ES2243017T3 - Localizacion de una averia en una linea de alta tension compesada en serie. - Google Patents
Localizacion de una averia en una linea de alta tension compesada en serie.Info
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Abstract
Un método para localización de un fallo, y determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha producido en una línea de transmisión de energía eléctrica que está compensada en serie con un condensador, con un dispositivo de protección contra sobrevoltajes conectado en paralelo, entre dos estaciones (A) y (B), donde la distancia al fallo desde una estación (A) y la resistencia de fallo se determinan por medio de valores de voltaje y corriente, medidos en dicha estación (A), antes y después de la aparición del fallo, caracterizado porque, si el fallo se produjo entre los condensadores en serie y la estación B, la distancia al fallo se determina por donde Im(a1), Im(b1) och Im(c1) son iguales a la parte imaginaria de los coeficientes, que es la solución a una primera ecuación de distancia a fallo donde a1, b1 y c1 designan coeficientes complejos que, mediante un primer vector auxiliar donde ZA y ZB designan la impedancia de la red de energía eléctrica hacia atrás y hacia adelante,ZL designa la impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica y Zsc designa impedancia no lineal que consta de los condensadores en serie y sus dispositivos de protección contra sobrevoltajes, y D1T, que designa la matriz de transposición de D1, se puede calcular como sigue donde ZA y ZB designan la impedancia de la red de energía eléctrica hacia atrás y hacia adelante, ZL designa la impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica y Zsc designa impedancia no lineal que consta de los condensadores en serie y sus dispositivos de protección contra sobrevoltajes, y y porque la resistencia de fallo es igual a donde Re(a1), Re(b1) y Re(c1) son iguales a la parte real de los coeficientes.
Description
Localización de una avería en una línea de alta
tensión compensada en serie.
La presente invención forma parte integral de un
sistema de protección para líneas de transmisión de energía
eléctrica que están compensadas en serie con condensadores.
Específicamente, la invención se refiere a un método y un
dispositivo para localizar un fallo que se ha producido en la línea
de transmisión de energía eléctrica. La distancia de una estación,
situada en un extremo de la línea de transmisión de energía
eléctrica, al fallo se determina con la ayuda de algoritmos de
cálculo en base a modelos de impedancia de la línea de transmisión
de energía eléctrica y los voltajes y las corrientes medidos en la
estación antes y después de la aparición del fallo.
Un método para la localización de fallos en una
línea de transmisión de energía eléctrica trifásica es conocido por
la Patente de Estados Unidos número 4.559.491. El método para
localización de fallos en una línea de transmisión de energía
eléctrica trifásica, descrito en la Patente de Estados Unidos número
4.559.491, se basa en un modelo de impedancia de la línea de
transmisión de energía eléctrica. Una condición del método según la
Patente de Estados Unidos número 4.559.491 es que la línea de
transmisión de energía eléctrica tenga una impedancia lineal también
cuando se ha producido un fallo. Los condensadores en serie para
compensación de fase están provistos normalmente de dispositivos de
protección contra sobrevoltajes en forma de algún componente de
protección con una característica no lineal en la zona de
interferencia y, por lo tanto, el método según la Patente de Estados
Unidos número 4.559.491 es no aplicable a una línea de transmisión
de energía eléctrica trifásica con condensadores en serie para
compensación de fase.
Por la Patente de Estados Unidos número 4.719.580
es sabido que la localización de fallos en una línea de transmisión
de energía eléctrica trifásica se puede hacer según un método basado
en un modelo de guía de ondas de la línea de transmisión de energía
eléctrica. La localización de fallos en una línea de transmisión de
energía eléctrica con condensadores en serie para compensación de
fase basada en un modelo de guía de ondas de la línea de transmisión
de energía eléctrica puede, para algunos tipos de fallos, dar un
resultado erróneo y, por lo tanto, esta técnica de localización de
fallos no ha sido aceptada por los usuarios.
Un método para la localización de fallos basada
en un modelo de impedancia de la línea de transmisión de energía
eléctrica debería tomar en consideración el hecho de que la
aparición de un fallo en la línea de transmisión de energía
eléctrica supervisada comporta la alimentación de potencia eléctrica
desde ambos extremos de la línea de transmisión de energía eléctrica
al lugar del fallo en cuestión puesto que de otro modo la
localización del fallo no se puede realizar con suficiente
exactitud. Para obtener un resultado con exactitud satisfactoria en
la determinación de la posición del fallo, la localización de fallos
basada en un modelo de impedancia de la línea de transmisión de
energía eléctrica asume que las entradas de energía eléctrica de los
dos extremos de la línea de transmisión de energía eléctrica se
determinan midiendo o calculando las dos entradas de energía
eléctrica. Por la Patente de Estados Unidos número 5.455.776 es
sabido que la localización de fallos en una línea de transmisión
trifásica se puede hacer con un método que asume la medición de
voltaje y corriente en los dos extremos de la línea de transmisión
supervisada. El método se podría adaptar a líneas de transmisión
compensadas en serie pero tiene la desventaja de depender de los
valores medidos de los dos extremos de la línea de transmisión, lo
que complica la localización del fallo y la hace más cara en
comparación con métodos que operan con valores medidos desde un
extremo de la línea de transmisión solamente, normalmente el extremo
de la línea de transmisión donde se dispone la localización del
fallo.
Un método para la localización de fallos basado
en la medición en un extremo de la línea de transmisión solamente se
describe en IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems,
Vol. PAS-104, Nº 2, Febrero 1985, pág.
424-436. Este método asume que la parte supervisada
de la línea de transmisión se describe por un modelo lineal y por
ello el método no es útil para líneas de transmisión compensadas en
serie con dispositivos de protección no lineales para proteger los
condensadores contra sobrevoltaje.
Un método según EP 665441, "Un método de
localizar la posición de un fallo en una línea de transmisión de
energía eléctrica", localiza una posición de un fallo en una
línea de transmisión de energía eléctrica. Este método pretende
hallar una distancia a fallo, contada desde el terminal donde está
instalado el localizador de fallos, y se realiza con la finalidad de
inspección-reparación. La distancia al fallo se
calcula a partir de las mediciones locales de voltajes y corrientes
y hay que conocer los parámetros de impedancia de la línea y su
proximidad. Los fasores de las cantidades superpuestas (definidas
como: respectivas cantidades post-fallo menos
respectivas cantidades pre-fallo) se calculan a
partir de los voltajes y corrientes medidos y estas cantidades
superpuestas son las señales de entrada del algoritmo de
localización de fallos. La distancia al fallo se calcula usando el
método de cálculo especial. Este método de cálculo es distintivo
porque se explora con la distancia desconocida sobre la línea y para
cada punto de cálculo se calcula la impedancia de fallo (voltaje de
fallo sobre la corriente de fallo total) y se determina el ángulo
(argumento) de este impedancia. El valor de la distancia a fallo
para el que el ángulo calculado de la impedancia de fallo es más
igual a cero es el resultado final del algoritmo de localización de
fallos. Este método está diseñado para localizar fallos en las
líneas de transmisión de energía eléctrica simples (no compensadas)
puesto que no hay indicación de cómo se puede explicar la presencia
de condensadores en serie.
En US 4325098, "Detección de la posición de un
fallo en una línea eléctrica", se describe un método para
detectar la posición de un fallo en una línea eléctrica. La
detección de la localización del fallo se entiende como la
indicación de fallo en términos de si un fallo está en la línea
protegida (fallo hacia adelante fallo) o hay un fallo hacia atrás.
Dicha función es relevante para el elemento direccional del relé
protector que, después de detectar un fallo, comienza su medición y
después decide solamente si hay detección de fallos hacia adelante y
no fallo hacia atrás. El método presentado en US 4325098 está
diseñado para detectar un fallo que se produce en un enlace
eléctrico, incluyendo el enlace dos líneas paralelas que también
pueden incluir condensadores en serie al comienzo. La idea de la
patente considera que se instalan unidades direccionales en cada
extremo de cada línea paralela. Las unidades direccionales generan
señales respectivas (fallo hacia adelante o hacia atrás) y estas
señales se transmiten al dispositivo donde, usando puertas Y, O, se
genera el resultado final para detectar el fallo hacia adelante o
hacia atrás en la línea respectiva (línea particular de líneas
conectadas en paralelo). La detección de la posición del fallo
propuesta en US 4325098 es la función auxiliar al relé de distancia
que protege la línea.
La figura 1 muestra un modelo de impedancia de
una línea de transmisión de energía eléctrica sin fallo, compensadas
en serie con condensadores con dispositivo de protección contra
sobrevoltajes, entre dos estaciones A y
B.
B.
La figura 2 muestra un modelo de impedancia de la
misma línea de transmisión de energía eléctrica cuando se ha
producido un fallo entre los condensadores en serie y la estación
B.
La figura 3 muestra un modelo de impedancia de la
misma línea de transmisión de energía eléctrica cuando se ha
producido un fallo entre la estación A y los condensadores en
serie.
La figura 4 muestra posibles configuraciones de
fallos en la línea de transmisión de energía eléctrica.
Las figuras 5 y 6 muestran cómo la conexión
paralela de los condensadores en serie y el dispositivo de
protección contra sobrevoltajes se puede sustituir por una
impedancia equivalente de modelo que consta de una conexión en serie
de una resistencia y una reactancia.
La figura 7 muestra cómo se pueden determinar los
parámetros del modelo equivalente en función de una corriente,
pasando por la impedancia.
La figura 8 muestra cómo se puede diseñar un
dispositivo para llevar a cabo el método.
Un diagrama de línea única para una línea de
transmisión de energía eléctrica sin fallo, compensada en serie con
condensadores, entre dos estaciones A y B se representa en la figura
1. En este contexto, los términos "hacia atrás" y "hacia
adelante" se usan con frecuencia cuando se hace referencia a la
posición de una red de energía eléctrica en relación a la línea de
transmisión de energía eléctrica. Una red de energía eléctrica hacia
atrás según la figura 1 se representa con una fem E_{A} y una
impedancia Z_{A}. De forma correspondiente, una red hacia adelante
está representada por una fem E_{B} y una impedancia Z_{B}.
Además, la figura 1 muestra
- Z_{L}
- La impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica
- d
- La distancia por unidad desde la estación A a los condensadores en serie
- DZ_{L}
- La impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica entre la estación A y los condensadores compensados en serie.
Los condensadores en redes de energía eléctrica
compensadas en serie están provistos normalmente de un dispositivo
de protección contra sobrevoltajes conectado en paralelo. La
conexión paralela se denominará a continuación "SC&OVP" y
está representada por una impedancia no lineal a causa de la
corriente/voltaje no lineal característicos del dispositivo de
protección contra sobrevoltajes.
- Z_{SC}
- impedancia no lineal que consta de los condensadores en serie y sus dispositivos de protección contra sobrevoltajes
- (1-d)dZ_{L}
- la impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica entre SC&OVP y la estación B.
La línea de transmisión de energía eléctrica sin
fallo, es decir, antes de la aparición de un fallo, se puede
describir así, según la figura 1, en forma de matriz, por la
ecuación
(1)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+Z_{B}+Z_{L}+Z_{SC\_pre}]I_{A\_pre}
El índice "pre" implica que el valor de la
cantidad en cuestión es el valor antes de la aparición de un fallo.
En la descripción siguiente también se describirán ecuaciones con
cantidades con el índice "post", que, de manera
correspondiente, implica que el valor de la cantidad en cuestión es
el valor después de la aparición de un fallo. Una condición para el
cálculo de la distancia a fallo es así que se lleve a cabo una
medición continua y el almacenamiento de varios valores de voltaje y
corriente medidos consecutivamente.
Con respecto a la situación
post-fallo, se debe distinguir si el fallo está
situado entre la estación A y SC&OVP o si el fallo está situado
entre SC&OVP y la estación B.
La figura 2 muestra un modelo de impedancia de
una línea de transmisión de energía eléctrica compensada en serie
cuando se ha producido un fallo entre SC&OVP y la estación B. Un
fallo que se ha producido dentro de esta zona se denominará a
continuación un fallo 1. El modelo de impedancia según la figura 2
se puede describir, en forma de matriz, con la ecuación
(2)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+x_{1}Z_{L}+Z_{SC\_post}]I_{A\_post}-[(1-x_{1})Z_{L}+Z_{B}]I_{B\_post}
donde x_{1} designa la distancia
desde el punto final A de la línea de transmisión de energía
eléctrica supervisada al
fallo.
La figura 3 muestra un modelo de impedancia y una
línea de transmisión de energía eléctrica compensada en serie cuando
se ha producido un fallo entre la estación A y SC&OVP. Un fallo
que se ha producido dentro de esta zona se denominará a continuación
un fallo 2. El modelo de impedancia según la figura 3 se puede
describir, en forma de matriz, con la ecuación
(3)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+x_{2}Z_{L}]I_{A\_post}-[(1-x_{2})Z_{L}+Z_{B}+Z_{SC\_post}]I_{B\_post}
En las figuras 2 y 3, el fallo está representada
por una resistencia de fallo R_{f} a tierra o cero. Un fallo en
una línea trifásica R, S y T se puede producir en una pluralidad de
formas diferentes. La figura 4 muestra cómo un fallo con una
resistencia de fallo R_{R}, R_{s} y R_{T} se puede producir
entre cualquiera de las fases y tierra y como R_{RS}, R_{sr},
etc, entre diferentes fases. También se puede producir una
combinación de los casos individuales. El voltaje en el lugar de
fallo se define como V_{fR}, V_{fS} y V_{fT} y las corrientes
correspondiente como I_{fR}, I_{fS} e I_{fT}.
Para poder distinguir los tipos diferentes de
fallo que se pueden producir, el cálculo de la distancia a fallo
utiliza una matriz del tipo de fallo que tiene la forma general
Los elementos en K_{f} se determinan
dependiendo del tipo de fallo como sigue:
- \text{*}
- A los elementos no diagonales se les da el valor 0 si la fase en cuestión no está relacionada con el fallo relevante y el valor -1 si la fase tiene relación con el fallo relevante.
- \text{*}
- A los elementos diagonales se les da el valor 1 si la fase en cuestión tiene un fallo a tierra en el fallo en cuestión y a esto se añade la suma de los valores absolutos de los elementos no diagonales en la línea relevante.
A continuación se muestran unos pocos ejemplos de
una matriz rellena K_{f} para algunos tipos de fallo típicos
La relación vectorial entre la corriente de fallo
I_{f}, es decir I_{fR}, I_{tS} e I_{fT}, el voltaje de fallo
V_{f}, es decir V_{fR}, V_{fS} y V_{fT}, la resistencia de
fallo equivalente R_{f} y la matriz de fallo es clara por la
ecuación
(4)I_{f}=K_{f}V_{f}/R_{f}
En conexión con el cálculo de la distancia al
fallo (denominado más adelante el cálculo de la distancia a fallo)
que se describe más adelante, hay que conocer Z_{SC}, es decir, el
valor de la impedancia no lineal en función de la corriente real que
fluye a través de la impedancia. Una forma de determinar Z_{SC} es
transformar la conexión paralela según la figura 5 a una impedancia
equivalente de modelo según la figura 6 en forma de una conexión en
serie de una resistencia R_{SC} y una reactancia X_{SC}. Por
ejemplo, con una prueba transitoria, R_{SC} y X_{SC} se pueden
determinar individualmente como funciones de una corriente que las
atraviesa I_{SC} según la figura 7, o en forma de una función
analítica correspondiente. Esto implica que, cuando se conoce la
corriente a través de Z_{SC}, Z_{SC} se puede determinar
como
(5)Z_{SC}=R_{SC}+jX_{SC}
En caso de un fallo 1 según la figura 2 y la
ecuación (2), R_{SC} y X_{SC}, es decir Z_{SC}, se pueden
determinar con la corriente I_{A} medida en la estación A.
En caso de un fallo 2 según la figura 3 y la
ecuación (3), sin embargo, es la corriente desconocida I_{B} que
atraviesa Z_{SC}. Por lo tanto, es una parte integral de la
invención obtener una medida de la corriente I_{B} por medio de un
proceso iterativo. Esta corriente se calcula después por medio de la
ecuación (6) con un supuesto de Z_{SC} y la distancia x_{2}.
(6)I_{B}=((1-x_{2})Z_{L}+Z_{B}+Z_{SC})^{-1}\cdot
((Z_{A}+
x_{2}Z_{L})I_{A}-(E_{A}-E_{B}))
El valor de I_{B} así obtenido determina, a su
vez, un valor preliminar de Z_{SC} de la misma manera que antes y
se usará en el algoritmo de cálculo que se describirá a continuación
para el cálculo de la distancia a fallo.
Los algoritmos de cálculo según la invención que
calculan la distancias desde la estación A al fallo se basan en los
modelos de impedancia relacionados anteriormente y las ecuaciones en
forma de matriz correspondientes. Dado que los modelos de impedancia
son diferentes dependiendo de si el fallo está situado entre
SC&OVP y la estación B o entre la estación A y SC&OVP,
también los algoritmos de cálculo serán diferentes.
El algoritmo de cálculo para calcular un fallo 1,
es decir, calcular la distancia desde la estación A a un fallo que
está situado entre SC&OVP y la estación B, consta de las
ecuaciones
(1)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+Z_{B}+Z_{L}+Z_{SC\_pre}]I_{A\_pre}
(2)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+x_{1}Z_{L}+Z_{SC\_post}]I_{A\_post}-[(1-x_{1})Z_{L}+Z_{B}]I_{B\_post}
(7)V_{A\_post}-V_{f}=(x_{1}Z_{L}+Z_{SC\_post})I_{A\_post}
(8)I_{f}=I_{A\_post}+I_{B\_post}
donde x_{1} designa la distancia
desconocida desde el punto final A de la línea de transmisión
supervisada al lugar del fallo, y V_{f} se obtiene por medio de la
ecuación
(4).
Si (1) se combina con (2, 4, 7, 8), se obtiene
una primera ecuación de distancia a fallo, después de
simplificación, según la ecuación cuadrática escalar siguiente
(9)\underline{a}{}_{1}x_{1}{}^{2}-\underline{b}{}_{1}x_{1}+\underline{c}{}_{1}-R_{f1}=0
donde a_{1},
b_{1} y c_{1} designan coeficientes complejos. Por
medio de un primer vector
auxiliar
(10)D_{1}=(Z_{A}+Z_{B}+Z_{L})(I_{A\_post}-I_{A\_pre})+Z_{SC\_post}I_{A\_post}-Z_{SC\_pre}I_{A\_pre}
y D_{1}^{T} que designa la
matriz de transposición de
D_{1}
los coeficientes a_{1}, b_{1} y
c_{1} se pueden calcular como sigue
(11)\underline{a}{}_{1}=\frac{D^{T}{}_{1}}{D^{T}{}_{1}D_{1}}Z_{L}K_{f}Z_{L}I_{A\_post}
(12)\underline{b}_{1}=\frac{D^{T}_{1}}{D^{T}_{1}D_{1}}(Z_{L}K_{f}[V_{A\_post}+(Z_{L}-Z_{SC\_post})I_{A\_post}]+Z_{B}K_{f}Z_{L}I_{A\_post})
(13)\underline{c}_{1}=\frac{D^{T}_{1}}{D^{T}_{1}D_{1}}(Z_{L}+Z_{B})(V_{A\_post}-Z_{SC\_post}I_{A\_post})
K_{f}
La primera ecuación de distancia a fallo se
resuelve por medio de un proceso iterativo que se ha de describir
con mayor detalle a continuación. De las dos soluciones de la
ecuación cuadrática, solamente una da una solución práctica, a saber
una distancia a fallo igual a
(14)x_{11}=\frac{Im(\underline{b}_{1})-\sqrt{Im(\underline{b}_{1})Im(\underline{b}_{1})-4
\ Im(\underline{a}_{1})Im(\underline{c}_{1})}}{2 \
Im(\underline{a}_{1})}
donde Im(a_{1}),
Im(b_{1}) y Im(c_{1}) son iguales a la parte
imaginaria de los
coeficientes.
Se ha hallado que la segunda raíz de la ecuación
de la distancia a fallo (9) da valores no razonables de la distancia
al fallo y que por lo tanto la ecuación (14) representa una solución
buscada a la primera ecuación de distancia a fallo (9).
Introduciendo el valor obtenido x_{11} en la
primera ecuación de distancia a fallo (9), se obtiene una
resistencia de fallo correspondiente R_{f1} por la relación
(15)R_{f1}=Re(\underline{a}{}_{1})x^{2}_{11}-Re(\underline{b}{}_{1})x_{11}+Re(\underline{c}{}_{1})
donde Re(a_{1}),
Re(b_{1}) y Re(c_{1}) son iguales a la parte real
de los
coeficientes.
La determinación de la distancia a fallo y la
resistencia de fallo se hace mediante un proceso iterativo que se
describirá a continuación.
El algoritmo de cálculo para el cálculo de la
distancia a fallo en caso de fallo 2 consta del sistema de
ecuaciones siguiente:
(1)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+Z_{B}+Z_{L}+Z_{SC\_pre}]I_{A\_pre}
(3)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+x_{2}Z_{L}]I_{A\_post}-[(1-x_{2})Z_{L}+Z_{B}+Z_{SC\_post}]I_{B\_post}
(16)V_{A\_post}-V_{f}=x_{2}Z_{L}I_{A\_post}
(17)I_{f}=I_{A\_post}+I_{B\_post}
donde x_{2} designa la distancia
desconocida desde el punto final A de la línea de transmisión
supervisada al lugar del fallo, y V_{f} se obtiene por medio de
ecuación
(4).
Si (1) se combina con (3, 5, 16, 17), se obtiene
una segunda ecuación de distancia a fallo, después de
simplificación, según la ecuación cuadrática escalar siguiente con
x2 como variable
(18)\underline{a}{}_{2}x_{2}{}^{2}-\underline{b}{}_{2}x_{2}+\underline{c}{}_{2}-R_{f2}=0
donde a_{2},
b_{2} y c_{2} designan coeficientes complejos. Por
medio de un segundo vector
auxiliar
(19)D_{2}=(Z_{A}+Z_{B}+Z_{L})(I_{A\_post}-I_{A\_pre})+Z_{SC\_post}I_{A\_post}-Z_{SC\_pre}I_{A\_pre}
y
D_{2}^{T} que designa la matriz de
transposición de D_{2}
los coeficientes a_{2}, b_{2} y
c_{2} se pueden calcular como sigue:
(20)\underline{a}{}_{2}=\frac{D^{T}{}_{2}}{D^{T}{}_{2}D_{2}}Z_{L}K_{f}Z_{L}I_{A\_post}
(21)\underline{b}_{2}=\frac{D^{T}_{2}}{D^{T}_{2}D_{2}}(Z_{L}K_{f}V_{A\_post}+[Z_{L}+Z_{SC\_post}+Z_{B}]
K_{f}Z_{L}I_{A\_post})
(22)\underline{c}{}_{2}=\frac{D^{T}{}_{2}}{D^{T}{}_{2}D_{2}}(Z_{L}+Z_{B}+Z_{SC\_post})K_{f}V_{A\_post}
La solución a la segunda ecuación de la distancia
a fallo (16) da una distancia buscada al lugar del fallo como
(23)x_{21}=\frac{Im(\underline{b}{}_{2})-\sqrt{Im(\underline{b}{}_{2})Im(\underline{b}{}_{2})-4
\ Im(\underline{a}{}_{2})Im(\underline{c}{}_{2})}}{2 \
Im(\underline{a}{}_{2})}
Se ha hallado que la segunda raíz de la ecuación
de la distancia a fallo (18) da valores no razonables de la
distancia al fallo y que por lo tanto la ecuación (23) representa
una solución buscada a la primera ecuación de distancia a fallo
(18).
Introduciendo el valor obtenido x_{21} en la
segunda ecuación de la distancia a fallo (18), se obtiene la
resistencia de fallo correspondiente R_{f2} por la relación
(24)R_{f2}=Re(\underline{a}{}_{2})x^{2}_{21}-Re(\underline{b}{}_{2})x_{21}+Re(\underline{c}{}_{2})
La determinación de la distancia a fallo y
resistencia de fallo se hace mediante un proceso iterativo que se
describirá a continuación.
Antes de poder iniciar el proceso iterativo para
calcular la distancia a fallo, se deben cumplir varias
condiciones:
Independientemente de si el fallo es un fallo de
categoría 1 o un fallo de categoría 2, se debe disponer de
información acerca del valor de los parámetros fijos, incluidos en
los sistemas de ecuaciones. Esto se refiere a valores de las redes
de energía eléctrica hacia atrás y hacia adelante, la longitud de la
línea de transmisión de energía eléctrica, la impedancia, la
distancia desde la estación A a los condensadores en serie, y así
sucesivamente.
Se debe hacer una hipótesis sobre un valor
inicial de distancia a fallo y resistencia de fallo. Este supuesto
se puede hacer con valores arbitrarios dentro de límites
permisibles.
Cuando se ha producido un fallo, se puede
determinar el tipo de fallo y por lo tanto también la matriz
K_{f}.
Para poder determinar cuál de los algoritmos de
cálculo se ha de utilizar, se debe conocer en qué lado de SC&OVP
se ha producido el fallo, es decir, si es un fallo 1 o un fallo
2.
Debe haber un acceso continuo, tanto antes como
después de producirse un fallo, de los valores filtrados de
corriente y voltaje medidos en una de las estaciones (A).
Después de haber cumplido las condiciones
anteriores, se inicia el cálculo de la distancia a fallo.
En caso de un fallo 1, se produce lo
siguiente:
En base a la corriente I_{A} medida en la
estación A después de la aparición del fallo, se determinan R_{SC}
y X_{SC}, por ejemplo con la figura 7, con lo cual se puede
determinar Z_{SC} en la ecuación (2).
- -
- Los vector auxiliares D_{1} se calculan según la ecuación (10)
- -
- Los coeficientes a_{1}, b_{1} y c_{1} para la primera ecuación de distancia a fallo (9) se calculan según las ecuaciones (11), (12) y (13)
- -
- Un primer valor calculado de la distancia al fallo se calcula según la ecuación (14), y
- -
- Un primer valor de la resistencia de fallo se calcula según la ecuación (15).
El primer valor calculado de la distancia al
fallo se compara con el valor supuesto de la distancia al fallo. Si
la diferencia entre los valores es mayor que un valor de diferencia
máximo permisible preestablecido S_{1}, el valor supuesto en las
ecuaciones (2) y (7) se sustituye por el primer valor calculado de
la distancia al fallo y la resistencia de fallo.
A continuación, se realiza un nuevo procedimiento
de cálculo según lo anterior, que proporciona nuevos valores de la
distancia al fallo y la resistencia de fallo. Si la diferencia entre
el último valor calculado de la distancia al fallo y el primer valor
calculado es mayor que el valor de diferencia máximo permisible, el
primer valor calculado en las ecuaciones (2) y (7) se sustituye por
los últimos valores calculados de la distancia a fallo y la
resistencia de fallo.
Esta iteración continúa hasta que el valor de
diferencia de dos procedimientos de cálculo consecutivos es menor
que el valor de diferencia máximo permisible establecido, con lo
cual los últimos valores calculados de la distancia a fallo y la
resistencia de fallo se consideran los valores reales.
En caso de un fallo 2, se produce lo
siguiente:
En base a la corriente I_{A} medida en la
estación A y un supuesto de Z_{SC}, después de la aparición del
fallo, se calcula un valor preliminar de la corriente a través de
Z_{SC} por medio de ecuación (5). Por medio del valor preliminar
de la corriente se puede obtener un primer valor de R_{SC} y
X_{SC}, que también es Z_{SC}. Los primeros valores calculados
se comparan con el valor supuesto de Z_{SC}. Si la diferencia
entre los valores es mayor que un valor de diferencia máximo
permisible preestablecido S_{2}, el valor establecido en la
ecuación (6) se sustituye por el primer valor calculado de Z_{SC}.
Esta iteración continúa hasta que el valor de diferencia de dos
procedimientos de cálculo consecutivos es menor que el valor de
diferencia máximo permisible establecido, con lo cual el último
valor calculado de Z_{SC} constituye el supuesto de Z_{SC} que
se necesita en las ecuaciones (3) y (16).
- -
- Los vectores auxiliares D_{2} se calculan según la ecuación (19)
- -
- Los coeficientes a_{2}, b_{2} y c_{2} de la segunda ecuación de la distancia a fallo (18) se calculan según las ecuaciones (20), (21) y (22)
- -
- Un primer valor calculado de la distancia al fallo se calcula según la ecuación (23), y
- -
- Un primer valor de la resistencia de fallo se calcula según la ecuación (22).
El primer valor calculado de la distancia al
fallo se compara con el valor establecido de la distancia al fallo.
Si la diferencia entre los valores es mayor que un valor de
diferencia máximo permisible preestablecido S_{3}, el valor
establecido en las ecuaciones (3) y (16) se sustituye por el primer
valor calculado de la distancia al fallo y la resistencia de
fallo.
A continuación, se realiza un nuevo procedimiento
de cálculo según lo anterior, que proporciona nuevos valores de la
distancia al fallo y la resistencia de fallo. Si la diferencia entre
el último valor calculado de la distancia al fallo y el primer valor
calculado es mayor que el valor de diferencia máximo permisible, el
primer valor calculado en las ecuaciones (3) y (16) se sustituye por
los últimos valores calculados de la distancia a fallo y la
resistencia de
fallo.
fallo.
Esta iteración continúa hasta que el valor de
diferencia de dos procedimientos de cálculo consecutivos es menor
que el valor de diferencia máximo permisible establecido, con lo
cual los últimos valores calculados de la distancia a fallo y la
resistencia de fallo se consideran los valores reales.
Con acceso a los valores calculados de la
distancias a fallo, x_{11} y x_{21}, y las resistencias de fallo
correspondientes R_{f1} y R_{f2} y las ecuaciones descritas en
la descripción, hay, según la invención, un método para determinar
cuál de los valores de distancia a fallo representa la distancia
real al fallo. El método difiere dependiendo de si el fallo es un
fallo trifásico o si es un fallo no simétrico, es decir, si
tiene(n) fallo una o varias fases.
Si el fallo es un fallo trifásico, se produce lo
siguiente:
¿Es R_{f1} > R_{f2}? Sí
Si la respuesta es sí, se supone, como un primer
supuesto, que el fallo es un fallo 2 y se pregunta si R_{f2} >
R_{0}, donde R_{0} es un valor mínimo preestablecido. Si la
respuesta es sí, el fallo es un fallo 2, es decir, el valor
calculado de x_{21} es el valor verdadero de la distancia al
fallo. Si la respuesta es no, es un fallo 1, es decir, el valor
calculado de x_{11} es el valor verdadero de la distancia al
fallo.
¿Es R_{f1} > R_{f2}? No
Si la respuesta es no, se supone, como un primer
supuesto, que el fallo es un fallo 1 y se pregunta si R_{f1} >
R_{0}, donde R_{0} es un valor mínimo preestablecido. Si la
respuesta es sí, el fallo es un fallo 1, es decir, el valor
calculado de x_{1} es el valor verdadero de la distancia al fallo.
Si la respuesta es no, es un fallo 2, es decir, el valor calculado
de x_{21} es el valor verdadero de la distancia al fallo.
Si el fallo es un fallo no simétrico, las
corrientes a través de las resistencias de fallo deben determinarse
primero para los dos casos de fallo.
Para fallo 1, las corrientes de fase a través de
la resistencia de fallo se pueden determinar con la ayuda de
(25)i_{f(R,S,T)1}=i_{A(R,S,T)}+i_{B(R,S,T)1}
donde
i_{A(R,S,T)}
\hskip0.3cmson las corrientes de fase medidas en la estación A
i_{B(R,S,T)1}
\hskip0.2cmse determina con la ayuda de la ecuación (2) (i_{B} = I_{B-post})
y para fallo 2, las corrientes de fase a través
de la resistencia de fallo se pueden determinar con la ayuda de
(26)i_{f(R;S;T)2}=i_{A(R,S,T)}+i_{B(R,S,T)2}
donde
i_{B(R,S,T)2}
\hskip0.2cmse determina con la ayuda de la ecuación (3) (i_{B}=I_{B-post})
El método para determinar si es una cuestión de
un fallo 1 o un fallo 2 incluye, después de haber identificado la
fase sin fallo de manera convencional, determinar primero las
corrientes en el lugar del fallo en la fase o fases sin fallo para
los dos casos de fallo según las ecuaciones (25), (2) y (26), (3),
es decir i_{ff1} y i_{ff2}. A continuación sigue el
procedimiento siguiente:
¿Es i_{ff1} > i_{ff2}?
Ahora, si i_{ff1} > i_{ff2} se considera,
como un primer supuesto, que el fallo es un fallo 2 y si i_{ff1}
< i_{ff2}, se considera, como un primer supuesto, que el fallo
es un fallo 1.
La continuación de procedimiento de determinación
es exactamente idéntica al procedimiento cuando el fallo es un fallo
trifásico, es decir:
En caso de un fallo 2, se pregunta si R_{f2}
> R_{0}, donde R_{0} es un valor mínimo preestablecido. Si la
respuesta es sí, el fallo es un fallo 2, es decir, el valor
calculado de x_{21} es el valor verdadero de la distancia al
fallo. Si la respuesta es no, es un fallo 1, es decir, el valor
calculado de x_{11} es el valor verdadero de la distancia al
fallo. En caso de un fallo 1, se pregunta si R_{f1} > R_{0},
donde R_{0} es un valor mínimo preestablecido. Si la respuesta es
sí, el fallo es un fallo 1, es decir, el valor calculado de x_{11}
es el valor verdadero de la distancia al fallo. Si la respuesta es
no, es un fallo 2, es decir, el valor calculado de x_{21} es el
valor verdadero de la distancia al fallo.
Un dispositivo para determinar la distancia de
una estación, en un extremo de una línea de transmisión, hasta la
aparición de un fallo en la línea de transmisión según el método
descrito incluye algunos dispositivos medidores, convertidores de
valor de medición, elementos para tratamiento iterativo de los
algoritmos de cálculo del método, una posibilidad de introducir en
el elemento condiciones conocidas con respecto a los parámetros de
las redes de energía eléctricas y valores asumidos de distancia a
fallo, resistencia de fallo, etc, una VDU que indica la distancia
calculada a fallo, y una impresora para imprimir la distancia
calculada a fallo. La figura 8 muestra en gran parte una realización
del dispositivo. Realizaciones parecidas a las de la figura 8 caen
dentro del alcance de la invención.
La figura 8 muestra una línea de transmisión 1
entre dos estaciones A y B. La línea está provista de condensadores,
que protegen contra sobrevoltajes, formando la impedancia Z_{SC}.
La estación A acomoda dispositivos medidores 2 y 3 para medición
continua de todas las corrientes de fase y voltajes de fase. En los
convertidores de medición 4 y 5 se filtran y almacenan varios de
estos valores medidos consecutivamente, que en caso de un fallo se
pasan a una unidad calculadora 6. La unidad calculadora está
provista de los algoritmos de cálculo descritos, programados para
los procesos iterativos que se necesitan para calcular la distancia
a fallo y la resistencia de fallo.
Incluso antes de un fallo producido en la línea
de transmisión, la unidad calculadora estaba provista de varias
condiciones e hipótesis para poder efectuar el cálculo de la
distancia a fallo, etc. Estas condiciones incluyen valores de la fem
y la impedancia de una red de energía eléctrica hacia adelante y
hacia atrás. La unidad calculadora también está provista de valores
conocidos de la longitud e impedancia de la línea de transmisión, la
distancia de estación A a los condensadores en serie, valores
establecidos de la distancia a fallo, la resistencia de fallo,
Z_{SC} y los valores de diferencia máximos permisibles S_{1},
S_{2} y S_{3}. En conexión con la aparición de un fallo, la
información acerca del tipo de fallo se puede suministrar a la
unidad calculadora para determinar la matriz del tipo de fallo
K_{f}. Además, después de la aparición del fallo, se suministra
información sobre si el fallo está colocado entre los condensadores
en serie y estación B o si el fallo está colocado entre la estación
A y los condensadores en serie, es decir, si el fallo es un fallo 1
o un fallo 2.
A continuación, cuando se ha producido un fallo,
y se cumplen las condiciones externas, el procedimiento de cálculo
comienza con las necesarias iteraciones para obtener valores de
diferencia que caen por debajo de los máximos permisibles. Los
valores finalmente calculados serán transferidos entonces a una VDU
que muestra la distancia al fallo y la magnitud de la resistencia de
fallo, respectivamente, para acciones adicionales. El dispositivo
también incluye posibilidades de imprimir el resultado.
En las realizaciones similares antes indicadas,
partes de la realización según la figura 8 puede estar más o menos
integradas en la unidad calculadora.
Claims (12)
1. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica que está
compensada en serie con un condensador, con un dispositivo de
protección contra sobrevoltajes conectado en paralelo, entre dos
estaciones (A) y (B), donde la distancia al fallo desde una estación
(A) y la resistencia de fallo se determinan por medio de valores de
voltaje y corriente, medidos en dicha estación (A), antes y después
de la aparición del fallo, caracterizado porque, si el fallo
se produjo entre los condensadores en serie y la estación B, la
distancia al fallo se determina por
(14)x_{11}=\frac{Im(\underline{b}{}_{1})-\sqrt{Im(\underline{b}{}_{1})Im(\underline{b}{}_{1})-4
\ Im(\underline{a}{}_{1})Im(\underline{c}{}_{1})}}{2 \
Im(\underline{a}{}_{1})}
donde Im(a_{1}),
Im(b_{1}) y Im(c_{1}) son iguales a la parte
imaginaria de los coeficientes, que es la solución a una primera
ecuación de distancia a
fallo
(9)\underline{a}{}_{1}x_{1}{}^{2}-\underline{b}{}_{1}x_{1}+\underline{c}{}_{1}-R_{f1}=0
donde a_{1},
b_{1} y c_{1} designan coeficientes complejos que,
mediante un primer vector
auxiliar
(10)D_{1}=(Z_{A}+Z_{B}+Z_{L})(I_{A\_post}-I_{A\_pre})+Z_{SC\_post}I_{A\_post}-Z_{SC\_pre}I_{A\_pre}
donde Z_{A} y Z_{B} designan la
impedancia de la red de energía eléctrica hacia atrás y hacia
adelante, Z_{L} designa la impedancia de la línea de transmisión
de energía eléctrica y Z_{SC} designa impedancia no lineal que
consta de los condensadores en serie y sus dispositivos de
protección contra sobrevoltajes,
y
D_{1}^{T}, que designa la matriz de
transposición de D_{1},
se puede calcular como sigue
(11)\underline{a}{}_{1}=\frac{D^{T}{}_{1}}{D^{T}{}_{1}D_{1}}Z_{L}K_{f}Z_{L}I_{A\_post}
(12)\underline{b}_{1}=\frac{D^{T}_{1}}{D^{T}_{1}D_{1}}(Z_{L}K_{f}[V_{A\_post}+(Z_{L}-Z_{SC\_post})I_{A\_post}]+Z_{B}K_{f}Z_{L}I_{A\_post})
donde Z_{A} y Z_{B} designan la
impedancia de la red de energía eléctrica hacia atrás y hacia
adelante, Z_{L} designa la impedancia de la línea de transmisión
de energía eléctrica y Z_{SC} designa impedancia no lineal que
consta de los condensadores en serie y sus dispositivos de
protección contra sobrevoltajes,
y
(13)\underline{c}_{1}=\frac{D^{T}_{1}}{D^{T}_{1}D_{1}}(Z_{L}+Z_{B})(V_{A\_post}-Z_{SC\_post}I_{A\_post})
K_{f}
y porque la resistencia de fallo es
igual
a
(15)R_{f1}=Re(\underline{a}_{1})x^{2}_{11}-Re(\underline{b}_{1})x_{11}+Re(\underline{c}_{1})
donde Re(a_{1}),
Re(b_{1}) y Re(c_{1}) son iguales a la parte real
de los
coeficientes.
2. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica que está
compensada en serie con un condensador, con un dispositivo de
protección contra sobrevoltajes conectado en paralelo, entre dos
estaciones (A) y (B), donde la distancia al fallo desde una estación
(A) y la resistencia de fallo se determinan por medio de valores de
voltaje y corriente, medidos en dicha estación (A), antes y después
de la aparición del fallo, caracterizado porque, si el fallo
se produjo entre la estación A y los condensadores en serie, la
distancia al fallo se determina por
(23)x_{21}=\frac{Im(\underline{b}{}_{2})-\sqrt{Im(\underline{b}{}_{2})Im(\underline{b}{}_{2})-4
\ Im(\underline{a}{}_{2})Im(\underline{c}{}_{2})}}{2 \
Im(\underline{a}{}_{2})}
donde Im(a_{1}),
Im(b_{1}) y Im(c_{1}) son iguales a la parte
imaginaria de los coeficientes, que es la solución a una segunda
ecuación de distancia a
fallo
(18)\underline{a}{}_{2}x_{2}{}^{2}-\underline{b}{}_{2}x_{2}+\underline{c}{}_{2}-R_{f2}=0
donde a_{2},
b_{2} y c_{2} designan coeficientes complejos que,
con la ayuda de un segundo vector
auxiliar
(19)D_{2}=(Z_{A}+Z_{B}+Z_{L})(I_{A\_post}-I_{A\_pre})+Z_{SC\_post}I_{A\_post}-Z_{SC\_pre}I_{A\_pre}
donde Z_{A} y Z_{B} designan la
impedancia de la red de energía eléctrica hacia atrás y hacia
adelante, Z_{L} designa la impedancia de la línea de transmisión
de energía eléctrica y Z_{SC} designa impedancia no lineal que
consta de los condensadores en serie y sus dispositivos de
protección contra sobrevoltajes,
y
D_{2}^{T}, que designa la matriz de
transposición de D_{2},
los coeficientes a_{2}, b_{2} y
c_{2} se pueden calcular como sigue:
(20)\underline{a}{}_{2}=\frac{D^{T}{}_{2}}{D^{T}{}_{2}D_{2}}Z_{L}K_{f}Z_{L}I_{A\_post}
(21)\underline{b}_{2}=\frac{D^{T}_{2}}{D^{T}_{2}D_{2}}(Z_{L}K_{f}V_{A\_post}+[Z_{L}+Z_{SC\_post}+Z_{B}]
K_{f}Z_{L}I_{A\_post})
donde Z_{A} y Z_{B} designan la
impedancia de la red de energía eléctrica hacia atrás y hacia
adelante, Z_{L} designa la impedancia de la línea de transmisión
de energía eléctrica y Z_{SC} designa impedancia no lineal que
consta de los condensadores en serie y sus dispositivos de
protección contra sobrevoltajes,
y
(22)\underline{c}{}_{2}=\frac{D^{T}{}_{2}}{D^{T}{}_{2}D_{2}}(Z_{L}+Z_{B}+Z_{SC\_post})K_{f}V_{A\_post}
donde Im(a_{2}),
Im(b_{2}) e Im(c_{2}) son iguales a la parte
imaginaria de los coeficientes, y
porque
la resistencia de fallo resulta
(24)R_{f2}=Re(\underline{a}_{2})x^{2}_{21}-Re(\underline{b}_{2})x_{21}+Re(\underline{c}_{2})
donde Re(a_{2}),
Re(b_{2}) y Re(c_{2}) son iguales a la parte real
de los
coeficientes.
3. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque el método y la determinación presuponen
el conocimiento de
- E_{A(R, S, T)}
- la fem de la red de energía eléctrica hacia atrás
- Z_{A(R, S, T)}
- las impedancias de fuente de la red de energía eléctrica hacia atrás
- E_{B(R, S, T)}
- la fem de la red de energía eléctrica hacia adelante
- Z_{B(R, S, T)}
- las impedancias de fuente de la red de energía eléctrica hacia adelante
- Z_{L}
- la impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica
- d
- la distancia por unidad desde la estación A hasta los condensadores en serie
- dZ_{L}
- la impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica entre la estación A y los condensadores compensados en serie
- (1-d)dZ_{L}
- la impedancia de la línea de transmisión de energía eléctrica entre los condensadores en serie y la estación B.
\newpage
4. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque, cuando se ha producido un fallo, para
caracterizar qué tipo de fallo se ha producido, se determina una
matriz del tipo de fallo como sigue
donde los elementos en K_{f} se
determinan dependiendo del tipo de fallo
según
- \text{*}
- A los elementos no diagonales se les da el valor 0 si la fase en cuestión no está implicada por el fallo relevante y el valor -1 si la fase está implicada por el fallo relevante
- \text{*}
- A los elementos diagonales se les da el valor 1 si la fase en cuestión tiene un fallo a tierra en el fallo en cuestión y a esto se añade la suma de los valores absolutos de los elementos no diagonales en la fila relevante.
5. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque la conexión paralela de los
condensadores en serie y el dispositivo de protección contra
sobrevoltajes constituye una impedancia no lineal Z_{SC} que,
según la invención, está representada por una impedancia equivalente
de modelo en forma de una conexión en serie de una resistencia
R_{SC} y una reactancia X_{SC}, que se pueden determinar
individualmente en función de una corriente que las atraviesa, con
lo cual el valor real de resistencia y reactancia se puede
determinar con la corriente real que, después de la aparición del
fallo, fluye a través de la impedancia, por lo que la impedancia no
lineal se puede establecer como
(5)Z_{SC} =
R_{SC} +
jX_{SC}m
6. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque, si el fallo se produjo entre los
condensadores en serie y la estación B, la corriente real que se
utiliza para determinar la impedancia no lineal es la corriente
medida en la estación A.
7. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque, si el fallo se produjo entre la
estación A y los condensadores en serie, la corriente real que se
utiliza para determinar la impedancia no lineal es una corriente
I_{B} calculada en la estación B según
(6)I_{B}=((1-x_{2})Z_{L}+Z_{B}+Z_{SC})^{-1}\cdot
((Z_{A}+
x_{2}Z_{L})I_{A}-(E_{A}-E_{B}))
con un supuesto en Z_{SC} y en
una distancia a fallo, x_{2}, corriente que después se usa para
determinar un nuevo valor de Z_{SC} que se compara con el valor
supuesto de Z_{SC}, y si la diferencia entre el valor supuesto de
Z_{SC} y el nuevo valor es mayor que un valor de diferencia máximo
permisible S_{2}, el valor supuesto en la ecuación (6) se
sustituye por el primer valor calculado de Z_{SC}, método que se
repite hasta que el valor de diferencia de dos procedimientos de
cálculo consecutivos sea menor que el valor de diferencia máximo
permisible establecido, con lo cual el último valor obtenido de
Z_{SC} constituye el supuesto que se necesita para una
determinación final de la distancia a fallo y la resistencia de
fallo.
8. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque se hace un supuesto sobre una distancia
a fallo "x" desde la estación A y una resistencia de fallo
R_{f}.
9. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque, si el fallo se produjo entre los
condensadores en serie y la estación A, el cálculo de la distancia
real a fallo y la resistencia de fallo se basa en un algoritmo de
cálculo que incluye las ecuaciones
(1)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+Z_{B}+Z_{L}+Z_{SC\_pre}]I_{A\_pre}
(2)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+x_{1}Z_{L}+Z_{SC\_post}]I_{A\_post}-[(1-x_{1})Z_{L}+Z_{B}]I_{B\_post}
(7)V_{A\_post}-V_{f}=(x_{1}Z_{L}+Z_{SC\_post})I_{A\_post}
(8)I_{f}=I_{A\_post}+I_{B\_post}
donde las cantidades con el índice
"pre" se refieren al valor predominante antes de producirse un
fallo y donde las cantidades con el índice "post" se refieren
al valor predominante inmediatamente después de producirse el
fallo,
y
y
donde (1) es la ecuación vectorial de la línea de
transmisión de energía eléctrica correspondiente a las condiciones
inmediatamente antes de producirse el fallo, y
donde (2) es la ecuación vectorial de la línea de
transmisión de energía eléctrica correspondiente a las condiciones
inmediatamente después de producirse el fallo, y
donde V_{A} representa el voltaje medido en la
estación A, y
donde V_{f} se refiere al voltaje en la línea
de transmisión de energía eléctrica donde se ha producido el fallo y
que se determina con la ayuda de
(4)I_{f}=K_{f}V_{f}/R_{f}
donde I_{f} se refiere a la
corriente de fallo a través de la resistencia de fallo,
y
donde x_{1} designa la distancia desconocida al
fallo desde el punto final A de la línea de transmisión de energía
eléctrica al lugar del fallo.
10. Un método para localización de un fallo, y
determinación de la resistencia de fallo resultante, que se ha
producido en una línea de transmisión de energía eléctrica
compensada en serie según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque, si el fallo se produjo entre la
estación A y los condensadores en serie, el cálculo de la distancia
real a fallo y la resistencia de fallo se basa en un algoritmo de
cálculo que incluye las ecuaciones
(1)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+Z_{B}+Z_{L}+Z_{SC\_pre}]I_{A\_pre}
(3)E_{A}-E_{B}=[Z_{A}+x_{2}Z_{L}]I_{A\_post}-[(1-x_{2})Z_{L}+Z_{B}+Z_{SC\_post}]I_{B\_post}
(16)V_{A\_post}-V_{f}=x_{2}Z_{L}I_{A\_post}
(17)I_{f}=I_{A\_post}+I_{B\_post}
donde las cantidades con el índice
"pre" se refieren al valor predominante antes de producirse un
fallo y donde cantidades con el índice "post" se refieren al
valor predominante inmediatamente después de producirse el
fallo,
y
y
donde (1) es la ecuación vectorial de la línea de
transmisión de energía eléctrica correspondiente a las condiciones
inmediatamente antes de producirse el fallo, y
donde (2) es la ecuación vectorial de la línea de
transmisión de energía eléctrica correspondiente a las condiciones
inmediatamente después de producirse el fallo, y
donde V_{A} representa el voltaje medido en la
estación A, y
donde V_{f} se refiere al voltaje en la línea
de transmisión de energía eléctrica donde el fallo se ha producido y
que se determina con la ayuda de
(4)I_{f}=K_{f}V_{f}/R_{f}
donde I_{f} se refiere a la
corriente de fallo a través de la resistencia de fallo,
y
donde x_{2} designa la distancia desconocida a
fallo desde el punto final A de la línea de transmisión de energía
eléctrica al lugar del fallo.
11. Un método para determinar cuál de un fallo
situado según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 representa
la posición verdadera, caracterizado porque, si el fallo
situado es un fallo trifásico, se pregunta
si R_{f1} es mayor que R_{f2}, y si la
respuesta es sí, se supone, como un primer supuesto, que el fallo es
un fallo R_{f2}, y se pregunta si R_{f2} > R_{0}
donde R_{0} es un valor mínimo preestablecido,
y si la respuesta es sí, la distancia a fallo es x_{21}, y si la
respuesta es no, la distancia a fallo es x_{11} y
porque si R_{f1} es menor que R_{f2}, se
supone, como un primer supuesto, que el fallo es un fallo R_{f1},
y se pregunta si R_{f1} > R_{0} y si la respuesta es sí, la
distancia a fallo es x_{1}, y si la respuesta es no, la distancia
a fallo es x_{2}
si el fallo situado es un fallo no simétrico, las
corrientes de fase a través de la resistencia de fallo se determinan
primero para un fallo según la reivindicación 1 según
(25)i_{f(R,S,T)1}=i_{A(R,S,T)}+i_{B(R,S,T)1}
donde
- i_{A(R,S,T)}
- son las corrientes de fase medidas en la estación A
- i_{B(R,S,T)1}
- se determina por medio de la ecuación (2) (i_{B} =I_{B-post})
y para un fallo según la reivindicación 2
según
(26)i_{f(R;S;T)2}=i_{A(R,S,T)}+i_{B(R,S,T)2}
donde
- i_{B(R,S,T)2}
- se determina por medio de la ecuación (3) (i_{B} = I_{B-post})
con lo cual se pregunta
si i_{f1} es mayor que i_{f2}, y si la
respuesta es sí, se supone, como un primer supuesto, que el fallo es
un fallo R_{f2}, y se pregunta si R_{f2} > R_{0} donde
R_{0} es un valor mínimo preestablecido, y si la respuesta es sí,
la distancia a fallo es x_{21}, y si la respuesta es no, la
distancia a fallo es x_{11} y
si i_{f1} es menor que i_{f2}, se supone,
como un primer supuesto, que el fallo es un fallo R_{f1}, y se
pregunta si R_{f1} > R_{0}, y si la respuesta es sí, la
distancia a fallo es x_{1}, y si la respuesta es no, la distancia
a fallo es x_{2}.
12. Un dispositivo para llevar a cabo el método
para localización de un fallo, y determinación de la resistencia de
fallo resultante, que se ha producido en una línea de transmisión de
energía eléctrica compensada en serie entre dos estaciones A y B
según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el dispositivo incluye dispositivos de medición (2, 3) para medición
continua de corrientes de fase y voltajes de fase en una de las
estaciones (A), convertidores de medición (4, 5) para filtración y
almacenamiento de varios de estos valores medidos consecutivamente,
una unidad calculadora (6) que está provista de los algoritmos de
cálculo incluidos en el método, incluyendo posibilidades de
iteración, y que está preparada para recibir señales en forma de las
corrientes de fase y voltajes de fase pre-fallo
medidos, filtrados y almacenados así como valores medidos y
filtrados de corrientes de fase y voltajes de fase
post-fallo así como señales que indican la fem
(E_{A}, E_{B}) y la impedancia (Z_{A}, Z_{B}) de la red de
energía eléctrica hacia atrás y hacia adelante, la longitud (L) y la
impedancia (Z_{L}) de la línea de transmisión de energía
eléctrica, y la distancia (d) desde la estación A a los
condensadores en serie, valores asumidos de la distancia a fallo (x)
y la resistencia de fallo (R_{f}), datos para determinar el tipo
de fallo (K_{f}) y, en conexión con las iteraciones, valores de
diferencia máximos permisibles predeterminados (S_{1}, S_{2},
S_{3}).
Applications Claiming Priority (2)
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| SE9704797A SE513492C2 (sv) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | Förfarande och anordning för lokalisering av fel på en med kondensator seriekompenserad kraftledning |
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