Localización de fallas en sistemas de distribución rural de energía eléctrica en zonas de alta actividad eléctrica atmosférica

Abstract

Teniendo en cuenta la necesidad de disminuir los tiempos para la ubicación de las fallas en redes de distribución de energía, este trabajo aborda el estudio de una técnica eficiente para la localización de una falla trifásica o monofásica que ocurre sobre un alimentador principal. Esta técnica está basada en el análisis de diferentes componentes del espectro de frecuencia extraídas de las señales de voltaje medidas en un solo punto del alimentador. Al ocurrir una falla, se producen ondas viajeras que se propagan entre la ubicación de la misma y la subestación, y otra parte a lo largo del alimentador principal, ramales de la red y de vuelta a la subestación. Mediante la identificación de las componentes de frecuencia incorporadas en las ondas viajeras, es posible determinar la sección y la distancia aproximada de la falla. El método aplicado presenta una ambigüedad en la localización de fallas para aquellas que ocurren en ramales que están conectados a un mismo nodo del alimentador principal, esto debido a la similitud de los espectros de frecuencia producidos por estas fallas en esos ramales. De acuerdo a lo anterior, el método se apoya en la correlación de la ubicación de descargas atmosféricas que puedan impactar indirectamente en la red, con el fin de identificar el nodo donde la tensión inducida tiene una alta probabilidad de haber producido una falla. Como resultado de este trabajo, se utilizó una red de distribución de prueba conformada por un alimentador principal y 7 ramales, en el cual se hicieron fallas trifásicas y monofásicas en puntos fijos a lo largo de estos. Los resultados que se obtuvieron demuestran un buen desempeño del método en la estimación de la ubicación de las fallas, presentando un porcentaje de error máximo de localización de las mismas del 0.005%. Con la información suministrada por los sistemas de localización de descargas por rayos, obtuvimos que en ciertos puntos de los ramales que presentaban ambigüedad, se podía presentar una falla por flameo, para diferentes parámetros del rayo. Además, que si un sistema de localización tiene errores bajos en la ubicación de descargas cerca de estos ramales, es posible resolver la ambigüedad y determinar el lugar aproximado de localización de la falla. (Texto tomado de la fuente)

Taking into account the need to reduce the time for locating faults in power distribution networks, this work deals with the study of an efficient technique for locating a three-phase or single-phase fault that occurs on a main feeder. This technique is based on the analysis of different components of the frequency spectrum extracted from the voltage signals measured at a single point of the feeder. When a fault occurs, traveling waves are produced that propagate between the fault location and the substation, and elsewhere along the main feeder, network branches, and back to the substation. By identifying the frequency components incorporated in the traveling waves, it is possible to determine the section and the approximate distance of the fault. The applied method presents an ambiguity in the location of faults for those that occur in branches that are connected to the same node of the main feeder, due to the similarity of the frequency spectra produced by these faults in those branches. According to the above, the method is based on the correlation of the location of atmospheric discharges that can indirectly impact the network, in order to identify the node where the induced voltage has a high probability of having produced a failure. As a result of this work, a test distribution network was used, consisting of a main feeder and 7 branches, in which three-phase and single-phase faults were made at fixed points along these. The results obtained show a good performance of the method in estimating the location of the faults, presenting a maximum error percentage of their location of 0.005%. With the information provided by the lightning discharge location systems, we obtained that at certain points of the branches that presented ambiguity, a flashover fault could occur for different lightning parameters. Furthermore, if a location system has low errors in the location of discharges near these branches, it is possible to resolve the ambiguity and determine the approximate location of the fault.