Solución de Protección Basada en Microordenador: Relé de Protección de Barra Madre
- Resumen
La protección de la barra es un componente crítico de la protección del sistema de potencia, cumpliendo la misión esencial de aislar rápidamente los fallos en la barra y prevenir la propagación de los fallos. Con el avance de la construcción de redes inteligentes, la protección de la barra enfrenta dos desafíos: la interferencia por saturación de los transformadores de corriente (CT) y los retrasos en la comunicación en arquitecturas distribuidas. Se requieren soluciones tecnológicas innovadoras para garantizar la confiabilidad y la velocidad de los sistemas de protección.
- Análisis de los Desafíos Principales
2.1 Riesgo de Mal Funcionamiento Debido a la Saturación de CT
Los transformadores de corriente son propensos a la saturación durante los fallos cercanos en la barra, causando una distorsión severa de las corrientes secundarias. Los algoritmos de protección tradicionales pueden malinterpretar los fallos debido a las distorsiones en la muestreada. Especialmente en escenarios complejos donde los fallos externos evolucionan a fallos internos, la capacidad anti-saturación tiene un impacto directo en la confiabilidad del sistema de protección.
2.2 Retrasos en la Comunicación en Arquitecturas Distribuidas
Las subestaciones modernas adoptan arquitecturas de protección distribuida, donde los retrasos en la transmisión de datos entre las unidades centrales y las unidades de bahía afectan directamente la velocidad de operación de la protección. En sistemas de ultra-alta tensión (750kV y superior), los retrasos a nivel de milisegundos pueden tener un impacto significativo en la estabilidad del sistema.
- Soluciones
3.1 Algoritmo Anti-Saturación Ponderado
Se emplea una técnica de ponderación dinámica para la evaluación en tiempo real de la calidad de las corrientes secundarias de CT:
- Detección de Saturación: Monitorea las tasas de distorsión de la forma de onda de la corriente en tiempo real para identificar el inicio de la saturación.
- Ponderación Dinámica: Asigna pesos más altos a segmentos no saturados durante la etapa inicial del fallo y reduce automáticamente los pesos durante los segmentos saturados.
- Restauración de Datos: Utiliza interpolación basada en datos no saturados para restaurar las corrientes de fallo precisas.
Resultados de Aplicación: La implementación práctica en una subestación de 220kV mostró que el algoritmo mejoró la identificación precisa de la zona de fallo al 99.8%. El tiempo de aislamiento del fallo en la barra se mantuvo consistentemente entre 8-12ms, evitando eficazmente el mal funcionamiento de la protección debido a la saturación de CT.
3.2 Sistema de Comunicación por Fibra Óptica Distribuida
Se adopta una arquitectura de comunicación de fibra óptica punto a punto de alto rendimiento:
- Retraso Determinista: Enlaces de fibra óptica dedicados aseguran retrasos de transmisión estables.
- Sincronización de Reloj: Mecanismos de temporización de precisión logran una sincronización de valores de muestreo con una precisión de ±1μs.
- Configuración Redundante: Diseño de red dual aumenta la confiabilidad de la comunicación.
Validación: Los datos operativos de una subestación inteligente de 750kV mostraron que los retrasos de comunicación entre las unidades central y de bahía fueron menores a 1ms, con una tasa de operación correcta del 100%, cumpliendo con los requisitos estrictos de los sistemas de ultra-alta tensión para la velocidad de protección.
3.3 Tecnología de Barra Virtual
La topología de barra definida por software permite una configuración flexible:
- Modelado Gráfico: Herramientas visuales definen las relaciones de conectividad del equipo primario.
- Soporte de Biblioteca de Plantillas: Incluye plantillas estándar de topología como segmentación de doble barra, esquema de interruptor 3/2 y barra anular.
- Reconfiguración en Línea: Permite ajustes adaptativos de la lógica de protección sin interrupción de energía.
Ganancias de Eficiencia: La aplicación práctica en una estación de conversión redujo el tiempo de configuración de la protección de 48 horas (métodos tradicionales) a 2 horas, evitando eficazmente errores de configuración manual y mejorando significativamente la eficiencia de la implementación del proyecto.
