ES2333096T3 - Metodo y dispositivo para la localizacion de faltas. - Google Patents
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Abstract
Método para el cálculo de la distancia a una falta en una sección de una red de transporte de energía eléctrica, sección que se dispone con terminales de línea en ambos extremos, comprendiendo cada terminal unos relés de impedancia (AA, AB, BA, BB; 12, 14), que comprenden, en la aparición de una falta: - la medición de las intensidades del bucle de falta (|I AA_P|, |I BA_P|), - la determinación de las impedancias aparentes (Z AA_P, Z BA_P) para cada relé, - la determinación del tipo de falta (ft), caracterizado por las etapas de - comprobación de si la falta involucra una resistencia de falta de un pequeño valor en comparación con la amplitud de una impedancia de secuencia positiva de la línea completa de acuerdo con donde Z1L es la impedancia de secuencia positiva de la línea completa y gamma es un coeficiente de fracción pequeña < 0,01, y, si se satisface, - resolución de la ecuación cuadrática de números complejos de acuerdo con D 2d 2 +D 1d+D 0=0 donde D2, D1, D0 son coeficientes complejos, en donde: - resolución de la ecuación cuadrática para los componentes real e imaginario, - obtención de dos ecuaciones cuadráticas para una distancia a la falta en los que los coeficientes son números reales, - combinación de las dos ecuaciones en la obtención de la distancia a la falta según: o, si no se satisface - la resolución de la ecuación cuadrática de números reales de acuerdo con F A(d) = A 2d 2 + A 1d + A 0 = 0 donde: - la obtención de dos estimaciones de la distancia a la falta de acuerdo con - la comparación de las estimaciones según 0 < (d1 o d2) < 1 pu, donde pu es la longitud de las líneas de transporte entre los terminales de línea, - sí sólo una estimación d1, o d2 satisface la comparación, esta estimación se toma como la distancia a la falta válida dv, - si se satisface la comparación 0 < (d1 y d2) < 1 pu: donde: * la utilización de la información contenida en las amplitudes de las intensidades del bucle de falta de ambos terminales de línea de acuerdo con * la resolución de una ecuación cuadrática de acuerdo con y donde | | y* - denotan el valor absoluto y la conjugada de un número complejo, respectivamente, * la obtención de dos estimaciones adicionales de la distancia a la falta (d3, d4): * la comparación de las cuatro estimaciones: d1, d2, d3, d4 que coinciden con di - dj = 0, donde: i=1 ó 2, j=3 ó 4, obteniendo de ese modo la distancia válida a la falta (d v).
Description
\global\parskip0.800000\baselineskip
Método y dispositivo para la localización de
faltas.
La presente invención se refiere a la técnica de
localización de faltas para una sección de líneas de transporte de
energía eléctrica utilizando las mediciones de los relés de
impedancia instalados en ambos terminales de la línea.
Las siguientes señales de los relés de
impedancia pueden, en general, aplicarse a la localización de
faltas: fasores y/o amplitudes de las intensidades/tensiones de los
relés, que se combinan para la medición de la impedancia aparente
de los bucles de falta, fasores de los componentes de una secuencia
particular de las intensidades y tensiones de fase e impedancias
aparentes medidas de los bucles de falta "vistos" desde los
terminales de la línea.
La utilización de las mediciones de los relés de
impedancia para la localización de faltas se ha iniciado por M.
Sachdev y Agarwal en los documentos "Accurate fault location
estimates from digital impedance relay measurements",
Proceedings of Third International Conference on Developments in
Power System Protection, Londres, 17-19 de abril de
1985, Conference Publication Nº. 249, págs. 180-184
(documento [1]) y "A technique for estimating transmission line
fault locations from digital impedance relay measurements", IEEE
Transactions on Power Delivery, Vol. 3, Nº. 1, enero de 1988, págs.
121-129 (documento [2]). Su método utiliza las
siguientes mediciones de los relés de impedancia instalados en
ambos terminales de la línea:
- \bullet
- para faltas simples fase a tierra: las impedancias aparentes de los bucles de falta, fasores de las intensidades de los relés y fasores de una intensidad de secuencia cero,
- \bullet
- para los otros tipos de falta: las impedancias aparentes de los bucles de falta, y los fasores de unas intensidades de secuencia positiva y de secuencia negativa.
El método presentado en los documentos
[1-2] utiliza la descripción cartesiana de las
relaciones entre los datos de entrada para los diferentes tipos de
faltas. En consecuencia, en los documentos [1-2] se
obtiene un algoritmo de localización de faltas bastante complejo.
El algoritmo contiene 28 etapas que se realizan en una secuencia
dependiente del tipo de falta.
En el método de los documentos
[1-2] se requiere calcular el ángulo de
sincronización. Los cálculos del ángulo de sincronización
propuestos en los documentos [1-2] se basan en la
resolución de una ecuación cuadrática para el ángulo desconocido.
Se obtienen, como siempre en las ecuaciones cuadráticas, dos
soluciones. Se toma más comúnmente una específica de ellas.
Generalmente ésta proporciona la localización correcta de la falta
en una enorme mayoría de los casos. Sin embargo, no hay ninguna
prueba en los documentos [1-2] de que esto funcione
correctamente en configuraciones complejas de las redes de
transporte y las diferentes especificaciones de una falta. Además,
el algoritmo de los documentos [1-2] se deduce sólo
para una única línea, y posteriormente no puede manejar líneas
paralelas.
La finalidad de la presente invención es
solucionar los problemas mencionados anteriormente.
Esto se logra mediante un método caracterizado
por la reivindicación 1, un dispositivo caracterizado por la
reivindicación 3 y un producto programa de ordenador de acuerdo con
la reivindicación 7. Las características específicas de la presente
invención se caracterizan por las reivindicaciones adjuntas.
El método y el dispositivo para llevar a cabo el
método de acuerdo con la presente invención difiere sustancialmente
del que se describe en los documentos [1-2] con
respecto a los datos de entrada utilizados, concretamente se
requieren menos datos de entrada que los datos especificados
anteriormente para el método de los documentos
[1-2].
El método de acuerdo con la presente invención
utiliza la siguiente información de los relés de impedancia
instalados en ambos extremos de la línea:
- \bullet
- impedancias aparentes medidas a partir de las tensiones e intensidades de los relés,
- \bullet
- amplitudes de las intensidades de los relés.
- Ha de entenderse que las magnitudes anteriormente listadas no están por naturaleza relacionadas con el ángulo de sincronización. Todo lo contrario que para los datos de entrada del método de acuerdo con los documentos [1-2] en donde se requiere la ángulo de sincronización desconocido para los cálculos.
Las ventajas del método y del dispositivo para
llevar a cabo el método de acuerdo con la presente invención pueden
resumirse como sigue:
- \bullet
- Los datos de entrada aplicados (señales de las impedancias aparentes de los bucles de falta y amplitudes de las intensidades de los relés) en la presente invención se caracterizan por que no está involucrado un ángulo de sincronización en absoluto dado que estas señales son por naturaleza no dependientes de este ángulo.
\global\parskip0.900000\baselineskip
- \bullet
- El método de acuerdo con la invención utiliza una descripción generalizada de una falta y en consecuencia el algoritmo de localización de faltas desarrollado es de forma compacta, es decir el algoritmo es el mismo para todos los tipos de falta y sólo un coeficiente que tiene un valor fijo depende del tipo de falta.
- \bullet
- Se proporciona siempre una única solución para una distancia a la falta, independientemente de los parámetros de la red de transporte y las especificaciones de la falta. Por ello, el algoritmo puede aplicarse para líneas que operan en redes complejas. Por ejemplo, las redes de transporte compensadas en serie se consideran como mallas complejas -para las que especialmente se desea proporcionar una solución completamente única-. A este respecto, el algoritmo de localización de faltas propuesto puede adaptarse fácilmente para tales aplicaciones, dando la solución única.
El método es adecuado tanto para una línea única
como para líneas de transporte paralelas. El algoritmo es el mismo
en principio para ambas aplicaciones. La diferencia está en el
interior del relé de protección en sí, en donde la intensidad del
bucle de falta se compone en alguna forma de elementos diferentes
dependiendo de si es una disposición de línea única o de líneas en
paralelo. En el caso de líneas en paralelo la intensidad del bucle
de falta incluye elementos adicionales, teniendo en cuenta el
acoplamiento mutuo entre las líneas en paralelo para la secuencia
cero. Por ello, la diferencia está solamente en relación a la forma
de obtener los datos de entrada del algoritmo de localización de
falta (que se realiza en un relé en sí) pero no en el algoritmo de
localización de faltas por sí mismo. El algoritmo de acuerdo con los
documentos [1-2] se deduce solamente para una línea
única en tanto que el método propuesto es adecuado para ambos, una
línea única y líneas en paralelo.
El método propuesto está indicado para el uso en
un análisis post defecto, dirigido a la verificación del
funcionamiento de los relés de distancia.
Estos y otros aspectos de la presente invención
y sus ventajas serán aparentes a partir de la descripción detallada
y a partir de los dibujos adjuntos.
En la siguiente descripción detallada de la
invención, se realizará referencia a los dibujos adjuntos, de los
que:
la Figura 1 muestra un diagrama esquemático para
una localización de la falta basada en mediciones de los relés de
distancia en los terminales de la línea,
la Figura 2 muestra un modelo para la secuencia
positiva de una línea de transporte de dos terminales,
la Figura 3 muestra un modelo para la secuencia
negativa de una línea de transporte de dos terminales,
la Figura 4 muestra un modelo para secuencia
cero de una línea de transporte de dos terminales,
la Figura 5 muestra una red de secuencia
positiva para líneas en paralelo,
la Figura 6 muestra una red de secuencia
negativa de líneas en paralelo,
la Figura 7 muestra una red de secuencia cero de
líneas en paralelo,
la Figura 8 muestra un modelo de faltas general
para mediciones no sincronizadas de los relés de impedancia
instalados en ambos terminales de la línea,
la Figura 9 muestra un diagrama de flujo del
algoritmo de localización de faltas de acuerdo con la presente
invención,
la Figura 10 muestra un ejemplo de un
dispositivo para la realización del método de la invención, y
las Figuras 11-13 muestran
modelos para diferentes tipos de faltas.
El algoritmo de localización de faltas de
acuerdo con la presente invención es capaz de localizar faltas tanto
en líneas de transporte simples como en paralelo. Sin embargo, las
deducciones del algoritmo se presentan para líneas en paralelo,
Figura 1, que es un caso más general.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En caso de una falta en una línea protegida, un
relé de distancia dispara el interruptor asociado. La decisión se
toma en base a las mediciones de impedancia realizadas. La
impedancia aparente "vista" por un relé puede determinarse con
una diversidad de algoritmos de impedancia. Aquí, se considera que
la impedancia se determina mediante el procesamiento de los fasores
de las señales del bucle de falta: la tensión
( V_{AA\_P} para un relé AA,
V_{BA\_P} para un relé BA; véanse las figuras 2 a 8)
y la intensidad ( I_{AA\_P} para un relé AA,
I_{BA\_P\_} para un relé BA), que se componen de
acuerdo con el tipo de falta. La Tabla 1 recoge las señales del
bucle de falta, cuando se usa la descripción tradicional y con la
aplicación de la notación de componentes simétricos.
La última descripción de las señales se utiliza
para la deducción del algoritmo de localización de faltas
presentado. Los diagramas de los circuitos para línea simple se
muestran en las Figuras 2-4, en donde la Figura 2
muestra la red de secuencia positiva, la Figura 3 muestra la red de
secuencia negativa y la Figura 4 muestra la red de secuencia
cero.
Los diagramas de circuitos para líneas en
paralelo se muestran en las Figuras 5-7. La Figura 5
muestra la red de secuencia positiva, la Figura 6 muestra la red de
secuencia negativa en tanto la Figura 7 presenta la red de
secuencia cero para líneas en paralelo. Nótese que no hay fuentes
tanto para los componentes de secuencia negativa como de secuencia
cero dado que las líneas de alimentación se supone que son
completamente simétricas. Se considera que las impedancias para la
secuencia negativa son iguales a las impedancias respectivas para
la secuencia positiva.
En el caso de líneas en paralelo se supone
además que las impedancias para ambas líneas paralelas para
secuencias particulares son idénticas
( Z_{1LA} =
Z_{1LB} = Z_{1L};
Z_{0LA} = Z_{0LB} =
Z_{0L}).
Utilizando las magnitudes de secuencias para la
descripción de las señales del bucle de falta se obtiene para el
relé de protección AA, que protege la LÍNEA A, Figura 1:
donde:
V_{AA1}, V_{AA2},
V_{AA0} son las componentes de secuencia positiva,
negativa y cero de las tensiones de fase medidas,
I_{AA1}, I_{AA2},
I_{AA0} son las componentes de secuencia positiva,
negativa y cero de las intensidades de fase medidas de la línea con
falta (LÍNEA A),
I_{AB0} es la componente de
secuencia cero de las intensidades de fase de la línea sana (LÍNEA
B),
a_{1}, a_{2},
a_{0}, a_{0m} son coeficientes complejos que
dependen del tipo de falta (Tabla 1),
Z_{1L} es la impedancia de una
línea completa para la secuencia positiva,
Z_{0L} es la impedancia de una
línea completa para la secuencia negativa,
Z_{0m} es la impedancia de
secuencia cero para el acoplamiento mutuo entre las líneas.
En todas las consideraciones adicionales se
supone que se toma como referencia una base de tiempo de las
mediciones del relé BA. Dado que las mediciones de ambos relés (AA
y BA) no son síncronas, las mediciones del relé AA se toman con la
inclusión del ángulo de sincronización desconocido (\delta).
Despreciando las capacidades en paralelo de una
línea, el bucle de falta que se "ve" por el relé de protección
AA puede describirse con la siguiente ecuación de la tensión:
donde:
d es la distancia a la falta,
\delta es el ángulo de
sincronización,
R_{F} es la resistencia de la
falta,
I_{F1}, I_{F2}, I_{F0}, son los componentes de
secuencia positiva, negativa y cero de las intensidades de los
trayectos de la falta,
a_{F1}, a_{F2},
a_{F0}, son los coeficientes de ponderación de
secuencia positiva, negativa y cero dependientes del tipo de falta
(Tabla 2),
Una fórmula análoga se obtiene para el relé de
protección BA instalado en la subestación remota (nota: no hay
ángulo de sincronización aquí dado que estas mediciones se toman
como referencia):
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Combinando las ecuaciones (3) y (4) se
obtiene:
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Nótese que las impedancias aparentes medidas por
los relés AA y BA, que están involucradas en (5), no dependen del
ángulo de sincronización, dado que se determinan:
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El punto crucial de la deducción del algoritmo
de localización de faltas se basa en expresar la caída de tensión a
través de la resistencia de falta [el término: R_{F}
( a_{F1} I_{F1} +
a_{F2} I_{F2} +
a_{F0} I_{F0})] que está involucrado
en las ecuaciones (3)-(5), de la siguiente forma:
donde: P_{FLT} es
un coeficiente complejo que depende del tipo de falta (Tabla
3).
En consecuencia se obtiene un modelo general
para las mediciones no sincronizadas de los relés de impedancia tal
como se presenta en la Figura 8.
El lado derecho de la ecuación (6) puede
interpretarse como la caída de tensión a través de la impedancia de
falta equivalente (R_{F}/ P_{FLT}) cuando
circula a través de ella la suma de las intensidades de los relés
en ambos extremos de la línea ( I_{AA\_P}
e^{j\delta} e I_{BA\_P}).
El coeficiente ( P_{FLT})
introducido en la ecuación (6) puede determinarse por lo tanto como
la relación siguiente:
El cálculo del coeficiente
( P_{FLT}) requiere expresar las intensidades de los
relés en ambos extremos de la línea ( I_{AA\_P}
e^{j\delta} e I_{BA\_P}) con el uso de
magnitudes simétricas [ecuaciones (1), (2) -ver los coeficientes en
la Tabla 1-] y suponiendo valores para los coeficientes de
ponderación ( a_{F1}, a_{F2},
a_{F0}). La Tabla 2 a continuación recoge 3
conjuntos de estos coeficientes de ponderación excluyendo el
componente de secuencia cero de la intensidad en el trayecto de la
falta ( a_{F0}=0). Difieren en la preferencia de la
utilización de un componente particular (el 1^{er} conjunto
prefiere la secuencia negativa, el 2º prefiere la secuencia
positiva, el 3º no tiene preferencia).
Más aún, para la determinación del coeficiente
( P_{FLT}) se utiliza (despreciando las capacidades
en derivación de la línea) que:
- -
- para cualquiera de las secuencias (secuencias positiva, negativa y cero, respectivamente) la intensidad en el trayecto de la falta se acepta como una suma de las intensidades en ambos terminales de la línea (las 3 primeras ecuaciones de (8)) y
- -
- los componentes de secuencia cero de la intensidad de la línea sana en ambas estaciones (A y B) tienen direcciones opuestas (la cuarta ecuación de (8)):
-
9
Finalmente, utilizando las fórmulas (1)-(2)
junto con la Tabla 1, puede calcularse el coeficiente
( P_{FLT}) con las relaciones de la ecuación (8) y
de la Tabla 2. Independiente de qué conjuntos (1º, 2º ó 3º) de
coeficientes de ponderación de la Tabla 2 se utilice, el
coeficiente ( P_{FLT}) es de valor fijo (número
complejo o real) dependiente de un tipo de falta, Tabla 3 a
continuación. Los ejemplos de la determinación del coeficiente
( P_{FLT}) se muestran en el Apéndice 1.
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Introduciendo el coeficiente
( P_{FLT}) en (5) se obtiene la siguiente ecuación
cuadrática de números complejos:
donde:
-
13
Hay dos incógnitas en (9): la distancia a una
falta d y la resistencia de la falta R_{F}. La
solución de (9) depende de si una falta es directa o resistiva.
Para faltas directas se satisface:
Ha de observarse que la condición (10) se
satisface también para cualquier falta (directa o resistiva) que
tenga lugar fuera de una línea. Sin embargo, para las faltas en el
exterior los elementos direccionales de los relés de distancia
bloquean el funcionamiento de los relés.
La identificación de faltas directas o faltas
que involucran una resistencia de pequeño valor (una fracción de
\Omega) puede realizarse en la base a la condición de que el lado
derecho de (10) supone también valores pequeños (en comparación con
la amplitud de una impedancia de secuencia positiva de una
línea):
donde: \gamma es un coeficiente
que es una pequeña fracción (por ejemplo suponiendo \gamma= 0,005
proporcionará una precisión en la localización de la falta en el
intervalo del
0,5%).
Por ello, en el caso de que se satisfaga (11)
puede determinarse la distancia a una falta mediante la resolución
de la siguiente ecuación cuadrática, obtenida a partir de la
ecuación (9) despreciando el término que involucra una resistencia
de falta:
Resolviendo la ecuación (12) para los
componentes real e imaginario se obtienen dos ecuaciones cuadráticas
para una distancia a la falta en las que los coeficientes son
números reales. Combinando estas dos ecuaciones la solución de la
ecuación (12) para una distancia a la falta, d_{s}, se
obtiene como:
donde: los coeficientes complejos
( D _{2}, D _{1},
D _{0}) se definen en la ecuación
(9).
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Por el contrario, si no se satisface la ecuación
(11), ha de ser tenida en cuenta una resistencia de falta para la
estimación de la distancia a la falta. La ecuación (9) es de números
complejos y contiene dos incógnitas: la distancia a la falta
d y la resistencia de la falta R_{F}. Resolviendo la
ecuación (9) en 2 ecuaciones para los componentes real e
imaginario, respectivamente, se obtiene la siguiente ecuación
cuadrática para una distancia a la falta vista:
donde:
La ecuación (13), considerando las ecuaciones
(13a), da dos soluciones para una distancia a la falta (d_{1},
d_{2}):
Si sólo una solución satisface la ecuación
(13b), entonces esa solución indica una falta en una línea:
entonces la solución que satisface
(13c) se toma como la válida, mientras que la otra solución (que
indica la falta en el exterior de una línea) se
rechaza.
\vskip1.000000\baselineskip
Por ello, se realiza una localización de la
falta en tales casos (13c) mediante la utilización solamente de las
impedancias medidas por los relés de distancia desde ambos
terminales de la línea. Debería apreciarse que esas impedancias son
por naturaleza no dependientes del ángulo de sincronización.
Por el contrario, si ambas soluciones de la
ecuación (13b) están dentro de una longitud de la línea:
surge entonces el problema de la
selección del resultado
válido.
De acuerdo con la presente invención tal
selección se realiza mediante la utilización de la información
contenida en las amplitudes de las intensidades de los relés de
ambos terminales de la línea. La relación de las amplitudes de las
intensidades de los relés (Q) está relacionada con una distancia a
la falta (d) y con las impedancias aparentes medidas
( Z_{AA\_P}, Z_{BA\_P}) como
sigue:
Después de algunos arreglos en la ecuación (14)
se transforma en la siguiente ecuación cuadrática (la deducción se
proporciona en el Apéndice 2):
donde:
|| y * - denotan valores absolutos y el
conjugado de un número complejo, respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
La ecuación (15), teniendo en cuenta las
ecuaciones (15a), da dos soluciones para una distancia a la falta
(d_{3}, d_{4}):
Las soluciones, tomando las cuatro soluciones:
(d_{1}, d_{2}) de acuerdo con las ecuaciones (13b),
(d_{3}, d_{4}) de acuerdo con las ecuaciones (15b), que
coinciden (d_{i}-d_{j}=0 donde: i=1 ó 2,
j=3 ó 4) dan la solución válida para la distancia a la falta
(d_{v}). En la práctica, hay algunos errores en la
estimación de la distancia a la falta (especialmente debidos a las
capacidades en derivación de una línea, que no están incluidas en
esta etapa del algoritmo). Por ello, en lugar de la condición ideal
(d_{i}-d_{j}=0) puede aplicarse lo
siguiente:
-
28
donde: i=1 ó 2, j=3 ó
4.
Nota: el resultado válido (d_{v}) se
toma como una media de las soluciones (d_{i}, d_{j}), que
coinciden.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 10 muestra una realización de un
dispositivo para la determinación de la distancia desde una
estación, en un extremo de una línea de transporte, hasta la
situación de una falta sobre una línea de transporte de acuerdo con
el método descrito. Se compone de los relés 12, 14 dispuestos en
ambos extremos de la sección de la línea de transporte, donde los
relés mostrados protegen la línea A. Se usa un conjunto equivalente
de relés pero no se muestra en la figura 10 por simplicidad. Cada
relé comprende dispositivos de medición 1 a 3 para mediciones
continuas de las tensiones e intensidades de ambas líneas A y B.
Cada relé se conecta a los interruptores 18 para cada línea y se
dotan con medios para detectar una falta y abrir las líneas.
Dependiendo del tipo de relé utilizado, puede o no comprender
dispositivos adicionales. Si el relé es de un tipo convencional,
sólo podrá abrir las líneas. Los valores medidos de las intensidades
y tensiones se pasan en este caso a una unidad de cálculo 30 que
comprende el algoritmo de localización de la falta de acuerdo con la
invención. Las señales medidas se pasan a través de los
convertidores de medida 4 a 6. La impedancia puede, como se ha
mencionado anteriormente, determinarse también por la unidad de
cálculo mediante el procesamiento de los fasores. La impedancia
puede determinarse también por algunos otros medios exteriores a la
unidad de cálculo.
Para un tipo más moderno de relé, esto puede
comprender también convertidores de medida, como se indica en la
Figura 10, y medios para la clasificación del tipo de falta. Cada
relé comprende equipos electrónicos para el procesamiento de los
fasores de las señales de los bucles de falta por medio de los que
se determina la impedancia. Cada relé 12, 14 se conecta a la unidad
de cálculo de localización de la falta 30 por medio de conexiones
eléctricas y los relés proporcionan información en relación al tipo
de falta ft, la impedancia Z y las intensidades de
los relés i.
La unidad de cálculo se proporciona con los
algoritmos de cálculo descritos, programada para los procesos
necesarios para el cálculo de la distancia a la falta y de la
resistencia de falta. La unidad de cálculo puede, como se ha
mencionado anteriormente, proporcionase también con valores
conocidos tales como la impedancia de la línea. Cuando la unidad de
cálculo ha determinado la distancia a la falta, se muestra en el
dispositivo y/o se envía a medios de visualización localizados
remotamente. Puede proporcionase también una impresión del
resultado. Además de la señalización de la distancia a la falta, el
dispositivo puede producir informes, en los que se registran los
valores medidos de las intensidades en ambas líneas, las tensiones,
el tipo de falta y otros asociados con una falta dada a una
distancia.
La información en la forma de un resultado para
d_{v} a partir del sistema de localización de la falta
puede incluirse también como una señal de datos para la comunicación
por medio de una red para proporcionar una base para una acción de
control. La distancia d_{v} puede enviarse entonces como
una señal con una acción de control tal como: la notificación
automática a centros de red funcionales de una falta y su
localización o para comenzar automáticamente cálculos para
determinar el tiempo de viaje a la localización, con los que el
grupo de reparación puede enviarse al sitio, posible tiempo
necesario para ejecutar la reparación, calcular qué vehículos o
miembros del grupo pueden necesitarse, cuantos turnos de trabajo por
equipo pueden requerirse y acciones similares.
La unidad de cálculo puede comprender filtros
para el filtrado de las señales, convertidores A/D para convertir y
muestrear las señales y un microprocesador. El microprocesador
comprende una unidad de procesamiento central CPU que realiza las
siguientes funciones: recolección de los valores medidos,
procesamiento de los valores medidos, cálculo de la distancia a la
falta y obtención del resultado del cálculo. El microprocesador
comprende adicionalmente una memoria de datos y una memoria de
programa.
Un programa de ordenador para llevar a cabo el
método de acuerdo con la presente invención se almacena en la
memoria de programa. Ha de entenderse que el programa de ordenador
puede ejecutarse también en un ordenador de propósito general en
lugar de un ordenador especialmente adaptado.
El software incluye elementos de código del
programa de ordenador o porciones de código de software que hacen
que el ordenador realice el método indicado usando las ecuaciones,
algoritmos, datos y cálculos previamente descritos. Puede
ejecutarse también de forma distribuida en una red. Una parte del
programa puede almacenarse en un procesador como se ha indicado
anteriormente, o también en un chip de RAM, ROM, PROM o EPROM o
similar. El programa en parte o en su totalidad puede almacenarse
también sobre, o en, otros medios que pueda leer un ordenador tales
como un disco magnético, CD-ROM o disco DVD, disco
duro, medios de almacenamiento de memoria magneto-ópticos, en
memoria volátil, en memoria flash, como firmware o almacenado en un
servidor de datos.
Ha de notarse que la realización de la invención
descrita y que se muestra en los dibujos ha de ser vista como un
ejemplo no limitativo de la invención y que el alcance de protección
se define por las reivindicaciones de la patente.
\vskip1.000000\baselineskip
Apéndice 1 - deducción del
coeficiente
(P_{FLT})
El coeficiente ( P_{FLT}) se
define en (7) como:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La deducción para una falta simple fase a tierra
(a-g), Figura 10, y para una falta fase a fase
(a-b), Figura 11, se realiza como sigue.
\newpage
* falta a-g:
Deducción de los coeficientes de ponderación
para los componentes de la secuencia particular (el 1^{er}
conjunto en la Tabla 2):
Teniendo en cuenta que en las fases sanas:
I_{Fb} = I_{Fc} = 0 tenemos:
Los componentes de la secuencia están
relacionados: I_{F1} = I_{F2}=
I_{F0}
y finalmente: I_{F}=
I_{Fa} = 3 I_{F2},
por ello a_{F1} = 0,
a_{F2} = 3, a_{F0} = 0 (como en la
Tabla 2).
\vskip1.000000\baselineskip
Deducción del coeficiente
P_{FLT} para una falta a-g:
Mediante el uso de las fórmulas (1) y (2), se
continúa como sigue:
Mediante el uso de la fórmula (8), se continúa
como sigue:
Tomando los coeficientes de las Tablas 1 y 2, se
continúa como sigue:
- como en la Tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
* falta a-b:
Deducción de los coeficientes de ponderación
para los componentes de la secuencia particular (el 1^{er}
conjunto en la Tabla 2):
La intensidad de falta puede expresarse como:
I_{F} = I_{Fa} o como:
Teniendo en cuenta que en la fase sana:
I_{Fc} = 0 y para las fases en falta: I_{Fb} = - I_{Fa}, obtenemos:
La relación entre I_{F1} e
I_{F2} es por lo tanto:
Finalmente:
por ello:
a_{F1}=0,
a_{F2}=1-a, a_{F0}=0
(como en la Tabla
2).
\vskip1.000000\baselineskip
Deducción del coeficiente
P_{FLT} para una falta a-b:
Como para esta falta no hay componentes de
secuencia cero:
Tomando los coeficientes de las Tablas 1 y 2, se
continúa:
Mediante la utilización de la relación entre
I_{F1} e I_{F2} se obtiene:
como en la Tabla
3.
Los valores del coeficiente
( P_{FLT}) para faltas fase a fase a tierra y faltas
trifásicas (Tabla 3) se calcularon suponiendo modelos para estas
faltas como los ejemplos mostrados en la Figura 12.
\vskip1.000000\baselineskip
Apéndice 2 - deducción de los
coeficientes en la ecuación
(15a)
Los coeficientes de la ecuación (15a), que se
introducen en la ecuación cuadrática (15) se deducen como sigue. La
deducción comienza a partir de la ecuación (14):
Introduciendo:
La ecuación (14) puede escribirse como:
Calculando el valor absoluto del lado derecho de
la ecuación (14b) y elevando ambos lados a la segunda potencia se
obtiene:
Utilizando las siguientes relaciones, que son
válidas para cualquier número complejo:
donde:
X* denota el conjugado de
X ,
| X | denota el valor absoluto
de X ,
la ecuación (14c) conduce a la ecuación
(15):
donde:
Claims (8)
1. Método para el cálculo de la distancia a una
falta en una sección de una red de transporte de energía eléctrica,
sección que se dispone con terminales de línea en ambos extremos,
comprendiendo cada terminal unos relés de impedancia (AA,
AB, BA, BB; 12, 14), que comprenden, en la
aparición de una falta:
- la medición de las intensidades del bucle de
falta (| I_{AA\_P}|, | I_{BA\_P}|),
- la determinación de las impedancias aparentes
( Z_{AA\_P}, Z_{BA\_P}) para cada
relé,
- la determinación del tipo de falta (ft),
caracterizado por las etapas de
- comprobación de si la falta involucra una
resistencia de falta de un pequeño valor en comparación con la
amplitud de una impedancia de secuencia positiva de la línea
completa de acuerdo con
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde Z_{1L} es la
impedancia de secuencia positiva de la línea completa y \gamma es
un coeficiente de fracción pequeña
< 0,01, y, si se satisface,
< 0,01, y, si se satisface,
- resolución de la ecuación cuadrática de
números complejos de acuerdo con
D _{2}d^{2}+ D _{1}d+ D _{0}=0
donde D _{2},
D _{1}, D _{0} son coeficientes
complejos,
en donde:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
- resolución de la ecuación cuadrática para los
componentes real e imaginario,
- obtención de dos ecuaciones cuadráticas para
una distancia a la falta en los que los coeficientes son números
reales,
- combinación de las dos ecuaciones en la
obtención de la distancia a la falta según:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
o, si no se
satisface
- la resolución de la ecuación cuadrática de
números reales de acuerdo con F_{A}(d) =
A_{2}d^{2} + A_{1}d + A_{0} =
0
\newpage
donde:
\vskip1.000000\baselineskip
- la obtención de dos estimaciones de la
distancia a la falta de acuerdo con
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
- la comparación de las estimaciones según 0
< (d_{1} o d_{2}) < 1 pu, donde pu es la
longitud de las líneas de transporte entre los terminales de
línea,
- sí sólo una estimación d_{1}, o
d_{2} satisface la comparación, esta estimación se toma
como la distancia a la falta válida d_{v},
- si se satisface la comparación 0 <
(d_{1} y d_{2}) < 1 pu:
- \text{*}
- la utilización de la
información contenida en las amplitudes de las intensidades del
bucle de falta de ambos terminales de línea de acuerdo con
55
- \text{*}
- la resolución de una ecuación cuadrática de acuerdo con
\vskip1.000000\baselineskip
donde:
\vskip1.000000\baselineskip
y 58 donde | |
y* - denotan el valor absoluto y la conjugada de un número complejo,
respectivamente,
- \text{*}
- la obtención de dos estimaciones adicionales de la distancia a la falta (d_{3}, d_{4}):
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
- \text{*}
- la comparación de las cuatro estimaciones: d_{1}, d_{2}, d_{3}, d_{4} que coinciden con d_{i} - d_{j} = 0, donde: i=1 ó 2, j=3 ó 4, obteniendo de ese modo la distancia válida a la falta (d_{v}).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por la etapa adicional para tener en
consideración las capacidades en derivación de una línea, que
comprende la realización de:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde: i=1 ó 2, j=3 ó
4.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Dispositivo para el cálculo de la distancia a
la falta en una sección de una red de transporte de energía
eléctrica, sección que se dispone con terminales de línea en ambos
extremos, comprendiendo cada terminal relés de impedancia
(AA, AB, BA, BB; 12, 14), donde los
relés (AA, BA; 12, 14) comprenden:
- medios para la medición de las intensidades
del bucle de falta (| I_{AA\_P}|,
| I_{BA\_P}|),
- medios para la determinación de las
impedancias aparentes de cada relé ( Z_{AA\_P},
Z_{BA\_P}),
- medios para la determinación del tipo de falta
(ft),
caracterizado por que
- el dispositivo comprende una unidad de cálculo
(30) que se conecta eléctricamente a los relés (12, 14),
- disponiéndose la unidad de cálculo (30)
para
- \text{*}
- recibir la información en relación al tipo de falta (ft), las impedancias ( Z_{AA\_P}, Z_{BA\_P}) y las intensidades del bucle de falta (| I_{AA\_P}|, | I_{BA\_P}|) desde los relés (AA, BB; 12, 14), y
- \text{*}
- determinar la distancia (d_{v}) a la falta mediante la ejecución de las etapas del método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
3, en donde el dispositivo se dispone para enviar la distancia
determinada (d_{v}) a la falta como una señal de datos
sobre una red de comunicaciones.
5. La utilización de un dispositivo de acuerdo
con una de las reivindicaciones 3 ó 4 para determinar la distancia
a la falta en una línea de transporte simple de una red de
transporte de energía eléctrica.
6. La utilización de un dispositivo de acuerdo
con una de las reivindicaciones 3 ó 4 para determinar la distancia
a la falta de líneas de transporte en paralelo mutuamente acopladas
de una red de transporte de energía eléctrica.
7. Un producto programa de ordenador que
comprende medios de código de ordenador y/o partes de un código de
software para hacer que un ordenador o procesador realice el método
de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2.
8. Un producto programa de ordenador de acuerdo
con la reivindicación 7, almacenado en un medio que puede leer un
ordenador.
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