Articulo 16

download Articulo 16

of 11

  • date post

    05-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    130
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of Articulo 16

1. Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N. 47. pp. 176-186. Marzo, 2009Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N. 47 Marzo 2009Tcnica para identificar faltas transitorias ypermanentes en lneas de transmisin, utilizandola transformada WaveletMethodology for the identification of transientand permanent faults in overhead transmissionlines, using wavelet transformsMiguel Martnez*Departamento de Conversin y Transporte de Energa de la UniversidadSimn Bolvar, Valle de Sartenejas, Baruta, 89000. Caracas, Venezuela(Recibido el 6 de noviembre de 2007. Aceptado el 6 de noviembre de 2008)ResumenEn el presente documento, se presenta un algoritmo que permite distinguir deforma clara y precisa, las faltas transitorias de las permanentes. Adicionalmentese determina el instante de extincin del arco secundario, para as evitar ocontrolar de forma efectiva y segura la operacin de reconexin monofsicaen sistemas de transporte de energa. El mtodo de identificacin se basa enla determinacin de las caractersticas de alta frecuencia que posee la sealde tensin de la fase en falta antes del despeje y de la corriente en una fasesana y las relaciona de forma independiente mediante una auto-correlacincruzada. Para el anlisis de la seal y extraccin de los componentes de altafrecuencia, se ha utilizado la transformada Wavelet. El algoritmo propuestose prob en un sistema base de 380 kV, funcionando de forma correcta entodos los escenarios planteados y logrando una identificacin precisa en losprimeros 25 ms de la falta.----- Palabras clave: Fallas permanentes y transitorias, ReconexinMonofsica, ATP/EMTP, Transformada Wavelet.AbstractIn this document an algorithm to detect and distinguish the transient andpermanent faults, is developed. Also, the algorithm takes into account thedetermination of the secondary arc extinction time, to avoid effectively themonopolar reclosing onto faulty phase. The identification method is based* Autor de correspondencia: telfono: + 58 + 212 + 906 41 33, fax: + 58 + 212 + 9064133, correo electrnico: mmlozano@usb.ve (M. Martnez).176 2. Tcnica para identificar faltas transitorias y permanentes en lneas de transmisin, utilizando...on the frequency spectrum characteristics of the voltage waveform of thefaulty phase before the operation of the breaker and the current waveformof a healthy phase. Both spectrums are correlated independently using across correlation ship. For the signal analysis the wavelet transform are used.The proposed methodology was tested in a electrical system with a nominalvoltage of 380 kV, working right in all scenarios studied, reaching the rightidentification of the permanent or transient fault within the 25 ms after faultsoccurs.----- Keywords: Permanent and transitory faults, monopolar reclosing,ATP/EMTP, Wavelet Transform.Introduccin en especfico seis bloques (DC, fundamental, ter- cer armnico, segundo con cuarto y sexto, quintoEn los sistemas de transporte de energa moder-con sptimo y noveno y componentes entre 500nos, se suele utilizar la posibilidad de reconexiny 1000 Hz). Como tipo de arquitectura se utili-monofsica para minimizar los efectos de la faltaza una red del tipo feedforward con una capasobre la estabilidad del sistema, ya de por s cr-oculta, seis de entrada y una de salida. Posterior-tica, debido a los lmites de la operacin actual. mente, Bo et. al [7] plantean el problema basn-Sin embargo, un alto porcentaje de las faltas mo-dose en las seales de corriente de las fases sanas,nofsicas son transitorias y suelen desapareceruna vez despejada la falta desde los extremos deunos pocos ciclos despus de despejada la fase la lnea. Especficamente, utilizan como criterioafectada. Algunos problemas que se pueden ata- la energa espectral de los componentes de altacar a este respecto, son por un lado la identifica-frecuencia de estas seales, para distinguir entrecin precisa de la transitoriedad de la falta y aslas faltas permanentes y las transitorias. Basadosevitar la reconexin y por otro lado, establecer en los mismos criterios expuestos por Bo et. almediante el anlisis digital de seales, el instan-[7], Jiang et al [6], plantean resolver el problemate de extincin del arco secundario, para realizar utilizando Wavelets como herramienta para obte-la reconexin (en caso de faltas transitorias), de ner las componentes de alta frecuencia. Por lti-la forma ms rpida posible [1-8]. Existen variasmo, Radojevic et. al [5] plantean la extraccin delmetodologas que han sido publicadas desde hacetercer armnico de la tensin y establecen un cri-casi 20 aos, como por ejemplo [1], en el cual por terio comparativo entre esta magnitud obtenida yprimera vez se ataca el problema de la distincinla estimacin previa de la localizacin de la falta.entre faltas transitorias y permanentes, haciendoLa metodologa se basa en la simplificacin deluso de la estimacin fasorial. La metodologa se modelo del arco mediante una seal cuadrada.basa nicamente en la informacin suministrada En este trabajo, se plantea el anlisis de las se-por la seal de tensin de la fase fallada, despus ales de tensin e intensidad medidas en uno dedel despeje por parte de los elementos de protec- los nudos cercanos al punto de falta, para tratarcin, estimando la tensin presente en ese con- de establecer una metodologa que permita deter-ductor, en las condiciones bajo estudio. minar con rapidez y seguridad, la condicin deEn [2], el problema se resuelve mediante la utili- transitoriedad o no de la falta (monofsica) y pos-zacin de una red neuronal adecuadamente entre-teriormente, el instante de extincin del arco se-nada, la cual utiliza como informacin de entra- cundario, independientemente de la localizacinda, las componentes de frecuencia de la seal de de la falta. De esta manera, se puede configurartensin obtenida despus del despeje de la falta,un esquema de reconexin adaptativo (para faltas177 3. Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N. 47. Marzo, 2009monofsicas) que mejore la respuesta dinmi-energa en la columna del arco. Esta es escrita enca del sistema ante este tipo de eventualidades,la ecuacin (1), como:logrando minimizar los tiempos de reconexino de despeje completo y evitando reconexiones dg 1sobre falta. Para ello, se utiliza como herramien- = (G g ) (1)ta de anlisis, la transformada Wavelet [9-13] ydt en particular el espectro de alta frecuencia de las Donde:seales de tensin e intensidad. La frecuenciade muestreo, seleccionada es de 10 kHz, lo queg, es la conductancia variable con el tiempo.hace que sea un planteamiento factible de ser im- G, es la conductancia estacionaria del arco yplementado a corto plazo en microprocesadorespara tareas en tiempo real, como se requiere en , es la constante de tiempo.los sistemas de proteccin. Adems, utiliza las G, es la conductancia que se medira si la con-seales ms reales posibles, incluyendo en las si-dicin del arco primario fuera sostenida por unmulaciones, los modelos adecuados de los trans- perodo largo de tiempo desde una fuente externaformadores de medida (tensin e intensidad). La y puede ser representada mediante la funcin ex-metodologa propuesta, fue validada para un sis-puesta en la ecuacin (2):tema sencillo de dos barras a 380 kV, simuladomediante ATP/EMTPy analizado en Matlab. i G= (2)Modelacin del arco(uo + R i ) lEl anlisis propuesto, se basa precisamente en la Donde:extraccin de la informacin que incorpora a lasuo es una constante y es definida en por unidad deseales de tensin e intensidad del sistema elctri-la longitud del arco.co, el arco elctrico que puede o no estar presenteen la falta monofsica estudiada. Si no hay arco, seR, es la componente resistiva del arco, en por uni-estara tratando de una falta con muy alta probabi- dad de longitud.lidad de ser permanente, mientras que su presenciadetermina la transitoriedad de la falta, por formar l, es la longitud del arco, la cual puede variar conparte de ella el canal ionizado de aire que hay en- el tiempo.tre el conductor energizado y otro posiblemente a i, es la corriente del arco.tierra. Por tanto, el modelo que se tome del arcoprimario y secundario de falta, es crucial en la pre- En general, para el arco primario, se asume que lacisin de la metodologa que se trabaje.longitud del arco es constante, dado el corto tiem-po de interrupcin. Los parmetros utilizados seExisten diversos trabajos [14, 15, 16, 17, 18]muestran en la Tabla 1 y se obtuvieron de [18],donde se plantea el uso adecuado de modelos para un sistema de 380 kV, muy cercano al de ladel arco de falta, para simular de una forma msaplicacin de este trabajo.real el comportamiento de las seales de tensiny corriente registradas en las barras de las subes- Tabla 1 Parmetros del modelo de arco elctricotaciones. El modelo seleccionado, es el de arcodinmico desarrollado por el Prof. Kizilcay [14, uoR (m/ Parmetro l (cm)16]. El modelo es relativamente sencillo de im-(V/cm) cm)(ms)plementar en el ATP, especficamente en el len- Valor9,6 1 0,8 350guaje de programacin MODELS [19]. La ecua-cin del arco derivada desde un punto de vista de La solucin de la ecuacin diferencial, se ejecutasistemas de control, est basada en el balance de por medio de la instruccin LAPLACE disponi-178 4. Tcnica para identificar faltas transitorias y permanentes en lneas de transmisin, utilizando...ble en el lenguaje MODELS de ATP, mediantesea mediante la estimacin de las componentes dela instruccin (LAPLACE(gp/G):= (1|s0) / (1|s0frecuencia fundamental o utilizando directamente+ TAU|s1)). El modelo se incorpora al sistema la informacin en frecuencia, en tiempo o en tiem-como una resistencia variable controlada desde el po-escala, para extraer las caractersticas ms im-lenguaje de programacin (RTACS), tal como se portantes de las componentes de alta frecuencia.muestra en la figura 1.Figura 1 Modelo del Arco Elctrico, a travs de unaR variable, controlada desde MODELSEn la figura 2 se muestra la respuesta del voltajeregistrado en el punto de falta, con y sin el mode-lo de arco primario anteriormente descrito. Comopuede notarse