4.1 Tecnicas Modernas de Protección y Monitoreo

Técnicas Modernas para Protección y Monitoreo de Líneas de TransmisiónMonitoreo de Líneas de Transmisión

Ing. Luis Felipe Hernandez ZevallosEspecialista en Protección dep

Sistemas de PotenciaSubstation Automation Solutions – AREVA T&D

Apresentação AREVA - X Conferência Double - Outubro 20091 1

Presentación Areva3 3

Técnicas Modernas para Protección y Monitoreo de Líneas de Transmisión

Objetivo:

1. Examinar las nuevas técnicas usadas para protección de líneas de

transmisión incluyendo los desempeños con tecnología digital

2. Discutir tecnologías avanzadas para protección, monitoreo y

control de líneas de transmisión

3. Identificar y describir técnicas modernas usadas actualmente para

protección, control y monitoreo de líneas de transmisión;

4. Proveer recomendaciones para uso de estas técnicas.


Aplicación de Protección en Líneas de Transmisión (IEEE C37.113)

Cálculo de S.I.R (Source Impedance Relation):

S.I.R = Zs/Zl

Zs – Impedancia de la fuente; Zl – Impedancia de la Línea,

� SIR>4,0 - Línea Corta �� Zs>> (fuente débil) y débil contribución decorriente de corto (∆I<< y ∆V>>)

� Recomendación: Protección Diferencial de Línea (87L)

� SIR<0,5 Línea Larga �� Zs<< (fuente fuerte) y elevada contribución de

corriente de corto ∆I>> y ∆V<<

� Recomendación: Protección de Distancia

� 0,5<SIR<4 - Línea Intermedia

� Recomendación: Protección Diferencial o Distancia


Protección de Distancia

� Aplicación mas tradicional del Mundo

� Evolución con la tecnología numérica

Factores Fundamentales:

I - Detección de Falla:

Explicación Técnica de superposición de componentes delta: (∆I) e (∆V);

i rly =imem

+

i r

Prefalla Falla

= Superpuesta



II - Selección de Fases: Superposición de Corriente

Muestra de 2 ciclos

AB

BC

CA

Cambio

Cambio

Sin Cambio

1 Ciclo

Comparación1 Ciclo

Comparación

Falla a tierra,

Fase C



III – Determinación de la Dirección de la Falla

V I

Zone 1

V I

Zone 1

Falla Hacia atrás

Falla Hacia adelanteVoltaje y Corriente

Superimpuestos están en Antifase

Voltaje y Corriente Superimpuestos están en fase


� Técnica ya conocida� Puede usar carrier (PLC) existente.

Ejemplo de Aplicación: Rusia y USA.

Protección de DistanciaProtección Comparación Direccional de Fases



Principio de Funcionamiento:

Condición Normal:

La señal se modula en ambos terminales y la comparación de señal

resultante mantiene el nível alto “Mark” (condición de bloqueo)


Falla Interna:

La salida resultante con señal lógica alternada “Mark” - “Space” (On-

Off)



Falla Externa:

La salida resultante con señal lógica “Mark” - “Mark” (On-On);




� Memoria de estabilidad de Protección� Líneas Largas con compensación serie

� Compensación dinámica de Corriente capacitiva

� Tolerancia del canal de comunicación


Protección Diferencial de Corriente 87LVentajas

� No se requieren Transformadores de Voltaje

� Buena en líneas multiterminal

� Detecta fallas a tierra de alta resistividad

� Inmune a las Oscilaciones de Potencia

� Tiempo de Disparo uniforme

� Sin problemas en compensación serie

� Simple de ajustar sin problemas de coordinación


Protección Diferencial de Corriente 87L

Terminal A

Medio de Comunicación

Terminal B

Relé AAI BI

FI

Ley de Kirchhof:

IA + IB = 0 NormalIA + IB ≠ 0 (= IF) Falla

Relé B


Protección Diferencial de Corriente 87L

CIAI BIFI

IA + IB + IC = 0 (Normal)IA + IB + IC ≠ 0 (= IF falla)

Relé B

Relé C

Relé A


Protección Diferencial de Corriente 87LComunicaciones

34 Mbit/s

Multiplexor Multiplexor

64kbits/s

Fibra Óptica

Teléfono

Telecontrol

Teleprotección

Relé A Relé B


� No necesita comunicación entre los terminales de línea

� Comparación (diferencial) de los valores de corriente entre dos circuitos;

Similares ⇒ Normal

Diferentes ⇒ Falta interna

Relay

CT

CT

VT

VT

Relay

CT

CT

VT

VT

Source

Source

Load

B1S B1R

B2S B2R

Line 1

Line 2

RS RR

Bus S Bus R

F

|I1| - |I2| > k . (|I1| + |I2|) |I2| - |I1| > k . (|I1| + |I2|)

Donde, I1 e I2 son las corrientes de los circuitos 1 y 2, respectivamente, y k es el coeficiente de restricción

Protección Diferencial de Corriente 87LProtección Diferencial Transversal o Cruzada


� Influencia de la corriente de carga y la operación para terminales de fuente débil (ajustes de sensibilidad)

Relay

CT

CT

VT

VT

Relay

CT

CT

VT

VT

Source

Source

Load

B1S B1R

B2S B2R

Line 1

Line 2

RS RR

Bus S Bus R

F

|∆I1| - |∆I2| > k . (|∆I1| + |∆I2|) |∆I2| - |∆I1| > k . (|∆I1| + |∆I2|),

Donde, ∆I1 y ∆I2 son corrientes superpuestas, ∆I = Ifalla – Icarga

Protección Diferencial de Corriente 87LProtección Diferencial Transversal o Cruzada


Conclusiones

�Es imprescindible el estudio de la clasificación de la

línea para definir la aplicación correcta de una

protección para una línea de transmisión.

�Una protección de Distancia es la m§s tradicional y cubre nuevas técnicas de comparación direccional

mejorando la sensibilidad estabilidad y el tiempo de

actuación.

�Continuar con el monitoreo y avance de las nuevas y

modernas técnicas de Protección y Monitoreo


Protección de Comparación Direccional de Alta Velocidad en Líneas de Transmisión

Palabras Clave:

�Líneas compensadas serie, Componentes

Super impuestas, Detección Direccional, Comunicaciones


Técnicas Modernas para Protección y Monitoreo de Líneas de Transmisión, Desarrollos Recientes

Relés de Distancia:

�Protección Bloqueo por Oscilación de Potencia libre de ajustes

�Protección Fuera de Paso Predictiva

�Contactos de Alta Velocidad y Alta Capacidad

�Teclas de Función y LED´s tricolores

�InterMicom

�Menores Ajustes

�Filtro de Transitorios CVT

�Memoria Polarizada

�Polarización de Distancia


50% 70% 80% 90%

10

20

30

40

0

Desempeño:Subciclo hasta 75%

del Alcance

MiCOMho Ejemplo Tiempo de Disparo, 60Hz, SIR = 5

Característica de Disparo-Subciclo

Tiempo Típico de Operación

P443 - Rápido:0.7 a 1 ciclo

(Velocidad/Precio)

P445Propósito General:

1 a 1.3 ciclos

P443

Gráfica con tiempos de operación con contactos convencionales. Para contactos HB/HS reducir 3ms


PSB – Libre de Ajustes

�Detecta todas las Oscilaciones de Potencia rápidas o lentas y asegura el correcto bloqueo de las

zonas. Detecta y permanece estable por Oscilaciones de 2 o 3 fases, esta última importante durante recierre monopolar.�El tiempo de disparo para cualquier instante durante la Oscilación de Potencia es exactamente el mismo que si no hubiese oscilación. No hay retardo al desbloqueo, siempre que el disparo sucedaen menos de un ciclo.


OST Predictivo

Detección avanzada de separación de áreas, específicamente diseñado para disparar muy rápidamente para oscilaciones de Potencia

Curva 1 Prefallasistema operando en líneas paralelas donde la Potencia transmitida es Po

Curva 2 Potencia trasmitidas reducida significativamente en falla fase-fase a tierra

Curva 3 – Nueva curva de Potencia cuando la línea paralela es disparada (falla despejada)


Conclusiones

�Es imprescindible el estudio de la clasificación de la

línea para definir la aplicación correcta de una

protección para una línea de transmisión.

�Una protección de Distancia es la m§s tradicional y cubre nuevas técnicas de comparación direccional

mejorando la sensibilidad estabilidad y el tiempo de

actuación.

�Continuar con el monitoreo y avance de las nuevas y

moderas técnicas de Protección y Monitoreo


Contactos HB/HS

Beneficios al cliente

� Cierre , transporte y capacidad de interrupción es

completamente independiente de la carga conectada

� Cierre de contacto menor a 0.2 ms: Operación rápida contacto de estado sólido

� Cierre y transporte: 250A por 30ms, 30A por 2s

� Transporte permanente: 10A

� Característica repetitiva: 4 operaciones de 10A en 1 segundo

� Todos los datos anteriores son con constantes inductivas

� Función de sellado (86) por medio del Esquema Lógico Programable (PSL)


Teclas de Función + LED´s Tricolores


Teclas de Función

LEDsTricolores

LEDs tricolores


InterMiCOM

01100011

01001100

Tx

Tx

Rx

Rx

Señalización End to End: Por Ejemplo PUTT, POTT, DCB

Que es InterMiCOM?

MiCOMho

� Dos Formatos:

� 1) EIA (RS) 232

� 2) InterMiCOM64 - 56/64 kBit/s digital

�Fibra o link multiplexado, para 1300nm, G.703, V.35, X.21 o IEEE C37.94.


InterMiCOM

4

6

Relé LOCAL(Terminal de envío)

4

6

Relé REMOTO(Terminal de recepción)

comms

Tx Rx

link link

Ejemplo simplificado mostranddo el asignamiento de señales digitales 4 y 6, en el relé local y su transmisión al reléremoto

Selección de Señal, por simplicidad una sola vía es mostrada


Facilidad de Ajustes


Parámetros de la Línea



Modo Avanzado



ModoSimple


MiCOMho - CVTFiltro de Transientes

Es fácil de diseñar un relé subciclo sin CVTs, y luego adicionar un filtro CVT que disminuye la

rapidez en aplicaciones de EHV.El filtro para el transitorio del P443 CVT se activa

cuando el infeed de la fuente débil es alto. No es un retardo permanente en la mayoría de las fallas, las cuales demandan un disparo en menos de un ciclo.


0.6Z Z

510

7Z

Z

R

X

4 - 300.5 - 4< 0.5

Larga .. Media .. Corta

LineLength

Rf

SIR = Zs/ZLAsumida = 10

Alcance resistivoTípico hasta7 x Z

Memoria Polarizada

MiCOMhoLíneas Cortas – Caracaterística Cuadrilateral es ideal

SIR


� Un relé de Distancia necesita seguridad en el Voltaje de Polarización para asegurar:

� Inmunidad por efectos transitorios de CVT – correcta reacción

adelante/reversa para cierre en falla

� Expansión de la característica mho para asegurar cubrir fallas

resistivas

� Polarización cruzada de fases no falladas cuando el voltaje de

memoria no está disponible

� Mantener una óptima polarización, aún en oscilaciones de

potencia

�

�

�

Polarización de Distancia


Técnicas Modernas para Protección y Monitoreo de Líneas de Transmisión, Desarrollos Recientes

Diferenciales de Línea:

Diferencial de Línea + Distancia

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