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corriente entre la fase A y B para calcular la impedancia de
la falla. Este tipo de cálculo no funciona si hay una carga
desbalanceada que cree una diferencia distinta de cero en la
corriente entre A y B.
Protección diferencial
La figura 7 muestra las corrientes medidas en dos ubicaciones
en una microrred utilizada para la protección diferencial
restando las corrientes en los extremos de envío y recepción
de la línea. Nótese que la corriente está desbalanceada antes
de la falla debido a las cargas desequilibradas en la microrred.
Además, hay algunas cargas entre los dos sensores, por
lo que la diferencia no es exactamente cero antes de la falla.
Cuando una falla de línea a línea (fase A a fase B) se aplica
dentro de la zona de protección en 0.9 s, la baja corriente
de falla de la microrred basada en IBR no aumenta significativamente
las corrientes en el extremo de recepción o de
envío, pero la falla aparece en la diferencia.
Hay una excelente discriminación de la corriente proporcionada
por el principio diferencial, a pesar de la carga distribuida.
Este método es el más confiable tanto para detectar
la falla como para ubicar la sección que falla. Ya que funciona
para las corrientes de falla bajas de ambos extremos,
obviamente funcionaría en el modo de conexión a la red o
con fuentes síncronas en el sistema ya que estas proporcionarían
corrientes de falla mucho más altas. Dependiendo
del tamaño y la cantidad de la carga dentro de la zona de
protección diferencial, el diferencial puede acarrear desafíos
en sistemas aislados basados en inversores, en los que la
corriente de falla puede ser tan solo un poco más alta que la
carga dentro de la zona.
El ejemplo de la figura 7 es un verdadero esquema diferencial
en el que la corriente en un extremo de la zona se resta de
la corriente del otro extremo. Si bien es efectivo, este esquema
requiere comunicación de datos de alta velocidad entre ambos
extremos finales. En los sistemas de distribución, la protección
diferencial se implementa normalmente como un sistema
de localización de fallas, aislamiento y restauración del servicio
(FLISR, por sus siglas en inglés). En la mayoría de los
sistemas FLISR, los extremos finales de las zonas protegidas
transmiten solo un indicador de estado, que informa si una
corriente de falla fue detectada en esa ubicación, reduciendo
así las demandas en los sistemas de comunicación.
Las indicaciones son que este método funcionará bien en
las microrredes con origen en IBR, pero el sistema FLISR
requiere una red de comunicación, interruptores, relés y
transductores en ambos extremos de cada zona de protección.
Por este motivo, un sistema FLISR que proporciona un
alto grado de precisión en la ubicación de las fallas y minimiza
la cantidad de interrupciones en la red puede volverse
bastante costoso.
Protección adaptativa
Una de las soluciones prometedoras que abordan la protección
de microrredes es la protección adaptativa. Es un sis50
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tema en tiempo real que puede modificar las acciones de
protección de acuerdo con los cambios en las condiciones
del sistema. Específicamente, en las microrredes, la protección
adaptativa puede cambiar el esquema y la configuración
de protección durante los cambios de modo de operaciones
conectadas a la red a operaciones en isla con valores
de corriente de cortocircuito actualizados dependiendo de
si la red está disponible para proporcionar niveles altos de
corriente de falla.
Con este objetivo, las configuraciones de los relés de
protección deberían cambiar inmediatamente después de
que ocurre la transición a la operación en isla (por ej., la
detección de los relés de protección contra sobrecorriente
debería ser mucho menor que el del modo de conexión a
la red). La protección adaptativa puede ayudar significativamente
con la protección de la microrred durante y
después de la transición del modo de conexión a la red al
modo en isla.
El diseño conceptual de la protección adaptativa de la
microrred se ilustra en la figura 8. La protección adaptativa
confía en que la red de comunicación de la microrred
1) monitorea el estado más reciente de la microrred (por ej.,
los estados de la línea de interconexión, de la IBR y del interruptor
local; las configuraciones del relé de protección más
recientes; etc.) y 2) envía las configuraciones modificadas a
los relés de protección una vez que se detecta el cambio en la
condición del sistema.
La protección adaptativa puede agregarse como
un módulo del centro de control de la microrred. El
módulo de protección adaptativa contiene el modelo de
cortocircuito para la microrred y lo actualiza en tiempo
real con la información monitoreada más actualizada.
Una vez que se actualizó el modelo de cortocircuito,
se pueden utilizar distintos enfoques, incluyendo la
lógica, los modelos o los esquemas de aprendizaje, si se
quiere encontrar nuevas configuraciones para los relés
de protección.
Protección eficiente de las microrredes
alimentadas por IBR
Muchos métodos de protección convencionales, como la
sobrecorriente coordinada, la protección bidireccional, o la
Protección de distancia puede no ser confiable con microrredes
energizadas mediante las IBR o incluso mediante
muchas máquinas rotativas distribuidas. La protección diferencial
puede funcionar igual de bien en los modos de conexión
a la red y en islas, incluso en presencia de una carga
distribuida en alimentadores, pero el costo de la mejora para
implementar la protección diferencial puede ser prohibitivo.
La protección diferencial requiere interruptors en ambos
extremos de cada zona de protección, transformadores y
relés de corriente asociados y comunicación de alta velocidad
entre ellos. Afrontar este gasto es un problema que no
se ha abordado en los modelos financieros actuales utilizado
por los servicios públicos.
mayo/junio de 2021
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