Algoritmo de alta velocidad para la detección de fallas monofásicas en líneas de transmisión

Abstract

Los sistemas de potencia van incrementando su nivel de carga debido al crecimiento de las ciudades, además la topología de la red va cambiando con la integración de nuevas tecnologías de generación. Esto despierta interés en el comportamiento de los esquemas encargadas de proteger el sistema de potencia, con el propósito de aumentar la confiabilidad, así como la velocidad de respuesta de la protección. Los esquemas de protección primarios están configurados para responder de forma instantánea ante una falla. Además cuentan con una configuración de respaldo la cual responde ante una falla de la protección primaria, esto incrementa el tiempo de liberación de las fallas, también la apertura involuntaria de la protección debida a transitorios que alcanzan magnitudes que son interpretadas por la protección como una falla, tiene como objetivo mejorar la confiabilidad del sistema. Los equipos de protección durante décadas han basado sus rutinas de decisión estimando un fasor de frecuencia fundamental mediante algoritmos de Fourier, que lo limita a esperar un ciclo de la señal de entrada (16 ms), además de las muestras que el equipo debe esperarse antes de confirmar la falla en la zona que le corresponde proteger. Trabajos previos han presentado algoritmos que trabajan con longitud de ventanas inferiores a un ciclo donde se obtienen características de la señal como su polaridad y funcionan como técnicas de bloqueo para la protección principal, discriminando la ubicación de la falla. En este trabajo se presenta una metodología no convencional para el procesamiento de la señal proveniente de los transductores de corriente, omitiendo el filtro pasa bajas y trabajando con la señal cruda, extrayendo sus vectores propios dinámicos por medio de una técnica de reducción de dimensión de datos que emplea la descomposición dinámica modal de la señal, permitiendo detectar la fallas monofásicas en la línea de transmisión usando medio ciclo de las cantidades incrementales de la corriente y así caracterizar una falla monofásica con anticipación a la protección convencional, lo cual permite aumentar la confiabilidad del relevador confirmando o enviando alertas al esquema de protección. Como validación del algoritmo propuesto se presentan varios casos de estudio con la finalidad de distinguir entre los posibles eventos presentes en una línea de transmisión y caracterizar la falla de interés.