Ingeniería Electrónica · 2025

Impacto de la alta penetración de fuentes no convencionales en los relés convencionales de distancia de los sistemas eléctricos de potencia

En este trabajo de grado se analiza el impacto de la alta penetración de generación no convencional basada en inversores (Inverter-Based Resources, IBR) sobre el desempeño de los relés convencionales de distancia en sistemas de transmisión. Para el desarrollo del trabajo de grado se elaboró un modelo detallado del sistema de potencia en PSCAD/EMTDC, que incluye una fuente IBR tipo turbina eólica con convertidor full-scale, una máquina síncrona equivalente, líneas de transmisión con parámetros distribuidos, transformadores con sus capacitancias parásitas y un modelo de cargas dependientes de la tensión y la frecuencia. Sobre el sistema de potencia en PSCAD/EMTDC se implementó una herramienta en Python para la automatización de simulaciones y la recolección sistemática de datos, lo que permitió abordar distintos tipos de falla (1FG, 2FG, 2F y 3FG), diferentes ubicaciones a lo largo de la línea y diversas resistencias de falla. A partir de las tensiones y corrientes obtenidas, se implementó un modelo detallado del relé de distancia 21, el cual calcula las impedancias aparentes fase–fase y fase–tierra, aplica una característica Mho y realiza la detección y clasificación de eventos. En este trabajo de grado se comparan tres estimadores fasoriales: un estimador basado en la Transformada Discreta de Fourier (DFT), un estimador tipo PMU y un estimador basado en filtros de Kalman. Los resultados muestran que, en presencia de generación convencional, el relé de distancia se comporta de acuerdo con la teoría clásica, y las diferencias entre estimadores se reflejan principalmente en el nivel de ruido y el retardo de operación. Sin embargo, cuando el sistema está dominado por IBR, la limitación de la corriente de falla y la dinámica de los convertidores alteran de manera significativa las trayectorias de impedancia, generando tanto disparos espurios como fallas no detectadas.