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.
Presentación Areva4 4
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
Presentación Areva5 5
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
Presentación Areva6 6
Protección de Distancia
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
Presentación Areva7 7
Protección de Distancia
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
Presentación Areva8 8
� Técnica ya conocida� Puede usar carrier (PLC) existente.
Ejemplo de Aplicación: Rusia y USA.
Protección de DistanciaProtección Comparación Direccional de Fases
Presentación Areva9 9
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)
Presentación Areva10 10
Falla Interna:
La salida resultante con señal lógica alternada “Mark” - “Space” (On-
Off)
Protección de DistanciaProtección Comparación Direccional de Fases
Presentación Areva11 11
Falla Externa:
La salida resultante con señal lógica “Mark” - “Mark” (On-On);
Protección de DistanciaProtección Comparación Direccional de Fases
Presentación Areva12 12
Protección de Distancia
� Memoria de estabilidad de Protección� Líneas Largas con compensación serie
� Compensación dinámica de Corriente capacitiva
� Tolerancia del canal de comunicación
Presentación Areva13 13
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
Presentación Areva14 14
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
Presentación Areva15 15
Protección Diferencial de Corriente 87L
CIAI BIFI
IA + IB + IC = 0 (Normal)IA + IB + IC ≠ 0 (= IF falla)
Relé B
Relé C
Relé A
Presentación Areva16 16
Protección Diferencial de Corriente 87LComunicaciones
34 Mbit/s
Multiplexor Multiplexor
64kbits/s
Fibra Óptica
Teléfono
Telecontrol
Teleprotección
Relé A Relé B
Presentación Areva17 17
� 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
Presentación Areva18 18
� 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
Presentación Areva20 20
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
Presentación Areva21 21
Protección de Comparación Direccional de Alta Velocidad en Líneas de Transmisión
Palabras Clave:
�Líneas compensadas serie, Componentes
Super impuestas, Detección Direccional, Comunicaciones
Presentación Areva36 36
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
Presentación Areva37 37
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
Presentación Areva38 38
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.
Presentación Areva39 39
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)
Presentación Areva20 20
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
Presentación Areva41 41
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)
Presentación Areva42 42
Teclas de Función + LED´s Tricolores
Beneficios al cliente
Teclas de Función
LEDsTricolores
LEDs tricolores
Presentación Areva44 44
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.
Presentación Areva45 45
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
Presentación Areva49 49
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.
Presentación Areva50 50
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
Presentación Areva51 51
� 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