Análisis de localizadores de fallas para sistemas de distribución con modelo dinámico de carga

La calidad, en términos de la energía eléctrica se define como el estándar en servicio de energía que propende por la ausencia de interrupciones, sobre tensiones y deformaciones producidas por armónicos en la red y variaciones de voltaje RMS suministrado al usuario, entre otros. La calidad de la energía incluye, la calidad del suministro de energía que llega al usuario final y la calidad de la atención al cliente referente al asesoramiento, contratación, comunicación y reclamación del servicio. La calidad del suministro se relaciona con las perturbaciones y variaciones de la tensión y corriente suministrada por el operador de red. Ésta se divide en dos, la forma de onda y la continuidad del suministro de energía [CREG08]. La continuidad del suministro es uno de los indicadores de calidad de la energía y está ligado a la duración de la interrupción, y al número de interrupciones en un periodo de tiempo. La investigación y desarrollo de localizadores de fallas en sistemas de distribución, permite a los distribuidores de energía eléctrica, mejorar los índices de calidad del servicio [MORA06]. Para el caso de Colombia, en 1998 mediante la resolución 070 de la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG), se presentan estos índices de calidad como Duración Equivalente de las interrupciones del Servicio (DES) y Frecuencia Equivalente de las interrupciones del Servicio (FES). Actualmente, se han modificado estos índices mediante la resolución 097 de la CREG en 2008, y se definen como el Índice de Referencia Agrupado de la Discontinuidad (IRAD) y el Índice Trimestral Agrupado de la Discontinuidad (ITAD). Tales índices definen la calidad del servicio suministrado por las empresas distribuidoras de energía, para así modificar los cargos por el uso de la red eléctrica [CREG08]

Análisis y perfeccionamiento de una metodología para la eliminación de la múltiple estimación en la localización de fallas en sistemas de distribución

Los cambios económicos, políticos y técnicos en muchas de las empresas de distribución están obligando a cambiar la forma en cómo éstas están siendo constituidas y operadas. La regulación ha incrementado la presión sobre las empresas de distribución para recortar costos y ha concentrado su atención en incrementar la confiabilidad y calidad del servicio en los sistemas de potencia. Adicionalmente los consumidores buscan tener costos bajos y mejor confiabilidad por parte de la empresa de distribución. En consecuencia, debido al recorte de costos y a la leve importancia económica que tienen los sistemas de distribución en comparación con los sistemas de transmisión, se cuenta con pocos recursos que permitan realizar una adecuada automatización de los dispositivos de protección con los que cuentan estos sistemas, para que estén correctamente protegidos ante fallas transitorias y permanentes. Todos estos inconvenientes convergen en una tarea que ha venido cobrando gran importancia dentro de la calidad del suministro de energía, como es la localización de fallas en sistemas de distribución. [GARC, 2008]. En la actualidad la calidad de la energía eléctrica es evaluada desde dos enfoques, la atención al cliente y la calidad del suministro. Esta última se subdivide en la calidad de la forma de onda y la continuidad [MORA, 2006a]. En este proyecto se aborda el problema de la continuidad del suministro a través de la localización de fallas

Fault location in power distribution systems considering a dynamic load model

In the electrical power systems, load is one of the most difficult elements to be represented by an adequate mathematical model due to its complex composition and dynamic and non-deterministic behavior. Nowadays, static and dynamic load models have been developed for several studies such as voltage and transient stability, among others. However, on the issue of power quality, dynamic load models have not been taken into account in fault location. This paper presents a fault location technique based on sequence components, which considers static load models of constant impedance, constant current and constant power. Additionally, an exponential recovery dynamic load model, which is included in both the fault locator and the test system, is considered. This last model is included in order to consider the dynamic nature of the load and the performance of the fault locators under this situation. To demonstrate the adequate performance of the fault locator, tests on the IEEE 34 nodes test feeder are presented. According to the results, when the dynamic load model is considered in both the locator and the power system, performance is in an acceptable range.En los sistemas eléctricos de potencia, la carga es uno de los elementos matemáticamente más difíciles de representar debido a sucompleja composición y su comportamiento dinámico y no determinístico. Actualmente, se han desarrollado modelos estáticos y dinámicos de carga para diversos estudios, tales como estabilidad de tensión y estabilidad transitoria, entre otros. Sin embargo, en el campo de la calidad de la energía no se han tenido en cuenta los modelos dinámicos en la localización de fallas. Este artículo presenta una técnica de localización de fallas basada en componentes de secuencia, que considera modelos estáticos de impedancia constante, corriente constante y potencia constante. Además, se considera un modelo dinámico de recuperación exponencial, tanto en el localizador como en el sistema de pruebas. Este modelo se incluye para considerar la naturaleza dinámica de la carga y el desempeño de los localizadores ante esta situación. Para demostrar el desempeño adecuado del localizador de fallas, se realizaron pruebas en el sistema IEEE de 34 nodos. De acuerdo con los resultados, cuando se considera el modelo dinámico tanto en el localizador como en el sistema, el desempeño está en un rango aceptable

Localización de Fallas Monofásicas en Sistemas de Distribución Considerando el Efecto Capacitivo y la No Homogeneidad de las Líneas

En el presente artículo se propone una alternativa para la localización de fallas monofásicas paralelas de baja impedancia en sistemas eléctricos de distribución radiales a partir de las mediciones de los fundamentales de tensión y corriente por fase obtenidos en la cabecera del circuito. Esta propuesta se fundamenta en el hecho de que los sistemas de distribución típicos son de carácter desbalanceado, sus tramos no son homogéneos y mucho menos transpuestos, además el efecto capacitivo puede afectar considerablemente el comportamiento de un método de localización de falla sobre todo si éste contiene tramos subterráneos o si el sistema está ligeramente cargado en el momento de la falla

Método para la localización de fallas monofásicas a tierra de alta impedancia en sistemas radiales de distribución

Los sistemas eléctricos de potencia permanecen expuestos constantemente a fallas que afectan la confiabilidad y provocan la interrupción del suministro eléctrico a los usuarios. Con ello se origina un deterioro en la calidad de la energía. Diferentes eventos que ocasionan problemas en la confiabilidad del sistema pueden ocurrir, tales como descargas atmosféricas, caída de árboles sobre líneas, ruptura del conductor, entre otros. Cada tipo de falla debe ser ubicada y despejada de manera rápida y despejada eficaz para así conseguir que hasta los usuarios más alejados reciban una energía de calidad (a niveles de tensión adecuados, con formas de onda correcta y continuidad en el servicio). En los últimos años se ha avanzado de manera considerable en las investigaciones, así como en el desarrollo de nuevas tecnologías para corregir tales situaciones en las que se puede presentar un deterioro en la calidad de la energía. Sin embargo, aún hoy en día algunas empresas presentan métodos poco eficientes para la localización de una falla, uno de estos métodos es la inspección visual, lo cual genera una considerable inversión en la disponibilidad de cuadrillas para realizar esta labor. Esto no es conveniente debido a las nuevas políticas en cuanto a la continuidad de la energía y a los perjuicios económicos que conlleva el no cumplir con estos requisitos. El problema de localización de fallas ha tomado una mayor importancia en los últimos años, lo anterior debido a las nuevas políticas referentes a la continuidad de la energía eléctrica [CREG, 2008]. En el año 2008 con la resolución 097, la comisión reguladora de energía y gas (CREG) establece que los cargos del sistema de distribución local, variarán según el índice de calidad del servicio prestado, esto es, el índice de referencia agrupado de la discontinuidad (IRAD) y el índice trimestral agrupado de la discontinuidad (ITAD), que cuantifican el periodo en el cual no existe continuidad en el servicio proporcionado por la empresa de energía. Al cumplir con estos índices, se permitirá un aumento en los cargos por uso o si por el contrario existe un deterioro en la calidad del servicio, se podrá penalizar a las empresas obligando a éstas a bajar los cargos por uso a los usuarios. Debido a esto, la localización rápida de fallas en el sistema de distribución de energía se ha convertido en una necesidad para las empresas, ya que de esa manera se puede evitar el pago de penalizaciones

Análisis y selección de los parámetros de configuración para un localizador de fallas monofásicas aplicado a sistemas de distribución

Debido a las regulaciones asociadas con calidad de potencia, el problema de la localización de fallas en sistemas eléctricos ha tomado una gran importancia, principalmente para las empresas dedicadas a la distribución de energía eléctrica. En este artículo se presenta un algoritmo de clasificación estadística basado en una función de probabilidad difusa, que se utiliza para localizar fallas monofásicas en los sistemas de distribución, debido a su alta tasa se ocurrencia. El algoritmo propuesto se prueba en un sistema de distribución real, en el cual se obtienen errores promedio de 3,53% en la identificación de la zona en falla. A partir de los resultados se demuestra la aplicabilidad de este tipo de metodologías en sistemas reales

Estrategia para reducir intervalos de incertidumbre aplicada en localización de fallas en sistemas de distribución

In this paper, a strategy based on an iterative algorithm used to determine the minimum fault reactance, applied to reduce the Fibonacci uncertainty intervals is proposed. This strategy increases the accuracy of the proposed fault location using a variable step to calculate the minimum fault reactance. The algorithm uses measurements of voltages and currents at the power substation also considering variations between pre-fault and fault steady states. The strategy is validated at the IEEE 34 test feeder, considering single-phase, two-phase and three-phase faults and also fault resistances from 0 to 40 ohms. According to the obtained results, the estimation error is lower than 1.8%, which validates the good performance of the proposed approach.El método de localización propuesto en este artículo se basa en una estrategia iterativa que determina el valor mínimo de la reactancia de falla, utilizando la técnica de reducción de intervalos de incertidumbre de Fibonacci. Esta técnica mejora el método de localización de fallas debido a que aumenta su precisión, mediante la aplicación de un tamaño de paso variable para determinar el valor absoluto de la reactancia de falla. La estrategia utiliza las mediciones de tensión y corriente en la subestación, por lo tanto, considera las variaciones en los estados de pre-falla y falla. El método se valida en el sistema de prueba IEEE 34 nodos conformado por laterales monofásicos, bifásicos y trifásicos, para todos los tipos de fallas y considerando resistencias de falla entre 0 y 40ohms. Los resultados obtenidos muestran errores de estimación inferiores al 1,8%, lo cual confirma la validez de la propuesta

Complete power distribution system representation and state determination for fault location

The impedance-based approaches for fault location in power distribution systems determine a faulted line section. Next, these require of the estimation of the voltages and currents at one or both section line ends to exactly determine the fault location. It is a challenge because in most of the power distribution systems, measurements are only available at the main substation.  This document presents a modeling proposal of the power distribution system and an easy implementation method to estimate the voltages and currents at the faulted line section, using the measurements at the main substation, the line, load, transformer parameters and other serial and shunt connected devices and the power system topology. The approach here proposed is tested using a fault locator based on superimposed components, where the distance estimation error is lower than 1.5% in all of the cases

Estrategia iterativa de ajuste de carga aplicada a localización de fallas en sistemas de distribución de energía

La metodología de localización propuesta está basada en una estrategia iterativa de ajuste de carga para sistemas de distribución. La estrategia utiliza las mediciones de tensión y corriente obtenidas en la cabecera del circuito, por lo tanto, considera cualquier variación presente en los instantes de falla y pre-falla. Además, utiliza un proceso de refinamiento en la estimación de la carga que tiene en cuenta el cálculo de la distancia a la falla de las iteraciones anteriores, para resolver de manera determinística el problema de localización de fallas. La localización de la falla se determina por la estimación de la distancia desde la cabecera del circuito al punto falla, la cual se obtiene a partir de un análisis de cortocircuito en función de los parámetros de fase del sistema. La metodología se valida en el sistema de prueba IEEE 34 nodos conformado por ramales monofásicos, bifásicos y trifásicos, para todos los tipos de fallas y considerando resistencias de falla entre 0Ω y 40Ω, en las cuales se presentan errores de estimación inferiores al 1%

Método de localización de fallas considerando el efecto de la carga, para sistemas de distribución de energía con generación distribuida

El consumo de energía eléctrica en los últimos años ha tenido un aumento significativo ya que ésta es fundamental para el desarrollo económico y social de una región. La calidad de la energía eléctrica se ha convertido en un tema de amplia investigación debido al interés que poseen los operadores de red en esta temática. Los sistemas de distribución se encuentran expuestos a diferentes tipos de eventos tales como: cortocircuitos, descargas atmosféricas, sobrecargas entre otras, que alteran el suministro de energía de forma momentánea o permanente. En consecuencia, se deben buscar alternativas para evitar el deterioro de la calidad y restablecer adecuadamente el servicio en un tiempo corto. Como se considera que los sistemas de distribución son una parte importante del sistema eléctrico de potencia y que éstos están directamente relacionados con el usuario final, se requiere mantener altos niveles en la calidad de la energía. Ésta es una de las motivaciones por las cuales, la actividad investigativa en temas asociados con calidad ha experimentado un fuerte avance