Metodología para la coordinación de esquemas de protección de sobrecorriente en redes de distribución con generación distribuida

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se analiza el comportamiento de una red de distribución con Generación Distribuida (GD) en media tensión de Comisión Federal de Electricidad (CFE). La presencia de la GD en las redes de distribución implica el tener un flujo bidireccional en la red, si bien esta condición operativa no es novedosa en los sistemas de potencia, si requiere un cambio en la metodología para determinar los ajustes de las protecciones en las redes de distribución. Actualmente existen varios métodos que se emplean para lograr una coordinación de protecciones con esquemas de sobrecorriente direccional, que van desde establecer enlaces por un medio físico (cable) hasta tener un enlace remoto (vía radio) entre diferentes equipos, o en su defecto por medio de componentes electrónicos que brindan la oportunidad de habilitar funciones en los esquemas de protección en base a las mediciones en tiempo real de los TC´s y TP´s. En este caso en particular, se analiza la opción de habilitar la función de direccionalidad en esquemas de sobrecorriente, la cual consiste en implementar una metodología en la coordinación de esquemas de protección para redes de media tensión. Se habilitan las funciones direccionales en los equipos de protección para distinguir la dirección del flujo de la corriente de falla en un sistema con generación distribuida, esto se logra mediante la medición de voltajes y corrientes de secuencia positiva y de secuencia cero para determinar la dirección del flujo de la corriente de corto circuito. En este trabajo se presenta una metodología para proponer los ajustes a los esquemas de protección en función de la ubicación de la GD en la red, se consideran dos posibles condiciones de operación de los equipos de protección: aguas arriba o aguas abajo con respecto a la ubicación de la GD. Entonces, si la ubicación del equipo de protección requiere de habilitar la función del elemento direccional o solo el ajuste de la función de sobrecorriente, esto con la finalidad de mantener la coordinación bajo las modalidades de flujo lado fuente y en la condición de flujo lado GD. Finalmente, se realiza el estudio sobre la red de media tensión (13.8 kV), utilizando el software comercial, para corroborar que los tiempos de operación de los esquemas de sobrecorriente direccionales se adaptan a la influencia que presente la GD en la red, logrando con esto mitigar el problema de la coordinación de protecciones en las redes de media tensión en donde se cuente con GD. Los resultados que se obtuvieron son adecuados, debido a que se mantienen los tiempos de coordinación entre equipos, para fallas en el sistema con la condición operativa de GD y sin ella, asegurando de esta manera la correcta operación de los esquemas y la confiabilidad de las instalaciones eléctricas. ABSTRACT: In this paper we analyze the behavior of a distribution network with distributed generation (GD) in medium tension of the Federal commission of Electricity (CFE). The presence of the GD in the distribution networks implies having a bidirectional flow in the network, although this operative condition is not novel in the power systems, if it requires a change in the methodology to determine the adjustments of the protections in the Distribution networks. Currently there are several methods that are used to achieve a coordination of protections with directional overcurrent schemes, ranging from establishing links by a physical medium (cable) to have a remote link (via radio) between different equipment, or Failing this by means of electronic components that provide the opportunity to enable functions in the protection schemes based on the real-time measurements of the TC´s and TP´s. In this particular case, the option to enable the directionality function in overcurrent schemes is analyzed, which is to implement a methodology in the coordination of protection schemes for medium voltage networks. The directional functions are enabled on the protection equipment to distinguish the direction of the flow of the fault current in a system with distributed generation, this is achieved by the measurement of voltages and currents of positive sequence and sequence Zero to determine the direction of the flow of the short circuit current. This paper presents a methodology to propose the adjustments to the protection schemes depending on the location of the GD in the network, two possible conditions of operation of the protective equipment are considered: upstream or downstream with respect to the Location of the same. Therefore, this will determine whether the location of the protective equipment requires enabling the function of the directional element or only the adjustment of the Overcurrent function, this in order to maintain coordination under the modes of flow side Source and in the flow condition side GD. Finally, the study is carried out on the medium voltage network (13.8 KV), using commercial software, to corroborate that the operating times of the directional overcurrent schemes are adapted to the influence that the GD presents in the network, achieving with This will mitigate the problem of coordinating protections in mediumvoltage networks where GD is counted. The results obtained are adequate, because the coordination times between teams are maintained, for failures in the system with the operating condition of GD and without it, assuring in this way the correct operation of the schematics and the reliability of Electrical installations.