IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - September/October 2023 - 86

Al captar simultáneamente el mismo fenómeno físico
mediante dos o más WMU, podemos detectar a distancia
su aparición e incluso extraer sus características.
Monitoreo del estado y
análisis de fallas incipientes
Las mediciones de forma de onda son potentes herramientas
para el monitoreo de condiciones, con la capacidad de
detectar fallas incipientes, es decir, fallas en etapas tempranas,
en equipos del sistema eléctrico. Amplios estudios ya
han demostrado que las formas irregulares de las ondas de
tensión, y en particular de las ondas de corriente, pueden
revelar indicios tempranos de fallas en cables subterráneos,
conductores aéreos, transformadores, baterías de condensadores,
etc. Estas irregularidades no se aprecian fácilmente
en los datos fasoriales. No obstante, tradicionalmente, la
recopilación de mediciones de forma de onda solo se tiene
en cuenta después de que el equipo se marque como potencialmente
problemático. Es decir, las mediciones de forma
de onda se utilizan tradicionalmente como medio de inspección
ampliada después de que surjan dudas sobre el
funcionamiento de un equipo. Este enfoque ha empezado a
cambiar en los últimos años. Gracias a los avances en las tecnologías
de sensores, recopilación de datos y comunicación,
las WMU pueden desplegarse en grandes cantidades para
monitorear continuamente las condiciones de un sistema
eléctrico y sus componentes. A pesar de esto, seguirá siendo
un reto, por lo que en un futuro previsible deberemos realizar
el monitoreo de las condiciones aprovechando la escasez
en las ubicaciones donde están instaladas las WMU. En
consecuencia, debemos utilizar las mediciones de forma de
onda para monitorear el aparato del sistema eléctrico no solo
en las ubicaciones inmediatas de las WMU, sino también
en las ubicaciones donde no están instaladas las WMU. El
uso de formas de onda síncronas, es decir, la capacidad de
sincronizar las mediciones de las formas de onda, puede ser
una importante ayuda para abordar este reto. En concreto, al
captar simultáneamente el mismo fenómeno físico mediante
dos o más WMU, podemos detectar a distancia su aparición
e incluso extraer sus características.
Identificación y clasificación de las fuentes
de oscilación
Las oscilaciones del sistema eléctrico, como la resonancia
subsíncrona y las oscilaciones de baja frecuencia, son una
preocupación importante para los operadores del sistema
eléctrico. Con la creciente adopción de generadores basados
en inversores, se han notificado más fenómenos de oscilación
del sistema con frecuencias más altas que las registradas
en el comportamiento histórico. Las oscilaciones del
sistema eléctrico se investigan tradicionalmente utilizando
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fasores, es decir, visualizando en lo esencial la oscilación
de la tensión de 60 Hz. Con la ayuda de las formas de onda
síncronas, podría desarrollarse un nuevo conjunto de técnicas
para el monitoreo de las oscilaciones, especialmente la
identificación de los generadores que más contribuyen a un
evento de oscilación. En la figura 10 se muestra un ejemplo.
Primero, veamos las fluctuaciones en la magnitud de
los fasores de tensión de la figura 10(a). Estas fluctuaciones
muestran una oscilación de la tensión de 11 Hz, tal como
se percibe desde la perspectiva del fasor en esta figura. En
realidad, la oscilación es el resultado de la modulación de
la forma de onda fundamental f = 60 Hz con una frecuencia
de modulación de fmodulación = 11 Hz, como se muestra en
la figura 10(b). La forma de onda de tensión de esta figura
tiene tres componentes de frecuencia en f, f + fmodulación y
f - fmodulación. Por consiguiente, la forma de onda de tensión
de la figura 10(b) es la suma de tres términos sinusoidales a
60 Hz, 49 Hz (= 60 - 11) y 71 Hz (= 60 + 11). Por lo tanto,
si realizamos un análisis de Fourier en la forma de onda de
tensión de la figura 10(b), veremos que hay dos componentes
de frecuencia interarmónica de 49 Hz y 71 Hz, como se
muestra en la figura 11. Estas dos componentes interarmónicas
causan la aparición de una oscilación de tensión de
11 Hz en la representación fasorial. Dado que los intercambios
de energía precisos solo pueden evaluarse en la forma
de onda original en el dominio del tiempo, la perspectiva
anterior de la forma de onda aporta nuevos conocimientos
sobre cómo monitorear las oscilaciones. Así, si podemos
controlar la cantidad y la dirección de los intercambios de
potencia entre los diferentes generadores del sistema a estas
dos frecuencias, podremos identificar y clasificar a los principales
responsables de la oscilación (es decir, los mayores
productores de potencia interarmónica). Como tenemos que
comparar las potencias interarmónicas de diferentes generadores
en tiempo real, las potencias deben estar correctamente
alineadas en el tiempo para poder compararlas, y la
forma de onda síncrona se convierte en un dato esencial para
ese análisis. Este concepto se ha demostrado con éxito para
identificar generadores de inducción doblemente alimentados
críticos que causan resonancia subsíncrona en un parque
eólico. Es fundamental tener en cuenta que, si trabajamos
solo con los fasores, los componentes interarmónicos no son
visibles debido al conocido efecto de valla de estacas (picket
fence effect) del análisis de Fourier; es decir, estos componentes
quedan enmascarados debido a la falta de resolución
espectral (véase la figura 11). Por ello, es necesario utilizar
formas de onda síncronas.
septiembre/octubre 2023
IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - September/October 2023

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