PROTECCIÓN DIFERENCIAL LONGITUDINAL Ing. Luis Felipe Hernandez Zevallos
INTRODUCCIÓN Si el objeto que se desea proteger se encuentra en un solo lugar (generador, transformador, barras de distribución), entonces las cantidades medidas pueden ser procesadas inmediatamente. En el caso de LT es diferente, no se puede procesar inmediatamente debido a que estas abarcan una distancia considerable. Línea de transmisión
Relé B
Relé A Medios de Comunicación
INTRODUCCIÓN
FORMAS DE COMUNICACIÓN
La protección diferencial de líneas de transmisión es una moderna solución de protección. Esta protección usa tecnología de telecomunicaciones (ahora los relés intercambian información a grandes distancias por medio de medios de comunicación tales como: ◦ Fibra Óptica (Hilo Piloto) ◦ Onda portadora ◦ Microondas
FIBRA ÓPTICA (1) La fibra óptica es un medio de comunicación empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. Llevan mensajes en forma de haces de luz que pasan a través de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupción.
FIBRA ÓPTICA (2) La FIBRA OPTICA se transporta al interior del cable de guarda hueco
ONDA PORTADORA Equipo de onda portadora de operación dual analógica y Digital, basados en el procesamiento digital de señales según la norma IEC 60495 para equipos de portadora por líneas de alta tensión: Voz para comunicaciones telefónicas. Transmisión de datos Síncronos, Asíncronos e IP. Interfase de Teleprotección integrada (hasta 8 comandos bidireccionales) con panel de prueba incorporado.
MICROONDAS Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilación de 3 ns (3×109 s) a 3 ps (3×10-12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo las de los estándares IEC 60050 y IEEE100 sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 1 cm a 100 micrómetros.
MÓDEM Un módem es un dispositivo que sirve para enviar una señal llamada portadora mediante otra señal de entrada llamada moduladora. El modulador emite una señal denominada portadora. Generalmente, se trata de una simple señal eléctrica sinusoidal de mucha mayor frecuencia que la señal moduladora. La señal moduladora constituye la información que se prepara para una transmisión (un módem prepara la información para ser transmitida, pero no realiza la transmisión). La moduladora modifica alguna característica de la portadora (que es la acción de modular), de manera que se obtiene una señal, que incluye la información de la moduladora. Así el demodulador puede recuperar la señal moduladora original, quitando la portadora. Las características que se pueden modificar de la señal portadora son: amplitud, frecuencia, fase.
INTRODUCCIÓN
FORMAS DE COMUNICACIÓN (1)
La comunicación entre los relés puede ser controlado desde la PC por medio de software
Interfase entre la PC y el dispositivo de protección conectados directamente
INTRODUCCIÓN
FORMAS DE COMUNICACIÓN (2)
Interfase vía modem entre la PC y los dispositivos de protección
INTRODUCCIÓN
FORMAS DE COMUNICACIÓN (3)
INTRODUCCIÓN
FORMAS DE COMUNICACIÓN (4)
Enlace de los Relés utilizando un convertidor de comunicación ( óptico - eléctrico)
DIFERENCIAS ENTRE LOS RELÉS ANALÓGICOS Y DIGITALES (1)
Panel tradicional con relés de control analógico y tradicional
Moderno panel con multi-relé de función numérica (relés digitales)
DIFERENCIAS ENTRE LOS RELÉS ANALÓGICOS Y DIGITALES (2) Qué es ANALOGICO y que es DIGITAL? El término ANALÓGICO en la industria de las telecomunicaciones y el cómputo significa todo aquel proceso entrada/salida cuyos valores son continuos. Algo continuo es todo aquello que puede tomar una infinidad de valores dentro de un cierto limite, superior e inferior. El término DIGITAL de la misma manera involucra valores de entrada/salida discretos. Algo discreto es algo que puede tomar valores fijos. En el caso de las comunicaciones digitales y el cómputo, esos valores son el CERO (0) o el UNO (1) o Bits (Binary Digits).
DIFERENCIAS ENTRE LOS RELÉS ANALÓGICOS Y DIGITALES (3) Desventajas de usar un relé diferencial analógico frente a un relé diferencial digital: ◦ Necesita un convertidor A/D y D/A. ◦ No puede conectarse directamente a un sistema de control como por ejemplo una PC. ◦ Estos relés son susceptibles al ruido.
MULTIPLEXOR (1) Un MULTIPLEXOR o SELECTOR DE DATOS es un circuito lógico que acepta varias entradas de datos y permite que sólo una de ellas pase a un tiempo a la salida. El enrutamiento de la entrada de datos hacia la salida está controlado por las entradas de SELECCIÓN (a las que se hace referencia a veces como las entradas de DIRECCIÓN).
MULTIPLEXOR (2)
CONVERSOR ADC Y DCA
CONVERSOR ADC (1)
Para realizar esa tarea, el conversor ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos: 1. Muestreo de la señal analógica. 2. Cuantización de la propia señal 3. Codificación del resultado de la cuantización, en código binario.
CONVERSOR ADC (2) Conversor ADC
CONVERSOR DCA (1) Dispositivo que convierte una entrada digital (generalmente binaria) a una señal analógica (generalmente voltaje o carga eléctrica). Los conversores digital-analógico son interfaces entre el mundo abstracto digital y la vida real analógica. La operación reversa es realizada por un conversor analógico-digital (ADC).
CONVERSOR DCA (2) Conversor DCA
PRINCIPIOS DE COMUNICACIÓN ENTRE LOS RELÉS Los relés de protección diferencial pueden comunicarse de 2 maneras. Analogue relay
Analogue relay Digital channel
87L
A/D
D/A
Digital relay
87L
Digital relay Digital channel
87L
87L
COMUNICACIÓN ENTRE LOS RELÉS (2 TERMINALES) End B
End A
IA
IF
IB Rele B
Rele A Link de comunicación IA + IB = 0 Condición Normal IA + IB 0 (= IF) Condición Falla
COMUNICACIÓN PARA UNA LÍNEA CON 2 TERMINALES (1)
Los reles se comunican de la siguiente manera: ◦ El dispositivo 1 mide la corriente I1 del secundario del TC ◦ La corriente I1 va del dispositivo 1 al dispositivo 2. ◦ Luego el dispositivo 2 agrega su valor de corriente I2, quedando en este el valor de I1 + I2. ◦ Finalmente el valor I1 + I2 llega al dispositivo 1 ◦ De esta manera la suma de las corrientes de falla esta disponible en ambos dispositivos.
COMUNICACIÓN PARA UNA LÍNEA CON 2 TERMINALES (2)
COMUNICACIÓN ENTRE LOS RELÉS (3 TERMINALES)
COMUNICACIÓN PARA UNA LÍNEA CON 3 TERMINALES (1)
Los relés se comunican de la siguiente manera: ◦ El dispositivo 1 mide la corriente I1, luego este transmite sus datos de magnitud y fase al dispositivo 2. ◦ Este dispositivo agrega el valor I2 de su propia medida, obteniendo un valor de I1 + I2. ◦ Finalmente la suma parcial I1 + I2 llega al dispositivo 3, luego este añade su propio valor I3. ◦ El valor total I1 + I2 +I3 llega al dispositivo 2 y por ultimo también al dispositivo 1. ◦ De esta manera la suma de las corrientes de falla esta disponible en los 3 dispositivos.
COMUNICACIÓN PARA UNA LÍNEA CON 3 TERMINALES (2)
PRINCIPIO BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO CON 2 TERMINALES (1)
La LT se encuentra en condiciones normales (sin fallas) entonces: ◦ La corriente “i” (lineas discontinuas) que fluye por el primario de los TC colocados en los extremos opuestos de la linea son iguales. ◦ Ambas corrientes son reflejadas al secundario con el valor de “I”. ◦ Los secundarios de los TC estan conectados junto al elemento de medicion M ◦ Entonces por el elemento de medicion M pasara la corriente total:
Itotal = I + ( -I ) ◦ Debido a esto la bobina del interruptor no realizara disparo alguno.
PRINCIPIO BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO CON 2 TERMINALES (2)
La LT se encuentra en condiciones de falla (cortocircuito) entonces: ◦ Ahora las corrientes en los primarios de ambos TC son totalmente diferentes con valores “i1” e “i2”. ◦ Al ser reflejadas al secundario, tambien son diferentes con valores “I1” e “I2”. ◦ Entonces por el elemento de medicion M pasara la corriente total:
Itotal = I1 + I2 ◦ Debido a esto la bobina del interruptor realizara el disparo protegiendo a la LT de una sobrecorriente.
PRINCIPIO BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO CON 2 TERMINALES (3)
Itotal = I1 + I2
PRINCIPIO BÁSICO CON MÚLTIPLES TERMINALES Sigue el mismo principio que para 2 terminales.
Itotal = I1 + I2 + I3 + I4 + ……. Acciona a la bobina de disparo del interruptor
PRINCIPIO DE COMUNICACIÓN ENTRE LOS RELÉS (1) Cada dispositivo mide la corriente local y envía la información de su intensidad y la relación de fase con el dispositivo del extremo opuesto. Para realizar la comunicación entre los dispositivos se necesita la interfase de datos por comunicación digital. Como resultado, las corrientes pueden ser sumadas y procesadas en cada dispositivo.
PRINCIPIO DE COMUNICACIÓN ENTRE LOS RELÉS (2)
Principio de comunicación relé-relé
0IIIIII0I0.....0I0IIIIII0 Mensaje Digital
End A
End B
A/D
P
Interfase de comunicación digital
PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87L
PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87L PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO (1)
PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87L PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO (2)
El relé compara la relación de desfasaje en cada extremo de la línea. Luego el relé ubicado cerca de la falla local digitaliza los datos y lo envía al relé ubicado en la falla remota. Si ocurre una falla, ya sea a través de la línea o fuera de esta, este relé compara la señal local con la señal remota. Después compensa el desfasaje causado por el retraso del tiempo de propagación en el medio de comunicación. Si las dos señales coinciden y sus magnitudes son superiores al ajuste de la corriente mínima, entonces una señal de disparo es emitido en cada extremo de la línea. Si las señales están fuera de fase entonces el relé no dispara.
PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87L PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO (3)
PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87L DIAGRAMA DE FUNCIONAMIENTO
Option
87L
85
50
51
49
79
FR
M
86
FC
SI
RA
Channel to remote end
Legend : 87L Differential relay 50/51 Back-up overcurrent 49 Thermal overload 85 Intertrip channels 86 Lock-out FR Fault Recording Memory M Metering FC/SI Supervisory feeder control RA Remote access (e.g. intranet)
PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87L
PROTECCIÓN DIFERENCIAL TRANSVERSAL O CRUZADA (1)
No necesita comunicación entre los terminales de línea.
Comparación (diferencial) de valores de corriente entre dos circuitos; ◦ Similares →
Normal
◦ Diferentes → Falla interna
|I1| - |I2| > k . (|I1| + |I2|) |I2| - |I1| > k . (|I1| + |I2|) Donde, I1 e I2 son las corrientes de los circuitos 1 y 2, respectivamente, y k es el coeficiente de restricción.
PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87L
PROTECCIÓN DIFERENCIAL TRANSVERSAL O CRUZADA (2)
Influencia de la corriente de carga y la operación para terminales de fuente débil (ajustes de sensibilidad)
|∆I1| - | ∆ I2| > k . (|∆I1| + |∆I2|) |∆I2| - |∆I1| > k . (|∆I1| + |∆I2|), Donde, ∆I1 y ∆I2 son corrientes superpuestas, ∆ I = Ifalla – Icarga
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