IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - May/June 2021 - 63

Tecnologías para una protección diferencial
de muy bajo costo
Como se ha señalado, varios miembros de la familia de la
protección diferencial son ampliamente considerados como
las soluciones más viables para la protección de las microrredes
con origen en IBR. Los resultados preliminares sugieren
que, desde una perspectiva técnica, la protección diferencial
debería funcionar dentro de ciertas condiciones y, en el futuro,
esta técnica puede ser demostrada dentro de una variedad más
amplia de configuraciones de sistemas con FED. El principal
obstáculo para un uso más amplio de los métodos diferenciales
es su costo. Esto podría ser abordado con nuevos y baratos
relés y transductores/sensores asociados para el uso de la distribución,
así como sistemas de comunicación de bajo precio,
reconfigurables y tolerante a eventos mayores.
Nuevas técnicas de protección
y hardware asociado
Las técnicas de protección alternativas todavía pueden
resultar eficientes para proteger las microrredes alimentadas
por IBR en redes secundarias. Describimos los posibles
candidatos a continuación, pero esto no debe ser tomado
como una lista exhaustiva, y la innovación en esta área de la
protección de las IBR y las microrredes en las redes secundarias
es clave.
Ondas Viajeras
La protección basada en ondas viajeras ya está en uso
comercial en la transmisión. La literatura describe dos tipos
principales, y los discutimos a continuación:
1) Hora de llegada: esta familia de técnicas se basa en el
hecho de que cuando se produce una falla en una línea,
esta crea ondas electromagnéticas que se propagan en
ambas direcciones a esencialmente la velocidad de la
luz y que se reflejan desde varios límites en el circuito
en falla. Las horas de llegada de estas ondas electromagnéticas
pueden ser utilizados para proporcionar una
función de localización de la falla del relé de distancia
en el circuito y desencadenar la acción adecuada. Las
técnicas de hora de llegada fueron desarrolladas por primera
vez para facilitar una protección extremadamente
rápida de los circuitos de transmisión contra fallas relativamente
lejos del punto de medición del relé, y han
sido altamente eficientes en ese papel. Sin embargo,
los circuitos de transmisión protegidos por técnicas de
tiempo de llegada tienden a ser mucho más largos que
los circuitos de distribución (las longitudes de las líneas
de transmisión comúnmente utilizadas en los estudios
de técnicas de tiempo de llegada son ≥100 km, mientras
que la mayoría de los circuitos de distribución son inferiores
a 20 km). Además, los circuitos de transmisión
protegidos por métodos de hora de llegada tienden a ser
mucho más simples que los circuitos de distribución,
con mucho menos puntos de toma e interfaces. Así, en
un circuito de distribución, durante una falla se obsermayo/junio
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van típicamente decenas de llegadas de ondas electromagnéticas
primarias y reflejadas en los primeros microsegundos,
haciendo que el uso de la hora de llegada
sea muy difícil en la distribución.
2) Forma de onda: las técnicas basadas en formas de
ondas de las ondas viajeras hacen uso de la dependencia
de la frecuencia de las impedancias del circuito.
Cuando las ondas electromagnéticas mencionadas anteriormente
se propagan a partir de una falla, su forma
de onda se ve alterada por el hecho de que la línea
actúa como filtro, cambiando las magnitudes relativas
de varios componentes de la frecuencia. El grado en
que cambian las formas de onda puede ser utilizado
para estimar hasta qué punto a lo largo de la línea se
ha propagado una onda y, por lo tanto, para proporcionar
una estimación de la distancia a la falla. Se han
reportado varias variantes de esta técnica en la literatura.
Se ha demostrado que el enfoque funciona en
circuitos de transmisión, pero al igual que la técnica
de tiempo de llegada, sería muy difícil de aplicar en
la distribución. Las dos razones principales son que
1) los parámetros dependientes de la frecuencia de la
línea de distribución tendrían que ser conocidos con
precisión, y normalmente no lo son, y 2) en la distribución,
la longitud de línea a través de la cual viajan
las ondas electromagnéticas es tan corta que el efecto
de filtrado de frecuencia es insignificante.
Aunque hay desafíos difíciles de superar, las técnicas de
ondas viajeras siguen siendo un área activa de investigación
porque tienen algunas propiedades altamente deseables. La
más obvia es que las técnicas de onda viajera pueden permitir
que la protección sea extremadamente rápida, pero otras
propiedades hacen que las soluciones de ondas viajeras sean
interesantes para los sistemas con origen en IBR y las redes
secundarias. Por ejemplo, las soluciones de ondas viajeras
no se basan en corrientes de falla de alta magnitud; detectan
un fallo en sí, no la respuesta del sistema a un fallo. Esto
significa que las técnicas de onda viajera todavía funcionan
aun en sistemas eléctricos con origen en IBR limitados por
corriente de falla. Además, la función del relé de distancia
proporcionada por las técnicas de onda viajera podría ser
utilizada para permitir que un relé determine si una corriente
inversa a través de un protector de red está alimentando una
falla lateral primaria (disparo) o simplemente es normal que
la corriente con origen en IBR alimente a la red (sin disparos).
Ambas familias de técnicas de onda viajera para la
distribución se beneficiarían del desarrollo de hardware en
las áreas de los medidores de tasas de muestreo extremadamente
alta y sensores ópticos que tienen respuestas más rápidas
que los transductores electromagnéticos y que no sufren
de una saturación magnética.
Protección contra subtensión
Cuando se produce una falla local dentro de una microrred ya
sea en modo dentro o fuera de la red, la tensión en el circuito
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