MÉTODOS PARA INCREMENTAR LA CARGABILIDAD RESTINGIDA POR RELÉS DE DISTANCIA EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Ing. Juan Marcelo Torrez Baltazar ________________________________________________________________Ing. Fidel M. León Sossa
Resumen. El presente artículo describe y compara los diferentes métodos empleados para incrementar la capacidad de cargabilidad de las líneas de transmisión, que llega ser restringida por los relés de protección de distancia, sin afectar la confiabilidad ni reducir la cobertura de la protección. Para el estudio se emplea el programa de simulación CAPE, y se analizan un sistema de transmisión, con la finalidad de cuantificar el incremento en la cargabilidad de las líneas. Palabras claves. CAPE, condiciones de operación de emergencia, límites de cargabilidad de líneas de transmisión, protección de distancia, modelación y simulación digital. 1. INTRODUCCIÓN A pesar de la creciente difusión en los últimos años del esquema de protección diferencial en las líneas de transmisión, los relés de distancia continúan siendo el principal método de protección de líneas de transmisión que conforman en Sistema Troncal de Interconexión (STI). También se debe considerar que la protección diferencial, mantiene funciones de distancia habilitadas como respaldo, ante una eventual pérdida o falla en el canal de comunicaciones. A través de los años, los relés de distancia han demostrado ser un método confiable para el despeje selectivo de fallas, permitiendo una adecuada coordinación con las protecciones de elementos aledaños. Sin embargo se han presentado casos donde las zonas en sobrealcance o de respaldo (zona 2 y 3), han operado durante condiciones de sobrecarga tolerable de las líneas, provocando la interrupción total o parcial de un área determinada. Eventos de desconexiones de carga alrededor del mundo, han auspiciado la conformación de grupos consultivos para tratar específicamente este problema, tal es el caso del grupo de trabajo SPCTF (System Protection and Control Task Force) de la NERC (Noth American Electric Reliability Council) que ha emitido las siguientes conclusiones al respecto: Primero, que el sistema de potencia debe ser adecuadamente protegido, y segundo que las protecciones del sistema de potencia no debe excluir las acciones del operador para permitir la recuperación del sistema.
2. MÉTODOS PARA INCREMENTAR LA CARGABILIDAD RESTRINGIDA DE LAS LÍNEAS Muchos métodos para incrementar la capacidad de sobrecarga de las líneas de transmisión han sido sugeridos, a continuación señalamos los más importantes [1]: a) Incrementar el ángulo del torque máximo b) Cambiar la impedancia característica del relé, de mho a reticular c) Adicionar limitadores para restringir el alcance resistivo d) Desplazar la impedancia característica del relé en el primer cuadrante e) Modificar ajustes del alcance resistivo en relé de característica cuadrilateral f) Habilitar la función de invasión de carga A continuación se describirán los diferentes métodos mencionados anteriormente, y se analizará su aplicación en un ejemplo práctico. Para el análisis se asumirá que la protección de distancia en zona 3 se ajusta como protección de respaldo de la línea adyacente. La figura 1 muestra el diagrama unifilar del sistema de transmisión bajo estudio.
Figura 1. Sistema de transmisión bajo estudio.
2.1. Incremento máximo
del
ángulo
de
torque
El método para incrementar el ángulo del torque máximo está disponible en muchos relés de distancia electromecánicos, electrónicos y digitales. Los relés tipo Mho tienen un alcance máximo a lo largo de un ángulo que generalmente se ajusta cerca del ángulo de impedancia de la línea. El ángulo de máximo alcance también se llega a denominar como ángulo de torque máximo (MTA). En la figura 2, la zona 3 está siendo utilizada como protección de respaldo remoto, asumiendo que la línea entre A y B, se encuentra adecuadamente protegida por un sistema de protección de alta velocidad redundante.
Max Trans V N Max Trans V Emerg
230 2 Z 30
(2)
( 0.85 x 230 ) 2 Z 30
(3)
Tabla 1. Máxima transferencia de potencia permitida en la línea por el relé de distancia. Líneas Gráficas
Ángulo MTA [°] 80 85 90
Imped Max Trans Max Trans Increm. Vn Vemerg Cargabil Z 30 [ohm] 160.7 143.4 125.0
[MVA] 329 369 423
[MVA] 238 267 306
[%] 100% 112% 129%
En la tabla podemos observar que la máxima transferencia en condiciones de emergencia (V = 0.85 p.u.) permitida por el relé de distancia es de 238 MVA. Con la modificación del torque máximo al valor límite de 90°, se obtiene un incremento en la transferencia de potencia de 306 MVA (29% de mejora) medida a lo largo de una impedancia aparente de carga con ángulo 30°. Como se puede observar esta técnica incrementa la cargabilidad restringida de la línea, pero a la vez reduce su cobertura frente a fallas de alta resistencia. 2.2 Cambio de impedancia característica del relé, de Mho a Reticular
Figura 2. Ajuste del ángulo del torque máximo para incrementar la cargabilidad.
En este ejemplo, el extremo remoto de la línea adyacente se encuentra cubierto con un margen del 25%, resultando en un ajuste de 250 ohm a lo largo del ángulo de torque máximo. El ángulo MTA es igual a 80°, obtenido de los datos de resistencia y reactancia de la línea. Para incrementar la cargabilidad, el ángulo MTA puede ser ajustado hasta un máximo de 90°. A continuación se detallan las ecuaciones para determinar la máxima transferencia de potencia por la línea sin ocasionar el disparo de la zona 3 del relé de distancia, considerando ZMTA = 250 ohm, y = 30° (ángulo supuesto de la carga). Z 30 Z MTA cos( MTA 30 )
Si combinamos dos relés de distancia de característica mho (circular) con diferentes ángulos de torque máximo y hacemos que el disparo se dé en la intersección de ambos, obtenemos un relé de característica reticular, como se muestra en la figura siguiente:
(1) Figura 3. Ajuste de la característica reticular para incrementar la cargabilidad
Usando el mismo ejemplo del caso anterior, la mejora de la cargabilidad debido al cambio de la característica del relé puede ser determinada mediante la reducción de la impedancia de carga. Cualquier lado del triángulo puede ser determinado si uno de sus lados y su ángulo son conocidos empleando la ley de senos. En este caso, el lado que nos interesa conocer es el que se encuentra a lo largo de la línea de impedancia, y el lado conocido es la impedancia a lo largo del máximo alcance (MTA). Considerando el ángulo de torque máximo igual al del ejemplo anterior 80°, y el ángulo de la característica reticular igual a 120°.
línea, sin embargo sufre una considerable reducción de su alcance resistivo. 2.3 Adición de limitadores para restringir el alcance resistivo Algunos fabricantes proveen a los relés con elementos denominados limitadores que pueden operar en conjunto con la función de distancia para restringir su operación a lo largo del eje de las resistencias. El relé de distancia operará solo si la impedancia medida se encuentra dentro de la característica Mho y los dos limitadores, la siguiente figura ilustra el principio de funcionamiento de éste método.
Figura 4. Cálculo de la cargabilidad de la característica reticular. Figura 5. Adición de limitadores a la característica Mho.
Por la ley de senos:
c b sen C sen B
(4)
Sustituyendo el alcance del relé en c y el ángulo reticular de 120° por C, la magnitud de la impedancia a lo largo de la línea de carga de 30° es:
250 b sen 120 sen 10
(5)
Donde b = 50.1 ohm Calculando la máxima transferencia de potencia en condiciones de emergencia para la impedancia a lo largo de la línea de carga (50.1 ohm), obtenemos una transferencia de 763 MVA, obteniendo un incremento de la cargabilidad de 221%. La característica reticular mantiene intacto su alcance ante falla francas a lo largo de la impedancia de la
Los limitadores pueden ser ajustados con ángulo similar al ángulo de torque máximo (MTA) de manera que se encuentren paralelos al alcance máximo (impedancia de la línea protegida). La mejora de la cargabilidad puede ser medida a lo largo de la línea de carga, en este caso asumiendo un alcance resistivo de los limitadores de R=70 ohm (Z30°=80.8 ohm), y un ángulo de impedancia de carga de 30°, la máxima transferencia de potencia permitida por el relé será de Smax = 473 MVA (99% mejora de cargabilidad). Al igual que los anteriores casos, ésta técnica reduce el alcance resistivo de la zona de protección, sin embargo puede ser configurada para ver fallas con la más alta resistencia de falla esperada. 2.4 Desplazamiento de la zona 3 Algunos fabricantes de relés incluyen la posibilidad de desplazamiento de la
característica Mho dentro del primer cuadrante del plano de impedancias. Esta técnica es ideal cuando se tiene la intención de configurar la zona 3 como protección de respaldo de la o las líneas adyacentes a la línea protegida, sin afectar la cargabilidad de la línea, como se muestra en la figura 6.
restricción en la cargabilidad de la línea. Este tipo de característica es principalmente empleada en la protección de líneas largas, permitiendo ajustar independientemente el alcance reactivo a lo largo de toda la línea protegida y el alcance resistivo de manera de minimizar el impacto de la invasión de carga manteniendo la cobertura frente a fallas de alta resistencia. En la figura 7 se muestra un relé de distancia cuadrilateral con ajustes de alcance resistivo diferentes por zonas.
Figura 6. Desplazamiento de la zona 3 en la característica Mho.
En la figura, la zona 3 del relé (circulo en línea sólida) es reemplazada por la zona 3 desplazada (circulo en línea segmentada), llegando a cubrir solo una parte de la línea protegida (A-B), y más del 100% de la línea adyacente (B-C). En este caso la mejora en la cargabilidad llega a depender del alcance de la zona 2 a lo largo de la línea de carga. Del ejemplo, la zona se ajusta al 125% de la impedancia de la línea 1.25x105 = 131.2 ohm a 80°. Reemplazando en las ecuaciones 1 y 2, obtenemos que la máxima transferencia de carga permitida por el relé en condiciones de emergencia es de 453 MVA (91% de mejora) La principal desventaja de este método, es que el desplazamiento de la zona 3 solo cubre una pequeña parte de la línea protegida, funcionando únicamente como protección de respaldo de la línea adyacente. 2.5 Modificación de ajustes característica cuadrilateral
en
la
Algunos relés de distancia digitales permiten seleccionar entre la característica mho y cuadrilateral. En caso de la característica cuadrilateral, uno de los parámetros a ajustar es el alcance resistivo, que está directamente relacionada con la
Figura 7. Reajuste de la zona3 cuadrilateral a lo largo de eje resistivo.
La mejora de la cargabilidad es medida de igual forma que el método de adición de limitadores, asumiendo un alcance resistivo de R=70 ohm, y un ángulo de impedancia de carga de 30°, la máxima transferencia de potencia permitida por el relé será de Smax = 473 MVA (99% mejora de cargabilidad). 2.6 Habilitación de la función de invasión de carga Los métodos tradicionales para incrementar la cargabilidad restringida por los relés de distancia generalmente resultan en una pérdida significativa en la cobertura del plano de impedancias, más específicamente en lo que se refiere al alcance resistivo [2]. Muchos de los relés digitales actuales ofrecen una técnica mucho más adecuada para discriminar entre un estado de sobrecarga de emergencia o una falla. A ésta característica se la denomina como “Invasión de Carga”, e imponen restricciones más apropiadas a la operación de los elementos de distancia, que los demás métodos señalados anteriormente.
Debido a que la sobrecarga (especialmente en elementos de transmisión) se presenta en forma balanceada, las restricciones de operación serán aplicadas solo a elementos de distancia trifásicos. La operación del relé frente a fallas monofásicas, bifásicas aisladas y bifásicas a tierra no es afectada por la función de invasión de carga. El relé calcula el voltaje (V 1) y la corriente (I1) de secuencia positiva de las cantidades analógicas medidas, y determina la magnitud y el ángulo de la impedancia de secuencia positiva (Z1). Si la impedancia calculada cae dentro de la región definida por la invasión de carga, el elemento de distancia trifásico es bloqueado para su operación. La figura 8 muestra el funcionamiento de este método.
Asumiendo una condición de emergencia, la impedancia de la carga para el límite térmico de la línea queda definida por la siguiente ecuación: Z Lim
term Vemerg
Vemerg I nom
3
(6)
Resultado una impedancia restringida por el límite térmico del conductor de ZLim ter emerg = 113.7 ohm a 30°, equivalente a una máxima trasferencia de 336 MVA, en condiciones de emergencia. Debido a la versatilidad de esta función podemos ajustar el límite de cargabilidad restringida de la línea a los valores calculados anteriormente, resultado en una mejora de la cargabilidad de 41%. 2.7 Comparación de los métodos de mejora de la cargabilidad restringida de las líneas Con ayuda del caso de estudio, se pudo cuantificar la magnitud de la mejora en la cargabilidad de las líneas restringida por los relés de distancia, bajo ciertas condiciones de operación, como ser un estado de de emergencia (V=0.85 p.u.) y un ángulo de carga de 30°. A continuación se resumen los principales resultados obtenidos, y se añade una descripción de las ventajas y desventajas en su aplicación:
Figura 8. Habilitación de la función de invasión de carga.
Tabla 1. Comparación de los métodos de mejora de cargabilidad de las líneas. Métodos
Como se observa en la figura 8, la pérdida en la cobertura resistiva es mínima en comparación con los otros métodos, limitándose solo al área de intersección entre las características mho y de invasión de carga 2.6.1 Ajuste de la función de invasión de carga Para el ajuste de ésta función podemos considerar la máxima carga permitida por el límite térmico del conductor RAIL de 993 A de corriente nominal. Es importante señalar que el límite de cargabilidad de las líneas de transmisión puede ser definidas también por máximas caídas de tensión permitidas y/o criterios de estabilidad [2].
Máx. Trans. [MVA] 238.0
Sin modificación Incremento del ángulo de Torque 306.0 Máximo Cambio Característica Mho a 763.0 Reticular Adición de Limitadores473.0 Desplazamiento de la Zona 3
453.0
Reajuste de la 473.0 Caract. Cuadrilateral Habilitación Función de Invasión 336.2 de Carga
Incr. Carg. Ventajas/Desventajas [%] 0.0 29.0
Fácil aplicación en casi cualquier tipo de relés / Ligera reducción en el alcance resistivo.
Mayor incremento de la cargabilidad / 221.0 Caracterísitica no disponible en todos los relé y elevada reducción del alcance resistivo. Buen incremento de la cargabilidad / Método 99.0 no disponible en todos los tipos de relé y elevada reducción del alcance resistivo. Buen incremento de la cargabilidad / Deja de 91.0 ser una protección de respaldo de la línea protegida principal. Buen incremento de la cargabilidad / Método 99.0 no disponible en todos los tipos de relé y elevada reducción del alcance resistivo. Desarrollo exclusivo para ésta finalidad, disponible a casi todos los relés digitales, 41.0 facilidad de ajuste e implementación / Mínima reducción del alcance resistivo
Como se puede observar, la técnica más apropiada para mejorar la cargabilidad restringida por relé de distancia en líneas de
transmisión es la habilitación de la función de invasión de carga, disponible en la mayoría de los relés digitales actuales.
son revisados, para ZLOAD_GND son los lazos fase-tierra.
3. FUNCIONES DE INVASIÓN DE CARGA (LOAD ENCROACHMENT) La lógica de invasión de carga en los relés de distancia digitales tiene la finalidad de prevenir el disparo de la protección durante una condición de sobrecarga manejable del sistema. Los principales fabricantes de relés de protección como ser ABB, SEL, SIEMENS y GE, tienen disponible esta función en su lógica de operación para permitir un manejo más versátil de las condiciones de carga del sistema protegido. La figura 9 muestra las características de invasión de carga de los principales relés comerciales. 3.1. Modelo en el programa CAPE Para el análisis en el programa CAPE utilizaremos un relé SIEMENS modelo 7SA6 disponible en la librería de componentes de relés. El modelo dispone de dos elementos de invasión de carga ZLOAD_PH y ZLOAD_GND, los cuales son evaluados individualmente en el módulo de coordinación [8]. El elemento ZLOAD_GND contiene los siguientes campos ajustables: 1. 1241 “R load (ph-E)” Impedancia de carga mínima 2. 1242 “phi load (ph-E)” Ángulo de carga máximo El elemento ZLOAD_PH siguientes ajustes:
requiere
los
1. 1243 “R load (ph-ph)” Impedancia
de carga mínima 2. 1243 “phi load (ph-ph)” Ángulo de carga máximo Cada elemento tiene dos unidades, una para monitorear condiciones de carga de importación, y otra condiciones de carga de exportación. Si los elementos de invasión de carga son evaluados individualmente en el módulo de coordinación, todos los posibles lazos de impedancia serán revisados. Para el elemento ZLOAD_PH los tres lazos fase-fase
Figura 9. Característica de invasión de carga de relés a) ABB, b) SEL, c) Siemens y d) General Electric.
Cuando los elementos de distancia (zona 1 a 5, y zona 1B) son evaluadas, los elementos de invasión de carga también lo son, pero solo en aquellos lazos donde han sido identificado una operación por el algoritmo de medición de distancia. Esto quiere decir que por ejemplo, si la zona de distancia indica la operación exclusiva del lazo B-C, solo el elemento ZLOAD_PH será evaluado, y solo en el lazo B-C, mientras que el elemento ZLOAD_GND no será evaluado. Es importante hacer notar que la impedancia aparente empleada para la determinación de la operación del elemento de invasión de carga es la misma usada por los elementos de distancia.
Resultando R loadSEC = 26.6 ohm. Adicionalmente se requiere ajustar el ángulo de difusión de la característica trapezoidal, como un valor mayor (aproximadamente 5°) al ángulo de la máxima carga espera. En nuestro caso se asumió un ángulo de carga máxima de 30° por lo que el ángulo de la característica resulta 35°.
4. EVALUACIÓN DE LA FUNCIÓN DE INVASIÓN DE CARGA Para la evaluación del elemento de invasión de carga se utilizará el modelo de relé marca SIEMENS tipo 7SA6, protección de distancia de líneas de transmisión, cuya característica se muestra en la figura 10. La determinación de ajustes a ingresar en el modelo se realiza siguiendo los lineamientos señalados en el manual de instrucciones del relé [4]. En el punto 2.6.1 se determinó la impedancia del límite térmico de la línea en 113.7 ohm. De acuerdo a la característica del modelo, se requiere ajustar el valor de resistencia de carga R load: R load Z cos( 30 )
(7)
Dando un valor de R load = 98.5 ohm. Asumiendo un margen de seguridad del 10% tenemos: R load* 0.9 R load
RTC RTP
4.1. Caso A: Sin la función de invasión de carga habilitada Se simular un primer caso con la función de invasión de carga deshabilitada, para tal efecto debemos configurar el valor de R load (ph-ph) igual a infinito. La figura 10, muestra la incursión de la impedancia de carga dentro de la zona 3 de la protección de distancia, para una transferencia de 345 MVA en condiciones de emergencia. A continuación el reporte del programa de simulación para la zona 3. Evaluation Loops In loop A-G ----------Loop not enabled No operation in loop A-G
(8)
Resultando un valor de resistencia de carga R load* de 88.6 ohm, tanto para el elemento fase-fase (ZLOAD_PH), como para el de fasetierra (ZLOAD_GND). Llevando la resistencia a valores secundarios: R load SEC R load PRI
Figura 10. Característica de la invasión de carga en el modelo del relé SIEMENS 7SA6.
(9)
In loop B-G ----------Loop not enabled No operation in loop B-G In loop C-G ----------Loop not enabled No operation in loop C-G In loop A-B ----------Generic Apparent impedance in loop A-B: 33.333 ohms
Measured Impedance, R, X: 29.213 16.053 ohms Operating Quantity = 1.089 @ -61.697 deg. Polarizing Quantity = 204.264 @ -99.141 deg. DIRZ = 0.005 @ 37.445 deg. Fault direction matches zone direction: FWD Right resistive blinder check: Satisfied Left resistive blinder check: Satisfied Reactance check: Satisfied Operation in loop A-B In loop B-C ----------Generic Apparent impedance in loop B-C: 33.333 ohms Measured Impedance, R, X: 29.213 16.053 ohms Operating Quantity = 1.089 @ 178.303 deg. Polarizing Quantity = 204.264 @ 140.859 deg. DIRZ = 0.005 @ 37.445 deg. Fault direction matches zone direction: FWD Right resistive blinder check: Satisfied Left resistive blinder check: Satisfied Reactance check: Satisfied Operation in loop B-C In loop C-A ----------Generic Apparent impedance in loop C-A: 33.333 ohms Measured Impedance, R, X: 29.213 16.053 ohms Operating Quantity = 1.089 @ 58.303 deg. Polarizing Quantity = 204.264 @ 20.859 deg. DIRZ = 0.005 @ 37.445 deg. Fault direction matches zone direction: FWD Right resistive blinder check: Satisfied Left resistive blinder check: Satisfied Reactance check: Satisfied Operation in loop C-A Loop Elimination Procedure ... No loops eliminated Fault detected in loop A-B Fault detected in loop B-C Fault detected in loop C-A Checking Load Encroachment ... Load Encroachment Element ZLOAD_PH does not operate 61 DIST "Z3" 3 supervised internally by 61 AUX "ENABLE_DIST_ZONES" 61 DIST "Z3" 3 operates in 1.0 cyc + supervisor 0.0 cyc; 0.02 + 0.00 sec; 3-phase Left-click on supervisor ID for details: Element: 61 DIST Z3 3 Op Supervisor: 61 AUX ENABLE_DIST_ZONES Op Supervisor: 61 AUX FD Op Supervisor: 61 DIST OC 1 No Op Supervisor: 61 DIST U/I/PHI 1 No Op
Como se puede observar, la falla es detectada por los lazos A-B, B-C y C-A de la zona 3 de distancia, posteriormente evalúa la incursión de carga (Load Encroachment). Al encontrarse deshabilitada la función, el elemento DIST Z3 opera, y activa el
temporizador de la zona 3, ocasionando la desconexión de la línea. 4.2. Caso B: Con la función de invasión de carga habilitada Ajustando la función de invasión de cargas con los valores obtenidos anteriormente, R load (ph-ph) igual a 26.6 ohm y el ángulo característico a 35°, habilitamos la función. A continuación simulamos el mismo estado de sobrecarga (345 MVA) de la línea en condición de emergencia, resultado: Evaluation Loops In loop A-G ----------Loop not enabled No operation in loop A-G In loop B-G ----------Loop not enabled No operation in loop B-G In loop C-G ----------Loop not enabled No operation in loop C-G In loop A-B ----------Generic Apparent impedance in loop A-B: 33.333 ohms Measured Impedance, R, X: 29.213 16.053 ohms Operating Quantity = 1.089 @ -61.697 deg. Polarizing Quantity = 204.264 @ -99.141 deg. DIRZ = 0.005 @ 37.445 deg. Fault direction matches zone direction: FWD Right resistive blinder check: Satisfied Left resistive blinder check: Satisfied Reactance check: Satisfied Operation in loop A-B In loop B-C ----------Generic Apparent impedance in loop B-C: 33.333 ohms Measured Impedance, R, X: 29.213 16.053 ohms Operating Quantity = 1.089 @ 178.303 deg. Polarizing Quantity = 204.264 @ 140.859 deg. DIRZ = 0.005 @ 37.445 deg. Fault direction matches zone direction: FWD Right resistive blinder check: Satisfied Left resistive blinder check: Satisfied Reactance check: Satisfied Operation in loop B-C In loop C-A ----------Generic Apparent impedance in loop C-A: 33.333 ohms Measured Impedance, R, X: 29.213 16.053 ohms Operating Quantity = 1.089 @ 58.303 deg. Polarizing Quantity = 204.264 @ 20.859 deg. DIRZ = 0.005 @ 37.445 deg. Fault direction matches zone direction: FWD Right resistive blinder check: Satisfied
Left resistive blinder check: Satisfied Reactance check: Satisfied Operation in loop C-A
disponible en la mayoría de los relés de distancia digitales.
Loop Elimination Procedure ... No loops eliminated
Posteriormente analizamos en detalle la función de invasión de carga, mostrando las diferentes zonas de restricción característica disponibles en los relés de distancia de las principales marcas comerciales. También se describió la metodología de ajuste del elemento, en función de la capacidad térmica del conductor de la línea de transmisión. Sin embargo es importante señalar que las limitaciones en la transferencia de potencia, no son restringidas solo por la capacidad térmica del conductor, sino que pueden ser limitadas por la máxima caída de tensión permitida o los límites de estabilidad.
Fault detected in loop A-B Fault detected in loop B-C Fault detected in loop C-A Checking Load Encroachment ... ZLOAD_PH Operates in loop A-B ZLOAD_PH Operates in loop B-C ZLOAD_PH Operates in loop C-A The following Distance loop Distance loop Distance loop
distance loops are blocked: A-B B-C C-A
61 DIST "Z3" 3 supervised internally by AUX "ENABLE_DIST_ZONES" 61 DIST "Z3" 3 does not operate Left-click on supervisor ID for details: Element: 61 DIST Z3 3 No Op Supervisor: 61 AUX ENABLE_DIST_ZONES Op Supervisor: 61 AUX FD Op Supervisor: 61 DIST OC 1 No Op Supervisor: 61 DIST U/I/PHI 1 No Op
61
Observamos que al igual que el caso anterior, la sobrecarga es detectada por los lazos A-B, B-C y C-A de la zona 3 de distancia, sin embargo el elemento DIST Z3 no llega a operar, debido a que es bloqueada por el elemento ZLOAD_PH, que detecta la invasión de carga y evita la operación de la protección. La permanencia de la línea de transmisión en el sistema transportando una carga de emergencia, contribuye a mantener la estabilidad y evitar el potencial colapso parcial o total de la red, otorgando tiempo suficiente a los operadores del sistema para tomar las acciones necesarias para descarga la línea o las líneas comprometidas, mejorando la confiabilidad del sistema ante contingencias. 5. CONCLUSIONES El estudio hizo una descripción de los principales métodos de mejora de la cargabilidad restringida de las líneas de transmisión, resumiendo sus principales ventajas y desventajas en su aplicación. Del análisis se concluyó que el método más adecuado es la habilitación de la función de invasión de carga (Load Encroachment)
Finalmente verificamos con ayuda de un modelo se simulación, las ventajas de habilitar la función de invasión de carga, con el objetivo de evitar la desconexión de la línea durante condiciones de emergencia, permitiendo a los operadores tomar las acciones necesarias y evitar un posible colapso del sistema. REFERENCIAS
[1]
[2]
[3]
[4] [5]
[6]
“Methods to Increase Line Relay Loadability,” Technical Document Prepared by the System Protection and Control Task Force of the NERC Planning Committee for the North American Electric Reliability Council, June 7, 2006. “Application of Overreaching Distance Relay,” School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Tech. K. Brinkis, D. Drozds, “Load Encroachment Resistance Settings Calculation Features for Digital Distance Protection,” Relay Protection and Substation Automation of Modern Systems, CIGRE, September 2007. “SIPROTEC Distance Protection 7SA6,” Instruction Manual 7SA6 v4.3, Siemens AG, 2003. “Line Differential Protection RED670,” Reference Manual, Schweitzer Engineering Laboratories Inc, 2008. “SEL-421 Relay Protection and Automation System,” Application Manual v1.2, ABB, May 2010.
[7]
[8]
“L90 Line Current Differential System,” UR Series Instruction Manual v5.7, GE Multilin, General Electric Industrial Systems, 2009. “Setting the SIEMENS 7SA6 Relay in the Computer-Aided Protection Engineering System (CAPE),” CAPE Users´ Group, July 2007.
AUTORES
Juan Marcelo Torrez Baltazar Ingeniero Electricista de la UMSA, miembro IEEE y usuario del programa ATP-EMTP. Realizó cursos de especialización en modelación de redes eléctricas y en protecciones de sistemas de potencia. Anteriormente formó parte del equipo de investigación y estudios eléctricos de la Compañía Boliviana de Energía Eléctrica S.A. Actualmente se desempeña como Ingeniero de Protecciones en la Gerencia de Operaciones del Comité Nacional de Despacho de Carga. Sus áreas de interés son: Sistemas de Potencia, Calidad de Energía, Sistemas Control, Estabilidad Transitoria-Dinámica, Transitorios Electromagnéticos y Protecciones Eléctricas. Fidel M León Sossa Ingeniero Electricista de la UMSS, ha realizado estudios de maestría en distribución de Energía Eléctrica en la UMSS. Se ha desempeñado como ingeniero de Sistemas de Potencia en el CNDC desde 1997, como Especialista en Sistemas de Potencia a partir de 2005 y como Jefe de la División de Análisis Operativo de la Gerencia de Operaciones del CNDC a partir de 2009 hasta la fecha. Ha realizado cursos de capacitación y entrenamiento en el manejo de programas especializados en ingeniería eléctrica, como el PSS/E de PTI, Power Factory de DigSILENT y CAPE de ELECTROCON.
