Procedimiento y dispositivo de supervisión del circuito secundario de un transformador de medida en un sistema de alimentación.

Un procedimiento de supervisión de un circuito secundario de un transformador de medida (630) en un sistema de alimentación,

estando conectado el transformador de medida a un componente de un sistema de alimentación, en el que el procedimiento comprende:

detectar (S501), por medio de un Dispositivo Electrónico Inteligente de protección, IED de protección (600), que está conectado al circuito secundario del transformador de medida (630) y protege el componente del sistema de alimentación, las perturbaciones en una señal desde el transformador de medida; y

determinar (S505, S506) si se produce un fallo en el circuito secundario del transformador de medida, de acuerdo con un resultado de la detección de la perturbación por el IED de protección (600) así como por otro resultado de la detección de perturbaciones de al menos uno de otros IED de protección (620), comprendiendo los otros IED de protección unos IED de protección que están conectados a otros circuitos secundarios del transformador de medida o a los circuitos secundarios de otro transformador de medida conectado al componente del sistema de alimentación, y los IED de protección que están conectados a otros transformadores de medida conectados a otros componentes del sistema de alimentación conectados a la misma barra de distribución a la que el componente del sistema de alimentación está conectado.

Procedimiento y dispositivo de supervisión del circuito secundario de un transformador de medida en un sistema de alimentación

Campo de la invención

La presente solicitud se refiere al campo de los sistemas de alimentación, y más en particular, a un procedimiento y dispositivo de supervisión de un circuito secundario de un transformador de medida en un sistema de alimentación.

Antecedentes de la invención

Los transformadores de medida se utilizan para reducir la corriente o el voltaje a valores medióles, y son ampliamente utilizados en diferentes sistemas de alimentación. Hay dos tipos básicos de transformadores de medida, esto es, el transformador de voltaje y el transformador de corriente. Un transformador de voltaje (VT, incluyendo también en la descripción el Transformador de Voltaje Capacitivo, CVT) está diseñado para reproducir con precisión el voltaje primario en el lado secundario, mientras que un transformador de corriente (CT) es para las señales de corriente. La información correcta acerca de los valores principales de voltaje (del VT) y de corrientes (del TC) son la base para el correcto funcionamiento de un dispositivo electrónico inteligente (IED). Sin embargo, pueden producirse fallos en los circuitos secundarios entre el VT y el IED (esta condición se conoce como fallo de VT en la descripción) o entre el CT y el IED (esta condición se conoce como fallo de CT en la descripción), y produce operaciones no deseadas de varias funciones de protección del IED. Por ejemplo, un fallo de VT puede hacer que una función de protección a distancia funcione inadecuadamente. Por otro lado, en el caso de un fallo de CT, una corriente diferencial 'falsa' aparecerá en la fase de fallo de CT, y si la magnitud de esta corriente diferencial 'falsa' es mayor que un umbral de inicio, la función de protección diferencial puede funcionar defectuosamente. Además, un fallo de CT de una sola fase o de dos fases dará lugar a una corriente secuencial negativa 'falsa' o a una corriente de secuencia cero, lo que producirá operaciones no deseadas de las protecciones basadas en corriente de secuencia negativa / cero. Con el fin de evitar operaciones no deseadas que pueden ser producidas por fallo de CT o fallo de VT, siempre han sido muy importantes la Supervisión del Circuito de Corriente y la Supervisión del Circuito de Voltaje fiables, sensibles y de alta velocidad (también denominadas Supervisión de Fallo de Fusible)

Muchos procedimientos de supervisión del circuito de corriente / voltaje han sido desarrollados. Varias soluciones convencionales de supervisión de circuito de corriente / voltaje se describirán a continuación.

A) Procedimientos de supervisión de circuito de corriente

Un procedimiento de supervisión de circuito de corriente es comparar la corriente de secuencia cero de un conjunto de tres fases de los devanados del transformador de corriente con la corriente del punto neutro en una entrada independiente tomada de otro conjunto de devanados de transformador de corriente. La detección de una diferencia indica un fallo en el circuito, y se utiliza como alarma o para bloquear funciones de protección que se esperan que proporcionen un disparo no deseado. Este procedimiento necesita clientes para mezclar los circuitos de corriente de diferentes devanados o de diferentes transformadores de corriente. En consecuencia, este procedimiento aumenta la complejidad del cableado, y por lo tanto disminuye la fiabilidad del IED. Además, este procedimiento no puede detectar fallo de CT de 3 fases porque bajo tales condiciones, no habrá corriente de secuencia cero en ambos devanados o en ambos transformadores de corriente.

Otro procedimiento de supervisión de circuito de corriente se realiza mediante la comprobación de la presencia de corriente de secuencia cero y de voltaje de secuencia cero. Un valor alto de corriente residual sin la presencia de voltaje de secuencia cero indica la condición de fallo de CT. Sin embargo, este procedimiento no puede detectar fallo de CT de 3 fases porque se basa en mediciones de secuencia cero. En segundo lugar, no puede funcionar correctamente durante la condición de operación asimétrica (por ejemplo, período de reenganche monopolar), debido a que siempre están con corriente de secuencia cero así como con voltaje de secuencia cero. En tercer lugar, puede funcionar defectuosamente si la impedancia de secuencia cero del sistema es muy pequeña. Además, a veces las entradas de voltaje incluso no se encuentran disponibles.

Otro procedimiento de supervisión de circuito de corriente es detectar la desaparición repentina de una corriente de fase. Sin embargo, cuando se produce un fallo en una línea que conecta la fuente de alimentación y la carga, el IED de protección en el lado de la carga también puede detectar la desaparición repentina de la corriente de fase, por lo tanto, la función de supervisión de fallo de CT funcionará incorrectamente.

Otro procedimiento de supervisión de circuito de corriente se basa en los cambios en los flujos de corriente que conectan con la misma barra de distribución. Su teoría es que los fallos internos o externos provocarán cambios en al menos dos flujos de corriente, mientras que un fallo de CT sólo afecta a un único flujo de corriente. Este procedimiento, sin embargo, requiere que los datos muestreados de todos los componentes del sistema de alimentación (líneas, transformadores, etc.) que están conectados a la barra de distribución protegida, lo que significa una gran cantidad de tráfico de comunicación y una velocidad de funcionamiento lenta.

B) Procedimientos de supervisión del circuito de voltaje

Un procedimiento de supervisión de circuito de voltaje es comparar el voltaje de secuencia cero medido bajo condiciones de funcionamiento normal con un umbral preestablecido. Si el voltaje de secuencia cero es mayor que el umbral, el fallo de VT será detectado. Este procedimiento sólo es útil cuando no hay perturbación o fallo, y por lo tanto se necesita un elemento fiable de arranque que pueda detectar la perturbación o fallo. Además, no es aplicable durante condiciones de funcionamiento asimétricas (por ejemplo, período de reenganche monopolar).

Otro procedimiento de supervisión de circuito de voltaje se realiza mediante la comprobación de la presencia de corriente de secuencia cero / negativa y voltaje de secuencia cero / negativa. Un alto valor de voltaje de secuencia cero / negativa sin la presencia de la corriente de secuencia cero / negativa indica una condición de fallo de VT. Este procedimiento no puede detectar el fallo de VT de 3 fases. No puede funcionar correctamente durante la condición de funcionamiento asimétrico, porque siempre hay corriente de secuencia cero / negativa así como voltaje de secuencia cero / negativa.

Otro procedimiento de supervisión de circuito de voltaje es implementado mediante la comparación de los valores medidos de dos conjuntos separados de devanados secundarios del transformador de voltaje. Si los valores obtenidos de la misma fase de dos devanados secundarios separados del transformador de voltaje son diferentes, se puede determinar una condición de fallo de VT. Este procedimiento necesita voltajes medidos de dos conjuntos de devanados secundarios, lo que aumenta la complejidad del cableado, y por lo tanto disminuye la fiabilidad del IED.

Por otra parte, los procedimientos de supervisión de circuito de corriente / voltaje que se han mencionado más arriba sobre la base de los voltajes así como de las corrientes fallarán si se producen fallos simultáneamente en ambos circuitos secundarios de corriente y de voltaje.

El documento EP 2 159 893 A1, técnica anterior bajo el Artículo 54 (3) EPC, se refiere a un concepto de redundancia alternativo para la protección de la celda en la Automatización de Subestaciones (SA) que impide que un único Dispositivo Electrónico Inteligente (IED) que falla en el sistema de SA perjudique el funcionamiento de una celda de una subestación. Un IED de protección formalmente asignado a una celda doméstica o anfitrión de una subestación de un sistema de alimentación eléctrica realiza las funciones de protección de la celda al que está asignado, además de las funciones de protección de por lo menos una de sus celdas vecinas. De esta manera, cada celda puede ser administrada por dos IED de protección diferentes, en el que la redundancia se consigue a nivel de software en lugar de a nivel de hardware, es decir, no hay necesidad de proporcionar un IED de protección redundante dedicado para cada celda. Siempre que así lo requiera, el IED de protección recibe de los sensores adecuados, información sobre un estado o valor de una magnitud de proceso de la celda vecina, calcula o ejecuta... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de supervisión de un circuito secundario de un transformador de medida (63) en un sistema de alimentación, estando conectado el transformador de medida a un componente de un sistema de alimentación, en el que el procedimiento comprende:

detectar (S51), por medio de un Dispositivo Electrónico Inteligente de protección, IED de protección (6), que está conectado al circuito secundario del transformador de medida (63) y protege el componente del sistema de alimentación, las perturbaciones en una señal desde el transformador de medida; y

determinar (S55, S56) si se produce un fallo en el circuito secundario del transformador de medida, de acuerdo con un resultado de la detección de la perturbación por el IED de protección (6) así como por otro resultado de la detección de perturbaciones de al menos uno de otros IED de protección (62), comprendiendo los otros IED de protección unos IED de protección que están conectados a otros circuitos secundarios del transformador de medida o a los circuitos secundarios de otro transformador de medida conectado al componente del sistema de alimentación, y los IED de protección que están conectados a otros transformadores de medida conectados a otros componentes del sistema de alimentación conectados a la misma barra de distribución a la que el componente del sistema de alimentación está conectado.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que determinar si el fallo se produce en el circuito secundario del transformador de medida (63) comprende:

si una perturbación es detectada por el IED de protección (6) y un mensaje que indica la detección de una perturbación correspondiente no es recibido por el IED de protección desde cualquiera de los otros IED de protección (62) en un retardo preestablecido, determinar, (S55), por el IED de protección, que el fallo se produce en el circuito secundario del transformador de medida.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que determinar si el fallo se produce en el circuito secundario del transformador de medida (63) comprende:

si una perturbación es detectada por el IED de protección (6) y un mensaje que indica la detección de una perturbación correspondiente es recibido por el IED de protección desde el al menos uno de los otros IED de protección (62) en un retardo preestablecido, determinar (S56), por el IED de protección, que se produce un fallo o perturbación en el sistema de alimentación.

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que después de la detección, el procedimiento comprende, además:

después de la detección de una perturbación, emitir (S52), por el IED de protección (6), un mensaje que indica la detección de la perturbación a los otros IED de protección, (62) y establecer, por el IED de protección, un símbolo para bloquear una operación de protección del IED de protección (S53).

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el procedimiento comprende, además:

si se determina que el fallo o perturbación se produce en el sistema de alimentación, restablecer (S56) el símbolo para permitir la operación de protección del IED de protección (6).

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el IED de protección (6) envía mensajes a, y recibe mensajes de, los otros IED de protección (62) a través de Evento de Subestación Orientado a Objeto Genérico, GOOSE, definido por el estándar IEC 6185.

7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el transformador de medida (63) es un transformador de voltaje (63) o un transformador de corriente; y en el que la perturbación es una perturbación en una señal de voltaje si el transformador de medida es un transformador de voltaje, y la perturbación es una perturbación en una señal de corriente si el transformador de medida es un transformador de corriente.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el mensaje transmitido (S52) por el IED de protección indica, además, en cual fase se produce la perturbación, y la perturbación correspondiente es una perturbación que se produce en la misma fase en la que se produce la perturbación detectada por el IED de protección.

9. Un Dispositivo Electrónico Inteligente de protección, IED de protección, para supervisar un circuito secundario de un transformador de medida (63) en un sistema de alimentación, estando conectado el transformador de medida a un componente del sistema de alimentación que está protegido por el IED de protección (6), en el que el IED de protección comprende:

un módulo de detección de perturbaciones (61), conectado al circuito secundario del transformador de medida y adaptado para detectar perturbaciones en una señal del transformador de medida;

un módulo de determinación (62) al que el módulo de detección de perturbaciones (61) está conectado, adaptado para determinar si se produce un fallo en el circuito secundario del transformador de medida, de acuerdo con un resultado de detección de perturbaciones desde el módulo de detección de perturbaciones así como por otro resultado de detección de perturbaciones de al menos uno de los otros IED de protección (62), comprendiendo los otros IED de protección (62) unos IED de protección que están conectados a otros circuitos secundarios del transformador de medida o a los circuitos secundarios de otro transformador de medida conectado al componente del sistema de alimentación, y los IED de protección que están conectados a otros transformadores de medida conectados a otros componentes del sistema de alimentación conectado a la misma barra de distribución a la que el componente del sistema de alimentación está conectado; y

un módulo de interfaz (63) conectado al módulo de determinación, adaptado para enviar mensajes a, y recibir mensajes desde, los otros IED de protección.

1. El IED de protección de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el módulo de determinación (62) está adaptado, además, para determinar que el fallo se produce en el circuito secundario del transformador de medida, si el módulo de detección de perturbaciones detecta una perturbación y el módulo de interfaz no recibe un mensaje que indica la detección de una perturbación correspondiente desde cualquiera de los otros IED de protección (62) en un tiempo de retardo preestablecido.

11. El IED de protección de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el módulo de determinación (62) está adaptado, además, para determinar que se produce un fallo o perturbación en el sistema de alimentación, si el módulo de detección de perturbaciones detecta una perturbación y el módulo de interfaz recibe un mensaje que indica la detección de una perturbación correspondiente desde al menos uno de los otros IED de protección (62) en el retardo preestablecido.

12. El IED de protección de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que

el módulo de determinación (62) está adaptado, además, para establecer un símbolo para bloquear una operación de protección del IED de protección y ordena al módulo de interfaz que emita un mensaje que indique la detección de una perturbación a los otros IED de protección, cuando el módulo de detección de perturbaciones detecta la perturbación.

13. El IED de protección de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el módulo de determinación (62) está adaptado, además, para restablecer un símbolo para permitir la operación de protección del IED de protección, cuando se determina que el fallo o perturbación se produce en el sistema de alimentación.

14. El IED de protección de acuerdo con la reivindicación 12, en el que módulo de interfaz (63) está adaptado, además, para enviar mensajes a, y recibir mensajes de, los otros IED de protección a través del Evento de Subestación Orientado a Objeto Genérico, GOOSE, definido por el estándar IEC 6185.