ESQUEMAS PUT Y POTT.pdf

C-VI. Curso: IPROSEP, Introducción a la Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia, IIE-FING-UdelaR 2015. Pág. 1 de 47

C-VI. TELEPROTECCIÓN o

SISTEMAS DE PROTECCIÓN CON TELECOMUNICACIÓN

protection using telecommunication (IEC)

pilot protection (US)

Son sistemas de protección que requieren telecomunicación entre extremos de la sección protegida

de un sistema de potencia.

1. CLASIFICACIÓN DE LAS TELEPROTECCIONES. DIAGRAMA DE LOS

DISTINTOS TIPOS.

1.1. PROTECCIÓN CON SELECTIVIDAD ABSOLUTA Y CON

TELECOMUNICACIÓN;

PROTECCIÓN DE ALCANCE DEFINIDO Y CON TELECOMUNICACIÓN

unit protection using telecommunication (IEC)

Protección de selectividad absoluta en que se transmiten mediante telecomunicación

magnitudes eléctricas del sistema de potencia de un extremo al otro de la sección o equipo

protegido, ya sea en forma analógica o digital para su comparación en el extremo receptor.

1.2. PROTECCIÓN CON SELECTIVIDAD RELATIVA Y CON

TELECOMUNICACIÓN;

PROTECCIÓN DE ALCANCE INDEFINIDO Y CON TELECOMUNICACIÓN

non-unit protection using telecommunication (IEC)

directional comparison protection (US)

Protección de selectividad relativa en que se trasmiten mediante telecomunicación señales para

disparar en forma permisiva o interdisparar interruptor(es) remoto(s) cuando hay una falta

interna, o

bloquear el disparo ante faltas externas.

En EEUU (US) el término "directional comparison protection" se aplica a todas las funciones

de protección con comunicación de selectividad relativa, sean o no funciones de distancia con

sobrealcance o subalcance.

Se muestra a continuación la correspondencia entre los nombres utilizados en las normas IEC e

IEEE para la teleprotección y los dos grandes grupos de teleprotección.

Nomenclatura IEC Nomenclatura IEEE

Teleprotección Protection using Telecommunication Pilot Schemes

Alcance definido

(selectividad absoluta)

con telecomunicación

Unit (Longitudinal Differential, Phase

Comparison)

Current Differential, AC Pilot-

Wire, Phase Comparison

Alcance indefinido

(selectividad relativa)

con telecomunicación

Non-Unit (PUP, IUP, POP, …) Directional Comparison

(PUTT, DUTT, POTT, …)


Los nombres IEC e IEEE específicos de cada tipo de teleprotección se presentan en cada uno de

los capítulos siguientes.

Como muestra la figura anterior los nombres de los tipos de protección según IEC se forman con:

El modo de operación

El principio de medida

Por ej.: Protección de distancia con sobrealcance permisivo (permissive overreach distance

protection).

Es importante recordar lo ya visto anteriormente en el curso:

Sistemas de protección y sus elementos constitutivos

Selectividad

Ver cap. 5. Ver cap.6.2.

Ver cap.6.

Ver cap.6.1.

Ver cap.5.1.1.

Ver cap.5.1.2.

Ver cap.5.1.3.

Ver cap.5.2.1.

Ver cap..5.2.2

Ver cap.5.2.3.


2. Selectividad (repaso de lo ya visto).

UNIT = SELECTIVIDAD ABSOLUTA o Alcance Definido.

La operación y selectividad de la función o sistema de protección respecto de la sección protegida

dependen de la comparación de las cantidades eléctricas de cada uno de los extremos de la

sección protegida.

NON-UNIT = SELECTIVIDAD RELATIVA o Alcance Indefinido.


dependen de la medida de cantidades eléctricas en un extremo de la sección protegida. En

algunos casos depende del intercambio de señales de lógica entre los extremos (teleprotección).

3. Bloques funcionales de la teleprotección de selectividad relativa (Emisión y Recepción).

Nombres de los esquemas de teleprotección.

EMISIÓN de la señal de teleprotección

Alcance de la zona que emite.

RECEPCIÓN de la señal de teleprotección

Efecto de la señal recibida en la función que

debe o no disparar.

SOBREALCANCE = OVERREACH (RO)

Quién emite es una función o zona con:

alcance > línea protegida (o fuera de ella **)

PERMISIVO = PERMISSIVE

La recepción

habilita o permite el disparo de la función o

zona

SUBALCANCE = UNDERREACH (RU)

Quién emite es una función o zona con:

alcance < línea protegida

BLOQUEO = BLOCKING

La recepción bloquea el disparo de 1a

función o zona

Siempre va asociada a sobreaclance

RU = Underreach , RO = Overreach

SOBREALCANCE y SUBALCANCE se refieren al alcance de LA FUNCIÓN QUE

EMITE.

o Nota **: Para el caso de Sobrealcance a Bloqueo, “sobrealcance” debe entenderse como

“alcance fuera de la línea protegida” (hacia atrás) y no “alcance mayor que la línea

protegida” (hacia adelante) como en todos los otros casos. “Alcance fuera de la línea

protegida” aplica a todos los casos de sobrealcance.

PERMISIVO o BLOQUEO se refieren al efecto de la señal recibida EN LA FUNCIÓN

QUE DEBE O NO DISPARAR.

El alcance de la zona de emisión de la teleprotección y el efecto de la señal recibida en la función

que debe o no disparar determinan en general el nombre de la teleprotección: subalcance

permisivo, sobrealcance a bloqueo, etc.


4. Tiempos de latencia de la comunicación (repaso de lo ya visto).

Valores posibles o típicos.

Canal de teleprotección Canal de teledisparo

Fibra óptica (FO) / SDH 5 ms 10 ms

PLC (carrier u onda portadora) 10 ms 20 ms

Por ej. en Uruguay la red SDH de UTE tiene latencia máxima de hasta 8 – 12 ms entre dos puntos

cualesquiera.

En Montevideo la latencia es menor o igual a 2 ms.

10 ms es un valor normal en redes SDH.


5. DISTINTOS TIPOS DE PROTECCIÓN DE SELECTIVIDAD RELATIVA Y CON

TELEPROTECCIÓN (NON-UNIT)

Se verán distintos esquemas de teleprotección, de subalcance o sobrealcance, permisivos y de

bloqueo, variantes, etc.

Es importante además de analizar el principio de funcionamiento, analizar el comportamiento en

las siguientes situaciones

línea en vacío y ocurre un cortocircuito en ella cercano al interruptor abierto,

falla del canal de comunicación.

5.1. SUBALCANCE.

5.1.1. PROTECCIÓN CON SUBALCANCE PERMISIVO

permissive underreach protection (IEC) (PUP)

permissive underreaching transfer trip protection (US-IEEE) (PUTT)

Protección que usa telecomunicación, generalmente de distancia, con protección de subalcance en

ambos extremos de la sección o equipo protegido, en que se trasmite una señal cuando la

protección de subalcance detecta una falta.

La recepción de esa señal en el otro extremo inicia el disparo si la protección local permisiva en

ese otro extremo detectó la falta.

Diagrama lógico simplificado (IEC):


Diagrama lógico simplificado (IEEE):

Subalcance permisivo:

Emite una función o zona con alcance < línea protegida (Zona 1 = RU < distancia de la línea)

La recepción habilita o permite el disparo de una función o zona que sobrealcanza la línea

(RO)

La Zona 1 (RU) también dispara localmente al interruptor en forma instantánea.

No emite para defectos fuera de la línea.

Criterio de ajuste

Las zonas que emiten (RU) (Zona 1 por ej.) de ambos extremos deben solaparse.

En caso contrario habrá defectos en el medio de la línea no disparados ni por RU ni por RO en

forma instantánea.

Variantes.

Nunca se emite para defectos fuera de la línea (la zona de emisión es hacia adelante y con

subalcance).

Entonces la función permisiva (la función cuyo disparo es habilitado por la recepción) puede

ser no direccional.

A veces la señal recibida es considerada solamente durante cierto período luego del arranque

de la función permisiva (RO) y no considerada si llega tarde (pasado dicho período).

Funciones de protección RU que se usan generalmente:

Para defectos entre fases: distancia (21P)

Para defectos a tierra: distancia (21N)

pues se debe garantizar el subalcance de los bloques RU.


Los criterios permisivos (RO) pueden ser:

Arranque de Zona 3 de distancia (direccional hacia adelante o no direccional)

Arranque de Zona 2 (hacia adelante)

Función de subimpedancia direccional o no direccional

Subtensión

Sobrecorriente

Función de distancia

El tiempo de disparo en el extremo que NO ve el defecto en Zona 1 es entre 15 y 40 ms superior al

de operación de Zona 1 (debido al tiempo de la telecomunicación: tiempo del canal más el tiempo

de propagación.

La RO o Zona 2 puede tener además disparo temporizado (respaldo) para disparar la línea ante

faltas en el final de la línea (defectos no vistos por la Zona 1 o RU). No forma parte del esquema

de teleprotección.

Esto es necesario para proteger el final de línea cuando el interruptor remoto está abierto.

Visto lo antedicho es conveniente proveer algún mecanismo para mejorar esa situación y bajar el

tiempo de operación para defectos en el extremo remoto cuando el interruptor está abierto.

Se puede usar un contacto repetidor NC (52b) para emitir (trasmitir) si el interruptor está abierto.

El cierre del contacto 52b se retarda 1 o 2 ciclos para evitar disparos equivocados de la función RO

en el otro interruptor, cuando el interruptor 52 está siendo disparado por un defecto en la barra o

externo a la línea. Otra alternativa puede ser usar la función de eco que se describe en 5.2.4

La señal de teleprotección debe ser codificada.

Normalmente se usa un canal FSK (frequency shift keying).

En reposo se trasmite la frecuencia de guardia y conmuta a la frecuencia de disparo cuando la

función de subalcance (RU) opera (emite).

Como la señal de guardia se trasmite permanentemente, el canal puede ser verificado también

permanentemente.

Dependability (operar cuando debe) y velocidad.

↓ PLC. La señal debe pasar por la línea en falta, en que hay interferencia y atenuación. El peor

caso es una falta trifásica cercana a la emisión.

↓ Si el interruptor del extremo remoto está abierto, este esquema no protege el tramo de línea

más allá de la RU. El extremo remoto no ve defecto pues su interruptor está abierto; el extremo

local no ve el defecto en RU (Zona 1) pues está más allá.

Security (no disparar cuando no debe).

↓ Puede haber falsas señales inducidas por movimientos de seccionadores o interruptores.

↑ Una función permisiva direccional hacia adelante aumenta la security (respecto a la variante

con función permisiva no direccional).

↓ En líneas en paralelo con PLC debido a la mutua entre las líneas, se pueden inducir señales

de la teleprotección de una línea en la otra línea.


5.1.2. PROTECCIÓN CON SUBALCANCE Y CON TELEDISPARO

intertripping underreach protection (IEC) (IUP)

direct (non permissive) underreaching transfer trip protection (US-IEEE) (DUTT)

subalcance directo




La recepción de esa señal en el otro extremo inicia el disparo independientemente de la protección

local (disparo directo).




Subalcance con teledisparo:


La recepción produce el disparo.


Se agrega una Zona 2 de disparo temporizado (respaldo) para disparar la línea ante faltas en el

final de la línea (defectos no vistos por la Zona 1 o RU). No forma parte del esquema de

teleprotección.


Criterio de ajuste

Las zonas que emiten (RU) (Zona 1 por ej.) de ambos extremos deben solaparse.

En caso contrario habrá defectos en el medio de la línea no disparados en forma instantánea.

No emite para defectos fuera de la línea.

Funciones de protección que se usan generalmente:



pues se debe garantizar el subalcance de los bloques RU.

La señal recibida dispara sin ningún control, condicionamiento o permiso local.

Es poco usado.

Puede verse como una variante menos segura del PUP (subalcance permisivo).

Medios físicos:

Hilo piloto (2 a 10 km)

PLC

FO



función de subalcance (RU) opera (emite).


permanentemente.


↓ Si el interruptor del extremo remoto está abierto, este esquema no protege el tramo de línea

más allá de la RU. El extremo remoto no ve defecto pues su interruptor está abierto; el extremo

local no ve el defecto en RU (Zona 1) pues está más allá.


↓ Es intrínsecamente menos seguro que el PUP.

↓ Usar hilo piloto es menos seguro.

↑ Se debe usar canales de disparo y no de teleprotección, de manera de mejorar la security.

↑ Para aumentar la seguridad se pueden usar dos canales de comunicación conectados en serie

(AND).


5.1.3. PROTECCIÓN CON SUBALCANCE Y CON ACELERACIÓN

accelerated underreach protection (IEC) (AUP)

zone aceleration (US-IEEE)

aceleración de estado




La recepción de esa señal en el otro extremo permite una medida secuencial de una zona de

sobrealcance para iniciar el disparo.



Zona A

Zona A


Una función de subalcance (RU) debe poder conmutar a sobrealcance (secuencia) ante la

recepción de señal emitida desde el otro extremo por una la función de subalcance (RU).

Subalcance con aceleración (aceleración de estado):


La recepción produce uno de los dos cambios (o secuencia) que se explican a continuación:

1. La extensión del alcance de la zona RU, que pasa de Zona 1 a Zona A instantánea

(práctica empleada en protecciones de distancia conmutadas o de switched scheme), o

2. la anulación (aceleración) de la temporización de Zona 2

(práctica empleada en protecciones de distancia no conmutadas o full scheme)


Para relés no conmutados, es lo mismo que el Subalcance Permisivo (PUTT o PUP).

La aceleración o conmutación a una zona con sobrealcance no tiene otros efectos, pues si se llega a

esa situación es que el defecto está dentro de la línea protegida y deben dispararse ambos

extremos.

Para faltas externas a la línea protegida, ninguna de las zonas (Zona 1) o funciones RU de ambos

extremos ni dispara ni emite.




Criterio de ajuste

Las zonas que emiten (RU) (Zona 1) de ambos extremos deben solaparse.

Esto es imprescindible pues inicialmente no hay bloque con sobrealcance. En caso contrario

habrá defectos en el medio de la línea no disparados en forma instantánea.



función de subalcance (RU) opera (emite). Como la señal de guardia se trasmite permanentemente,

el canal puede ser verificado también permanentemente.


↑ No dispara para faltas externas, independientemente del estado del canal de comunicación

(operativo o no).

Para faltas en el tramo final de línea, el extremo remoto no ve la falta en zona 1.

Entonces si el canal de comunicación está en falta no habrá disparo.

Por ello se debe implementar además una Zona 2 temporizada (respaldo) que no forma parte del

esquema de teleprotección.

En los extremos fuertes y para defectos cercanos, hay disparo de alta velocidad.

La operación en el otro extremo se ve algo retrasada por el retardo de la telecomunicación

(latencia), y el tiempo de operación de la función RU (Zona A) de ese otro extremo. Se considera

también instantánea (no se agregan temporizaciones de forma adrede), pero es más lento que el

otro extremo.


5.2. SOBREALCANCE

5.2.1. PROTECCIÓN CON SOBREALCANCE A BLOQUEO

blocking overreach protection (IEC) (BOP)

directional comparison blocking protection (US-IEEE) (DCB, no es sigla IEEE)

Protección que usa telecomunicación, generalmente de distancia, con protección de sobrealcance

en ambos extremos de la sección o equipo protegido, en los que se trasmite una señal cuando se

detecta una falta externa hacia atrás.

La recepción de esa señal en el otro extremo bloquea su función de sobrealcance (impidiendo su

disparo).




El esquema requiere dos funciones en cada extremo:

Sobrealcance (RO o Zona A), zona hacia adelante

Bloqueo (B o reverse locking), zona hacia atrás



Para defectos a tierra: distancia (21N) y sobrecorriente direccional de tierra (67N)

Medios físicos:

PLC

Tono de audio sobre hilo piloto o línea telefónica dedicada

FO

Microondas.

En reposo (situación normal) la trasmisión está en OFF (0).

Pasa a ON (1) cuando opera alguna de las funciones B (hacia atrás).

La recepción bloquea a la función local de sobrealcance (RO).

Es necesaria una temporización TL1 de valor “C” a la excitación en el disparo de la función RO,

de manera de esperar la llegada o confirmar la ausencia de la señal de bloqueo antes de disparar.

En el caso de faltas internas, no hay trasmisión de señales (canales en reposo). El disparo no es

instantáneo pues agrega una temporización TL1 de valor “C”. Por ej. C = 50 ms.

Criterio de ajuste.

La zona hacia atrás (B) debe alcanzar más que la zona hacia adelante (RO) del extremo remoto.

En caso contrario un extremo dispararía erróneamente para faltas externas vistas por RO local

pero no por B remoto.

Es conveniente que el principio de operación de ambas funciones (B y RO) sea el mismo

(facilita su coordinación).

La temporización “C” es la suma de: retardo de la telecomunicación (latencia) más un margen.


La zona A (RO) puede también disparar en forma temporizada (por ej. Zona 2 con tiempo t2)

como respaldo. No forma parte del esquema de teleprotección.

Si la longitud de la línea es suficiente para permitir ajustar una Zona 1 que la subalcance (80% por

ej.), se puede implementar dicha Zona 1 con disparo instantáneo. No forma parte del esquema de

teleprotección.

El sobrealcance a bloqueo no requiere un contacto 52b del interruptor remoto, para proteger

instantáneo el final de línea cuando el interruptor remoto está abierto. No se precisa la función de

eco.

Variantes de emisión.

IEC plantea una confirmación de la detección hacia atrás: RONOTANDB (hacia atrás y no

hacia adelante).

Una variante IEEE (en particular para defectos a tierra) es:

o Emitir la señal de bloqueo con una función o zona no direccional (más rápida que las

funciones direccionales).

o Cortar la emisión con una función direccional hacia adelante

Esto permite disminuir en el otro extremo la temporización TL1 implementada, ya que las

funciones no direccionales son en general más rápidas que las direccionales (para un

equipo y tecnología dados).

o Si la falta es hacia atrás, se envía la señal de bloqueo en forma más rápida.

o Si la señal se ve hacia adelante, se emite un pulso de bloqueo que es rápidamente

cortado. El pulso no afecta el funcionamiento general.


↑ Dispara (rápidamente aunque no instantáneo) todas las faltas internas a la línea protegida

(incluso si el canal está inoperativo).

↓ Puede que no dispare un extremo débil si los valores medidos son insuficientes para arrancar

la función RO local.


↓ Puede disparar equivocadamente si el canal está inoperativo.

Para el caso del uso en líneas en paralelo, se debe agregar una lógica de bloqueo ante el transitorio

de inversión de dirección de la corriente (transient blocking logic) debido a la apertura secuencial

de los interruptores. Ver anexo del capítulo 12.

Para el esquema de sobrealcance a bloqueo (BOP o directional comparison blocking), se usa una

extensión de la señal. La identificación de una falta hacia atrás introduce un retardo en el reset de

la señal de bloqueo.


5.2.2. PROTECCIÓN CON SOBREALCANCE A DESBLOQUEO

unblocking overreach protection (IEC) (UOP)

directional comparison unblocking protection (US-IEEE) (DCUB, no es sigla IEEE)


en ambos extremos de la sección o equipo protegido, en que se trasmite constantemente una señal

de bloqueo a la sección del extremo remoto, hasta que se detecte una falta hacia adelante y se deje

de emitir la señal de bloqueo y se pase a emitir una señal de desbloqueo al otro extremo.

La remoción de la señal de bloqueo junto con la aparición de la señal de desbloqueo, permite la

iniciación (habilitación) del disparo local en el extremo remoto.

Nota: si no se recibe señal de desbloqueo luego de la desaparición de la señal de bloqueo,

generalmente se desbloquea la función de sobrealcance durante un período o ventana que va desde

T1 (por ej. 100 ms) hasta T2 (por ej. 200 ms); T1 y T2 son tiempos contados desde la desaparición

de la señal de bloqueo.


El esquema requiere una función en cada extremo:

Sobrealcance (Zona A), hacia adelante o RO

En reposo (situación normal) la trasmisión de

Bloqueo está en ON (1)

Desbloqueo está en OFF (0)


Cuando una Zona A (RO) detecta un defecto, la trasmisión de

Bloqueo pasa a OFF (0)

Desbloqueo pasa a ON (1)

habilitándose (desbloqueándose) el disparo de Zona A en el extremo receptor.

Pero si cuando una Zona A (RO) detecta un defecto no se recibe la señal de desbloqueo en el otro

extremo (por falla en el canal de comunicación) luego de la desaparición del bloqueo, se permite

(desbloquea) el disparo de Zona A en el extremo receptor durante un período o ventana que va

desde los 100 ms hasta los 200 ms (según IEC) o desde 150 ms hasta los 300 ms (según IEEE),

tiempos contados desde la desaparición de la señal de bloqueo.

Esto es establecer una lógica de desbloqueo en el lado receptor.

La protección con sobrealcance a desbloqueo se justifica por la siguiente situación.

Cuando se usa PLC en que la línea es el medio de comunicación, y se usa permissive overreaching

(POR) directional comparison scheme 5.2.3, puede que la señal se atenúe demasiado o se pierda

como consecuencia de una falta.

Si eso ocurriera, dicho esquema POR no permitiría el disparo pues la señal pemisiva emitida no

llegaría.

Para evitar eso se utiliza la lógica antes descripta de desbloqueo en el lado receptor.



teleprotección.

Para el caso del uso en líneas en paralelo, se debe agregar una lógica de bloqueo ante transitorio de

inversión de dirección de la corriente (transient blocking logic) debido que la apertura secuencial


Generalmente esta lógica consiste en agregar una temporización para estabilizar la protección

durante el transitorio de inversión de corriente, permitiendo que RO se resetee y entonces que no

se emita ni dispare erróneamente.


5.2.3. PROTECCIÓN CON SOBREALCANCE PERMISIVO

permissive overreach protection (IEC) (POP)

permissive overreaching transfer trip protection (US) (POTT)


en ambos extremos de la sección o equipo protegido, en que se trasmite una señal cuando una falta

es detectada por la función o zona de sobrealcance.

La recepción de esa señal en el otro extremo permite la iniciación del disparo por la función o zona

de sobrealcance (que es también la permisiva).




Sobrealcance permisivo:

Emite una función o zona con alcance > línea protegida (RO o Zona A > distancia de la línea)

La recepción habilita o permite el disparo de 1 función o zona que sobrealcanza la línea (RO o

Zona A)

En el esquema de sobrealcance permisivo, la función o zona usada tanto para emisión o para la

recepción es o puede ser la misma.



Para defectos a tierra: distancia (21N) y sobrecorriente direccional de tierra (67N)

Emite para defectos hacia adelante, tanto dentro como algunos fuera de la línea.

Un defecto dentro de la línea protegida es visto por las funciones o zonas en sobrealcance (RO) de

ambos extremos, emitiendo ambos extremos. Por ello se produce el disparo de la línea en ambos

extremos.

Un defecto fuera de la línea protegida es visto por una sola de las funciones o zonas en

sobrealcance (RO), emitiendo solamente ella. Por ello no se produce disparo en la línea.

En casos de un extremo fuerte y un extremo débil pueden aparecer problemas de retardo en el

disparo, debido a que el tiempo del disparo de ambos extremos depende de la función RO más

lenta (sea del extremo que sea).

La zona A instantánea (RO) no inicia un disparo, sino que está condicionado a la recepción desde

el extremo remoto.

En una protección de distancia full-scheme (no conmutada), la Zona A o RO puede ser el

arranque de Zona 2.

En una protección conmutada, normalmente se debe usar una función o zona específica.




teleprotección.

En caso que no sea posible el disparo local instantáneo de Zona 1 al 80% antedicho, la Zona A

(RO) puede ser tanto el disparo de la Zona 1 ajustada al 120% como el arranque de Zona 2 (como

ya se vio anteriormente).

La zona A (RO) puede también disparar en forma temporizada (por ej. Zona 2 con tiempos t2)

como respaldo. No forma parte del esquema de teleprotección.


Visto lo antedicho es conveniente proveer algún mecanismo para mejorar esa situación y bajar el

tiempo de operación para defectos en el extremo remoto cuando el interruptor está abierto.

Se puede usar un contacto repetidor NC (52b) para devolver (trasmitir) la señal recibida (eco).

El cierre del contacto 52b se retarda 1 o 2 ciclos para evitar disparos equivocados de la función RO

en el otro interruptor, cuando el interruptor 52 está siendo disparado por un defecto en la barra o

externo a la línea.

Otra alternativa puede ser usar la función de eco que se describe en 5.2.4

La señal de teleprotección debe ser codificada.



función de sobrealcance (RO) opera (emite).


permanentemente.

Cuando se usa PLC en que la línea es el medio de comunicación, puede que la señal se atenúe

demasiado o se pierda como consecuencia de una falta.


↓ No dispara si el canal está inoperativo (defecto interno por ej.).

↓ No dispara para defectos internos a la línea, si el defecto no es visto en ambos extremos de la

línea

↑ El uso de eco corrige el problema anterior. Ver capítulo 5.2.4.


↑ No dispara si el canal está inoperativo (defecto externo por ej.).

Para el caso del uso en líneas en paralelo, se debe agregar una lógica de bloqueo ante transitorio de

inversión de dirección de la corriente (transient blocking logic) debido que la apertura secuencial


Generalmente esta lógica consiste en agregar una temporización para estabilizar la protección

durante el transitorio de inversión de corriente, permitiendo que RO se resetee y entonces que no

se emita ni dispare erróneamente.


5.2.4. FUNCIÓN DE ECO CON UN EXTREMO CON UNA ALIMENTACIÓN DÉBIL

echo function with weak infeed end

weak infeed with echo logic

Es una función adicional asociada al sobrealcance permisivo, en que el elemento de detección en

un extremo de la sección o equipo protegido puede operar porque el nivel del defecto es alto, pero

en el otro extremo de la sección o equipo protegido el aporte es muy bajo para lograr la operación

del elemento principal de detección de faltas, por lo que no enviará señal al extremo fuerte.

La recepción de la señal en el extremo débil, si se satisfacen ciertas condiciones locales, es re-

trasmitida (devuelta) al extremo fuerte (eco) para permitir su disparo (habilitación).


La parte superior del diagrama corresponde al sobrealcance permisivo (POTT o POP) ya visto en

5.2.3, o al sobrealcance a desbloqueo (UOP) visto en 5.2.2.

La parte inferior (recuadro punteado) corresponde a

1. la trasmisión del eco y

2. la función de disparo para extremo débil.

Si un extremo es demasiado débil, no aporta suficiente corriente al defecto para que sea detectado

por funciones de distancia o sobrecorriente direccional. Esto hace que para dichas funciones fuese

como que no hubiera defecto, lo que impide el correcto funcionamiento del esquema normal de

teleprotección. Por ello se incorpora el eco y la lógica de disparo en el extremo débil.

IEEE indica que el eco se utiliza para devolver tanto

Una señal permisiva (POTT o POP)

Una señal de desbloqueo (UOP)

al extremo fuerte y permitir su disparo.

IEC indica que se asocia sólo a POTT o POP.

Eco de la señal recibida hacia el extremo fuerte.

La señal recibida en el extremo débil se devuelve (eco) si allí NO se ve el defecto hacia atrás.

Disparo en el extremo débil.

Ocurre si se cumplen simultáneamente las siguientes tres condiciones:

KEY = emisión


se recibió señal de teleprotección,

se detecta defecto aunque sin saber dónde (funciones de subtensión de fases o sobre tensión

residual o sobrecorriente residual sensitiva)

no se detecta que el defecto sea hacia atrás,

se dispara localmente luego de un tiempo “TL” pese a que la función RO del esquema de

teleprotección no haya arrancado.

El eco puede usarse independientemente de la lógica de disparo en el extremo débil.

Las temporizaciones a la excitación “X” y desexcitación “Y” de la señal reenviada (eco) al

extremo fuerte, permiten asegurar que el tiempo del pulso de eco sea menor que el retardo del eco,

de manera de evitar que la señal quede enganchada.

Si la falta es hacia atrás del extremo débil, las corrientes de defecto que aporta el extremo fuerte

son vistas en el extremo débil y arrancan las funciones hacia atrás del extremo débil.

Criterio de ajuste.

Las funciones hacia atrás en el extremo débil deben alcanzar más que la zona hacia adelante

(RO) del extremo fuerte.

En caso contrario dispararía erróneamente para algunas faltas externas atrás del extremo débil

(vistas por la función haca adelante del extremo fuerte pero no por la función hacia atrás del

extremo débil).


↑ El eco asegura el disparo en el extremo fuerte. No se precisa sensar la posición abierta del

interruptor del extremo débil para producir un eco.

↑ Se provee disparo rápido en el extremo débil.


↑ No dispara para ningún defecto si el canal está inoperativo.

Variante.

Las funciones reversas (no arranque hacia atrás) podrían ser también funciones no direccionales

(no arranque). Funciona bien así, pues un arranque hacia adelante implica que el extremo no es

débil por lo que no se precisa ni el eco ni la lógica de disparo por extremo débil, las que quedarían

bloqueadas pero no importa.


5.2.5. FUNCIÓN DE PROTECCIÓN POR COMPARACIÓN DIRECCIONAL

directional comparison protection (IEC)

Protección que usa telecomunicación, generalmente NO es de distancia, con protección de

sobrealcance, en que las condiciones operativas del argumento (ángulo de fase) del elemento de

medida en cada extremo de la sección o equipo protegido, es comparada usando una referencia

(tensión o corriente) obtenida localmente.

Nota. En EEUU el término "directional comparison protection" (comparación direccional) se usa

para cualquier teleprotección de selectividad relativa (non-unit), tanto de sub como sobrealcance.

O sea que en EEUU (IEEE) Comparación Direccional significa Teleprotección de Selectividad

Relativa

El IEC International Electrotechnical Vocabulary define la Protección de Comparación

Direccional (con telecomunicación), pero no la clasifica ni en Unit, ni en Non-Unit.

Evidentemente es de selectividad relativa pues cada relé usa sólo medidas locales y se

intercambian señales lógicas entre los extremos y es de sobrealcance.

Generalmente usa funciones de sobrecorriente direccional (67, 67N).

Si ambas protecciones ven defecto hacia adelante, se dispara.

En caso contrario, no.

Nótese la similitud con el sobrealcance permisivo.

Puede decirse que es sobrealcance permisivo. Recordar su definición:


Protección que usa telecomunicación, generalmente de distancia, con protección de

sobrealcance en ambos extremos de la sección o equipo protegido, en que se trasmite una

señal cuando una falta es detectada por la función o zona de sobrealcance.

La recepción de esa señal en el otro extremo permite la iniciación del disparo por la función

o zona de sobrealcance (que es también la permisiva).

5.3. COMPARACIÓN DE LAS TELEPROTECCIONES DE SELECTIVIDAD

RELATIVA (PERMISIVO Y BLOQUEO).


6. DISTINTOS TIPOS DE PROTECCIÓN DE SELECTIVIDAD ABSOLUTA CON

TELEPROTECCIÓN (UNIT)

Como ya se vio, las protecciones de selectividad absoluta, también son llamadas

Unit protection o

Protección de Alcance Definido.


dependen de la comparación de las cantidades eléctricas de cada uno de los extremos de la sección

protegida.

Se pueden clasificar en

Comparación de fase

Diferencial longitudinal

o Diferencial de corriente

o Diferencial de hilo piloto

6.1. PROTECCIÓN POR COMPARACIÓN DE FASE

phase comparison protection

protección de comparación de fase

Protección cuya operación y selectividad depende de la comparación de la fase de las corrientes en

ambos extremos de la sección o equipo protegido.

6.1.1. Modo de funcionamiento (esquema simplificado).

Si las dos protecciones R1 (conectadas según la figura anterior) miden corrientes:

esencialmente iguales

esencialmente en contrafase (defasadas aprox. 180º)

se ha detectado un defecto externo o una situación de carga y no deben disparar.


Y si miden corrientes:

esencialmente en fase (defasadas aprox. 0º)

se ha detectado un defecto en la línea protegida y deben disparar.

Normalmente se usa un canal FSK (frequency shift keying) o PLC (carrier).

6.1.2. Tipos de comparación de fase.

Hay dos tipos de protección de comparación de fase:

Comparación de fase de onda completa.

protección de comparación de fase de onda completa

full-wave phase comparison protection

dual-comparer phase comparison protection (dual-phase comparison) (US)

Protección de comparación de fase donde la comparación se realiza dos veces por ciclo. La

comparación se realiza tanto en el semiciclo positivo como en el negativo.

Comparación de fase de media onda.

protección de comparación de fase de media onda

half-wave phase comparison protection

single comparer phase comparison protection (single-phase comparison) (US)

Protección de comparación de fase donde la comparación se realiza una vez por ciclo. La

comparación se realiza o en el semiciclo positivo o en el negativo.

La teleprotección puede ser permisiva, de bloqueo o ambas (bloqueo y desbloqueo; dos canales).

Este último caso es común si el medio es onda portadora (PLC).

Bloqueo.

La telecomunicación es de bloqueo si el envío de un 1 (o un 1 local) bloquean la salida del

comparador (ambas señales cuadradas en 0 dan salida 1 del comparador)

La ecuación de la salida del comparador es DBE como se muestra en la figura

siguiente.

Permisiva.

La telecomunicación es permisiva si el envío de un 0 (o un 0 local) inhabilita la salida del

comparador (ambas señales cuadradas en 1 dan salida 1 del comparador).

La ecuación de la salida del comparador es DBE como se muestra más adelante.

6.1.3. Modo de funcionamiento (detalle).

Detalle del funcionamiento.

Las corrientes medidas en cada extremo son pasadas por cuadradores (cambio de estado en los

cruces por cero de las sinusoides), comunicándose entre extremos esos trenes de pulsos de

ceros y unos.


Localmente se compraran la señales cuadradas local y remota (se compara su fase).

Corrientes por debajo de cierto umbral bloquean el canal de telecomunicación.

Normalmente el disparo ocurre si la condición de coincidencia de fase se mantiene más de

cierto tiempo en el semiciclo (por ej. más de 30º a 90º) lo que se suele llamar ajuste de

estabilidad. Esto considera además los tiempos de trasmisión de la información entre extremos

y los defasajes producidos por la impedancia de la línea, ondas no perfectamente sinusoidales,

etc.

La señal local puede retardarse el tiempo estimado de latencia del canal, de manera de

“emparejar” la fase de las señales local y remota y así sensibilizar la protección.

Esto es comúnmente usado.

A continuación se muestra un comparador de fase de medio ciclo, utilizando telecomunicación de

bloqueo.


Diagrama polar de operación.

6.1.3.1. Detalles de la comparación de fase de media onda.

Protección de comparación de fase donde la comparación se realiza una vez por ciclo. La

comparación se realiza o en el semiciclo positivo o en el negativo.

Esto sucede en los relés de ambos extremos de la línea.

El disparo puede verse retrasado ½ ciclo pues la comparación es de media onda (retardo

estadístico).


6.1.3.1.1. Con teleprotección a bloqueo, requiere

dos detectores de falta y

un canal de telecomunicación.

Un detector más sensitivo es quien permite el envío de la señal cuadrada.

El otro detector (menos sensible) es quien supervisa el disparo.

Para defectos externos la señal se recibe y la comparación bloquea el disparo.

Dependability

↑ Si una falta en la línea produce una falla del canal de telecomunicación, se producirá un

disparo pues la lógica permite el disparo si no se recibe señal.

Security

↓ Una falla en el canal de comunicación hace disparar la línea ante defectos externos.

Usando PLC la señal puede perderse, por lo que en caso de teleprotección permisiva se usa un

esquema de desbloqueo como el visto en 5.2.2.

6.1.3.1.2. Con teleprotección permisiva se requiere:

Un detector de defecto

Un canal de telecomunicación

La posición del interruptor o un detector de corriente muy sensible

El detector permite el envío de la señal cuadrada.

Un extremo de línea abierto, enviará una señal permisiva permanente, lo que permite que el

extremo aún cerrado sea disparado.

Dependability

↓ Para dar suficiente dependability se deben usar canales adecuados (que no se pierdan o

fallen).

Security

↑ Este método es muy seguro (no hay disparo si el canal se pierde).

6.1.3.2. Detalles de la comparación de fase de onda completa.

Protección de comparación de fase donde la comparación se realiza dos veces por ciclo. La

comparación se realiza tanto en el semiciclo positivo como en el negativo.

La comparación de onda completa requiere un canal en ambas direcciones (duplex).

La comparación de onda completa estadísticamente es más rápida que la comparación de medio

ciclo (no existe el retardo promedio de ½ ciclo).

La trasmisión es permanente, por lo que no se requiere un detector de falta para habilitar la

trasmisión.


Durante una falta, las señales en ambos extremos están en fase, por lo que habrá 1 y 0 en forma

simultánea en las señales cuadradas de ambos extremos, lo que produce el disparo como muestra la

figura anterior.

Normalmente se usan canales FSK (frequency shift keying).

6.1.3.3. Comparación de fase segregada.

Lo comparación de fase puede hacerse segregada por fase (R, S y T), comparando corrientes de la

misma fase en ambos extremos. Se usa entonces una protección por comparación de fase por fase y

por extremo.


Esta forma de comparación de fase tiene problemas en el caso de extremo débil, ya que puede no

detectar corrientes significativas en ese extremo. Esta situación se puede mejorar mediante el uso

de offset.

Otra manera de proteger, en que no se segrega la fase (no se determina en qué fase es el defecto) es

utilizar sólo una protección por comparación de fase que incluye una red mezcladora o filtro de

secuencias en cada extremo, filtro que genera localmente una única señal a cuadrar para:

enviar al extremo remoto

comparar con la señal que se recibe del extremo remoto

El filtro sumador de señales de secuencia es similar al utilizado en los diferenciales longitudinales

de hilo piloto que se ven en 6.2 (diferencial de hilo piloto).


6.2. PROTECCIÓN DIFERENCIAL LONGITUDINAL (87L)

Como ya se mencionó en el capítulo 6, la protección diferencial longitudinal puede ser

o Diferencial de corriente

o Diferencial de hilo piloto

6.2.1. PROTECCIÓN DIFERENCIAL DE HILO PILOTO

Estos relés se comunican entre extremos a través de pares metálicos de un cable piloto. Los relés

comunican señales de la frecuencia de la red de potencia.

6.2.1.1. Tipos de diferencial de hilo piloto.

Hay dos tipos básicos de relés diferenciales de hilo piloto:

de corriente circulante

de voltaje en oposición

Esquema básico de diferencial longitudinal de corriente circulante y voltaje en oposición.

Se dibuja el caso de corrientes pasantes (no hay defecto interno en el equipo protegido).

Nótese la ubicación de loe elementos de operación.

6.2.1.2. Modo de funcionamiento (detalle).

En cada extremo se utiliza una red mezcladora (también llamada filtro de secuencias) en que se

realiza la suma ponderada de las corrientes de fases y de neutro, para conseguir una única señal y

manejarla a través de un par del hilo piloto.


La red mezcladora produce una señal de salida igual a la suma ponderada de las corrientes de

secuencia directa, inversa y de secuencia cero, o solamente de las corrientes de secuencia directa e

inversa.

Recordar que los defectos FF y FT siempre tienen componente inversa y los defectos FFF sólo

tienen componente directa.

Por ej. la señal salida del filtro puede ser 216 II , la que se obtiene a partir de la adecuada mezcla

de las corrientes de las tres fases.

Otro ejemplo es un filtro que cumple la ecuación 01 IKI . En este caso se usan las corrientes de

secuencia directa y cero.


El uso de hilo piloto debe realizarse con cuidado, ya que pueden producirse importantes

sobretensiones respecto de tierra durante defectos en el sistema de potencia. Por ello se usan

transformadores aisladores.

Se dibuja el caso de corrientes pasantes (no hay defecto interno en el equipo protegido).

Nótese la ubicación de los elementos de operación “O” y de restricción (de la operación) “R”.


6.2.2. PROTECCIÓN DIFERENCIAL DE CORRIENTE (87L).

Los relés numéricos y las actuales facilidades de comunicación permiten la protección diferencial

longitudinal (87L) o de línea o cable utilizando fibra óptica para comunicar entre ambos extremos

las medidas locales de manera de compararlas en cada extremo y decidir localmente.

Es un principio de protección muy sensible, ya que sólo se requiere medir las corrientes (tiende a

ser más sensible que la función de distancia que requiere medida de corrientes y tensiones).

Es una protección en que se maneja realmente las magnitudes de corriente, tanto en amplitud como

en fase (fasores).

Además es usual interdisparar el extremo remoto cuando se decide un disparo local. Esto no es

imprescindible pues la decisión local debería producirse en ambos extremos simultáneamente, pero

es una alternativa que aumenta la dependability.

La protección 87L funciona correctamente para defectos internos inclusive si hay “extremo débil”.

Esta protección puede usarme para líneas de dos extremos, líneas en T (3 extremos) o

multiterminal, ya que consiste en aplicar el principio de zona (1era. ley de Kirchoff) calculada en

cada extremo con la medida local y las medidas de los demás extremos de línea. Ver la figura

siguiente.

El adecuado ancho de banda y los bajos tiempos de latencia de los canales de telecomunicación

por fibra óptica (FO) permiten trasmitir y comparar los fasores (de las tres fases) en tiempos

compartibles con un rápido despeje de las faltas.

Se usan tasas de comunicación de 64 kbit/s (Europa) o 56 kbit/s (EEUU).

El intercambio de información entre extremos (fasores) puede realizarse por ej. cada 5 ms.

La información local debe corregirse de manera que sea una estimación de la magnitud local en el

instante coincidente con el instante de la medida remota.

Típicamente con FO dedicada se pueden proteger líneas de hasta 30 km y usando repetidores de

hasta 120 km o más.

Relés y comunicaciones modernos permiten proteger con 87L líneas de 300 km y hasta 600 km

con FO no dedicada (SDH).

Entonces la protección 87L puede hacerse rápida y segregada por fase, lo que permite además

utilizar recierre monopolar en el caso de líneas aéreas.

La función diferencial de línea es con restricción a porcentaje de una o dos pendientes. La

protección diferencial a porcentaje se analizará en profundidad para la protección de

transformadores de potencia. Un ejemplo se muestra en la siguiente figura.

De esta manera se desensibiliza la protección ante los errores de los transformadores de medida de

corriente, la influencia de la impedancia de la línea y el efecto de la corriente de carga, etc.


También se puede considerar la reactancia capacitiva de la línea a proteger, de manera de

sensibilizar la función.

El relé de cada extremo de línea debe:

recibir los fasores de las medidas de corriente de las tres fases de los demás extremos de línea

(extremos remotos),

alinearlos temporalmente con los fasores medidos localmente (uno por fase), o sea selecciona

los fasores que corresponden al mismo instante de medida,

utilizarlos para realizar la función diferencial (calcular Idiferencial, Ibias, etc.)

Es por ello que las medidas trasmitidas incluyen la estampa de tiempo del instante en que fueron

estimados (medidos) los fasores.

Dependability

↑ Por ser sensible, tiende a tener buena dependability.

↑ Interdisparar el extremo remoto.

Security

↓ Pude disparar ante defectos externos si satura algún TI (lo que puede evitarse).

↑ Por no usar medidas de tensiones, es insensible a oscilaciones de potencia y fusión fusible.


6.2.3. Sincronización de los relés. Alineación. Tiempos de retardo.

La función 87L debe computarse con medidas locales y remotas, correspondientes al mismo

instante o llevadas a un mismo instante de tiempo (sincronizadas o alineadas).

Para ello que las medidas incluyen la estampa de tiempo del instante en que fueron estimados

(medidos) los fasores.

Muchas veces no es necesaria la sincronización horaria GPS de los relojes de los relés para realizar

la función 87L. O sea que muchas veces no es necesario estampar la misma hora (hora común)

como hora local en el paquete de información trasmitido.

Es común que los tiempos de latencia (propagación) de las comunicaciones sean constantes y estén

acotados y de esa manera asegurar un tiempo máximo de trasmisión de la información.

Si el tiempo de trasmisión es mayor que cierto valor o se pierde la telecomunicación, la función

87L debe bloquearse.

Por ej. retardos superiores a 12 ms deben bloquear la función 87L en un relé de un fabricante dado.

6.2.3.1. Maneras de conocer el retardo de trasmisión:

1. Asumir un valor (no usado)

2. Medir el retardo antes de entrar en servicio la protección (confiable si se usa comunicación

dedicada; se puede repetir el ensayo cada cierto tiempo)

3. Medir permanentemente el retardo.

Este método se utiliza por ejemplo cuando se cuenta con fibra óptica dedicada, en que el

retardo de propagación o latencia es constante e igual en ambos sentidos.


En la figura anterior se muestra un esquema posible, el que se desarrolla a continuación.

En el extremo A se determina 211

*

ppdAA ttttt .

Si se asume ppp ttt 21 , entonces en el extremo A se puede calcular la latencia o tiempo de

propagación como dAAp tttt 1

*21

y considerando ese tiempo comparar adecuadamente las señales local y remota (señales

correspondientes al mismo instante o llevadas a un mismo instante).

El instante pAB ttt **

3 del relé A se corresponde con el instante 3Bt del relé B.

Entonces el fasor enviado por el relé B correspondiente al instante 3Bt , debe usarse en el relé

del extremo A junto con el fasor local del instante *

3Bt , para poder calcular el algoritmo de la

función 87L.

El fasor del instante *

3Bt se puede estimar:

Tomando el fasor local medido en el instante 3At e incrementando su fase (rotándolo) un

ángulo adicional mstt AB 203603

*

3 , o

Interpolando las medidas locales 3AT y 4AT

También se puede usar la medida local 4AT e incrementando la fase de la medida remota *

3BT

un ángulo adicional mstt BA 20360*

34

No sólo se mide (estima) el retardo pt , y se alinean los fasores, sino que además se conoce la

diferencia horaria entre los relojes de ambos relés 3

*

BpAAclock ttt , aunque este dato no

se utiliza para la función 87L.


Similares cálculos se realizan en el relé del otro extremo (B) para poder calcular allí el

algoritmo 87L (Idiferencial, Ibias, etc.).

4. Usar sincronización horaria GPS.

En este caso para implementar la función diferencial no se precisa medir el retardo de

propagación o latencia de la comunicación ya que ambos relés manejan la misma hora.

Más allá de ello, el método permite medir la latencia o retardo de propagación y es necesario

hacerlo pues un retardo excesivo debe bloquear la función diferencial.

Este método se utiliza por ejemplo cuando la comunicación diferencial se establece mediante

una red SDH en que la topología de la comunicación entre dos puntos puede cambiar

conmutando del camino normal a uno alternativo cuya latencia es otra.

Las medidas en ambos extremos se realizan exactamente en el mismo instante (los tAn y tBn

son el mismo instante).

Nótese que la figura anterior muestra un caso en que los retardos de propagación son distintos

en ambos sentidos, lo que no afecta a la función 87L.

En el extremo A luego del instante *

At , se utilizan la medida local 3At y la medida remota

3Bt (ambas del mismo instante de medida) para realizar la función diferencial (calcular Idiferencial,

Ibias, etc.)

Adicionalmente se puede calcular el retardo de propagación dAAp tttt 3

*

2 y la suma de los

retardo de propagación dcaAApp ttttttt 1

*

21

En el extremo B los cálculos son similares.

Las medidas de 1pt , 2pt y 21 pp tt permiten una funcionalidad adicional.

Si por alguna razón se pierde la hora GPS en uno o ambos relés, los valores memorizados de

1pt y 2pt pueden usarse para continuar desarrollando la función 87L siempre y cuando el valor


21 pp tt que se continúa calculando a partir de la medida 1

*

AA tt sigue siendo igual o muy

parecido al valor 21 pp tt de cuando las horas GPS estaban ambas operativas.

7. BIBLIOGRAFÍA Y FIGURAS.

[a] IEC International Electrotechnical Vocabulary (IEV o Electropedia).

http://www.electropedia.org/ Área 448 - Sección 15.

[b] Network Protection & Automation Guide (NPAG), ALSTOM (2002 y 2011).

[c] IEEE Std C37.113-1999. IEEE Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines.

[d] High-speed distribution protection made easy: communications-assisted protection schemes for

distribution applications; Roy Moxley, Ken Fodero; SEL; 2004.

[e] Digital communications for relay protection; Working Group H9 of the IEEE Power System

Relaying Committee.

http://www.electropedia.org/


8. ANEXO. TERMINOLOGÍA INTERNACIONAL (IEC) Y NORTEAMERICANA

(IEEE).

8.1. MEDIOS DE COMUNICACIÓN.

8.1.1. Protección a través de hilos piloto

pilot wire protection

Protección asociada a la telecomunicación usando cableados metálicos.

8.1.2. Protección con telecomunicación a través de onda portadora

power-line-carrier protection

carrier pilot protection (US)

Protección asociada a la telecomunicación usando onda portadora (carrier o PLC)

8.1.3. Protección con telecomunicación a través de radioenlace

microwave link protection

microwave-pilot protection (US)

Protección asociada a la telecomunicación usando link de microondas.

8.1.4. Protección con telecomunicación por fibra óptica

optical link protection

Protección asociada a la telecomunicación usando link óptico (fibra óptica).

8.2. TELEDISPARO

8.2.1. Teledisparo (transferencia de disparo)

intertripping

transfer tripping (US)

El disparo de un interruptor o varios, mediante señales iniciadas por las protecciones del extremo

remoto independientemente del estado de las protecciones locales.

8.2.2. Teledisparo funcional

operational intertripping

El interdisparo automático de uno o varios interruptores para evitar la ocurrencia de condiciones

no satisfactorias en el sistema eléctrico (como sobretensión, sobrecarga, inestabilidad, etc.) luego

del disparo de otro interruptor como consecuencia de una falta o defecto previo en el sistema

eléctrico.


9. ANEXO. TABLAS SOBRE TELEPROTECCIÓN SEGÚN LA REFERENCIA

BIBLIOGRÁFICA [c]

Aplicación de distintos tipos de protección con telecomunicación según la “longitud” de la línea y

el medio de telecomunicación.

Recordar la definición del “source to line impedance ratio”.

line

source

ZZ

SIR Es el cociente entre la impedancia de la fuente detrás de la protección de la

línea y la impedancia de la línea protegida.

9.1. Líneas cortas (SIR>4)

Líneas cortas (SIR>4) F

ibra

ópti

ca

Onda

port

adora

Hil

o p

iloto

(50 o

60 H

z)

Hil

o p

iloto

(tono d

e au

dio

)

Mic

roondas

Rad

io p

unto

a

punto

Sobrealcance permisivo (POTT, POP) X X X X X X

Sobrealcance a bloqueo (DCB, BOP) X X X X X X

Comparación de fase X X X X X X

Diferencial de corriente X X X X

Ninguno de los esquemas anteriores usa funciones de distancia a ajustar a menos de la longitud de

la línea.

Funciones sin teleprotección.

Los relés de sobrecorriente generalmente no pueden discriminar adecuadamente entre faltas

internas y externas.

Los relés de distancia pueden llegar a discriminar entre faltas internas y externas para

4<SIR<20.

Sí se pueden usar sobrecorriente y distancia como funciones de respaldo.

9.2. Líneas medias (0,5<SIR<4)

Líneas medias (0,5<SIR<4)

Fib

ra ó

pti

ca

Onda

port

adora

Hil

o p

iloto

(50 o

60 H

z)

Hil

o p

iloto

(tono d

e au

dio

)

Mic

roondas

Rad

io p

unto

a

punto

Subalcance permisivo (PUTT, PUP) X X

Sobrealcance permisivo (POTT, POP) X X X

Sobrealcance a bloqueo (DCB, BOP) X X X

Sobrealcance a desbloqueo (DCUB, UOP) X X X

Comparación de fase X X X

Diferencial de corriente X X

Para líneas medias es posible usar teleprotección con funciones de distancia a ajustar a menos de la

longitud de la línea.


Funciones sin teleprotección que es posible usar:

Esquema escalonado de distancia

Esquema escalonado de sobrecorriente

Sobrecorriente inverso

9.3. Líneas largas (SIR<0,5)

Líneas largas (SIR<0,5)

Fib

ra ó

pti

ca

Onda

port

adora

Hil

o p

iloto

(50 o

60 H

z)

Hil

o p

iloto

(tono d

e au

dio

)

Mic

roondas

Rad

io p

unto

a

punto

Subalcance permisivo (PUTT, PUP) X X X

Sobrealcance permisivo (POTT, POP) X X X

Sobrealcance a bloqueo (DCB, BOP) X X

Sobrealcance a desbloqueo (DCUB, UOP) X X X

Comparación de fase X X

Las líneas largas son muchas veces de extra alta tensión (EAT o EHV), en las que se requiere

disparo rápido.

Funciones sin teleprotección que es posible usar:

Esquema escalonado de distancia

Esquema escalonado de sobrecorriente

Sobrecorriente coordinado


10. ANEXO. TABLAS SOBRE TELEPROTECCIÓN SEGÚN LA REFERENCIA

BIBLIOGRÁFICA [d]


11. ANEXO. TABLAS SOBRE TELEPROTECCIÓN SEGÚN LA REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA [e]

RELAY SYSTEMS AND CHANNEL APPLICATIONS

ELECTRO-MECHANICAL SYSTEMS ( < 1965) RELAY SYSTEM TYPE

( a few , if any, transistors/tubes )

METALLIC

CIRCUIT

(PILOT WIRE)

AUDIO

LEASED

CIRCUIT

ANALOG

M.W.

AUDIO

DIGITAL

M.W.

AUDIO

DIGITAL

MUX

FIBER

FIBER

SONET

DIRECT

FIBER

PLC

SSB

(4 kHz)

SINGLE

FUNC.

PLC

PERMISSIVE OVER-REACH (POTT) NOTE 1 OK OK OK OK OK OK OK OK

PERMISSIVE UNDER-REACH (PUTT) NOTE 1 OK OK OK OK OK OK OK OK

DIRECTIONAL COMPARISON BLOCKING (DCB) NOTE 1 OK OK OK OK NR OK OK OK

DIRECTIONAL COMPARISON UNBLOCKING (DCUB) NOTE 1 OK OK OK OK OK OK OK OK

PHASE COMPARISON NO NO NO NO NO NO NO NO OK

CURRENT DIFFERENTIAL OK NR NR NR NOTE 2 NOTE 2 OK NR NO

DIRECT TRANSFER TRIP OK OK OK OK OK OK OK OK OK

STATIC / DISCRETE SYSTEMS (> 1965) RELAY SYSTEM TYPE

(some digital logic)

METALLIC

CIRCUIT

(PILOT WIRE)

AUDIO

LEASED

CIRCUIT

ANALOG

M.W.

AUDIO

DIGITAL

M.W.

AUDIO

DIGITAL

MUX

FIBER

FIBER

SONET

DIRECT

FIBER

PLC

SSB

(4 kHz)

SINGLE

FUNC.

PLC



DIRECTIONAL COMPARISON BLOCKING (DCB) NOTE 1 OK OK OK OK OK OK OK OK


PHASE COMPARISON NOTE 1 OK OK NOTE 3 NOTE 3 NOTE 3 OK OK OK

CURRENT DIFFERENTIAL OK OK OK NOTE 3 NOTE 3 NOTE 3 OK NR NO

DIRECT TRANSFER TRIP OK OK OK OK OK OK OK OK OK

MICROPROCESSOR SYSTEMS RELAY SYSTEM TYPE METALLIC

CIRCUIT

(PILOT WIRE)

AUDIO

LEASED

CIRCUIT

ANALOG

M.W.

AUDIO

DIGITAL

M.W.

AUDIO

DIGITAL

MUX

FIBER

FIBER

SONET

DIRECT

FIBER

PLC

SSB

(4 kHz)

SINGLE

FUNC.

PLC



DIRECTIONAL COMPARISON BLOCKING (DCB) NOTE 1 OK OK OK OK OK OK OK OK


PHASE COMPARISON NOTE 1 OK OK NOTE 4 NOTE 4 NOTE 4 OK NOTE 3 OK

CURRENT DIFFERENTIAL NR OK OK NOTE 4 NOTE 4 NOTE 4 OK NR NO

DIRECT TRANSFER TRIP NR OK OK OK OK OK OK OK OK

NR Not Recommended

NOTE 1 Possible Using Audio Tone

NOTE 2 This Application Must Keep Channel Delay To A Minimum Possibly Less Than 0.5 To 5 ms

NOTE 3 OK Using A 4 Wire Tone Interface

NOTE 4 OK Using A 4 Wire Tone Interface But Better To Use 64 kBps Digital Interface


12. ANEXO. INVERSIÓN DE LA DIRECCIÓN DE CORRIENTE EN SISTEMAS

ANILLADOS O LÍNEAS EN PARALELO [b]

TRANSIENT BLOCKING LOGIC.

Considérense dos líneas que interconectan dos sub-sistemas con generación.

Cuando una falta en una de las líneas se despeja en forma secuencial (primero abre el interruptor

de uno de los extremos de la línea en falta) la dirección corriente por la otra línea (sana) se invierte

por un corto tiempo.

Esta inversión en la dirección de la corriente en la línea puede hacer que sus protecciones disparen

de manera indeseada. Esto aplica a esquemas de teleprotección de sobrealcance permisivo

(capítulo 5.2.3), sobrealcance a bloqueo (capítulo 5.2.1) y sobrealcance a desbloqueo (capítulo

5.2.2).

La siguiente figura muestra cómo sucede este fenómeno.

Ante una falta F en la línea CD, el interruptor D abre más rápido que el interruptor C.

Antes que el interruptor D abra:

la Zona RO (de sobrealcance) del relé en A ve la falta F hacia adelante, por lo que emite una

señal permisiva hacia el relé en B,

el relé en B ve la falta F hacia atrás por lo que no hay disparo en dicho relé.


Cuando el interruptor D abre, y debido a la inversión de corriente en la línea sana,

el relé en A comienza a resetear su Zona RO y

el relé en B arranca su Zona RO (de sobrealcance) y emite una señal permisiva hacia el relé en

A.

Podría suceder que el relé en A reciba la señal permisiva desde B antes que su zona RO se resetee,

disparando entonces indebidamente al interruptor A (esto antes que abra el interruptor C de la línea

en falta).

Para evitar este disparo indeseado de la zona RO de sobrealcance, se utilizan temporizaciones

(temporización que debe ser mayor al tiempo de reseteo de RO) u otras lógicas.

La idea de la temporización es estabilizar la protección durante el transitorio de inversión de

corriente, permitiendo que RO se resetee y entonces que no se emita ni dispare erróneamente.

Como nuestra el ejemplo de la siguiente figura, un fabricante en su esquema de sobrealcance

permisivo agregara una temporización tp al disparo y la emisión. (RO = Z2).

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