protección diferencial de transformadores de potencia
TRANSCRIPT
Dr. Ernesto Vázquez Martínez, UANL
High Side Low Side
87T
51N
T
50/51
67
51Q
63
87R 50/51
67
87
With internal fault Id > 0 Trip
With external fault Id = 0 No trip
La protección diferencial de transformadores (87T) se utiliza para equipos con potencias mayores a 10 MVA. Es una protección muy confiable, pero puede operar en forma incorrecta en los siguientes casos: Corrientes de magnetización (inrush)
originadas por la conexión del transformador o por una situación de sobreexcitación en la red eléctrica.
Efecto de saturación de los transformadores de corriente durante un evento transitorio en la red.
0 1 2 3 4 5 6 7-50
0
50
100
150
200
250
300
Cycles
Prim
ary
Curr
ent
(Am
ps)
Main : Graphs
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 ...
...
...
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
y (k
A)
isa I1i I1
I KI Iop ar ret op min
Iop min
Id
IRET
IOP
Energización
Cortocircuito
Sobreexcitación
Corrientes de inrush
opI
t t t
opI opII
Métodos de inhibición de la protección diferencial (retención por armónicas y reconocimiento de la forma de onda).
Modelación matemática del fenómeno de inrush.
Identificación de componentes de frecuencia.
Reconocimiento de patrones.
El método de Análisis de Componente Principal (ACP) es utilizado en estadística para el análisis de datos, y es equivalente a la maximización del contenido de la información en señales de salida con distribución gaussiana.
El objetivo es el determinar un conjunto de m vectores ortogonales en el espacio de datos p (p>m) que contengan la mayor información posible de la varianza.
0 5 10 15 20 25 30-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
PC1
PC
2
Sin CAE Con CAE
-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-3
-2
-1
0
1
2
3
PC1
PC
2
0 5 10 15 20 25 30-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
#1 #2
100MVA
230kV 115kV
Control de
excitación
V(kV)Carga 3F
115 kV230 kV
X
X
87T
52 52
IH IX
IAB Iab
Control del 52
X
X
caCA
bcBC
abAB
acdif
cbdif
badif
dif
II
II
II
I
I
I
I
)(
)(
)(
X X
X X
X X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Sistema de potencia
Cortocircuito Energización
Matriz de entrenamiento
340 simulaciones
generadas
Señales diferenciales
incrementales trifásicas
Idif
Combinación
Energización sin carga *
Energización con carga *
Energización con falla *
Falla * Sobreexcitación O
Reducción del voltaje del generador en un 50% □
-1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5Transformador -Y. CARGA NO LINEAL
Primera Componente Principal
Segunda C
om
ponente
Princip
al
Transformador 100 MVA, 230/115 kV, ∆ - Y Generador 50 MVA, Z = 10. Carga 8.058 + j2.025 MVA. Carga no lineal con THD = 27.2%. Sobreexcitación: 110%
( -0.2 , 0 ) Energización o Sobreexcitación.
( -0.07 , 0 ) Energización o Sobreexcitación.
( - ∞ , -0.07 ) Falla.
( - ∞ , -0.2 ) Falla.
2 DEVANADOS
3 DEVANADOS
El ACP reduce la complejidad del problema de discriminación.
Es posible realizar una correcta identificación de corrientes de inrush y falla.
Los criterios de discriminación son heurísticos.
La etapa de entrenamiento puede ser eliminada, simplificando la aplicación del ACP como base de una protección diferencial.
Dr. Ernesto Vázquez Martínez, UANL