PROCEDIMIENTO PARA LOCALIZAR FALLOS EN LÍNEAS ELÉCTRICAS DESCOMPENSADAS CON MEDICIÓN NO SINCRONIZADA EN DOS EXTREMOS.

Procedimiento para localizar fallos en una sección de por lo menos una línea de transmisión que comprende:

- medir la tensión y corrientes en ambos extremos (A) y (B) de la sección, - obtener el fasor de las tensiones de secuencia positiva (VA1, VB1) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente, - obtener el fasor de las corrientes de secuencia positiva (IA1, IB1) medidas en los extremos A y B, respectivamente, - determinar si existe un fallo trifásico equilibrado o no, caracterizado por el hecho de que: - si no existe un fallo trifásico equilibrado entonces iniciar la acción para las cantidades de secuencia positiva y negativa y un modelo lineal de parámetros distribuido según una subrutina I que está definida en las siguientes etapas: - obtener el fasor de las tensiones de secuencia negativa (VA2, VB2) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente, - obtener de la fasor de las corrientes de secuencia negativa (IA2, IB2) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente, - utilizar un diagrama de circuito equivalente para las cantidades de secuencia positiva y negativa y el modelo lineal de parámetros distribuidos, determinar el ángulo de sincronización (δ) en términos de un operador de sincronización (ej δ) a partir de la fórmula: donde: - resolver la ecuación cuadrática 901, obteniéndose así dos soluciones (ej δ 1) y (ej δ 2), - seleccionar (ej δ 1) como resultado válido para el operador de sincronización (ej δ) si cumple la siguiente relación: |1-|ej δ 1Arrowvertmen{1}|1-|ej δ 2Arrowvert o seleccionar (ej δ 2) como resultado válido para el operador de sincronización (ej δ) si cumple la siguiente relación: |1-|ej δ 1Arrowvertmay{1}|1-|ej δ 2Arrowvert, - la solución válida (ej δ) se utiliza para determinar una distancia (d) al fallo de acuerdo con una fórmula: donde: λ es la longitud de la línea, es la constante de propagación de la línea para la secuencia positiva, es la impedancia característica de la línea para la secuencia positiva, Z'IL es la impedancia de la línea para la secuencia positiva, Y'IL es la admitancia de la línea para la secuencia positiva, ej δ es un resultado válido que se selecciona como ejδ 1 o ej δ 2 - si existe un fallo trifásico equilibrado entonces iniciar la acción para las cantidades de secuencia positiva y positiva incremental y un modelo lineal de parámetros distribuido según una subrutina II que está definida en las siguientes etapas: - obtener el fasor de las tensiones de secuencia positiva incremental (VA Δ 1, VB Δ 1) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente, - obtener el fasor de las corrientes de secuencia positiva incremental (IA Δ 1, IB Δ 1) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente, - utilizar un diagrama de circuito equivalente para las cantidades de secuencia positiva y positiva incremental y el modelo lineal de parámetros distribuidos, determinar el ángulo de sincronización (δ) en términos de un operador de sincronización (ej δ) a partir de la fórmula: donde: - resolver la ecuación cuadrática 902, obteniéndose así dos soluciones (ej δ 3) y (ej δ 4), - seleccionar (ej δ 3) como resultado válido para el operador de sincronización (ej δ) si cumple la siguiente relación: |1-|ej δ 3Arrowvertmen{1}|1-|ej δ 4Arrowvert o seleccionar (ej δ 4) como resultado válido para el operador de sincronización (ej δ) si cumple la siguiente relación: |1-|ej δ 3Arrowvertmay{1}|1-|ej δ 4Arrowvert, - la solución válida (ej δ) se utiliza para determinar una distancia (d) al fallo de acuerdo con una fórmula: donde: λ es la longitud de la línea, es la constante de propagación de la línea para la secuencia positiva, es la impedancia característica de la línea para la secuencia positiva, Z'IL es la impedancia de la línea para la secuencia positiva, Y'IL es la admitancia de la línea para la secuencia positiva, ej δ es un resultado válido que se selecciona como ej δ 3 o ej δ 4

Procedimiento para localizar fallos en líneas eléctricas descompensadas con medición no sincronizada en dos extremos.

La presente invención se refiere a un procedimiento para localizar fallos en líneas eléctricas descompensadas con medición no sincronizada en dos extremos, que encuentra aplicación en la industria eléctrica y para líneas de transmisión o distribución aérea y por cable aéreo.

La técnica de localización de fallos no sincronizada en dos extremos se conoce del artículo "Unsynchronized two-terminal fault location estimation", Novosel D., Hart D. G., Udren E., Garitty J., IEEE. Trans on Power Delivery, Vol. 11, No. 1, págs. 130-138, Enero de 1996 y de la patente americana número US 5455776. En estos documentos se ha propuesto la solución de que pueden utilizarse diferentes tipos de componentes simétricos de las tensiones y corrientes medidas para determinar la distancia al fallo. Sin embargo, no se recomendaba el uso de componentes de la secuencia cero, lo que se traduce en que los procedimientos de localización de fallos para líneas de circuito tanto simple como doble son idénticos. El procedimiento del artículo y el documento mencionados consisten en las siguientes etapas.

- Determinación de la incógnita del ángulo de sincronización aplicando el modelo lineal de parámetros concentrados sin contar con las capacitancias en derivación de la línea. Esto se realiza con una solución basada en el método iterativo Newton-Raphson de la fórmula trigonométrica que implica la incógnita del ángulo de sincronización. El valor inicial para estos cálculos tiene que establecerse y para ello se ha recomendado el valor cero.

- Determinación de la distancia al fallo aplicando el modelo lineal de parámetros concentrados sin contar con las capacitancias en derivación de la línea.

- Mejora de la precisión para la determinación de la distancia al fallo aplicando la consideración simplificada del modelo lineal de parámetros distribuidos. Se realiza mediante cálculo iterativo de la distancia al fallo tomando datos de impedancia longitudinal y admitancia en derivación para las secciones de línea, que se determinan tomando el resultado de la distancia al fallo desde la iteración anterior. Al principio de los cálculos iterativos el resultado de la distancia al fallo obtenido durante la determinación de la distancia al fallo aplicando el modelo lineal de parámetros concentrados se toma como valor inicial.

La fórmula trigonométrica utilizada durante la determinación de la incógnita del ángulo de sincronización tiene en general dos soluciones, si se considera el intervalo de ángulos - π a + π. No es necesario considerar intervalo de ángulos más amplio ya que la incógnita del ángulo de sincronización no es demasiado grande y seguramente se encuentre en el intervalo π a + π. La solución iterativa de la fórmula trigonométrica utilizada durante la determinación de la incógnita del ángulo de sincronización aplicando el modelo lineal de parámetros concentrados no asegura el control de qué solución se obtiene de las dos posibles soluciones. Debido a eso, en algunos casos de fallo puede darse que, como resultado de cálculos iterativos, se obtenga la solución equivocada para el ángulo de sincronización. El otro inconveniente del procedimiento conocido se basa en la utilización de un procedimiento simplificado considerando el modelo lineal de parámetros distribuidos, utilizando de nuevo los cálculos iterativos.

De la solicitud de patente americana US 2004/0167729 se conoce una solución que superar parcialmente los inconvenientes que presentan los procedimientos conocidos. En el procedimiento de acuerdo con esta invención se ha propuesto evitar cálculos iterativos del ángulo de sincronización considerando que el valor absoluto del operador de la incógnita de sincronización |e^{j δ}| de la incógnita del ángulo de sincronización δ, tiene un valor igual a 1. Como resultado de tal consideración se obtiene la fórmula cuadrática para la incógnita de la distancia al fallo para la que, en general, existen dos soluciones. En algunos casos raros, ambas soluciones de la fórmula cuadrática se encuentran en el intervalo lineal (0 a 1 en [p.u.]). Para seleccionar qué solución es válida y corresponde al caso de fallo real, se ha recomendado repetir el cálculo de la distancia al fallo, de nuevo con el uso de la fórmula cuadrática, pero tomando el otro tipo de los componentes simétricos. Como resultado del uso de tal enfoque, es decir, cancelando la incógnita del ángulo de sincronización mediante manipulaciones matemáticas, se ha asegurado el inconveniente del procedimiento conocido de US 5455776 y el artículo de Novosel D., Hart D. G., Udren E., Garitty J. En lo que se refiere a no controlar el resultado conseguido para el ángulo de sincronización.

Otra mejora del procedimiento de localización de fallos utilizando mediciones no sincronizadas en dos extremos es conocida del artículo "Accurate location of faults on power transmission lines with use of two-end unsynchronized measurements" Izykowski J., Molag R., Rosolowski E., Saha M.M., IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 21, NO. 2, Abril de 2006, págs. 627-633. El procedimiento según el documento asegura el control de qué solución se obtiene para la incógnita del ángulo de sincronización de dos posibles soluciones. Tras los cálculos iniciales, basados en considerar el modelo lineal de parámetros concentrados sin contar con las capacitancias en derivación de la línea, se realizan los cálculos basados en el método iterativo Newton-Raphson. En estos cálculos iterativos el ángulo de sincronización y la distancia al fallo se tratan como incógnitas y el modelo lineal de parámetros distribuidos se considera de manera rigurosa. Los resultados de los cálculos iniciales se toman como valores iniciales para los cálculos iterativos. Los cálculos iterativos se realizan en las matrices respectivas y no son simples.

De la solicitud de patente internacional WO02/048726 se conoce un procedimiento y un dispositivo para la localización de fallos utilizando medición no sincronizada de tensiones y corrientes trifásicas adquiridas en los terminales de la línea sin sincronización. Se determinan unos fasores para componentes simétricos de las cantidades de medición y se utilizan en el algoritmo de localización de fallos. De acuerdo con una realización, unos fasores de secuencia positiva de cantidades post-fallo se utilizan para la estimación de la distancia al fallo y es distintiva de manera que se lleva a cabo la estimación de una distancia al fallo sin que implique esencialmente técnicas iterativas. En esta realización, la etapa del algoritmo de localización de fallos se realiza con independencia del tipo de fallo. En etapas posteriores puede obtenerse el tipo de fallo. De acuerdo con otra realización de la invención, al producirse un fallo se determina el tipo de fallo. Si se determina que no se trata de un fallo trifásico equilibrado se utilizan fasores de secuencia negativa para la estimación de la distancia al fallo. Por otra parte, si se trata de un fallo trifásico equilibrado se utilizan los fasores de secuencia positiva incremental.

De la solicitud de patente internacional WO03/044547 se conoce un procedimiento para localizar un fallo en una sección de una línea de transmisión utilizando mediciones de corriente, tensión y ángulos entre las fases en un primer A y un segundo extremo B de dicha sección. La invención presentada se caracteriza por las etapas de, tras producirse un fallo a lo largo de la sección, calcular una distancia del extremo A o B al fallo que depende de una corriente de fallo medida en uno de dicho primer y segundo extremo y tensiones de fase medidas tanto en dicho primer como segundo extremo A y B, donde la distancia al fallo se calcula desde el extremo A o B donde se mide el fallo. La invención es particularmente adecuada cuando se satura un transformador de corriente en cualquiera del primer A o segundo extremo B. Si es así, entonces se calcula una distancia a un fallo que depende de una corriente de fallo medida en el extremo no afectado y las tensiones de fase medidas tanto en el extremo afectado como en el extremo no afectado.

De la solicitud de patente sueca no SE528863, publicada también como WO2007/079990 se conoce un procedimiento para localizar un fallo en la transmisión de energía o línea de distribución en dos terminales que comprende las etapas de recibir mediciones de las tres corrientes de fase de ambos terminales, recibir...

1. Procedimiento para localizar fallos en una sección de por lo menos una línea de transmisión que comprende:

- medir la tensión y corrientes en ambos extremos (A) y (B) de la sección,

- obtener el fasor de las tensiones de secuencia positiva (V_A1, V_B1) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente,

- obtener el fasor de las corrientes de secuencia positiva (I_A1, I_B1) medidas en los extremos A y B, respectivamente,

- determinar si existe un fallo trifásico equilibrado o no, caracterizado por el hecho de que:

- si no existe un fallo trifásico equilibrado entonces iniciar la acción para las cantidades de secuencia positiva y negativa y un modelo lineal de parámetros distribuido según una subrutina I que está definida en las siguientes etapas:

- obtener el fasor de las tensiones de secuencia negativa (V_A2, V_B2) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente,

- obtener de la fasor de las corrientes de secuencia negativa (I_A2, I_B2) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente,

- utilizar un diagrama de circuito equivalente para las cantidades de secuencia positiva y negativa y el modelo lineal de parámetros distribuidos, determinar el ángulo de sincronización (δ) en términos de un operador de sincronización (e^{j δ}) a partir de la fórmula:

donde:

- resolver la ecuación cuadrática 901, obteniéndose así dos soluciones (e^{j δ ₁}) y (e^{j δ ₂}),

- seleccionar (e^{j δ ₁}) como resultado válido para el operador de sincronización (e^{j δ}) si cumple la siguiente relación: |1-|e^{j δ ₁}Arrowvertmen{1}|1-|e^{j δ ₂}Arrowvert

o seleccionar (e^{j δ ₂}) como resultado válido para el operador de sincronización (e^{j δ}) si cumple la siguiente relación: |1-|e^{j δ ₁}Arrowvertmay{1}|1-|e^{j δ ₂}Arrowvert,

- la solución válida (e^{j δ}) se utiliza para determinar una distancia (d) al fallo de acuerdo con una fórmula:

donde:

λ es la longitud de la línea,

es la constante de propagación de la línea para la secuencia positiva,

es la impedancia característica de la línea para la secuencia positiva,

Z'_IL es la impedancia de la línea para la secuencia positiva,

Y'_IL es la admitancia de la línea para la secuencia positiva,

e^{j δ} es un resultado válido que se selecciona como e^{jδ ₁} o e^{j δ ₂}

- si existe un fallo trifásico equilibrado entonces iniciar la acción para las cantidades de secuencia positiva y positiva incremental y un modelo lineal de parámetros distribuido según una subrutina II que está definida en las siguientes etapas:

- obtener el fasor de las tensiones de secuencia positiva incremental (V_{A Δ 1}, V_{B Δ 1}) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente,

- obtener el fasor de las corrientes de secuencia positiva incremental (I_{A Δ 1}, I_{B Δ 1}) medidas en los extremos (A) y (B), respectivamente,

- utilizar un diagrama de circuito equivalente para las cantidades de secuencia positiva y positiva incremental y el modelo lineal de parámetros distribuidos, determinar el ángulo de sincronización (δ) en términos de un operador de sincronización (e^{j δ}) a partir de la fórmula:

donde:

- resolver la ecuación cuadrática 902, obteniéndose así dos soluciones (e^{j δ ₃}) y (e^{j δ ₄}),

- seleccionar (e^{j δ ₃}) como resultado válido para el operador de sincronización (e^{j δ}) si cumple la siguiente relación: |1-|e^{j δ ₃}Arrowvertmen{1}|1-|e^{j δ ₄}Arrowvert

o seleccionar (e^{j δ ₄}) como resultado válido para el operador de sincronización (e^{j δ}) si cumple la siguiente relación: |1-|e^{j δ ₃}Arrowvertmay{1}|1-|e^{j δ ₄}Arrowvert,

- la solución válida (e^{j δ}) se utiliza para determinar una distancia (d) al fallo de acuerdo con una fórmula:

donde:

λ es la longitud de la línea,

es la constante de propagación de la línea para la secuencia positiva,

es la impedancia característica de la línea para la secuencia positiva,

Z'_IL es la impedancia de la línea para la secuencia positiva,

Y'_IL es la admitancia de la línea para la secuencia positiva,

e^{j δ} es un resultado válido que se selecciona como e^{j δ ₃} o e^{j δ ₄}.

2. Relé de protección equipado con localizador de fallos (FL) que comprende medios para llevar a cabo las etapas de la reivindicación 1.

3. Producto de programa de ordenador que comprende código de programa de ordenador que cuando se ejecuta en un dispositivo informático realiza las etapas de un procedimiento según la reivindicación 1.