localizaciÓn de fuentes de voltajes sags en sistemas de distribuciÓn a partir de la...
DESCRIPTION
El presente trabajo tiene como finalidad,caracterizar fallas relacionadas en sistemas de distribución, para así poder relacionar el punto de origen de dichas perturbaciones.TRANSCRIPT
LOCALIZACIÓN DE FUENTES DE VOLTAJES SAGS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO
BASADO EN CORRIENTES
JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANOLEONEL SERRANO PALENCIA
UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
BOGOTA D.C2015
LOCALIZACIÓN DE FUENTES DE VOLTAJES SAGS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO
BASADO EN CORRIENTES
JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANOLEONEL SERRANO PALENCIA
UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
BOGOTA D.C2015
Nota de aceptación:
Presidente del jurado
Jurado
Jurado
Bogotá, __ diciembre de 2015
RESUMEN
TITULO: LOCALIZACIÓN DE FUENTES DE VOLTAJES SAGS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO BASADO EN CORRIENTES
AUTOR: JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANO, LEONEL SERRANO PALENCIA
PALABRAS CLAVES: CALIDAD DE ENERGÍA, SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN, VOLTAJE SAGS, PERTURBACIONES.
DESCRIPCION:
En sistemas de distribución, uno de los problemas más importantes relacionados
con la calidad de energía son los “voltage sags”, este tipo de perturbaciones
presenta un impacto importante para los clientes industriales.
Las causas más comunes de este tipo de perturbaciones son representados por
arranque de motores, energización de transformadores , cambios bruscos de
carga y fallas dentro del sistema, por lo cual el objetivo de este trabajo será la
implementación del algoritmo basado en corrientes, donde se busca localizar las
fuentes de voltaje sags dentro de un sistema de distribución , para lo cual es
necesario caracterizar fallas que se puedan presentar en el sistema y analizar el
comportamiento del sistema antes y durante la perturbación para ubicar el origen
de la misma utilizando el software ATP.
ABSTRACT
TITLE: LOCATION SOURCE OF VOLTAGE SAGS IN DISTRIBUTION SYSTEMS
FROM THE IMPLEMENTATION OF ALGORITHM BASED ON CURRENT
AUTHOR: JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANO
KEYWORDS: POWER QUALITY, DISTRIBUTION SYSTEM, VOLTAGE SAGS,
DISTURBANCES.
DESCRIPTION:
In distribution systems, one of the most important problems related to power quality
are the "voltage sags" this type of disturbance has a significant impact on industrial
customers.
The most common causes of such disturbances are represented by motor starting,
energizing transformers, sudden load changes and failures within the system, so
the aim of this work will be the implementation of the algorithm based on currents,
which seeks locate sources of voltage sags in the distribution system, which is
necessary to characterize flaws that may occur in the system and analyze system
behavior before and during the event to locate the origin of it using the ATP
software.
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN..........................................................................................................................7
1.1 Hundimientos de tensión (voltage sags).............................................................................8
1.2 Caracterización de hundimientos.......................................................................................9
1.3 Causas de los hundimientos en tensión...........................................................................12
2 Bibliografía...............................................................................................................................14
Figura 1.1 Clasificación de los eventos en tensión según standard IEEE 1159-1995.........................8Figura 1.2 Diagrama fasorial de Hundimientos trifásicos................................................................10
Tabla 1-1. Tipo de hundimientos según falla....................................................................................10Tabla 1-2. Valores de tensión para cada tipo de hundimiento.........................................................11
1 INTRODUCCIÓN
La calidad de la energía es un tema importante para los sistemas eléctricos, el
cual abarca un gran número de investigaciones, las cuales son de interés tanto
para los operadores de red y los usuarios finales, algunos de los aspectos de
estudio son : la forma de onda, continuidad del servicio, aspectos económicos
entre otros.
En relación a la calidad de la energía a nivel colombiano, se presenta la resolución
CREG 065 del 2012, la cual establece la responsabilidad por parte del operador
de red de que la tensión suministrada en el punto de conexión cumpla con los
límites establecidos además de contar con un sistema de medición y registro de
calidad de potencia, con el fin de asumir la responsabilidad de la identificación de
perturbaciones presentes en el sistema y así mismo realizar las acciones
necesarias para su corrección, y poder impartir sanciones de tipo económico. [1]
Según [2] las perturbaciones de calidad de potencia se clasifican en:
Transitorios electromagnéticos.
Variaciones de tensión de corta duración.
Variaciones de tensión de larga duración.
Desbalance en tensión.
Distorsión de la forma de onda de la señal.
Fluctuaciones de tensión.
Variaciones de la frecuencia.
Entre las variaciones de corta duración se encuentran los hundimientos en tensión
(sags), los cuales son caídas de tensión momentáneas por debajo de un valor
establecido. Los hundimientos que experimenta un usuario pueden ser
ocasionados por fallas en el sistema, conexiones de cargas grandes o maniobras
en la red, entre otras. Por lo tanto, se considera que la ocurrencia de los
hundimientos en tensión es de carácter aleatorio y no se puede predecir
puntualmente el lugar de ocurrencia, el momento y las características propias de
dichos hundimientos.
1.1 Hundimientos de tensión (voltage sags)
Una de las perturbaciones de calidad de potencia que más afecta a los usuarios
industriales del servicio eléctrico son los sags de tensión este tipo de perturbación
ocasiona interrupciones en procesos productivos, mal funcionamiento de equipos
eléctricos, perdida de programación de dispositivos electrónicos, y disminución en
la vida útil de los equipos. Debido a que los usuarios están interconectados por
medio del sistema de distribución, un solo evento en ese sistema puede ocasionar
hundimientos en tensión en muchos de los usuarios.
Figura 1.1 Clasificación de los eventos en tensión según standard IEEE 1159-1995
Dentro de la clasificación anterior, se puede realizar una división más detallada
para los hundimientos y las elevaciones clasificándolos en instantáneos (0.5 a 30
ciclos), momentáneos (30 ciclos a 3 segundos) y temporales (3 segundos a 1
minuto).
En particular, un hundimiento es una caída de tensión por debajo del 90% y por
encima del 10% de la tensión de referencia cuya duración esta entre medio ciclo y
1 min. Generalmente el hundimiento se caracteriza por dos valores, la magnitud
del hundimiento (diferencia porcentual entre la referencia y el mínimo valor de
tensión de evento) o el valor residual de tensión y por la duración del evento. [3]
1.2 Caracterización de hundimientos
Debido a que los sistemas de distribución y transmisión son trifásicos, las fallas
monofásicas, bifásicas y trifásicas también ocasionan distintos tipos de
hundimientos caracterizados por las magnitudes de tensión en cada una de las
fases y además por el ángulo entre estas. Para estudiar este tipo de hundimientos,
[4] propone una clasificación de siete tipos de hundimientos basada en el tipo de
falla que genera el hundimiento y en la conexión de la carga.
Figura 1.2 Diagrama fasorial de Hundimientos trifásicos
Tabla 1-1. Tipo de hundimientos según falla
Tipo falla Carga conectada en Y Carga conectada en Δ
Trifásica Tipo A Tipo A
Bifásica Tipo E Tipo F
Bifásica a tierra Tipo C Tipo D
Monofásica Tipo B Tipo C
En la tabla 1.2 se muestran las relaciones entre las tensiones de las fases de
cada hundimiento.
Tabla 1-2. Valores de tensión para cada tipo de hundimiento
Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D
V a=V V a=V V a=1 V a=V
V b=−12V− j √3
2V V b=−1
2V− j √3
2V V b=−1
2V− j √3
2V V b=−1
2V− j √3
2V
V c=−12V + j √3
2V V c=−1
2V + j √3
2V V c=−1
2V + j √3
2V V c=−1
2V + j √3
2V
Tipo E Tipo F Tipo G
V a=1 V a=V V a=23+ 1
3V
V b=−12V− j √3
2V V b=−√3
3j−1
2V− j √3
6V V b=−1
3−1
6− j √3
2V
V c=−12V + j √3
2V V c=−√3
3j−1
2V+ j √3
6V V c=−1
3−1
6+ j √3
2V
Cuando ocurre una falla en el sistema, dependiendo de las conexiones se pueden
observar hundimientos en otros nodos de la red. Estas conexiones son por medio
de líneas o transformadores cuyos devanados primario y secundario están
conectados en alguna configuración (Dy, Yy, DNyn, etc.). De acuerdo con dicha
configuración, existen variaciones entre las secuencias positiva, negativa y cero, lo
que implica que los hundimientos que ocurren en un lado del transformador se
reflejen al otro lado de manera distinta. En la tabla 1.3 se resume como un tipo de
hundimiento observado en el lado primario, se ve en el lado secundario de un
transformador según el tipo de conexión [3].
Tabla 1-3. Transformación de hundimientos en el lado de secundario
Conexión del
transformador
hundimiento en el lado primario
Tipo A
Tipo B
Tipo C
Tipo D
Tipo E
Tipo F
Tipo G
Ynyn A B C D E F G
Yy, Dd, Dz A D C D G F G
Yd, Dy, Yz A C D C F G F
1.3 Causas de los hundimientos en tensión
Los hundimientos en tensión son ocasionados en gran medida por fallas
monofásicas. Las fallas trifásicas aunque son las más graves no son muy
comunes. Por tanto, las causas de los hundimientos en tensión que ocurren en la
red se pueden agrupar en las siguientes [3]:
Descargas Atmosféricas. Condiciones de lluvia o descargas atmosféricas aumentan la probabilidad de fallas en la red.
Condiciones geográficas o locativas. Contacto con ramas de ´árboles o estructuras de construcción.
Maniobras en el sistema. Operaciones, cierres o recierres de las protecciones del sistema.
Presencia de animales. Aves en líneas aéreas, roedores en líneas subterráneas.
Degradación de los elementos del sistema. Contaminación de los aisladores y degradación de cables.
Conexión de cargas grandes. Arranque de motores, fallas en instalaciones de usuarios.
2 Bibliografía
[1] CREG, «Resolucion 065 del 2012,» 2012.
[2] IEEE, «standard IEEE 1159,» 1995.
[3] M. F. R. Lozano, Diseño De Una Metodología Para El Análisis De Sags De Tensión En Redes De Distribución, Bogota, 2011.
[4] M. H. J.Bollen, Understanding Power Quality Problems. Voltage Sags and Interruptions, Gothenburg, Sweden, 2000.