LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN LÍNEAS AÉREAS MODELADAS CON PARÁMETROS DISTRIBUIDOS Oscar Cabrera Chirre Decimo Séptimo Programa de Titulación por Actualización.

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1 LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN LÍNEAS AÉREAS MODELADAS CON PARÁMETROS DISTRIBUIDOS Oscar Cabrera Chirre Decimo Séptimo Programa de Titulación por Actualización de Conocimientos Especialidad : Ingeniería Eléctrica

2 M ATERIA DEL INFORME Problemática y Propuesta de solución Modelo matemático Aplicación del Modelo de Parámetros Distribuidos en el calculo de Distancia de Falla. Aplicación del Modelo de Parámetros Distribuidos en el Cálculo de Resistencia de Falla. Aplicación del Análisis Multi-resolución en la Sincronización de Registros Oscilográficos. Resultados Caso línea simple Caso líneas paralelas Influencia de la de-sincronización de señales en el error Conclusiones y recomendaciones

3 P ROBLEMÁTICA Y P ROPUESTA DE S OLUCIÓN o Los cálculos de distancia de falla dado por los relés de protección de una línea son aproximados ya que solo toman en cuenta información de un solo lado de la línea. Además recurren a simplificaciones como la omisión del efecto capacitivo o el acoplamiento mutuo entre líneas. o La rutina de calculo de distancia de falla usando información de ambos extremos de una línea del programa SIGRA (programa de mayor uso) no permite ver su código fuente por lo cual ante malos desempeños de este no se tenia una rutina de calculo de distancia de falla de respaldo. o En la práctica se tienen señales oscilográficas de-sincronizadas en los relés de ambos extremos de una línea. Esto introduce un error importante en el calculo de distancia de falla como se verá mas adelante.

4 P ROBLEMÁTICA Y P ROPUESTA DE S OLUCIÓN o En este trabajo se presenta una metodología para la localización de fallas, calculo de resistencias de falla y sincronización de señales usando la información de dos terminales. Esta metodología toma en cuenta la capacitancia distribuida de las línea y el acoplamiento mutuo entre líneas paralelas.

5 L ÍNEA AÉREA M ODELADA CON P ARÁMETROS D ISTRIBUIDOS

6 M ODELO DE P ARÁMETROS D ISTRIBUIDOS EN EL CALCULO DE R ESISTENCIA DE F ALLA Línea simple: En las redes de secuencia positiva, negativa y cero se cumple:

7 M ODELO DE P ARÁMETROS D ISTRIBUIDOS EN EL CALCULO DE R ESISTENCIA DE F ALLA Línea paralela: En las redes de secuencia positiva, negativa se cumple lo anterior, mientras que en la secuencia cero:

8 M ODELO DE P ARÁMETROS D ISTRIBUIDOS EN EL CALCULO DE R ESISTENCIA DE F ALLA

9 Rotación de los fasores corriente y tensión de la fase “B” 120° (sentido anti-horario) Rotación de los fasores corriente y tensión de la fase “C” 120° (sentido horario)

10 M ODELO DE P ARÁMETROS D ISTRIBUIDOS EN EL CALCULO DE R ESISTENCIA DE F ALLA

11 A PLICACIÓN DEL MÉTODO MULTI - RESOLUCIÓN A LA SINCRONIZACIÓN DE SEÑALES Error de cálculo VS Desincronización

12 A PLICACIÓN DEL MÉTODO MULTI - RESOLUCIÓN A LA SINCRONIZACIÓN DE SEÑALES Diagrama esquemático del análisis multi- resolución

13 A PLICACIÓN DEL MÉTODO MULTI - RESOLUCIÓN A LA SINCRONIZACIÓN DE SEÑALES Señales Gamma y su Señal Detalle

14 A PLICACIÓN DEL MÉTODO MULTI - RESOLUCIÓN A LA SINCRONIZACIÓN DE SEÑALES Correlación Cruzada entre las Señales Detalle de Envío y Recepción

15 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE Resultados línea perfectamente transpuesta

16 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE Resultados línea sin transposición

17 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE Resultados de cálculo de resistencia de falla

18 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE Resultados del cálculo de desfasaje envío – recepción

19 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE Comparación de los transitorios generados por fallas

20 R ESULTADOS LÍNEA PARALELA Resultados línea perfectamente transpuesta

21 R ESULTADOS LÍNEA PARALELA Resultados línea sin transposición

22 R ESULTADOS LÍNEA PARALELA Resultados de cálculo de resistencia de falla

23 R ESULTADOS LÍNEA PARALELA Resultados de cálculo de desfasaje envío – recepción

24 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE C ASO R EAL Unifilar Red Eléctrica Línea simple Sincronización y Correlación Cruzadas Caso L1008 – 27ENE12

25 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE C ASO R EAL Calculo de distancia de falla Caso L1008 – 27ENE12

26 R ESULTADOS LÍNEA SIMPLE C ASO R EAL Resultados del cálculo

27 R ESULTADOS LÍNEA PARALELA C ASO R EAL Unifilar Red Eléctrica- Línea paralela

28 R ESULTADOS LÍNEA PARALELA C ASO R EAL Sincronización y Correlación Cruzadas Caso L2232 – 24SET12.

29 R ESULTADOS LÍNEA PARALELA C ASO R EAL Resultado de cálculo Cálculo de distancia de falla Caso L2232 – 24SET12

30 C ONCLUSIONES Los cálculos de distancia de falla en líneas transpuestas incurren en errores del orden de 200 a 300 metros (errores bajos), mientras que para líneas sin transposición los errores aumentan hasta ser de 2 a 3 kilómetros. En configuraciones de línea simples el error en el cálculo de distancia de falla se incrementa a medida que aumenta la resistencia de falla y el punto de falla se aleja del extremo de envío. Por otro lado el error en el cálculo de distancia de falla para configuración de líneas paralela no tiene una relación directa con la resistencia de falla ni la distancia desde el punto de falla al extremo de envío. Los errores de cálculo de resistencia de falla son bajos, tanto para líneas simples como paralelas, siendo estos referenciales ya que solo sirven para concluir si la impedancia de falla es alta o baja. En los casos de fallas trifásicas los errores de cálculo usando la red de secuencia incremental son muy altos, tanto para línea simple y paralela por lo cual se recomienda se debe usar solamente la red de secuencia positiva en el cálculo de resistencia de falla para el caso de fallas trifásicas. El método de sincronización usado es el más adecuado para sincronizar señales desfasadas pues el error que se incurre en su uso es de aproximadamente 0.04%. El valor imaginario de la distancia de falla (que idealmente es cero) aumenta a medida que aumenta el error de cálculo de distancia de falla originado por la desincronización entre las señales de envío y recepción. Los mejores niveles de resolución para la detección de transitorios en señales de corriente son los más bajos (nivel uno o nivel dos) y las funciones wavelet más adecuadas son las daubechies: db1, db3 y db5 y las biorthogonales: bior3.1y bior3.3.

31 R ECOMENDACIONES Escoger el extremo de envío como aquel que aporte más corriente de falla (punto de falla estará cercano al extremo de envío) con lo cual se incurrirá en menores errores de cálculo. Dado que los resultados de calculo son valores de distancia de falla por secuencia positiva y negativa, se recomienda escoger el resultado que presente menor valor imaginario de distancia de falla (idealmente cero). Se recomienda usar el método expuesto para la localización de fallas en líneas aéreas de alta y extra alta tensión por ser un método que presenta bajos errores Se recomienda profundizar el estudio del método de análisis multi-resolución en futuros trabajos de localización de fallas por ondas viajeras, ya que en el presente informe este método ha permitido obtener errores muy bajos y un análisis preciso de señales discretas en el dominio del tiempo.