Maestría en Ingeniería Eléctrica · 2010
Diseño de un software para relés de distancia para funcionamiento en sistemas de potencia radiales basado en máquinas de soporte vectorial
La calidad de la energía se ha convertido en un tema de estudio de gran interés tanto para los operadores de red como para los usuarios. Entre los aspectos más importantes de la calidad en el suministro de energía se tienen en cuenta la forma de onda y la continuidad del servicio. La importancia de estos aspectos está relacionada con el mercado re-estructurado que actualmente poseen varios países [SHOR.03]. Cambios económicos, políticos y técnicos en muchas de las empresas de distribución están presionando la manera en como éstas están siendo constituidas y operadas. La re-estructuración ha incrementado la presión sobre las empresas de distribución para recortar los costos de inversión operación y mantenimiento y ha concentrado su atención en incrementar la confiabilidad y la calidad del servicio en los sistemas. El gran temor que existe con la re-estructuración, está en que el servicio de energía sufrirá con el recorte de los costos de inversión en general, dificultando su monitoreo, operación y mantenimiento. Otro cambio que está causando preocupación es el de la introducción dentro de los sistemas de distribución de la generación distribuida, ya que los generadores a nivel de distribución pueden causar problemas en la coordinación de las protecciones debido a la circulación decorriente en diferentes sentidos en el sistema, y también con la regulación de tensión, ocasionada por la presencia de diferentes niveles de tensión en un mismo alimentador; también se pueden obtener grandes beneficios si son usados de manera adecuada. Los consumidores están presionando por tener costos bajos, mejor confiabilidad, y menor impacto visual por parte de la empresa de distribución.
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Contenido
- Índice generalp. 6
- Índice de figurasp. 10
- Índice de tablasp. 13
- Introducciónp. 15
- Calidad de la energía y continuidad del serviciop. 15
- Los sistemas de distribuciónp. 15
- El problema de localización de fallas en sistemas de distribuciónp. 16
- Protecciones en los sistemas de distribuciónp. 17
- Retos en el desarrollo de proteccionesp. 18
- Objetivos de la investigaciónp. 19
- Resultados obtenidosp. 20
- Estructura del documentop. 21
- Protecciones en sistemas de distribuciónp. 22
- Protección de sobrecorrientep. 22
- Reconectadoresp. 26
- Seccionalizadoresp. 29
- Fusiblesp. 30
- Criterios de coordinación de dispositivos de protecciónp. 32
- Necesidad de la protección de distancia en sistemas de distribuciónp. 33
- Relés de distanciap. 35
- Modelamiento de software para relésp. 35
- Implementación de un modelo de relép. 35
- Estudios de modelamiento usando ATP/EMTP y MatLabp. 36
- Uso de modelos de relés para estudios de sistemas de potenciap. 37
- Componentes del modelo de un relép. 37
- El papel de los modelos de relép. 38
- Dificultades en el modelamiento de proteccionesp. 39
- Características de Hardwarep. 40
- Diseño de modelos de relés para estudios de protecciónp. 40
- Arquitectura de computadores en la subestaciónp. 43
- Software para protección de distancia en relés basados en microprocesadoresp. 44
- Software para relés de distancia basado en componentes simétricasp. 45
- Relés de distancia con funciones especialesp. 49
- Propuesta de software para el relé de distanciap. 51
- Justificaciónp. 51
- Filtrado de señalesp. 52
- Filtro para bloqueo de la componente DCp. 52
- Implementaciónp. 57
- Filtro anti aliasingp. 58
- Causas del fenómeno de aliasingp. 58
- Eliminación del fenómeno de aliasingp. 60
- Teoría de filtros antialiasingp. 61
- Filtro anti ruidop. 63
- Influencia del conductor de retorno en la estimación de la impedancia de fallap. 64
- Función de estimación del lugar de fallap. 72
- Extracción de características a las señales de tensión y corrientep. 73
- Diferencia entre la tensión de falla y pre falla (dV)p. 73
- Diferencia entre la corriente de falla y pre falla (dI)p. 75
- Diferencia entre la potencia aparente de falla y pre falla (dS)p. 77
- Diferencia entre reactancia de falla y pre falla (dX)p. 79
- Clasificación de la zona de bajo fallap. 82
- Arquitectura de la MSVp. 84
- Pruebas y resultadosp. 87
- Definición de los sistemas de pruebap. 87
- Sistema de prueba IEEE 34 nodosp. 87
- Sistema de prueba IEEE 123 nodosp. 88
- Sistema de distribución realp. 91
- Desempeño de los diferentes filtrosp. 91
- Extracción de descriptores a las señales de tensión y corrientep. 96
- Pruebas usando el sistema IEEE de 123 nodosp. 97
- Pruebas usando el sistema real de 250 nodosp. 97
- Desempeño del algoritmo de localización de fallasp. 99
- División por zonas para los diferentes sistemas de pruebap. 100
- Resultados en la localización de fallas a tierra usando la estrategia propuestap. 102
- Resultados en la localización para el sistema IEEE de 123 nodosp. 104
- Resultados en la localización para el sistema de 250 nodosp. 105
- confusiónp. 106
- propuestap. 102
- sistema IEEE de 34 nodosp. 117
- sistema IEEE de 123 nodosp. 118
- sistema de 250 nodosp. 119
- Conclusiones y trabajo futurop. 124
- Generalesp. 124
- Hardware y softwarep. 124
- Funciones del relép. 126
- Trabajo futurop. 127
- Bibliografíap. 129
- Anexo A. Fundamentación teórica de las Máquinas de Soporte Vectorial (MSV)p. 133
- Anexo B. Descripción de la herramienta de simulación automática de fallasp. 148
- Figura 2.1p. 23
- Figura 2.3p. 25
- Figura 2.4p. 26
- Figura 2.5p. 28
- Figura 2.6p. 31
- Figura 2.7p. 33
- estudios de fallasp. 36
- Figura 3.2 Diagrama de bloques para un hardware de propósito generalp. 40
- Figura 3.3. Algoritmo de operación para la lógica de disparo del relép. 42
- Figure 3.4. Arquitectura de los computadores en la subestaciónp. 43
- Figura 3.5. Modelo de circuito usado para el cálculo de la distancia de fallap. 46
- Figura 3.6. Modelo para fallas trifasicasp. 47
- salidas de sincronismop. 50
- Figura 4.1. Etapas metodológicas del software propuestop. 51
- Figura 4.3. Respuesta del filtro frente a una señal tipo impulsop. 54
- Figura 4.12. Diagrama de flujo para el filtrado de una señal con ruidop. 64
- tierrap. 157
- Figura 4.29 Diagrama de bloques para la identificación de la zona de fallap. 84
- Figura 4.30 Diagrama de bloques para la identificación de la zona de fallap. 85
- Figura 5.1. Sistema de prueba IEEE 34 nodosp. 87
- Figura 5.2. Sistema de prueba IEEE 123 nodosp. 89
- Figura 5.3. Sistema de prueba real de 250 nodosp. 90
- Tabla 5.13. Matrices de confusión para el sistema IEEE de 34 nodosp. 107
- Tabla 5.14. Matriz de confusión para el sistema IEEE de 123 nodos, prueba 11p. 108
- Tabla 5.15. Matriz de confusión para el sistema IEEE de 123 nodos, prueba 9p. 109
- Tabla 5.16. Matriz de confusión para el sistema IEEE de 123 nodos, prueba 13p. 110
- Tabla 5.17. Matriz de confusión para el sistema IEEE de 123 nodos, prueba 7p. 111
- Tabla 5.18. Matriz de confusión para el sistema de 250 nodos, prueba 11p. 112
- Tabla 5.19. Matriz de confusión para el sistema de 250 nodos, prueba 12p. 113
- Tabla 5.20. Matriz de confusión para el sistema de 250 nodos, prueba 9p. 114
- Tabla 5.21. Matriz de confusión para el sistema de 250 nodos, prueba 3p. 115
- Tabla 5.28. Matriz de confusión de la mejor prueba para el sistema IEEE de 34 nodosp. 121
- Tabla 5.29. Matriz de confusión de la mejor prueba para el sistema IEEE de 123 nodosp. 122
- Tabla 5.30. Matriz de confusión de la mejor prueba para el sistema de 250 nodosp. 123