Ingeniería Eléctrica · 2008
Clasificación y procesamiento de los registros de perturbaciones de la red de transmisión de ISA
Las entidades asociadas al negocio de la energía eléctrica en cualquier parte del mundo deben trabajar bajo direccionamientos que apunten a un mejoramiento continuo, mediante el empleo de los medios y la tecnología que tienen a su alcance. Una forma de implementar estas tecnologías comprende la explotación de la información que hace parte de las bases de datos, la información adquirida diariamente y los historiales que posee cada compañía, con el fin de convertirlas en herramientas útiles y de valor agregado para las metas de las distintas organizaciones. Las empresas dedicadas al negocio de la transmisión de energía no son ajenas a estos procesos de mejoramiento, innovación y actualizaciones tecnológicas, como es el caso de Interconexión Eléctrica S.A. ESP - ISA - quien es el mayor transportador de energía eléctrica del Sistema de transmisión nacional colombiano. En busca de encontrar las mejores prácticas para realizar la operación del sistema eléctrico de potencia, así como los análisis en tiempo real y postoperativos, ISA adopta e implementa las herramientas más sobresalientes que apunten a este objetivo. En el presente trabajo, se realiza un análisis a la información presente en los registros de osciloperturbografía de los años 2001 a 2006 asociados a las líneas de transmisión de ISA, mediante el cuál se obtiene al terminar el desarrollo del proyecto, un vector característico de los diferentes tipos de fallas a los que están sometidos las líneas de transmisión de ISA. Se implementa a través del desarrollo de este proyecto una metodología que implica la creación de una base de datos fundamentada en información estructurada, partiendo del registro histórico que se tiene de los diferentes eventos ocurridos desde el año 2001 hasta el año 2006. Para esta nueva base de datos, se realiza una clasificación de los registros de acuerdo al tipo y causa de la falla, con base en los análisis y diagnósticos hechos por los diferentes analistas expertos de ISA. Para la creación del vector característico se toman en cuenta los parámetros eléctricos más significativos según concepto de los expertos. La metodología implementada para la extracción de las diferentes características eléctricas comprende desde el estudio de diferentes algoritmos y programas de Matlab en un archivo prototipo, hasta la implementación automática en una base de datos que posee más de 9000 eventos, de los cuales no todos son procesados debido a las restricciones que se deben tener en cuenta para el estudio y la formación del vector característico final. Finalmente la información almacenada en el vector característico final, es analizada con técnicas estadísticas básicas, como la media y la desviación estándar, para encontrar los mejores patrones de agrupamiento y correlación que permitan la caracterización de los diferentes tipos de falla asociados a las líneas de transmisión.
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Contenido
- RESUMENp. 11
- CAPÍTULO 1: OPERACIÓN DE LA RED DE TRANSMISIÓN DE ISAp. 13
- INTRODUCCIÓNp. 13
- SISTEMA ELÉCTRICO COLOMBIANOp. 14
- AGENTES DEDICADOS A LA GENERACIÓNp. 14
- AGENTES DEDICADOS A LA DISTRIBUCIÓNp. 15
- AGENTES DEDICADOS A LA TRANSMISIÓNp. 17
- ISAp. 18
- SISTEMAS DE PROTECCIONESp. 20
- REGISTRADORES DE FALLASp. 23
- ANÁLISIS POST-OPERATIVOp. 25
- COMTRADEp. 38
- IMPORTANCIA DE LOS REGISTRADORES DE FALLAp. 28
- FORMATO COMTRADEp. 31
- ARCHIVOS DE CONFIGURACIÓN (.CFG)p. 32
- ARCHIVOS DE DATOS (.DAT)p. 34
- CAUSA DE LA FALLAp. 101
- ESTRUCTURACIÓN DE LA INFORMACIÓNp. 41
- EVENTOS NO ALMACENADOSp. 50
- ARCHIVOS .EVEp. 51
- DE VECTORES CARACTERÍSTICOSp. 52
- CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICASp. 52
- FILTRADO ANÁLOGO Y DIGITALp. 55
- EVENTO PROTOTIPOp. 56
- ARCHIVO COMTRADE DEL EVENTO PROTOTIPOp. 57
- Rangos de fallap. 59
- VALIDACIÓN DE RESULTADOSp. 64
- VECTOR CARACTERÍSTICO DEL ARCHIVO PROTOTIPOp. 66
- PRE-PROCESAMIENTO DE LOS REGISTROS DE OSCILOPERTURBOGRAFÍAp. 69
- ACCESO A LA BASE DE DATOSp. 69
- ALGORITMO DE DETECCIÓN DE FALLAp. 73
- CONDICIONES PARA PROCESAMIENTO DE DATOSp. 78
- CONDICIÓN DE TIEMPO DE DURACIÓN DE LA FALLA DETECTADAp. 78
- CONDICIÓN DE LA FALLA INICIALp. 80
- CONDICIÓN DE POLO ABIERTOp. 81
- RESTRICCIÓN DE LA INFORMACIÓN PROCESADAp. 82
- Direccionalidad de la fallap. 85
- Campo de bahía de línea en el archivo de configuraciónp. 89
- Campos faltantes del archivo de configuraciónp. 91
- CONSTRUCCIÓN DEL VECTOR CARACTERÍSTICOp. 94
- CAMPOS DEL VECTOR CARÁCTERÍSTICOp. 95
- Subestructura Subestacionp. 96
- Subestructura bahiap. 96
- Subestructura fallap. 97
- Subestructura fasep. 98
- CAPÍTULO 5: ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN ALMACENADAp. 101
- ANÁLISIS POR CAUSA DE LA FALLAp. 101
- CAPÍTULO 6: APORTESp. 122
- CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES Y OBSERVACIONESp. 126
- CONCLUSIONESp. 126
- OBSERVACIONESp. 129
- BIBLIOGRAFÍAp. 131
- Tabla 1. Agentes dedicados a la distribución en Colombiap. 16
- Tabla 2. Agentes dedicados a la transmisión en Colombiap. 17
- Tabla 3. Características eléctricas extraídas de un registro de osciloperturbografíap. 53
- Tabla 4. Vectores de salida del módulo de detección de fallap. 75
- Tabla 5. Etiquetas descartadas para el procesamiento de datosp. 90
- Tabla 6. Causas de las fallas y el número total de casos asignados a cada unap. 102
- Tabla 7. Nombre asignado a cada fase fallada en el análisis estadísticop. 103
- Tabla 9. Causas agrupadas en la categoría de Otrosp. 107
- Tabla 10. Número de casos dependiendo de la fase fallada en cada causa de fallap. 111
- Tabla 11. Agrupamiento de las fases falladas de acuerdo a la causap. 113
- Tabla 12. Agrupamiento de acuerdo a la fase falladap. 113
- corresponde a la desviación estándarp. 115
- cada tipo de falla presentadap. 120
- Tabla 15. Resultado de un análisis estadístico para los diferentes tipos de fallap. 124
- Figura 1. Esquema General de un SEPp. 13
- Figura 2. Distribución territorial de los tres principales transportadores del STNp. 18
- Figura 3. Formas en que se puede presentar una perturbación en un SEPp. 23
- durante una fallap. 24
- Figura 5. Registrador de Fallasp. 29
- Figura 7. Estructura de un archivo de configuración (.cfg)p. 33
- Figura 8. Estructura de un archivo de datos (.dat) en formato ASCIIp. 36
- en SIGO para los años 2001 a 2006p. 44
- Figura 10. Tipos y Causas de Fallas encontrados en SIGOp. 45
- datos estructuradap. 47
- Figura 12. Estructura de la nueva base de datos creadap. 49
- señalesp. 56
- características de los COMTRADEp. 58
- Figura 15. Señales del registro prototipo en el software Indactic-WinEVEp. 60
- (área azul)p. 61
- prototipop. 63
- Figura 18. Visualización del documento donde se realizó la validación de resultadosp. 65
- Figura 19. Resultados obtenidos de la extracción de características eléctricasp. 68
- Figura 21. Diagrama de flujo asociado al modulo de detección de fallap. 77
- Figura 22. Diagrama de flujo para la condición de duración de la falla detectadap. 79
- Figura 23. Diagrama de flujo para la verificar la condición de polo abiertop. 83
- Figura 24. Direccionalidad de las protecciones asociadas a las líneas de transmisiónp. 85
- Figura 25. Rango establecido para determinar fallas hacia adelantep. 87
- Figura 26. Diagrama de flujo para ilustrar el algoritmo de direccionalidad de la fallap. 89
- procesamiento de un registro de osciloperturbografíap. 93
- Figura 28. Campos de la variable donde se almacena el vector característicop. 95
- característico creadop. 99
- fase A a tierra (Falla1)p. 103
- ilustra la correspondiente a Alta Vegetaciónp. 105
- Figura 33. Diagrama circular de las causas de las fallas una vez fueron agrupadasp. 108
- y desviación estándarp. 112
- falla una vez han sido ordenadas por grupos de fase falladap. 114
- agrupadas en fallas por fase sin importar la fase falladap. 116
- corrientep. 117
- formato COMTRADEp. 31