Bogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica · 2022
Metodología para la localización de fallas en sistemas de distribución
Uno de los eventos que requiere mayor atención por parte del operador de mantenimiento en una red de distribución es la ocurrencia de una falla en algún punto de esta red. Definir la ubicación de la falla es una de las actividades que requieren de atención inmediata para restablecer el servicio y evitar la disminución de índices de calidad del servicio. El trabajo de esta tesis propone una metodología para la localización de fallas enfocando el análisis a las etapas correspondientes al proceso asociado a la gestión del operador de mantenimiento durante una falla: segmentación y detección, localización, caracterización de la causa. Cada una de estas etapas se presenta de manera individual y se proponen métodos para resolver el problema. Inicialmente se analiza del proceso de identificación/segmentación en el cual se determinan los estados transitorios y de estado estable de la falla a partir de los valores instantáneos de tensión y de corriente validando la aplicación de esta propuesta con eventos con forma de onda rectangular y eventos de rápida y lenta transición. Posteriormente es analizado el problema de la localización de la falla a partir de la aplicación de un método de optimización metaheurístico el cual emplea los valores medidos de tensión y de corriente de la falla en estado estable para realizar una comparación con los valores calculados validando los resultados a partir de simulaciones de falla sobre una red distribución industrial con fuentes en diferentes puntos de la red. Finalmente se explora la caracterización de la causa raíz de las fallas buscando clasificar si los eventos de falla ocurren por contacto de árboles, animales o descargas de rayo. (Texto tomado de la fuente)
Texto completo 134 páginas con texto de 139
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Contenido
- Introducciónp. 19
- Objetivo generalp. 20
- Objetivos específicosp. 21
- Alcances y limitacionesp. 21
- Estructura del documentop. 22
- Generalidades: análisis de fallasp. 24
- Características de las fallasp. 24
- Operación de la red en casos de fallap. 24
- 1.2.1 Detección de la fallap. 25
- 1.2.2 Localización de la fallap. 27
- 1.2.3 Causa de la fallap. 28
- Proceso del análisis de fallasp. 29
- Estado del artep. 31
- Detección de fallas: segmentación de eventosp. 31
- 2.1.1 Transformada de Fourierp. 33
- 2.1.2 Transformada Waveletp. 18
- 2.1.3 Filtro Kalmanp. 34
- 2.1.4 Transformada Hilbert Huangp. 35
- 2.1.5 Transformación vectorialp. 35
- Localización de fallas en sistemas de distribuciónp. 36
- 2.2.1 Métodos basados en la información del modelo eléctricop. 36
- 2.2.2 Métodos basados en técnicas de clasificación y conocimientop. 42
- 2.2.3 Métodos basados en onda viajerap. 44
- 2.2.4 Otros métodosp. 45
- Caracterización de fallasp. 47
- Segmentación de señales de fallap. 49
- Segmentación de señales eléctricasp. 49
- Características vectoriales del sistema trifásicop. 50
- Falla trifásicap. 53
- Falla bifásicap. 54
- Falla monofásicap. 54
- Índice de detección basado en morfología matemáticap. 54
- Metodología propuesta para la segmentaciónp. 56
- Ejemplos de aplicación del método propuestop. 58
- Casos de estudiop. 62
- 3.6.1 Caso de estudio 1: segmentación de señales sintéticasp. 62
- 3.6.2 Caso de estudio 2: segmentación de señales realesp. 64
- Localización de fallas a partir de método metaheurísticop. 67
- Algoritmo de JAYAp. 67
- Formulación del problema de localización de fallap. 70
- 4.2.1 Función objetivop. 70
- 4.2.2 Restricciones del problema de optimizaciónp. 71
- Aplicación al problema de localizaciónp. 72
- Caso de estudio: red 69 nodosp. 74
- 4.4.1 Descripción del sistema de estudiop. 74
- 4.4.2 Aplicación del método de localizaciónp. 77
- 4.4.3 Comportamiento del método en diferentes puntos de fallap. 80
- Caso de estudio: sistema industrialp. 88
- 4.5.1 Descripción del sistema de estudiop. 74
- 4.5.2 Aplicación del método de localizaciónp. 77
- 4.5.3 Resultados del método de localizaciónp. 91
- Comportamiento del método de localizaciónp. 99
- 4.6.1 Variación en los parámetros del algoritmo de optimizaciónp. 99
- 4.6.2 Variación en el equivalente de redp. 100
- 4.6.3 Variación en las mediciones de entradap. 103
- Caracterización de fallas de acuerdo con su causap. 109
- Descripción del registro de fallasp. 109
- Análisis de eventos con registro de fallap. 112
- 5.2.1 Extracción de Descriptoresp. 113
- 5.2.2 Metodología de clasificaciónp. 117
- Análisis de eventos con oscilografíasp. 120
- 5.3.1 Metodología de clasificaciónp. 117
- Conclusiones y recomendacionesp. 129
- Conclusionesp. 129
- 6.1.1 Segmentación de señales de fallap. 49
- 6.1.2 Localización de fallasp. 130
- 6.1.3 Caracterización de fallasp. 47
- Recomendaciones y trabajos futurosp. 132
- Bibliografíap. 133
- registro de eventos de una falla almacenada por un relé de protecciónp. 26
- trifásicas de tensión durante una fallap. 26
- Esquema de distribución en una red con el concepto Smart Gridp. 28
- detección, segmentación, localización y causa raízp. 29
- Ejemplo de señales de tensión y corriente durante una fallap. 32
- Modelo general para análisis con un solo terminal de mediciónp. 37
- Problema de múltiple estimación de fallap. 38
- Modelo general para análisis con múltiples terminales de mediciónp. 40
- Características generales de técnicas basadas en el modelop. 42
- Características generales de técnicas basadas en el conocimientop. 44
- Esquema de operación para localización por onda viajerap. 45
- Causas identificadas para eventos en sistemas de distribuciónp. 48
- Señales de tensión y corriente durante una fallap. 50
- componentes esféricas de un sistema de tensiones trifásicasp. 52
- metodología para la segmentación de fallasp. 56
- a) señales de tensión trifásicas. b) valor característico de tensiónp. 57
- a) tensión característica. b) índice de detección trifásicop. 58
- b) tensión característica. c) índice de detecciónp. 59
- trifásica. b) tensión característica. c) índice de detecciónp. 60
- trifásica. b) tensión característica. c) índice de detecciónp. 60
- a) tensión trifásica. b) tensión característica. c) índice de detecciónp. 61
- condensadores: a) tensión trifásica. b) tensión característica. c) índice de detecciónp. 62
- Red de prueba IEEE de 34 nodosp. 63
- para señales sintéticasp. 64
- diagrama de flujo del algoritmo de JAYAp. 68
- representación de caminos en una red de distribuciónp. 71
- diagrama general de la red de distribución de 69 nodosp. 74
- de generaciónp. 75
- Definición de caminos para el sistema de distribución bajo pruebap. 78
- distancia de 9.63 km del nodo de referencia 1p. 78
- diferentes ubicaciones de la red de pruebap. 86
- en diferentes ubicaciones de la red de pruebap. 86
- estimada en diferentes ubicaciones de la red de pruebap. 87
- distancia estimada en diferentes ubicaciones de la red de pruebap. 87
- Representación de caminos en el sistema de distribución industrialp. 89
- Representación de caminos en el sistema de distribución industrialp. 90
- distancia de 4.16 km desde nodo de referencia 1p. 91
- de ubicación de la red industrialp. 97
- puntos de ubicación de la red industrialp. 97
- diferentes puntos de ubicación de la red industrialp. 98
- en diferentes puntos de ubicación de la red industrialp. 98
- trifásica. b) falla monofásica. c) falla bifásica. d) falla bifásica a tierrap. 101
- trifásica. b) falla monofásica. c) falla bifásica. d) falla bifásica a tierrap. 101
- bifásica. d) falla bifásica a tierrap. 103
- c) falla bifásica. d) falla bifásica a tierrap. 104
- Sistema en derivación simplificadop. 107
- Disposición de parámetros disponibles en la bitácora de fallasp. 110
- Comportamiento de los eventos de acuerdo con el día del añop. 113
- Comportamiento de los eventos de falla según el ramal en fallap. 114
- Comportamiento de los eventos de acuerdo con el tipo de eventop. 115
- que se presentan fallasp. 115
- parámetro IGRp. 116
- Comportamiento del descriptor IRATIO para los eventos de fallap. 117
- RZ0 y MINAZ0p. 121
- Comportamiento del descriptor PNF para los eventos de fallap. 121
- falla: a) IGR b) IRATIOp. 123
- eventos de falla: a) VRATIO b) VGRp. 123
- eventos de fallap. 124
- a) 𝒅𝜽𝑰 b) 𝒅𝜽𝑽p. 125
- de falla en el sistema de distribuciónp. 128
- características de los nodos de generaciónp. 74
- elementos de línea para el sistema de pruebap. 75
- sistema de pruebap. 79
- resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 80
- resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 80
- resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 80
- y resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 83
- Resumen de errores en el proceso de localización de fallap. 85
- sistema industrialp. 89
- sistema de pruebap. 79
- resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 80
- y resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 92
- resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 80
- tierra y resistencias de falla entre 0 Ω y 20 Ωp. 83
- Resumen de errores en el proceso de localización de fallap. 85
- distribución Oil & Gas, según el tipo de causap. 110
- Cantidades de oscilografías disponibles según el tipo de causap. 112
- Definición de tipo de disparo en las protecciones del circuitop. 114
- para las causas de fallas en redes de distribuciónp. 118
- causas de fallas en redes de distribuciónp. 119
- partir de la forma de ondap. 126
- para la clasificación de la causa de fallap. 126
- de acuerdo con la causa de la fallap. 127