Un método para determinar una distancia a un fallo, en una protección de distancia de una línea de transmisión de potencia trifásica,

donde en caso de fallo sobre la línea:

- se asume que la corriente de fallo se alimenta desde los dos extremos de la línea de transmisión,

- se reciben las mediciones de las corrientes de las fases,

- se estima una primera impedancia de la línea que representa la distancia al fallo usando un primer modelo de fallo,

caracterizado porque:

- el primer modelo de fallo está basado en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a al menos una de las corrientes de las fases,

- se estima una segunda impedancia de la línea que representa la distancia al fallo usando un segundo modelo de fallo, donde el segundo modelo de fallo está basado en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a la componente de secuencia negativa de las corrientes de las fases,

- se estima una tercera impedancia de la línea que representa la distancia al fallo usando un tercer modelo de fallo, donde el tercer modelo de fallo está basado en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a la componente de corriente de secuencia cero de las corrientes de las fases,

- se determina una condición de carga sobre la línea,

- se asigna la condición de carga a una de las clasificaciones normal, de sobre-alcance o de sub-alcance,

- dependiendo de la clasificación asignada se determina una impedancia resultante por una combinación de las impedancias primera, segunda y tercera

Compensación de carga en la protección de distancia de una línea de transmisión de potencia trifásica.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método y un dispositivo para determinar la distancia a un fallo en la protección de distancia de una línea de transmisión de potencia trifásica.

Antecedentes

La protección de distancia es uno de los diversos métodos utilizados comúnmente para reconocer un fallo en una red de transmisión de potencia y reaccionar al mismo aislando la línea de transmisión en fallo del resto de la red de potencia. La protección de distancia se consigue colocando relés de protección de distancia en los extremos de las líneas de transmisión y midiendo las corrientes de las fases y los voltajes de las fases. A partir de las mediciones, se calcula una impedancia que, en caso de fallo, es representativa de la distancia entre el equipo de medición y el fallo. En lo que sigue esta distancia se llamará distancia al fallo. Dependiendo del valor de la impedancia calculada se definen diferentes zonas de distancias. Se asigna un tiempo límite a cada una de las zonas de distancias que especifica cuando se desconectará la línea en fallo por los correspondientes relés de distancia. Cuanto menor es la impedancia calculada más cerca está el fallo del equipo de medición y más corto es el tiempo límite antes de que se desconecte la línea.

En el documento EP 0 671 011 B1 se describe un método para determinar la distancia relativa al fallo desde la estación de medición localizada cerca de uno de los extremos de una línea de transmisión. La estación de medición proporciona mediciones de las corrientes y los voltajes de las fases de la línea de transmisión. El método está basado en un modelo extendido de fallos que toma en consideración la impedancia de secuencia cero de la línea. Adicionalmente, el método asume que la corriente de fallo, es decir, la corriente a través de la resistencia de fallo, se alimenta al punto de fallo desde ambos extremos de la línea de transmisión.

Descripción de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un método mejorado y un dispositivo para determinar la distancia al fallo donde se asume que la corriente de fallo se alimenta desde los dos extremos de la línea de transmisión.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un método como se define en la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención se proporciona un dispositivo como se define en la reivindicación 15.

La invención está basada en el hecho de que durante la protección de distancia y cuando las corrientes de fallo se alimentan desde los dos extremos de la línea de transmisión, puede ocurrir un problema especial. Si las corrientes de fallo desde los dos extremos de la línea tienen ángulos de fase diferentes la caída de voltaje a través de la resistencia de fallo puede distorsionar las corrientes y los voltajes de las fases de tal modo que la impedancia calculada indica una distancia equivocada al fallo dando como resultado una identificación incorrecta de la zona de distancia.

Si la zona de distancia identificada cae más cerca del equipo de medición que el fallo real, entonces la desconexión se realiza demasiado pronto, o incluso de forma innecesaria en el caso de que el fallo hubiese desaparecido antes de alcanzar el tiempo límite de la siguiente zona. Esta actuación se llama un sobre-alcance.

Si la zona de distancia identificada cae más distante que el fallo real, entonces la desconexión puede realizarse demasiado tarde, lo cual se llama un sub-alcance.

El efecto de un sobre-alcance o un sub-alcance se agrava bajo condiciones de fuerte carga. Si no se toma ninguna acción para compensar específicamente el sobre-alcance puede producirse una desconexión instantánea no deseada de la línea que puede tener consecuencias desastrosas en toda la red de potencia tales como las caídas de potencia o incluso las pérdidas completas de potencia.

La invención se basa en la idea general de usar tres modelos de fallo diferentes para estimar tres valores de impedancia diferentes y combinar las diferentes impedancias dando como resultado una impedancia, donde el modo en que se realiza la combinación está sujeto a las condiciones de carga de la línea de transmisión.

El primero de los tres modelos de fallo se basa en la suposición de que la corriente de fallo corresponde con al menos una de las corrientes de las fases de la línea de transmisión. El segundo y tercer métodos se basan en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a la componente de corriente de secuencia negativa o de secuencia cero de las corrientes de las fases, respectivamente. Cada una de las tres impedancias así como la impedancia resultante representan una estimación de la distancia al fallo, dende la impedancia resultante representa el valor que cae más cerca de la distancia real al fallo. La condición de carga se asigna a una de las siguientes clasificaciones: normal, sobre-alcance y sub-alcance. Dependiendo de la asignación, se elige el modo correspondiente de combinar las tres impedancias.

La ventaja de este método y del dispositivo para realizar este método es el hecho de que compensan el efecto negativo de una fuerte carga sobre la precisión de la protección de distancia. La compensación se consigue distinguiendo entre las condiciones de carga normal y las de sobre-alcance y sub-alcance teniendo en cuenta la clasificación de la carga cuando se genera el valor de la impedancia que representa la distancia al fallo. Como se mejora la precisión de la distancia al fallo, puede identificarse la zona de protección de distancia correspondiente con una mayor fiabilidad. Por consiguiente, pueden impedirse las desconexiones de las líneas de transmisión tempranas, tardías y especialmente las innecesarias, lo cual reduce el riesgo de caídas de potencia innecesarias y minimiza los costes resultantes de desconexiones inapropiadas de las líneas.

En una realización preferida de la invención se reciben las corrientes de las fases desde uno de los extremos de la línea de transmisión y se determina la condición de carga como la dirección del flujo de potencia con respecto a este extremo. La condición de carga, donde la potencia fluye desde el extremo donde se miden las corrientes de las fases, al extremo remoto de la línea de transmisión se llama exportación de carga. La condición de carga donde la potencia fluye en la dirección opuesta, es decir desde el extremo remoto al extremo donde se miden las corrientes de las fases, se llama importación de carga.

En el caso especial de un fallo entre una fase y tierra, la dirección del flujo de potencia se determina en base a las corrientes en las fases y el voltaje entre fases de las dos fases sin fallo de la línea en lugar de usar las tres fases. Por lo tanto nos aseguramos de que sólo se usan esas mediciones para determinar la condición de carga que representa de forma fiable el flujo de potencia.

En una realización adicional se determina la condición de carga en base a una combinación del flujo de potencia y el intervalo del valor de carga real. Si el valor de la carga excede un valor predeterminado, se indica una condición llamada de fuerte carga. En el caso de fuerte carga así como con exportación de carga, la condición de la carga se califica de sobre-alcance. En el caso de una fuerte carga así como con importación de carga, la condición de carga se clasifica como de sub-alcance. En todos los demás casos, la condición de carga se clasifica como normal.

A continuación se describen con detalle, diversas realizaciones del método para determinar la distancia al fallo.

Suponiendo que se produce un fallo entre una fase y tierra sobre la primera de las tres fases, a continuación se estima la condición de importación o exportación de carga preferiblemente midiendo las corrientes I_L2 y I_L3 en las fases segunda y tercera de las tres fases y el voltaje U_L2L3 entre la segunda y la tercera fase usando la fórmula siguiente:

P_flujo = Re (U_L2L3 (I_L2 - I_L3)*).

La impedancia resultante se determina de diversos modos. En una realización preferida de la invención, sólo se determina la parte imaginaria de la impedancia resultante y por consiguiente, sólo se usan las partes imaginarias de las impedancias primera, segunda y tercera. Si una impedancia...

1. Un método para determinar una distancia a un fallo, en una protección de distancia de una línea de transmisión de potencia trifásica, donde en caso de fallo sobre la línea:

- se asume que la corriente de fallo se alimenta desde los dos extremos de la línea de transmisión,

- se reciben las mediciones de las corrientes de las fases,

- se estima una primera impedancia de la línea que representa la distancia al fallo usando un primer modelo de fallo,

caracterizado porque:

- el primer modelo de fallo está basado en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a al menos una de las corrientes de las fases,

- se estima una segunda impedancia de la línea que representa la distancia al fallo usando un segundo modelo de fallo, donde el segundo modelo de fallo está basado en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a la componente de secuencia negativa de las corrientes de las fases,

- se estima una tercera impedancia de la línea que representa la distancia al fallo usando un tercer modelo de fallo, donde el tercer modelo de fallo está basado en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a la componente de corriente de secuencia cero de las corrientes de las fases,

- se determina una condición de carga sobre la línea,

- se asigna la condición de carga a una de las clasificaciones normal, de sobre-alcance o de sub-alcance,

- dependiendo de la clasificación asignada se determina una impedancia resultante por una combinación de las impedancias primera, segunda y tercera.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde las corrientes de las fases se reciben desde uno de los extremos de la línea de transmisión y donde se determina la condición de carga como la dirección del flujo de potencia con respecto a ese extremo.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, donde en el caso de un fallo entre una fase y tierra se determina la dirección del flujo de potencia en base a las corrientes de las fases y a los voltajes entre las fases de las dos fases sin fallo de la línea.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, donde en el caso de que la dirección del flujo de potencia indique una exportación de carga y la carga exceda un valor predeterminado se asigna sobre-alcance.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, donde en el caso de que la dirección del flujo de potencia indique una importación de carga y la carga exceda un valor predeterminado se asigna sub-alcance.

6. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 5, donde en el caso de que se detecte sobre-alance se determina la impedancia resultante como la media de las dos mayores de las impedancias primera, segunda y tercera.

7. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 5, donde se determina una corriente de fallo y donde en el caso de que se detecte sobre-alcance y que la componente de corriente de secuencia cero exceda un múltiplo predeterminado de la corriente de fallo la impedancia resultante se determina como el promedio de la tercera impedancia y la mayor de las impedancias primera y segunda.

8. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 7, donde en el caso de que se detecte sub-alcance se determina la impedancia resultante como la mediana de las impedancias primera, segunda y tercera.

9. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 7, donde en el caso de que se detecte sub-alcance se determina la impedancia resultante como el promedio de la media y la mediana de las impedancias primera, segunda y tercera.

10. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 9, donde las impedancias primera, segunda y tercera y la impedancia resultante están representadas cada una por su parte imaginaria.

11. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 10, donde se estima la primera impedancia asumiendo que la resistencia de fallo es de valor cero.

12. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 11, donde la tercera impedancia se fija al valor de la primera impedancia en el caso de que la componente de corriente de secuencia cero esté por debajo de un umbral predeterminado.

13. El método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 12, donde la segunda impedancia se fija al valor de la primera impedancia en el caso de que la componente de corriente de secuencia negativa esté por debajo de un umbral predeterminado.

14. Un producto programa de ordenador plasmado sobre uno o más medios legibles de ordenador para implementar un método, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones de 1 a 13.

15. Un dispositivo para determinar la distancia al fallo en una protección de distancia de una línea de transmisión de potencia trifásica, que comprende una unidad de determinación de impedancia, donde la unidad de determinación de impedancia:

- recibe las mediciones de las corrientes de las fases,

- estima una primera impedancia de la línea que representa la distancia al fallo en base al primer modelo de fallo.

- porque el primer modelo de fallo está basado en la suposición de que la corriente de fallo corresponde a al menos una de las corrientes de las fases,

- y porque la unidad de procesamiento además