Estrategia óptima de coordinación adaptativa de relés de sobrecorriente basada en datos y estimación de dirección de falla para redes de distribución activas
La integración masiva de generación distribuida origina las redes de distribución activas, las cuales introducen nuevos desafíos en control, protección y operación. Este documento propone una estrategia para proteger de manera adaptativa estas redes en constante cambio de la condición operativa. Par...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión aceptada para publicación |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | Colombia |
| Institución: | Universidad Tecnológica de Pereira |
| Repositorio: | Repositorio Institucional UTP |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.utp.edu.co:11059/15138 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/11059/15138 https://repositorio.utp.edu.co/home |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | 620 - Ingeniería y operaciones afines::621 - Física aplicada Recursos energéticos Redes eléctricas Circuitos eléctricos Protección adaptativa Redes de distribución activa Relé de sobrecorriente direccional |
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Estrategia óptima de coordinación adaptativa de relés de sobrecorriente basada en datos y estimación de dirección de falla para redes de distribución activas Muñoz Arango, Giovanni Enrique 620 - Ingeniería y operaciones afines::621 - Física aplicada Recursos energéticos Redes eléctricas Circuitos eléctricos Protección adaptativa Redes de distribución activa Relé de sobrecorriente direccional |
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La integración masiva de generación distribuida origina las redes de distribución activas, las cuales introducen nuevos desafíos en control, protección y operación. Este documento propone una estrategia para proteger de manera adaptativa estas redes en constante cambio de la condición operativa. Para abordar esta problemática, se utilizan relés de sobrecorriente numéricos capaces de almacenar múltiples conjuntos de parámetros de ajuste, cada uno con configuraciones diferentes diseñadas para abordar diversas condiciones de operación. Asimismo, se integra una nueva estrategia para estimar la dirección de falla en redes de distribución activa, centrándose en la alta penetración de recursos energéticos distribuidos, condiciones de operación cambiantes, líneas no transpuestas y cargas desequilibradas. |
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Estrategia óptima de coordinación adaptativa de relés de sobrecorriente basada en datos y estimación de dirección de falla para redes de distribución activasMuñoz Arango, Giovanni Enrique620 - Ingeniería y operaciones afines::621 - Física aplicadaRecursos energéticosRedes eléctricasCircuitos eléctricosProtección adaptativaRedes de distribución activaRelé de sobrecorriente direccionalLa integración masiva de generación distribuida origina las redes de distribución activas, las cuales introducen nuevos desafíos en control, protección y operación. Este documento propone una estrategia para proteger de manera adaptativa estas redes en constante cambio de la condición operativa. Para abordar esta problemática, se utilizan relés de sobrecorriente numéricos capaces de almacenar múltiples conjuntos de parámetros de ajuste, cada uno con configuraciones diferentes diseñadas para abordar diversas condiciones de operación. Asimismo, se integra una nueva estrategia para estimar la dirección de falla en redes de distribución activa, centrándose en la alta penetración de recursos energéticos distribuidos, condiciones de operación cambiantes, líneas no transpuestas y cargas desequilibradas.1 Introducción 10 1.1 Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2 Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3.1 Estrategias de coordinación de DOCR para ADN . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3.2 Elemento direccional en el contexto de ADN . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.4 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4.1 Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4.2 Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.5 Resultados principales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.6 Aportes y contribuciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.7 Organización del documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 Estrategia propuesta 19 2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 Estructura de la estrategia propuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1 Etapa 1 (fuera de línea): coordinación de relés para cada condición operativa y caracterización de fallas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1.1 Paso 1. definición de las condiciones operativas de la ADN. . . . 20 2.2.1.2 Paso 2. Coordinación ´optima del relé para cada condición operativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1.3 Paso 3. definición y caracterización de la base de datos de fallas para cada condición operativa. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21 2.2.1.4 Paso 4. Normalización de las bases de datos. . . . . . . . . . . . 22 2.2.1.5 Paso 5. Aplicación de clustering en la base de datos de cada condición operativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22 2.2.2 Etapa 2 (en línea): operación del relé bajo condiciones de falla . . . . . . 23 2.2.2.1 Paso 6. Detección de falla y estimación de la dirección de falla. 23 2.2.2.2 Paso 7. Procesamiento de la nueva señal de falla . . . . . . . . . 26 2.2.2.3 Paso 8. Clasificación de la falla nueva . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.2.4 Paso 9. Actualización de los parámetros de ajuste. . . . . . . . . 27 2.2.3 Etapa 3 (fuera de línea): actualización de la base de datos . . . . . . . . . 28 2.2.3.1 Paso 10. Actualización de la base de datos correspondiente . . . 28 2.2.3.2 Paso 11. Definición de la condición operativa asociada a la falla nueva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3 validación de la estrategia propuesta 29 3.1 Sistema de prueba y modelizado de CIDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29 3.1.1 Sistema de prueba IEEE 34 nodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 29 3.1.2 Modelizado del CIDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 29 3.2 Análisis de resultados para cada etapa de la estrategia propuesta . . . . . . . . . 31 3.2.1 Etapa 1 (fuera de línea): coordinación de relés para cada condición operativa y caracterización de fallas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2.1.1 Paso 1. Definición de las condiciones operativas de la ADN. . . . 31 3.2.1.2 Paso 2. Coordinación ´optima del relé para cada condición operativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2.1.3 Paso 3. definición y caracterización de la base de datos de fallas para cada condición operativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2.1.4 Paso 4. Normalización de las bases de datos. . . . . . . . . . . . 34 3.2.1.5 Paso 5. Aplicación de clustering en la base de datos de cada condición operativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2.2 Etapa 2 (en línea): operación del relé bajo condiciones de falla . . . . . . 35 3.2.2.1 Paso 6. Detección de falla y estimación de la dirección de falla. . 36 3.2.2.2 Paso 7. Procesamiento de la nueva señal de falla . . . . . . . . . 36 3.2.2.3 Paso 8. Clasificación de la falla nueva . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2.2.4 Paso 9. Actualización de los parámetros de ajuste. . . . . . . . . 40 3.2.3 Etapa 3 (fuera de línea): Actualización de la base de datos . . . . . . . . . 40 3.2.3.1 Paso 10. Actualización de la base de datos correspondiente . . . 40 3.2.3.2 Paso 11. definición de la condición operativa asociada a la falla nueva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3 validación extendida del método de estimación de dirección de falla propuesto en el Paso 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.1 Evaluación del rendimiento para diferentes tipos de fallas y valores Rf . . 41 3.3.2 Evaluación del rendimiento para fallas sólidas trifásicas cercanas . . . . . 41 3.3.3 Evaluación del rendimiento en presencia de CIDER . . . . . . . . . . . . . 41 3.3.4 Evaluación del rendimiento para diferentes frecuencias de muestreo . . . 42 3.3.5 Evaluación de rendimiento en presencia de ruido . . . . . . . . . . . . . . 43 3.3.6 Comparación con otras propuestas direccionales . . . . . . . . . . . . . . 44 3.3.6.1 Casos de estudio seleccionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.3.6.2 Métodos seleccionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.3.6.3 Resultados de la comparación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.4 Análisis de carga computacional durante el funcionamiento en línea de la estrategia de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4 conclusiones y trabajos futuros 48 Apéndices 49 A Análisis de la potencia activa para sistemas trifásicos desequilibrados 50 A.1 Análisis de la potencia activa en estado estable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 A.2 Análisis de la potencia activa en situaciones de falla . . . . . . . . . . . . . . . . . 52MaestríaMagíster en Ingeniería EléctricaUniversidad Tecnológica de PereiraMaestría en Ingeniería EléctricaFacultad de IngenieríasPereiraMora Flórez, Juan JoséPérez Londoño, Sandra Milena2024-06-04T13:15:32Z2024-06-04T13:15:32Z2024Trabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aahttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccTextinfo:eu-repo/semantics/masterThesis60 Páginasapplication/pdfapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/11059/15138Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeAdam Hirsch, Yael Parag, and Josep Guerrero. 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En concordancia suscribo (suscribimos) este documento en el momento mismo que hago (hacemos) entrega de mi (nuestra) OBRA a la Biblioteca “Jorge Roa Martínez” de la Universidad Tecnológica de Pereira. Manifiesto (manifestamos) que la OBRA objeto de la presente autorización es original y la realicé (realizamos) sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, mi (nuestra) OBRA es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARAGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la OBRA en cuestión, El (los) Autor(es), asumirá (n) toda la responsabilidad, y saldrá (n) en defensa de los derechos aquí autorizados. Para todos los efectos La Universidad actúa como un tercero de buena fe. Manifiesto (manifestamos) que soy (somos) conocedor (es) del alcance mundial de la publicación de mi (nuestra) obra en internet y específicamente en el Repositorio Institucional. Manifiesto (manifestamos) que mi (nuestra) OBRA no está limitada ni protegida por ningún acuerdo de confidencialidad, no es un secreto industrial, no es una invención patentable y no cuenta con ningún otro tipo de restricción para su publicación. Acepto (aceptamos) que la autorización se hace a título gratuito, por lo tanto, renuncio (renunciamos) a recibir pago alguno por su distribución, comunicación pública y cualquier otro uso que se haga en los términos de la presente licencia. Autorizo (autorizamos) a la Universidad Tecnológica de Pereira para incluir la presente OBRA en los índices y buscadores que la Universidad estime convenientes para su visibilidad. Acepto (aceptamos) que la Universidad Tecnológica de Pereira convierta el documento en cualquier medio o formato para su preservación digital. 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(Artículo 2 de la ley 23 de 1982).Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Institucional UTPinstname:Universidad Tecnológica de Pereirainstacron:Universidad Tecnológica de Pereira2024-09-05T21:55:37Z |
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