ES2296462A1 - Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red electrica de distribucion, superponiendo tonos de tension sin necesidad de filtros de red. - Google Patents
Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red electrica de distribucion, superponiendo tonos de tension sin necesidad de filtros de red. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2296462A1 ES2296462A1 ES200501830A ES200501830A ES2296462A1 ES 2296462 A1 ES2296462 A1 ES 2296462A1 ES 200501830 A ES200501830 A ES 200501830A ES 200501830 A ES200501830 A ES 200501830A ES 2296462 A1 ES2296462 A1 ES 2296462A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- faults
- tones
- voltage
- distribution network
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 8
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 206010014405 Electrocution Diseases 0.000 description 1
- 241001108995 Messa Species 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
- H02H1/003—Fault detection by injection of an auxiliary voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
- H02H3/17—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass by means of an auxiliary voltage injected into the installation to be protected
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
- Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
¿Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red eléctrica de distribución, superponiendo tonos de tensión sin necesidad de filtros de red¿.Se ha diseñado un equipo capaz de resolver el problema de la detección de faltas de baja intensidad superponiendo tonos de tensión en la red de distribución eléctrica.Este equipo electrónico es capaz de generar unos tonos de tensión que se introducen en la red de distribución eléctrica en unos estados determinados del sistema (situación de prefalta y falta). Una vez introducidos esos tonos, se estudia y cuantifica el efecto que producen en las magnitudes eléctricas de tensión y se identifica la existencia o no de una falta y la magnitud de la misma.Como alternativa al equipo desarrollado, existe un dispositivo inyector de corrientes, que se instala entre neutro y tierra (comercializado por TRENCH).
Description
Sistema para detectar faltas de baja intensidad
en la red eléctrica de distribución, superponiendo tonos de tensión
sin necesidad de filtros de red.
Se presenta a evaluación un circuito electrónico
que es capaz de superponer tonos de tensión a las tensiones de la
red eléctrica de distribución.
Con el sistema innovador que se presenta, se
puede implementar una nueva técnica que permite llevar a cabo la
detección de faltas de baja intensidad con un alto grado de
selectividad. Así, se determina la fase en la que se ha producido la
falta, cuando se superponen de forma controlada unos tonos de
tensión en la red. La superposición se realiza a través de los
transformadores de medida ubicados en la subestación. Dicha técnica
se puede utilizar en cualquier sistema de distribución, cualquiera
que sea el método de conexión a tierra del neutro.
La seguridad pública y la calidad de servicio
son dos de las características más destacables que describen los
esfuerzos de los responsables de los sistemas de distribución de
energía eléctrica. El nivel de importancia que adquiere la calidad
en el suministro de energía eléctrica se ha incrementado
considerablemente debido al desarrollo de un gran número de
aplicaciones que utilizan la electricidad y a la gran evolución
técnica alcanzada. La electricidad ha de ser entregada a los
clientes en las mejores condiciones, establecidas éstas como un
compromiso entre una adecuada calidad de servicio y seguridad, así
como el mantenimiento de un coste satisfactorio para
suministradores y clientes. Los riesgos que entraña la pérdida del
suministro eléctrico hacen de la seguridad un factor clave en
constante evolución para que la generación, transporte y
distribución a los usuarios finales se realice dentro de estrictos
límites de seguridad, en primer lugar, para con las personas y, en
segundo, para instalaciones y medio ambiente en general.
Existen factores externos (incidentes
atmosféricos, acciones fortuitas de terceros sobre los conductores,
polución industrial o salina, etc.) que condicionan la posibilidad
de obtención del suministro de energía eléctrica con un determinado
nivel de calidad. Puesto que estos incidentes son imprevisibles,
las compañías eléctricas disponen de sistemas de protección que
evitan la propagación y consecuencias del funcionamiento anómalo
provocado por la falta. La imposibilidad de diseñar un sistema
totalmente fiable en cuanto a calidad y seguridad, por razones
económicas y técnicas, ha llevado a las compañías eléctricas al
desarrollo de numerosas tecnologías destinadas a detectar los
fallos ocurridos para conseguir un rápido restablecimiento del
suministro de energía eléctrica.
En las faltas debidas a cortocircuitos, se
produce una circulación de intensidad muy superior a la de
operación normal del sistema, que la hace fácilmente detectable. Sin
embargo, las faltas de baja intensidad en los sistemas de
distribución no producen suficiente corriente de falta para ser
detectadas por relés de sobrecorriente convencionales o fusibles.
Esta baja intensidad puede ser debida a una limitación de la
intensidad de falta provocada por el sistema de puesta a tierra o a
una alta impedancia de falta. En el caso de puesta a tierra mediante
neutro aislado o neutro con reactancia de compensación, las faltas
monofásicas producen una intensidad muy reducida. Cuando la baja
intensidad de falta es consecuencia de una falta de alta impedancia,
un conductor energizado cae a tierra o deriva corriente a tierra
por un camino de alta impedancia. Si el conductor queda al alcance
de las personas aparece el riesgo de accidente por electrocución.
Si el punto de falta queda ubicado en zonas arboladas o con
vegetación, el calor procedente del arco eléctrico asociado a la
falta de alta impedancia puede ser causante de un incendio de
consecuencias inciertas.
En conclusión, los sistemas de protección para
las faltas de baja intensidad deben considerarse como prácticas de
seguridad pública. Por ello, la detección de este tipo de faltas en
un sistema constituye un elemento esencial ya que, aunque los
niveles de defecto son pequeños y no suponen un problema para las
instalaciones, los niveles de tensión que poseen (del orden de
kilovoltios) pueden ser peligrosos para la seguridad de las
personas.
La detección de faltas en las líneas de
transporte de energía eléctrica se lleva estudiando desde hace más
de medio siglo. Además, se han desarrollado equipos de protección
que evitan los efectos destructivos sobre las líneas, aunque no
siempre se puede garantizar la pérdida de suministro que sufren los
usuarios. En la última década, se ha iniciado el estudio de otros
tipos de faltas que incluyen las faltas de baja intensidad, debido
al replanteamiento de la puesta a tierra del neutro por parte de
las compañías eléctricas.
Se pueden encontrar en la Bibliografía, tanto
desarrollos teóricos como algún circuito práctico. Así, existe un
estudio realizado en 1997 sobre las faltas monofásicas a tierra
titulado en origen como "A new deal for safety an quality on MV
networks" (que traducido es: "Una nueva solución para tener
seguridad y calidad en redes de media tensión"), que fue
publicado en la revista IEEE Transactions on Power Delivery (título
de la revista, sin traducción), Vol. 12, nº 4, Octubre 1997. En este
trabajo se comentan los modelos DESIR y GENEPI de cálculo de
faltas. Además, se indica que un porcentaje elevado de las faltas
monofásicas a tierra tienen una impedancia superior a 4
kilo-Ohms. Es decir, se trata de faltas de alta
impedancia.
Además de este estudio, también se han propuesto
otras técnicas para la detección de faltas de baja intensidad
provocadas por una elevada impedancia de falta, como se muestra en
las referencias bibliográficas siguientes:
- "Distribution Hight Impedance Fault
detection utilizing high frequency current components" (que
traducido es: "Detección de faltas de alta impedancia en
distribución, utilizando componentes de intensidad de alta
frecuencia"). B.M. Aucoin, B.D. Russell, IEEE Transactions on
Power Apparatous and Systems (título de la revista, sin traducción),
Vol PAS-1 01, nº6, pag. 1596-1606,
Junio 1982
- "An arcing fault detection technique using
low frequency current components Performance evaluation using
recorded field data" (que traducido es: "Técnica de detección
de faltas de arco usando componentes de intensidad de baja
frecuencia. Evaluación del comportamiento utilizando datos
registrados en campo"). B.D. Russell, K. Mehta, PP. Chinchali,
IEEE Transactions on Power Delivery (título de la revista sin
traducción), Vol. 3, nº 4, pag. 1493-1500, Octubre
1988
- "A Microprocesor-Based
Digital Feeder Monitor With High-Impedance Fault
Detection" (que traducido es: "Monitorización digital de una
línea mediante microprocesador, con detección de faltas de alta
impedancia"). R. Patterson, W. Tyrska, B. Don Russell, B. Michael
Aucoin, Forty-Seventh Anual Conference for
Protective Relay Engineers (título del congreso, sin traducción),
Marzo 1994
-"Detection of High Impedance Arcing Faults
using a Multi-Layer Perceptron" (que traducido
es: "Detección de faltas de arco de alta impedancia usando un
Perceptron multicapa"). A.F. Sultan, G.W. Swift, D.J. Fedirchuk
IEEE Transactions on Power Delivery (título de la revista, sin
traducción), Vol. 7, nº4, pag. 1871-1877, Octubre
1992
- "A neural network approach to the detection
of incipient faults on power distribution feeders" (que
traducido es: "Método basado en redes neuronales para la detección
de faltas incipientes en líneas de distribución de potencia").
S. Ebron, D. Lubkeman, M. White, IEEE Transactions on Power
Delivery (título de la revista, sin traducción), Vol. 5, nº 2, pag.
905-914, Abril 1990
- "Detection of high impedance faults using
neural nets and chaotic degree" (que traducido es: "Detección
de faltas de alta impedancia usando redes neuronles y grado
caótico"). J.H. Ko, J.C. Shin, C.W. Ryu, C.G. Park, W.Y. Yim,
Proceedings of EMPD'98 International Conference on Energy
Management and Power Delivery (título del congreso, sin traducción),
Vol. 2, pag. 399-404, Marzo 1998
- "A novel technique for high impedance fault
identification" (que traducido es: "Una técnica novedosa para
la identificación de faltas de alta impedancia"). D.C.T. Wai, X.
Yibin, IEEE Transactions on Power Delivery (título de la revista,
sin traducción), Vol. 13, nº 3, pag. 738-744, Julio
1998
- "High-Impedance Fault
Detection Utilizing a Morlet Wavelet Transform Approach" (que
traducido es: "Detección de faltas de alta impedancia utilizando
el método de la transformada Wavelet de Morlet"). S.J. Hwang,
C.T. Hsieh. IEEE Transactions on Power Delivery (título de la
revista, sin traducción), Vol. 14, nº4, pag.
1401-1410, Octubre 1999
- "A microprocessor basad technique for
detection of high impeclance faults" (que traducido es:
"Técnica basada en microprocesador para la detección de faltas de
alta impedancia"). S.J. Balser. KA. Clements, D.J. Lawrence,
IEEE Transactions on Power Delivery (título de la revista, sin
traducción). Vol. PWD-1, nº3, pag.
252-258, Julio 1986
- "A practical protective relay for
down-conductor faults" (que traducido es: "Un
relé de protección práctico para faltas debidas a conductores
caidos"). D.I. Jeerings, J.R. Linders, IEEE Transactions on
Power Delivery (título de la revista, sin traducción), Vol 6, nº 2,
pag 565-574, Abril 1991
- "Improved Algoritm for Detecting Arcing
Faults Using Random Fault Behaviours" (que traducido es:
"Algoritmo mejorado para la detección de faltas de arco usando
comportamientos de faltas aleatorias"). C. Benner, P. Carswell,
B.D Russel, Electric Power System Research (título de la revista,
sin traducción), Vol. 17, nº 1, pag 49-56,
Julio
1989
1989
- "Load Analysis System for Fault
Detection" (que traducido es: "Sistema de análisis de carga
para detección de faltas"). B.D Russell, B.M. Aucoin, C. Benner,
U.S. Patent (patente americana) 5600526, Febrero 1997
Sin embargo, aún cuando son numerosas las
aportaciones y métodos existentes, todas las propuestas adolecen de
conseguir un 100% en la detección de las faltas de baja intensidad,
al tiempo que sean totalmente inmunes a los eventos que no se
relacionen con dichas faltas en el sistema de distribución de
energía eléctrica. Algunas de estas técnicas se han implementado en
forma de prototipo y otras han dado lugar a productos comerciales.
Por ejemplo:
- "Apparatus for detecting high impedance
faults" (que traducido es: "Aparato para detectar faltas de
alta impedancia"). M. Yoon, M. Yoo, U.S. Patent (patente
americana) 5475556, Diciembre 1995
- "Arc Spectral Analysis System" (que
traducido es: "Sistema de análisis espectral de arcos"). B.D
Russell, B.M. Aucoin, U.S. Patent (patente americana) 5578931,
Noviembre 1996
- "Method and apparatus for detecting
high-impedance faults in electrical power
systems" (que traducido es: "Método y aparato para detectar
faltas de alta impedancia en sistemas de energía eléctrica").
P.B. Snow, A.P. Apostolov, J.D. Jefferson, U.S. Patent (patente
Americana) 5537327, Julio 1996
Estas referencias se corresponden con equipos
que sensorizan la red eléctrica, digitalizan las señales que
obtienen y tratan estos datos para obtener información. Sin embargo,
ningún equipo comercial o prototipo ha demostrado en la práctica
que sea capaz de detectar todas las faltas que provocan baja
intensidad y, al mismo tiempo, no realizar falsas detecciones.
Frente a la característica determinística de los sistemas de
protección convencionales, donde la decisión se toma sobre la base
de la medida de un parámetro fácilmente medible, muchas propuestas
para resolver el problema de las faltas de alta impedancia definen
explícitamente una salida del sistema detector como método para
determinar la existencia de arco. Las propuestas que no lo hacen
tiene en su concepción dicha característica probabilística: una
metodología que evalúa condiciones eléctricas para estimar cuánto se
aproximan a las situaciones de falta de alta impedancia, para
obtener una salida. Dentro de la dinámica de definición de
umbrales, acercarse al 100% de grado de detección de las faltas de
baja intensidad significa perder rápidamente grado de seguridad al
incrementar las detecciones no deseadas. Otra estrategia para
acercarse al 100% de grado de detección supondría unos costes
exagerados al requerir múltiples puntos de monitorización en cada
línea de distribución, sin contar con los consiguientes costes de
mantenimiento.
La problemática asociada a la detección de
faltas de baja intensidad es muy compleja y en la actualidad hay
múltiples líneas de investigación para determinar la mejor
aproximación a la solución final. Actualmente está tomando fuerza
el uso de redes neuronales y el estudio en términos de
tiempo-frecuencia (transformada wavelet), y no solo
de frecuencia, para poder adaptarse a la naturaleza cambiante y
aleatoria del tipo de señales asociadas a los fenómenos de este
tipo de faltas. También, se está pasando al estudio de señales de
baja frecuencia para caracterizar y detectar las faltas. Todos
estos nuevos desarrollos se están probando en la actualidad y de
momento no se han desarrollado nuevos productos comerciales.
Por otra parte, se debe indicar que en los
sistemas resonantes en los que el neutro de los transformadores de
distribución se une a tierra a través de una reactancia de valor
ajustable, se produce un efecto de compensación de la intensidad de
falta que origina una drástica reducción de la misma, aunque se
trate de un cortocircuito franco. Este efecto se desarrolla en
diversos artículos y ponencias, como por ejemplo:
- "Messa a terra del neutro delle reti MT
mediante impedenza di accordo. Analisis tecniche" (que traducido
es: "Puesta a tierra del neutro de la red de media tensión
mediante impedancia resonante. Análisis técnico"). V. Biscaglia
et al. L'Energia Elettrica (título de la revista, sin traducción).
Vol 74, nº 1, Enero-Febrero 1997, pp
11-20.
- "Le traitement du point neutre dans les
réseaux de moyenne tension" (que traducido es: "El tratamiento
del punto neutro de las redes de media tensión"). E. Handschin;
D. KSnig. REE (título de la revista, sin traducción), ISSN
1265-6534, nº 2, Febrero 1996, pp.
20-30.
- "Detection of resistive
single-phase earth faults in a compensated
power-distribution system" (que traducido es:
"Detección de faltas monofásicas reisitivas a tierra, en un
sistema de distribución de energía compensado"). V. Leitloff; R.
Feuille; D. Griffel. European-
Transactions-on-Electrical-Power
(título de la revista, sin traducción). Vol 7, nº 1.
Enero-Febrero 1997, pp. 65-73
- "Détection de défauts à la terre très
résistants sur les réseaux compensés" (que traducido es:
"Detección de faltas a tierra muy resistentes en las redes
compensadas"). G. Druml, G. REE (título de la revista, sin
traducción), ISSN 1265-6534, nº 2, Febrero 1996, pp.
68-75.
- "Future concept of neutral point grounding
in 10 (20) kV networks" (que traducido es: "Concepto futuro de
puesta a tierra del punto neutro en redes 10 (20) kilovoltios").
S Zutobradic; M Damianic. Energija (título de la revista, sin
traducción). vol. 48, nº.1; 1999; pp.41-77.
- "Improving UK Power Quality with Arc
Suppression Coils" (que traducido es: "Mejora de la calidad
del suministro en el Reino Unido con bobinas resonantes"). A
Newbould; K Chapman. 7^{th} International Conference on DPSP
(título del congreso, sin traducción). Amsterdam, Abril 2001.
Así, incluso faltas monofásicas francas, de
resistencia nula, dan lugar a muy bajos niveles de corriente,
difícilmente detectables por los sistemas de protección
tradicionales. Este inconveniente se está intentando resolver con
el desarrollo de nuevas tecnologías de detección y protección de
faltas que se apoyan en la inyección de corriente por el neutro,
mediante un sistema inyector que se ubica en paralelo con la
reactancia de puesta a tierra. En teoría no hay límite teórico a la
aplicación de esta técnica para cualquier impedancia de falta,
aunque su empleo en los sistemas con puesta a tierra rígida o
aislada no es posible debido al tipo de conexión del neutro del
transformador. Existe un circuito comercial desarrollado por la
multinacional TRENCH que resuelve la detección de faltas en estas
condiciones, pero sólo para el caso de neutro compensado mediante
bobina resonante. Se puede encontrar información del mismo en la
página WEB http://www.ttrenchgroup.com/. Cuando se accede a la
página de catálogos publicados se encuentra el título "Earthfault
Protection System Electronic Components" (que traducido es:
"Componentes electrónicos para sistemas de protección de faltas a
tierra"), que fue transferido a la página Internet el 15 de junio
de 2005.
En el año 2000 se publicó, en la revista IEEE
Transactions on Power Delivery (título de la revista, sin
traducción), Vol. 15, nº. 4, Octubre, el trabajo con el título
original "Location Strategies and Evaluation of Detection
Algorithms for Earth Faults in compensated MV Distribution
Systems", (que traducido es: "Estrategias de localización y
evaluación de algoritmos de detección de faltas a tierra en
sistemas de distribución, de media tensión, compensados"). En él
se exponen las metodologías para detectar las faltas monofásicas a
tierra de alta impedancia. Se comparan tres métodos: el DESIR
estático, el DESIR dinámico y el método DDA. Los ensayos que
realiza se basan en medidas de corrientes que se generan en la red
ante ciertos eventos.
En el año 2003 se publica, en la revista IEEE
Transactions on Industry Applications (título de la revista, sin
traducción), Vol. 39, nº 2, Marzo/Abril, el trabajo con el título
original "Directional Ground-Fault Indicator for
High-Resistance Grounded Systems", (que traducido
es: "Indicador direccional de falta a tierra para sistemas con
puesta a tierra de alta impedancia"). En el trabajo se justifica
matemáticamente la posibilidad de determinar en que dirección se ha
producido una falta. Además, se comprueba prácticamente midiendo con
un aparato diseñado al efecto, las corrientes que existen en la red
cuando se produce una falta.
En el año 2004 se publica, en la revista IEEE
Transactions on Power Delivery (título de la revista, sin
traducción), Vol. 19, nº 3, Julio, el trabajo con el título original
"Decision Tree-Based Methodology for High
Impedance Fault Detection", (que traducido es: "Metodología
basada en árboles de decisión para la detección de faltas de alta
impedancia"). En el cual se presenta un método de detección de
faltas de alta impedancia mediante árboles de decisión. Se aplica
la teoría a datos obtenidos de la simulación de una línea de
transporte.
En el año 2005 se ha publicado, IEEE
Transactions on Power Delivery (título de la revista, sin
traducción), Vol. 20, No. 1, Enero, el trabajo con el título
original "High-Impedance Fault Detection Using
Discrete Wavelet Transform and Frequency Range and RMS
Conversion", (que traducido es: "Detección de faltas de alta
impedancia usando la transformada Wavelet discreta, el rango de
frecuencias y la conversión al valor cuadrático medio"). En este
trabajo se afirma que las faltas de alta impedancia son difíciles de
detectar mediante los relés de sobre-corriente.
Además, expone un magnífico desarrollo basado en la transformada de
Wavelet para determinar que se puede desarrollar un programa de
ordenador para detectar que se ha producido una falta de alta
impedancia. Valida el método mediante los valores que obtiene de la
simulación.
El circuito que se presenta para evaluación
detecta la existencia o no de una falta eléctrica de baja
intensidad y el valor de la resistencia de falta. Así, permite que
la compañía eléctrica aísle la parte del sistema eléctrico que se
encuentra en falta, y soluciona los problemas de seguridad que se
hubieran podido originar.
Para realizar la detección, este equipo
introduce un conjunto de tonos de tensión en la red, a diferencia
de lo que se hace en la mayoría de los métodos existentes hasta la
fecha, en los cuales se espera a que se produzca un transitorio
debido a la falta en la red para estudiarlo.
El sistema electrónico es capaz de producir
estos tonos con la suficiente flexibilidad como para cumplir los
dictados requeridos en la metodología de detección. Se puede
seleccionar la frecuencia, la amplitud y la fase Además, se
permite realizar una multisuperposición, es decir, se puede
introducir más de un tono de tensión por cada fase y cada uno con la
frecuencia, amplitud y fase que requiera la metodología.
La generación de tonos se realiza de forma muy
precisa mediante la técnica PWM en un
micro-procesador que se encarga de introducir los
desfases deseados. Estos tonos son privados de sus altas
frecuencias mediante un filtro de capacidades conmutada. A
continuación, hay un amplificador programable con realimentación
hacia las entradas de conversión A/D del microprocesador. Se
consigue con este conjunto proporcionar también una amplitud muy
precisa.
Además, el circuito tiene una diferencia
esencial frente a los dispositivos que introducen señales
portadoras en la red para comunicación de comandos o para la
transmisión de información. Esto es así, porque los tonos para la
detección de falta tienen que ser muy precisos, mientras que las
portadoras de información no requieren unas cualidades tan
especiales. Estas entradas de comandos o información a la red
eléctrica se realizan mediante filtro con divisores capacitivos o
mediante filtros con divisores inductivos. Esta solución no es
válida para la aplicación que se desarrolla, pues cuanto mayor es la
precisión de los tonos, mejores son las medidas en la detección de
las faltas.
Así, se ha ideado una nueva forma de
bloquear la entrada de la señal de la red en los circuitos
electrónicos que no deteriora la calidad de los tonos, ya que la
introducción de señales en la red eléctrica realizada. con
circuitos sintonizados produce deformaciones en amplitud y en fase,
en función de la frecuencia del tono. El circuito que permite este
bloqueo ha sido denominado "bloqueador de
transferencia" El "bloqueador de transferencia" genera
unas señales idénticas (señales bloqueo) a las que se quieren
suprimir y sobre ellas se añaden los tonos. De esta forma se pueden
superponer los tonos para el estudio del comportamiento de la red
de una forma lineal. Siempre que la señal generada sea idéntica a la
señal de la red no existirá transferencia de energía hacia el
circuito.
El "bloqueador de transferencia" no
pretende introducir potencia eléctrica en la red a 50 Hz. El
objetivo es muy diferente: se trata de evitar cualquier
transferencia de energía a esta frecuencia. Para esto, se ha
desarrollado sistema de enganche a la señal de la red con una
precisión superior al orden de microsegundos y diferencias de
amplitud inferiores al uno por mil. Con este sistema se puede
generar una tensión soporte de gran precisión a la que superponer
unos tonos sin producirles deformaciones.
En los tres campos en los que existen equipos
comerciales equiparables en algún aspecto, las diferencias son
claras:
- En los sistemas de protección tradicionales de
las redes eléctricas no existe un equipo con esta funcionalidad.
Los equipos descritos en la bibliografía reciente se limitan a
sensorizar las señales de la red eléctrica, convertirla y tratarla,
para detectar que existe falta. Hay un circuito que indica la
dirección de la falta, pero con las señales de la propia falta.
Incluso el equipo de la multinacional TRENCH tiene limitado su uso
para los sistemas compensados mediante bobina resonante, porque ha
sido diseñado para inyectar corrientes en vez de superponer tonos.
Los relés de protección por sobre-intensidad no son
capaces de detectar este tipo de faltas, tal y como se indica en
todos los trabajos publicados hasta la fecha.
- En los sistemas de transmisión de la
información, no existe ninguno que introduzca las señales de la
forma y con la precisión con la que lo hace el dispositivo
desarrollado y que se presenta a evaluación.
- En los sistemas de bloqueo de señales, no se
conoce ninguno que evite la transferencia de energía de una forma
tan precisa cuando los niveles de tensión son tan elevados.
Claims (2)
1. Sistema electrónico para detectar faltas de
baja intensidad en la red eléctrica esta formado por un circuito
generador de tonos, por un circuito bloqueador de transferencia,
por un circuito para añadir los tonos a las señales de bloqueo y
por un amplificador programable con realimentación a las entradas
de conversión A/D del microprocesador. Estos elementos se
caracterizan:
Por generar tonos mediante la técnica PWM en un
microprocesador que se encarga de introducir los desfases deseados
y de fijar la frecuencia y la amplitud; por conseguir superponer
los tonos de forma lineal para el estudio del comportamiento de la
red eléctrica; por permitir multisuperposición de los tonos en cada
una de las fases de la red eléctrica; por generar una tensión
soporte (señal de bloqueo) idéntica a la señal de la red gracias al
sistema de enganche a la señal de red y por conseguir que no exista
transferencia de energía hacia el circuito.
2. Circuito electrónico, para detectar faltas de
baja intensidad en la red eléctrica según la reivindicación
primera, caracterizado porque detecta las faltas de baja
intensidad para cualquier tipo de conexión entre neutro y
tierra.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200501830A ES2296462B1 (es) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red electrica de distribucion, superponiendo tonos de tension sin necesidad de filtros de red. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200501830A ES2296462B1 (es) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red electrica de distribucion, superponiendo tonos de tension sin necesidad de filtros de red. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2296462A1 true ES2296462A1 (es) | 2008-04-16 |
ES2296462B1 ES2296462B1 (es) | 2008-12-16 |
Family
ID=39247875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES200501830A Expired - Fee Related ES2296462B1 (es) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red electrica de distribucion, superponiendo tonos de tension sin necesidad de filtros de red. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2296462B1 (es) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4224652A (en) * | 1977-03-01 | 1980-09-23 | Bbc Brown, Boveri & Company Limited | Method and apparatus for detecting ground shorts in the rotor circuit of a generator |
US4296450A (en) * | 1979-10-05 | 1981-10-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Discriminating circuit breaker protection system direct current power distribution systems |
JPH01286725A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Fuji Electric Co Ltd | 地絡検出方式 |
US4896241A (en) * | 1989-02-28 | 1990-01-23 | Westinghouse Electric Corp. | Directional comparison blocking protective relay system |
JPH041579A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Hitachi Ltd | 電力系統の絶縁劣化検出法 |
US5117323A (en) * | 1988-09-21 | 1992-05-26 | Asea Brown Boveri Ab | Electrode line protection |
US5272440A (en) * | 1991-05-21 | 1993-12-21 | Merlin Gerin | Isolation monitors and measuring device for an electrical power system with isolated neutral |
JPH104623A (ja) * | 1996-06-14 | 1998-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 地絡検出回路および地絡検出方法 |
KR20040064493A (ko) * | 2003-01-13 | 2004-07-19 | 엘지전자 주식회사 | 왕복동식 압축기의 과부하 보호 장치 및 그 방법 |
-
2005
- 2005-07-14 ES ES200501830A patent/ES2296462B1/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4224652A (en) * | 1977-03-01 | 1980-09-23 | Bbc Brown, Boveri & Company Limited | Method and apparatus for detecting ground shorts in the rotor circuit of a generator |
US4296450A (en) * | 1979-10-05 | 1981-10-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Discriminating circuit breaker protection system direct current power distribution systems |
JPH01286725A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Fuji Electric Co Ltd | 地絡検出方式 |
US5117323A (en) * | 1988-09-21 | 1992-05-26 | Asea Brown Boveri Ab | Electrode line protection |
US4896241A (en) * | 1989-02-28 | 1990-01-23 | Westinghouse Electric Corp. | Directional comparison blocking protective relay system |
JPH041579A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Hitachi Ltd | 電力系統の絶縁劣化検出法 |
US5272440A (en) * | 1991-05-21 | 1993-12-21 | Merlin Gerin | Isolation monitors and measuring device for an electrical power system with isolated neutral |
JPH104623A (ja) * | 1996-06-14 | 1998-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 地絡検出回路および地絡検出方法 |
KR20040064493A (ko) * | 2003-01-13 | 2004-07-19 | 엘지전자 주식회사 | 왕복동식 압축기의 과부하 보호 장치 및 그 방법 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
[en línea]Recuperado de WPI Database & JP 01286725 A (FUJI ELECTRIC CO LTD) 17.11.1989, resumen * |
[en línea]Recuperado de WPI Database & JP 04001579 A (HITACHI LTD) 07.01.1992 07.01.1992, resumen * |
[en línea]Recuperado de WPI Database & JP 10004623 A (MITSUBISHI ELECTRC CORP) 06.01.1980, resumen * |
[en línea]Recuperado de WPI Database & KR 20040064493 A (LG ELECTRONICS INC) 19.07.2004, resumen * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2296462B1 (es) | 2008-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Farajollahi et al. | Location identification of high impedance faults using synchronized harmonic phasors | |
Khodsuz et al. | Metal oxide surge arrester condition monitoring based on analysis of leakage current components | |
Zamora et al. | New method for detecting low current faults in electrical distribution systems | |
Thomas et al. | Voltage based detection method for high impedance fault in a distribution system | |
de Magalhães Júnior et al. | Mathematical study on traveling waves phenomena on three phase transmission lines–part I: Fault-launched waves | |
Patel et al. | Digital differential protection of power transformer using DFT algorithm with CT saturation consideration | |
ES2382323B2 (es) | Metodo y sistema para identificar problemas de conexion a tierra en una red electrica. | |
Gomes | On the selection and installation of surge protection devices in a TT wiring system for equipment and human safety | |
ES2296462B1 (es) | Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red electrica de distribucion, superponiendo tonos de tension sin necesidad de filtros de red. | |
Ali et al. | High‐impedance fault location using matching technique and wavelet transform for underground cable distribution network | |
Xu et al. | A method to determine stray voltage sources—Part I: Concept and theory | |
Fedotov et al. | Detection of places of single-phase ground fault by frequency of the resonance | |
Mitolo et al. | Of international terminology and wiring methods used in the matter of bonding and earthing of low-voltage power systems | |
Vianna et al. | A method to detect and locate faulted area in distribution systems using the existing measurements structure | |
Yusoh et al. | Identification of the source location Neutral to Earth Voltage (NTEV) rise on the commercial building | |
Radulovic et al. | Effects of different combination wave generator design on surge protective devices characteristics in cascade protection systems | |
Gholami et al. | High impedance restricted earth fault protection: fundamental concepts, design and performance | |
Zipse | History of grounding/earthing practices in the United States | |
González et al. | Experimental tests of High Impedance Faults in MV rural distribution network | |
Piparo et al. | Procedure for selection of the SPD system according to the probability of damage | |
Chang et al. | Application of low voltage high resistance grounding in nuclear power plants | |
Chen et al. | Frequency response of MV current transformers | |
JP6327507B2 (ja) | 絶縁監視装置 | |
Esobinenwu et al. | Earth Mat Design for 132/33Kv Substation in Rivers State Using ETAP | |
Schiek et al. | EMP to Transmission Line Coupling and Damage Mechanisms to Substation Components. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20080416 Kind code of ref document: A1 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2296462B1 Country of ref document: ES |
|
FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180809 |