Filtrado de señales sub-sincrónicas aplicado a la protección de distancia en líneas de transmisión con compensación serie capacitiva - Comellys Checa, Javier Antonio, (Universidad Nacional de San Juan, 2023)
El área de las protecciones eléctricas, aplicado a los sistemas de potencia, requiere de un análisis continuo. Y esto debido a la dinámica que presenta la red eléctrica a medida que se incrementa la demanda. Los sistemas se interconectan y se incluyen nuevos equipos con motivo de los cambios en tecnología. Todo esto, genera nuevos retos para los profesionales del área de protecciones, ya que su diseño implica que deben ser confiables, rápidos y seguros, al momento que el equipo evalúe el estado del sistema y tome la decisión de enviar un disparo, para aislar la zona fallada. Las líneas de transmisión con compensación serie capacitiva tienen ventajas técnicas y económicas en los sistemas de potencia, dado que es un método efectivo para aumentar la capacidad de transmisión de una manera confiable en los sistemas de alta tensión, sin tener que construir nuevas líneas eléctricas. Además, tiene la capacidad de mejorar la calidad y estabilidad del sistema de potencia, especialmente con la tecnología de sistemas flexibles de transmisión AC (FACTS). Pero al momento en que ocurre un fenómeno transitorio, las protecciones de distancia se ven afectadas en su desempeño, lo que puede originar disparos indeseados en la protección. Dentro de los problemas que se pueden presentar cuando se aplica el esquema de protección de distancias en una línea compensada, se encuentra la inversión de tensión y corriente en el punto donde se ubica el relevador y la estimación de la impedancia de falla por motivo del efecto que tiene el capacitor serie en el circuito. El problema que se aborda en este trabajo está orientado a la identificación y selección de la zona fallada en una protección de distancia cuando se generan frecuencias sub- armónicas y se presentan oscilaciones en la señal de corriente, lo que puede provocar una mala actuación del relevador al momento que requiera despejar una falla. En esta investigación se desarrolla un marco referencial del problema con respecto a los efectos que tiene la compensación serie capacitiva, en los sistemas de transmisión. Se verifican las técnicas de protecciones que se aplican para el caso en que la línea de transmisión se encuentre con compensación serie capacitiva y se analizan las técnicas que pueden clasificar e identificar fallas en una protección de distancia. Por último, se desarrolla una nueva metodología que permite identificar fallas que generan componentes de frecuencias que se encuentran por debajo de la frecuencia fundamental y mejorar la estimación de la impedancia de falla, por medio de un filtro que se puede aplicar en la protección de distancia como un complemento de los filtros actuales utilizados en las protecciones digitales. El procedimiento utilizado en este trabajo incluye la aplicación de la Transformada S, con una frecuencia de muestreo diferente al utilizado con el algoritmo de Fourier, esto para identificar frecuencias por debajo de la fundamental. Luego que la Transformada S logra detectar frecuencias sub-armónicas, se aplica el método de Prony con una variante que permite estimar el fasor de corriente y tensión con una menor oscilación, comparado al algoritmo de Fourier. Los resultados de este trabajo permiten mejorar la confiabilidad de la protección de distancia cuando se aplica en líneas con compensación serie capacitiva. La metodología aplicada permite que el nuevo algoritmo se pueda utilizar en protecciones reales de una manera sencilla. Las pruebas realizadas se desarrollaron con el Programa de Transitorio ATP y el análisis de procesamiento de señales se realiza con el lenguaje de programación de Python y Matlab.