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se limitan inicialmente a eventos de primer orden
(únicos).
La mecánica de la prueba de hipótesis es la siguiente: en
primer lugar, se identifican las mediciones sospechosas a partir
de los residuos normalizados que proporciona el DSE. En
segundo lugar, las mediciones sospechosas se agrupan utilizando
la fuente de los datos (MU) y también por el área de protección.
En tercer lugar, las áreas de protección se clasifican en
" posiblemente con fallas " o " sin fallas " según el informe del
relé EBP. Un sistema de tipo experto genera hipótesis que se
someten a prueba utilizando la clasificación antes mencionada
de las mediciones sospechosas. Luego, la prueba de hipótesis
se realiza de forma secuencial. La prueba de hipótesis termina
cuando una hipótesis proporciona un resultado afirmativo (se
prueba positiva). Si la prueba de hipótesis identifica la causa
principal como una falla eléctrica, se permite que los relés
realicen su tarea de proteger el sistema. Para todas las demás
causas, se avisa al operador para que inicie las reparaciones. Al
mismo tiempo, se puede realizar una autorreparación automática,
como se describe a continuación.
Autorreparación de datos
Las anomalías distintas de las fallas eléctricas, es decir,
fallas ocultas, ciberataques y otras, pueden ser reparadas
por software hasta que un técnico realice la reparación o
desinfección del
ciberactivo comprometido. Específicamente,
estas anomalías dan lugar a que algunos datos se
vean comprometidos. Para cada dato comprometido identificado,
se utiliza el modelo en tiempo real de la subestación
y la mejor estimación del estado de la subestación para calcular
cuál debería ser este dato. El modelo en tiempo real
y la mejor estimación del estado los proporciona el DSE de
toda la subestación en el dominio fasorial. Los datos de los
fasores se convierten en datos del dominio temporal utilizando
la correspondencia básica entre los fasores y las formas
de onda del dominio temporal. Las formas de onda en
el dominio del tiempo se utilizan para calcular las muestras
estimadas a la misma frecuencia de muestreo que las MU
reales. A continuación, los valores de muestra estimados
se transmiten al nodo de proceso, sustituyendo a los datos
comprometidos. El proceso permite que todas las aplicaciones
que dependen de los datos de muestra en el nodo de
proceso, es decir, la protección de área, funcionen con datos
corregidos y validados.
Pruebas de laboratorio con hardware in the loop
El enfoque general de utilizar DSE para realizar la protección
y supervisar la corrección de los datos de entrada a los
relés se ha organizado en el prototipo de plataforma rCSP.
El sistema se ha probado en el laboratorio con hardware en
lazo y también se ha instalado en varias subestaciones de
empresas de servicios públicos asociadas (tres subestaciones
del sistema de Southern Company y dos subestaciones de
New York Power Authority (NYPA)). Antes de las instalaciones,
el sistema se ha " probado en fábrica " en el laborato82
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rio de Georgia Tech, con la configuración que se muestra en
la figura 7.
La configuración de laboratorio consiste en un nodo de
proceso y subestación implementado mediante conmutadores
Ethernet gestionados. Un conjunto de 13 MU está
conectado a los nodos de proceso y de subestación mediante
fibras ópticas (multimodal de 1300 nm). El monitoreo y la
configuración de las MU se manejan a través del nodo de
proceso. Los registradores digitales de fallas (DFR, por sus
siglas en inglés) con capacidad de unidad de gestión de procesador
(mostrados como USI9000) y los relés numéricos
(no mostrados) están conectados al nodo de la subestación.
El sistema se ha diseñado para interactuar con las MU, así
como con relés numéricos, DFR y otros dispositivos electrónicos
inteligentes. Nos referimos a este sistema como el
sistema híbrido P&C. Una computadora personal multinúcleo
(con sistema operativo Windows 10) accede a los nodos
de proceso y de subestación, respectivamente. Otra computadora
(computadora de simulación del sistema eléctrico)
maneja un banco de convertidores de digital a analógico
(D/A) que proporciona señales de tensión y corriente a las
entradas de los amplificadores; la salida de los amplificadores
está conectada a las MU, los DFR y los relés. Obsérvese
que las tensiones y corrientes se amplifican para ajustarse al
rango de entrada analógica de las MU, los relés y los DFR
mediante amplificadores Omicron.
La configuración del laboratorio permite probar todas las
funciones del sistema rCSP en la comodidad del laboratorio
pero con un sistema que duplica el sistema de P&C de una
subestación. En la figura 8, se muestra un diagrama de una
subestación de ejemplo implementada en el laboratorio. En
la figura 9, se muestra una imagen del funcionamiento de
la rCSP. En particular, en la figura 9, se muestra la interfaz
de usuario de un relé EBP para una línea de transmisión. Es
importante señalar que todos los relés EBP funcionan simultáneamente.
Las limitaciones de espacio impiden mostrar capturas
de todos los relés EBP funcionando simultáneamente.
Las métricas de rendimiento típicas de las pruebas de
laboratorio son las siguientes: cada uno de los relés EBP ejecuta
un DSE una vez cada 416 μs (sistema de 60 Hz). El
tiempo máximo de ejecución de cada DSE para cualquiera de
las cinco áreas de protección de esta subestación es de 45 μs.
La estimación de estado de toda la subestación se ejecuta una
vez por ciclo de 60 Hz y tarda menos de 7.5 ms en ejecutarse.
Este rendimiento permite el funcionamiento en tiempo real
con un amplio margen.
Instalaciones de campo y experiencia
Como ya se ha mencionado, el sistema rCSP se ha instalado
en tres subestaciones de Southern Company y dos de NYPA.
Parte de la instalación de una de las subestaciones de Southern
Company y la instalación de una MU en la subestación
de Massena en NYPA se muestran en la figura 10(a) y (b),
respectivamente. La instalación en NYPA de los relés EBP
está en funcionamiento desde julio de 2021. En la figura 11,
enero/febrero 2023
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