de búsqueda reagrupa a
continuación los nodos anteriores mediante una operación de O
lógica:
(TC11, D12)O(TC11, TC12) = (TC11,
TC12, D12) = 0001101000000 y (TC12)O(TC11, TC12) =
(TC11, TC12) = 0001100000000
Los dos nodos obtenidos pueden ser también
reagrupados puesto que tienen en común los accesos de la conexión de
estado sobre la que se efectúa la búsqueda. El procedimiento no
guarda finalmente más que el nodo global (TC11, TC12, D12) para la
primera conexión de estado. Se efectúa una nueva búsqueda para cada
conexión de estado restante, y todos los nodos globales obtenidos
son reagrupados a continuación entre sí para obtener el nodo
irreducible (TC11, D12, TC12, D11, S12, S22, S32, S31, N1) del
gráfico parcial de la DFU1. Además, el procedimiento de búsqueda
operacional ha podido establecer que todas las conexiones de estado
dan un resultado nulo sobre una operación Y lógica con los nodos de
base (S21, N2) y (S11, N3) que son por tanto nodos irreducibles del
gráfico parcial de la DFU1. Se encuentra así el gráfico parcial
reducido de la DFU1:
(TC11, D12, TC12, D11, S12, S22, S32, S31,
N1)(S21, N2)(S11, N3)
Con el fin de mejorar la rapidez del algoritmo de
búsqueda operacional, se puede considerar que no es indispensable
efectuar una operación de Y lógica entre cada conexión de estado y
todos los nodos de base de un gráfico parcial para una DFU. Se puede
utilizar, en efecto, para cada DFU un gráfico llamado gráfico de
fluencia de esta DFU, establecido a partir del esquema de base de
los componentes, tal como el introducido en la interfaz de operador,
es decir, sin tener en cuenta el estado de los objetos.
En la Figura 15 se ha representado el gráfico de
fluencia de la DFU1. Se observa, por ejemplo, que el transformador
de corriente TC1 no puede conectar más que el nodo F1, así como el
disyuntor D1 (mediante su acceso D12). Es inútil, por tanto, buscar
la influencia de la conexión de estado (TC11, TC12) sobre otros
nodos de base distintos a los del gráfico parcial de la DFU1 que
contienen el acceso D12 o el nodo F1. Gracias a las informaciones
del gráfico de fluencia, las operaciones pueden ser realizadas
finalmente en un orden óptimo predefinido, para limitar las
redundancias y para permitir que cada resultado intermedio
desemboque, ya sea en aislar un nodo de base, o ya sea en agrupar
nodos por medio de una conexión de estado.
Para definir este orden óptimo, el algoritmo de
búsqueda operativa utiliza el valor de fluencia de cada enlace entre
los objetos, valor entero que representa el número de acceso del
enlace en una conexión de estado. En el ejemplo de la Figura 15, un
enlace entre un nodo (N1, N2 o N3) y un seccionador, no posee más
que un solo acceso a una conexión de estado, con la ocurrencia de
una conexión (Sx1, Sx2). El valor de fluencia de cada uno de los
tres enlaces es, por tanto, igual a uno, tal y como se ha
representado. Se debe observar que un nodo (N1, N2, N3 o F1) no
representa ninguna conexión de estado puesto que se conecta
sistemáticamente a una zona del gráfico completo o a una zona
exterior al gráfico. Un enlace entre un seccionador (S1, S2, S3) y
el disyuntor (D1) posee cuatro accesos a una conexión de estado,
puesto que el mismo está conectado a estos cuatro objetos (S1, S2,
S3, D1), los cuales pueden crear, cada uno de ellos, una conexión en
función de su estado. Por ejemplo, un seccionador Sx permite una
conexión de estado Sx1 o Sx2 puesto que el mismo puede estar abierto
o cerrado. El mismo razonamiento se aplica a los otros enlaces del
gráfico de fluencia, para obtener los valores indicados en la
Figura.
A continuación, se calcula el número máximo de
operaciones a realizar disminuyendo en uno cada valor de fluencia, y
efectuando la suma de los valores obtenidos. Los valores de fluencia
permiten así al algoritmo de búsqueda operacional definir el número
de comparaciones y reagrupamientos de nodos que se ha de
realizar.
Claims (7)
1. Procedimiento de inicialización del estudio y
la actualización de la topología de un puesto eléctrico de alta o
media tensión, destinado a optimizar el funcionamiento de un sistema
de protección digital de juego de barras en el puesto, utilizando un
esquema de base de la configuración eléctrica del puesto obtenido a
partir de informaciones sobre la naturaleza de los componentes del
puesto y sobre los enlaces y accesos posibles de estos componentes,
siendo suministradas las citadas informaciones por un operador a
partir de una interfaz hombre máquina (HM) y asignadas a unidades de
gestión (DFU, CU) del citado sistema de protección digital,
comprendiendo las citadas unidades de gestión unidades periféricas
de medición (DFU) repartidas por el puesto y al menos una unidad de
centralización (CU), que se caracteriza porque comprende las
etapas siguientes:
- -
- un procedimiento de compilación topológica y su utilización para proporcionar una topología compilada de esquema a partir del esquema de base, y para proporcionar una topología compilada de asignación de componentes del puesto, y de sus enlaces con las citadas unidades de gestión (CU, DFU),
- -
- realización de un gráfico parcial para cada unidad periférica de medición (DFU) a partir de las citadas topologías compiladas de esquema y de asignación, y a partir de informaciones recogidas por esta unidad sobre el estado de los componentes que le están asignados, utilizándose procedimientos de búsqueda operacional para generar gráficos parciales cuya estructura depende del tipo de información buscada y del estado de cada componente del puesto,
- -
- cálculo de un gráfico completo a nivel de una o varias unidades de centralización (CU) por medio de algoritmos de superposición de los gráficos parciales de acuerdo con la teoría de los gráficos.
2. Procedimiento de inicialización del estudio y
de actualización de la topología de un puesto eléctrico de alta o
media tensión según la reivindicación 1, que se caracteriza
porque el procedimiento de compilación incluye las etapas
siguientes:
- -
- numeración provisional de todos los enlaces del esquema de base,
- -
- reducción en nodos de los enlaces entre objetos digitales que representan los componentes de la red, mediante la numeración con un mismo número de todos los enlaces contiguos entre objetos,
- -
- fragmentación de cada objeto en tantos elementos terminales como accesos posibles para el componente que representa,
- -
- constitución de todas las conexiones entre objetos mediante el establecimiento de la lista de todos sus elementos terminales en forma de gráfico de conexiones reducido,
- -
- división de la lista de elementos terminales en sub-conjuntos constituidos, cada uno de ellos, por elementos terminales conectados entre sí,
- -
- asignación de cada sub-conjunto de elementos terminales a una unidad de gestión (CU, DFU) siempre que al menos un elemento terminal de dicho sub-conjunto represente una conexión concerniente a un componente gestionado por esta unidad,
- -
- identificación de los sub-conjuntos de elementos terminales asignados a cada unidad periférica de medición (DFU) como nodos internos o nodos externos de esta unidad, siendo identificado un sub-conjunto como nodo interno si todos los elementos terminales son gestionados por la unidad, y como nodo externo si al menos un elemento terminal concierne a un componente que no ha sido asignado a la unidad,
- -
- para cada unidad periférica de medición (DFU), constitución de nodos externos reducidos que son purgados de los objetos no conocidos de la unidad, y que reemplazan a los antiguos nodos externos identificados en la etapa anterior,
- -
- identificación de los nodos tratados mediante una unidad de centralización (CU) del sistema de protección.
3. Procedimiento de inicialización del estudio y
actualización de la topología de un puesto eléctrico de alta o media
tensión según la reivindicación 1, que se caracteriza porque
los procedimientos de búsqueda operacional utilizan las
informaciones recogidas por una unidad periférica de medición (DFU)
sobre el estado de los componentes que le están asignados para
llegar a una topología en forma de nodo(s) o de gráfico
abierto entre los accesos de cada objeto, y porque varios nodos
conectados entre sí en un gráfico parcial son reagrupados en un
único nodo después de una etapa de reducción de nodos por
comparación mutua.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, que
se caracteriza porque las informaciones de asignación propias
de las unidades periféricas de medición (DFU), son formateadas en
ficheros binarios de topología que utilizan cadenas de uno o varios
octetos, y porque cada bit de un octeto representa el acceso de un
componente que se identifica durante la asignación o representa un
nodo externo asignado a una de las citadas unidades periféricas.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, que
se caracteriza porque se describe un nodo de un gráfico
parcial mediante un fichero binario en el que cada bit pasa a nivel
lógico 1 si el acceso que este bit representa constituye un acceso
del nodo.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, que
se caracteriza porque la reducción de los nodos de un gráfico
parcial se realiza a partir de ficheros binarios que describen los
nodos de base y las conexiones de estado del gráfico, efectuando
operaciones de Y lógica y de O lógica entre estos ficheros
binarios.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, que
se caracteriza porque se establece un gráfico de fluencia de
la parte del esquema de base asignado a una unidad periférica de
medición (DFU) a partir del esquema de base repartido captado por un
operador, y porque el citado gráfico de fluencia es aprovechado por
la unidad con el fin de optimizar el número de operaciones lógicas
que la misma debe realizar entre los ficheros binarios para las
etapas de reducción de nodos.
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