ES2457095A2 - Protección de fase y conexión a tierra de un sistema de energía eléctrica, usando una característica cuadrilátera adaptable - Google Patents

Abstract

Protección de fase y conexión a tierra de un sistema de energía eléctrica, usando una característica cuadrilátera adaptable. Un módulo de distancia cuadrilátero puede usarse para detectar fallos en un sistema de energía eléctrica. Una cobertura resistiva del módulo de distancia cuadrilátero puede definirse por una barrera de resistencia adaptable, que puede adaptarse a ciertas condiciones del sistema de energía, como el flujo de carga directo y/o el inverso. Una barrera de resistencia adaptable directa puede usar una magnitud polarizadora adaptada para condiciones de flujo de carga directo y puede calcularse en paralelo con una barrera de resistencia adaptable inversa que puede usar una magnitud polarizadora adaptada para condiciones de flujo de carga inverso. La detección de fallos puede comprender comparar ambas barreras con un estímulo del sistema de energía, y detectar un fallo cuando el estímulo satisface cualquiera de las barreras.

Description

Protección de fase y conexión a tierra de un sistema de energía eléctrica, usando una característica cuadrilátera adaptable

Campo técnico

Esta revelación se refiere a la protección de sistemas de energía eléctrica y, más específicamente, a un módulo de distancia cuadrilátera que incorpora una barrera de resistencia adaptable.

Breve descripción de los dibujos

Se describen realizaciones no limitadoras y no exhaustivas de la revelación, que incluyen

diversas realizaciones de la revelación con referencia a las figuras, en las cuales: la Figura 1 ilustra un sistema de energía eléctrica que comprende un DEI (Dispositivo Electrónico Inteligente) que implementa un módulo de distancia cuadrilátero;

la Figura 2A ilustra un ejemplo de una característica cuadrilátera; la Figura 2B ilustra un ejemplo de un elemento de reactancia adaptable; la Figura 2C ilustra un ejemplo de una barrera de resistencia adaptable; la Figura 2D ilustra un ejemplo de un elemento de reactancia adaptable y de barreras de

resistencia adaptables, en condiciones de flujo de carga directa;

la Figura 2E ilustra un ejemplo de un elemento de reactancia adaptable y de barreras de resistencia adaptables, en condiciones de flujo de carga inversa; la Figura 3A ilustra una realización de un DEI que comprende un módulo de distancia

cuadrilátero; la Figura 3B ilustra una realización de un DEI que comprende un módulo de distancia cuadrilátero;

la Figura 3C ilustra una realización de un módulo de distancia cuadrilátero de fase a tierra;

la Figura 3D ilustra una realización de un módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase;

5 la Figura 4 es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento para proteger un sistema de energía eléctrica usando un módulo de distancia cuadrilátero que comprende una barrera de resistencia adaptable; y

10 la Figura 5 es un diagrama en bloques funcionales de una realización de un módulo de distancia cuadrilátero de fase a tierra, de alta velocidad.

En la siguiente descripción, se proporcionan numerosos detalles específicos para una comprensión exhaustiva de las diversas realizaciones reveladas en el presente documento. Sin 15 embargo, los expertos en la técnica apreciarán que los sistemas y procedimientos revelados en el presente documento pueden ponerse en práctica sin uno o más de los detalles específicos, o con otros procedimientos, componentes, materiales, etc. Además, en algunos casos, estructuras, materiales u operaciones bien conocidas pueden no mostrarse o describirse en detalle, a fin de evitar oscurecer aspectos de la revelación. Además, los rasgos, estructuras o

20 características descritos pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones alternativas.

Descripción detallada

25 Un DEI, tal como un relé protector, puede supervisar y proteger un sistema de energía eléctrica en el caso de fallos del sistema de energía. Según se usa en el presente documento, el término DEI puede referirse a cualquier dispositivo que supervisa, controla, automatiza y / o protege el equipo supervisado dentro del sistema de energía. Habitualmente, tales DEI se implementan en, y / o comprenden, un dispositivo informático que incluye a un procesador, memoria, medios

30 de almacenamiento no transitorios legibles por máquina, interfaces de entrada / salida y similares. Los DEI son, por ejemplo, relés diferenciales, relés de distancia, relés direccionales, relés alimentadores, relés de sobrecorriente, controles de regulador de voltaje, relés de voltaje, relés de fallo de interruptor, relés de generador, relés de motor, controladores de automatización, unidades terminales remotas, controladores de compartimento, medidores,

35 controles de interruptor de cierre, procesadores de comunicaciones, plataformas informáticas, controladores lógicos programables (PLC), controladores de automatización programables (PAL), módulos de entrada y salida y similares. El término DEI puede usarse intercambiablemente para describir a un DEI individual o a un sistema que comprende múltiples DEI. La Figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema 100 de energía que comprende un DEI 110, que

5 puede configurarse para supervisar y / o proteger al sistema 100 de energía. Como se ha expuesto anteriormente, el DEI 110 puede comprender y / o implementarse conjuntamente con un dispositivo informático. En consecuencia, el DEI 110 puede incluir un procesador 111, que puede comprender uno o más procesadores de propósito general, procesadores de propósitos especiales, circuitos integrados específicos de la aplicación, elementos lógicos programables

10 (p. ej., FPGA) o similares. El DEI 110 puede comprender adicionalmente medios 112 de almacenamiento no transitorio legibles por máquina, que pueden incluir uno o más discos, almacenamiento de estado sólido (p. ej., memoria Flash), medios ópticos, o similares. El DEI 110 puede acoplarse comunicativamente con una o más redes 160, usando una o más interfaces 113 de comunicación. Las redes 160 pueden incluir redes de propósito especial para

15 supervisar y / o controlar el sistema 100 de energía eléctrica (p. ej., redes SCADA, o similares). Las redes 160 pueden incluir adicionalmente redes de comunicación de propósito general, tales como una red de TCP / IP o similares. La interfaz 113 de comunicación puede incluir interfaces de comunicación cableadas y / o inalámbricas (p. ej., puertos en serie, RJ-45, transceptores de red inalámbrica IEEE 802.11, etc.). En algunas realizaciones, el DEI 110 puede incluir

20 componentes de interfaz hombre-máquina (HMI) (no mostradas), tales como un visor, dispositivos de entrada, etc.

Los componentes del DEI 110, tales como el módulo 120 de distancia cuadrilátero, el módulo 130 de reactancia, el módulo 140 de resistencia y / o el módulo direccional 150 (descrito más 25 adelante) pueden implementarse usando componentes del DEI 110. Por ejemplo, los módulos 120, 130, 140 y / o 150 pueden implementarse (en parte) usando instrucciones almacenadas en el medio 112 de almacenamiento no transitorio legible por máquina, que puede ser operable en el procesador 111. Alternativamente, o además, partes de los componentes 120, 130, 140 y / o 150 pueden implementarse usando módulos de hardware dedicados (p. ej., componentes

30 de circuitos).

El DEI 110 puede acoplarse comunicativamente con el sistema 100 de energía a través de uno

o más transformadores de corriente, dispositivos de medición de voltaje, la interfaz 113 de comunicación o similares. El DEI 110 puede recibir un estímulo 122 desde el sistema 100 de

35 energía. El estímulo 122 puede recibirse mediante los dispositivos de medición descritos anteriormente y / o mediante la interfaz 113 de comunicación (p. ej., desde otro DEI u otro dispositivo de supervisión (no mostrado) en el sistema 100 de energía eléctrica). El estímulo 122 puede incluir, pero no se limita a: mediciones de corriente, mediciones de voltaje y similares. El estímulo 122 puede comprender mediciones de fasor (p. ej., mediciones que comprenden una magnitud y un ángulo).

5 El DEI 110 puede comprender y / o implementar un módulo 120 de distancia cuadrilátero configurado para detectar condiciones de fallo usando una función de impedancia (p. ej., comparando los niveles de impedancia del sistema 100 de energía con una característica cuadrilátera). El módulo 120 de distancia cuadrilátero puede comprender un módulo 130 de

10 reactancia, un módulo 140 de resistencia y / o un módulo direccional 150. El módulo 130 de reactancia y el módulo 140 de resistencia pueden definir una o más características cuadriláteras (p. ej., la característica cuadrilátera 200 de la Figura 2A), con las cuales puede compararse el estímulo recibido desde el sistema 100 de energía. Cuando los estímulos del sistema 100 de energía satisfacen condiciones operativas del módulo 120 de distancia

15 cuadrilátero (p. ej., caen dentro de una región operativa de una o más de las características cuadriláteras), el módulo 120 de distancia cuadrilátero (y / o el DEI 110) puede detectar una condición de fallo y puede funcionar (p. ej., disparar uno o más interruptores 102, operar uno o más conmutadores, activar una o más alarmas, emitir una o más notificaciones o similares).

20 El módulo 130 de reactancia puede determinar una cobertura de impedancia del módulo 120 de distancia cuadrilátera, mientras que el módulo 140 de resistencia puede determinar la cobertura resistiva (p. ej., la cobertura de resistencia puede determinar la resistencia Rf al fallo que puede detectarse). El módulo 130 de reactancia puede ser adaptable para abordar el rebasamiento debido a la resistencia al fallo (Rf) y / o las condiciones del flujo de carga (p. ej.,

25 flujo de carga directo, flujo de carga inverso, etc.). El módulo 140 de resistencia puede generar barreras de resistencia adaptables para detectar tanta Rf como sea posible.

Como se expone más adelante, la adaptación de un elemento de reactancia (generado por el módulo 130 de reactancia) puede comprender “inclinar” el elemento de reactancia adaptable 30 con respecto a la impedancia (p. ej., modificando la cobertura de impedancia de la característica cuadrilátera). La adaptación de una barrera de resistencia calculada por el módulo 140 de resistencia puede comprender inclinar la barrera de resistencia con respecto al eje de resistencia, usando una magnitud polarizadora (p. ej., polarización de secuencia negativa, polarización I1 + I2 u otra magnitud polarizadora). La inclinación puede cambiar la 35 cobertura resistiva de la característica cuadrilátera, lo que puede proporcionar cobertura adicional de la Rf. En algunas realizaciones, una característica cuadrilátera puede comprender

una pluralidad de barreras de resistencia adaptables funcionando en paralelo; una barrera de resistencia adaptable directa (usando polarización secuencial negativa o similar) puede proporcionar una cobertura de resistencia mejorada en condiciones de flujo de carga directo, mientras que una barrera de resistencia adaptable inversa (usando polarización I1+I2 o similar)

5 puede proporcionar una cobertura de resistencia mejorada en condiciones de flujo de carga inverso.

La Figura 2A ilustra un ejemplo de una característica cuadrilátera 200. La característica cuadrilátera puede implementarse por un DEI y / o un módulo de distancia cuadrilátero, tal

10 como el DEI 110 y el módulo 120 de distancia cuadrilátero de la Figura 1.

La característica cuadrilátera 200 puede definir una región operativa 201 con la cual puede compararse el estímulo del sistema de energía. Un módulo de distancia cuadrilátero que implementa la característica 200 puede funcionar cuando los estímulos del sistema de energía

15 satisfacen la característica cuadrilátera 200 (p. ej., la impedancia cae dentro de la región operativa 201).

La cobertura de impedancia de la región operativa 201 a lo largo de la impedancia de línea definida por el elemento 210 de reactancia. Los solicitantes han determinado (por prueba y

20 experiencia) que ciertas condiciones del sistema de energía, tales como el flujo de carga directo, el flujo de carga inverso y / o la Rf pueden causar mal funcionamiento. Por ejemplo, un fallo externo con altos niveles de Rf puede ingresar al área operativa 201. En consecuencia, en algunas realizaciones, la característica 200 puede comprender un elemento 230 de reactancia adaptable (según se ilustra en las Figuras 2B y 2D a 2E).

25 Con referencia a la Figura 2B, un elemento de reactancia adaptable (mostrado como 230A y 230B) puede configurarse para “inclinarse” con respecto a la impedancia de línea. La inclinación puede ser una inclinación de elemento fijo, una carga previa a un fallo o similares. En algunas realizaciones, el elemento 230 de reactancia puede inclinarse usando una

30 magnitud polarizadora, que puede obtenerse de una corriente de secuencia negativa, u otra magnitud polarizadora (p. ej., polarización I1+I2, etc.). La corriente de secuencia negativa puede ser adecuada como magnitud polarizadora, debido a la homogeneidad de la red de secuencia negativa.

35 El elemento 230 de reactancia adaptable (mostrado como 230A y 230B) puede pivotar alrededor de un punto pivote 211, que puede estar definido por una configuración de impedancia (Zset) 212. La configuración 212 de impedancia puede obtenerse de propiedades y / o características del sistema de energía, tales como la impedancia de línea y similares, y puede seleccionarse según las pruebas y / o la experiencia.

5 La Figura 2B ilustra ejemplos de elementos 230A y 230B de reactancia adaptable que están inclinados alrededor del pivote 211 de la configuración de impedancia Zset 212. La inclinación 214A y / o 214B puede determinarse usando una magnitud polarizadora (p. ej., polarización de secuencia negativa, polarización I1+I2, o similares), que puede adaptar el elemento 230A y / o 230B de reactancia para condiciones de flujo de carga directo y / o inverso. El elemento 230A

10 de reactancia adaptable está adaptado, por la inclinación 214A, para una condición de flujo de carga directo, y el elemento 230B de reactancia adaptable está adaptado, por la inclinación 214B, para una condición de flujo de carga inverso. Como se muestra en la Figura 2B, los elementos 230A y / o 230B de reactancia adaptable pueden modificar la región operativa 201 de la característica cuadrilátera 200 ilustrada en la Figura 2A.

15 En algunas realizaciones, puede obtenerse un elemento de reactancia adaptable a partir de una magnitud operativa y una magnitud polarizadora. En sistema multifásicos (p. ej., sistemas trifásicos), las magnitudes operativas y polarizadoras pueden calcularse en base a las fases, según se expone más adelante conjuntamente con las Ecuaciones 1 a 5. En algunas

20 realizaciones, un módulo de distancia cuadrilátero (p. ej., el módulo 120) puede comprender un módulo de distancia cuadrilátera de fase a tierra, funcionando en paralelo con un módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase (p. ej., según lo ilustrado en las Figuras 3A y 3B). En consecuencia, el módulo 130 de reactancia puede configurarse para generar elementos de reactancia adaptables para un módulo de fase a tierra (elementos de reactancia adaptables a

25 tierra) y elementos de reactancia adaptables para un módulo de fase a fase (elementos de reactancia adaptables a fase).

La magnitud operativa para un elemento de reactancia adaptable de fase A a tierra (SX1_AG) puede calcularse según la Ecuación 1:

SX1_AG = VA – Zset · (IA + k0 · 3 · I0) Ec. 1

En la Ecuación 1, VA es un voltaje de fase A, IA es una corriente de fase A, k0 es un factor compensador de secuencia cero e I0 es una corriente de secuencia cero. El factor

35 compensador k0 de secuencia cero puede obtenerse a partir de magnitudes de impedancia de línea, según la Ecuación 2:

Ec. 2

La magnitud polarizadora para el elemento de reactancia de fase A a tierra (SX2_AG) puede 5 calcularse según la Ecuación 2:

SX2_AG = j · (IA2)ejT Ec. 3

En la Ecuación 3, IA2 es una corriente de secuencia negativa de fase A, y T se refiere a una

10 reactancia del sistema de energía (p. ej., obtenida de la reactancia de línea y establecida por las pruebas y / o la experiencia). Aunque la Ecuación 3 usa una magnitud polarizadora de secuencia negativa (I2), pueden usarse otras magnitudes polarizadoras según las enseñanzas de esta revelación. Por ejemplo, la Ecuación 3 podría adaptarse para usar la corriente de secuencia cero (I0), o similares.

15 Como apreciará algún experto en la técnica, las Ecuaciones 1 a 3 podrían adaptarse para calcular los elementos de reactancia adaptables de fase a tierra para las fases B y / o C (p. ej., SX1_BG, SX2_BG, SX1_CG y / o SX2_CG).

20 Las respectivas magnitudes operativas y polarizadoras pueden combinarse para formar un elemento de reactancia adaptable a tierra; la combinación puede implementarse usando diversas técnicas, tales como un comparador de fase (p. ej., un comparador de fase de 90º, según se ilustra en las Figuras 3C y 3D), o similares.

25 Aunque la Ecuación 3 se implementa usando una magnitud polarizadora obtenida de corrientes de secuencia negativa, podrían usarse otras magnitudes polarizadoras. Por ejemplo, la Ecuación 3 puede adaptarse para usar corrientes de secuencia cero (I0) bajo ciertas condiciones (p. ej., cuando no se dispone de corriente fiable de secuencia negativa).

30 Los distintos elementos de reactancia adaptable para un módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase pueden calcularse en paralelo con los elementos de reactancia adaptable de fase a tierra descritos anteriormente. En algunas realizaciones, puede calcularse un elemento de reactancia adaptable de fase para un módulo de fase A a fase B, usando una magnitud operativa de fase A a fase B (SX1_ABP) y una magnitud polarizadora de fase A a fase B

35 (SX1_ABP) para las Ecuaciones 4 y 5:

SX1_ABP = (VA – VB) – Zset · (IA – IB) Ec. 4

SX2_ABP = j · (IA2 – IB2)ejT Ec. 5

5 En las Ecuaciones 4 y 5, IA2 es una corriente de secuencia negativa de fase A, e IB2 es una corriente de secuencia negativa de fase B. Como en la Ecuación 3, la magnitud polarizadora de la Ecuación 5 se obtiene de magnitudes de secuencia negativa. Sin embargo, podrían usarse otras magnitudes polarizadoras, tales como corrientes de secuencia positiva.

10 Las magnitudes SX1_ABP y SX2_ABP pueden combinarse (usando un comparador de fase, o similar) para producir un elemento de reactancia adaptable de fase A a fase B. Las Ecuaciones 4 a 5 pueden adaptarse para calcular elementos de reactancia adaptables de fase a fase para otras fases (p. ej., fase B a fase C, fase C a fase A, etc.).

15 Como se ilustra en la Figura 2A, la cobertura resistiva de la característica cuadrilátera 200 puede definirse por las barreras 240 y 241 de resistencia a lo largo del eje 204 de resistencia (barrera Rderecha 240 de resistencia derecha y barrera Rizquierda 241 de resistencia derecha). La barrera Rderecha 240 de resistencia derecha puede definirse (en parte) por una

20 configuración de resistencia Rset 222, que puede obtenerse a partir de propiedades del sistema de energía, tales como la resistencia de línea y similares, y / o puede seleccionarse según las pruebas y / o la experiencia.

Las barreras 240 y / o 241 de resistencia pueden ser estáticas o adaptables. En el ejemplo de

25 la Figura 2A, la barrera Rderecha 240 de resistencia derecha puede ser adaptable para acomodar y detectar tanta Rf como sea posible. En consecuencia, la magnitud polarizadora de la barrera puede desplazarse en !L1 – 90º, donde !L1 es el ángulo de la impedancia de línea de secuencia positiva. Según se ilustra en las Figuras 2C a 2E, la inclinación adaptable de la barrera 240 de resistencia puede acomodar fallos con condiciones de significativa resistencia

30 Rf a fallos y / o de flujo de carga directo y / o inverso (a diferencia de la barrera 245 derecha no adaptable, que no exhibe ningún desplazamiento).

En condiciones de flujo de carga directo, la polarización de Rderecha 240, usando una corriente de secuencia negativa, puede proporcionar cobertura resistiva aumentada; mientras 35 que, en condiciones de flujo de carga inverso, otros tipos de polarización (p. ej., la polarización I1+I2) pueden proporcionar una superior cobertura de resistencia.

La Figura 2D ilustra un elemento 230 de reactancia adaptable, una barrera de resistencia adaptable con polarización 240A de secuencia negativa y una barrera de resistencia adaptable con polarización 240B I1+I2 para un fallo que ocurre en una condición 205 de flujo de carga 5 directo. Como se muestra en la Figura 2D, la barrera adaptable con polarización 240A de secuencia negativa proporciona cobertura adicional de Rf (p. ej., inclinación a derecha) para acomodar una alta Rf. En consecuencia, la impedancia del fallo (indicada como la impedancia 260) cae dentro de la barrera 240A de resistencia. Por el contrario, la barrera adaptable con polarización 240B I1+I2 reduce la cobertura resistiva (p. ej., se inclina a la izquierda,

10 proporcionando menos cobertura que la barrera estática 245). Como se muestra en la Figura 2D, la impedancia 260 de fallo no cae dentro de la cobertura resistiva, bien de la barrera de resistencia adaptable con polarización 240B I1+I2, o bien de la barrera estática 245.

Puede ocurrir lo contrario cuando se invierte la dirección del flujo de carga. La Figura 2E ilustra

15 un elemento 230 de reactancia adaptable, la barrera de resistencia adaptable con polarización 240A de secuencia negativa y la barrera de resistencia adaptable con polarización 240B I1+I2, para un fallo que ocurre en una condición 207 de flujo de carga inverso. Como se muestra en la Figura 2E, la barrera adaptable con polarización 240B I1 + I2 proporciona la deseada cobertura de resistencia (p. ej., inclinación a derecha) para acomodar la Rf del fallo; la impedancia 260

20 del fallo cae dentro de la barrera 240B de resistencia. Por el contrario, la barrera de resistencia adaptable con polarización 240A de secuencia negativa está inclinada a la izquierda, reduciendo la cobertura resistiva. Como se muestra en la Figura 2E, la impedancia 260 de fallo no cae dentro de la cobertura resistiva, bien de la barrera de resistencia adaptable con polarización 240A de secuencia negativa, o bien de la barrera estática 245.

25 En algunas realizaciones, el módulo de resistencia (p. ej., el módulo 140 de la Figura 1) puede configurarse para generar una pluralidad de barreras 240 de resistencia adaptables en paralelo (para ambos módulos de fase a tierra y / o de fase a fase). Las barreras de resistencia adaptables pueden incluir barreras de resistencia adaptables directas (barreras de resistencia

30 adaptables configuradas para proporcionar cobertura resistiva aumentada en condiciones de flujo de carga directo) y barreras de resistencia adaptables inversas (barreras de resistencia adaptables configuradas para proporcionar cobertura resistiva aumentada en condiciones de flujo de carga inverso).

35 Además, y como los elementos de reactancia adaptables descritos anteriormente, el módulo 140 de resistencia puede configurarse para generar (en paralelo) barreras de resistencia para módulos de distancia cuadriláteros de fase a tierra (barreras de resistencia adaptables de fase a tierra) y barreras de resistencia para módulos de distancia cuadriláteros de fase a fase (barreras de resistencia adaptables de fase a fase).

5 Las barreras de resistencia adaptables pueden calcularse fase por fase; las barreras de resistencia pueden incluir, pero no se limitan a: barreras de resistencia adaptables de fase A a tierra (directas e inversas), barreras de resistencia adaptables de fase B a tierra (directas e inversas), barreras de resistencia adaptables de fase C a tierra (directas e inversas), barreras de resistencia adaptables de fase A a fase B (directas e inversas), barreras de resistencia

10 adaptables de fase B a fase C (directas e inversas), barreras de resistencia adaptables de C a fase A (directas e inversas), etc. Las barreras de resistencia adaptables pueden calcularse usando las respectivas magnitudes operativas y polarizadoras, que pueden combinarse usando comparadores de fase, o similares, según lo descrito anteriormente.

15 La magnitud operativa para una barrera de resistencia adaptable de fase A a tierra (SR1_AG) puede calcularse según la Ecuación 6:

SR1_AG = VA – Rset · (IA + k0 · 3I0) Ec. 6

20 En la Ecuación 6, VA es un voltaje de fase A, IA puede corresponder a una corriente de fase A, k0 puede ser un factor compensador de secuencia cero e I0 puede corresponder a una corriente de secuencia cero.

La magnitud polarizadora para condiciones de flujo de carga directo (p. ej., una barrera de

25 resistencia adaptable directa, o una barrera de resistencia adaptable directa de fase a tierra) puede calcularse según la Ecuación 7:

SR2_AGF = IA2 · ej!L1 Ec. 7

30 La Ecuación 7 calcula la magnitud polarizadora directa para la barrera de resistencia adaptable de fase A a tierra, que se indica como SR2_AGF. IA2 es una corriente de secuencia negativa de fase A y !L1 es el ángulo de la impedancia de línea de secuencia positiva. Aunque la magnitud polarizadora SR2_AGF de la Ecuación 7 usa corriente de secuencia negativa, en otras realizaciones podrían usarse otras magnitudes polarizadoras (adaptadas para

35 condiciones de flujo de carga directo), tal como una corriente de secuencia cero, o similar (p. ej., SR2_AGF = IA0 · ej!L1).

La Ecuación 7 puede adaptarse para calcular barreras de resistencia adaptables directas de fase a tierra para otras fases (p. ej., fase B, fase C, etc.).

5 Según lo descrito anteriormente, puede proporcionarse una barrera de resistencia individual que esté adaptada para condiciones de flujo de carga inverso. La Ecuación 8 calcula una magnitud polarizadora para condiciones de flujo de carga inverso (p. ej., una barrera de resistencia adaptable inversa, o una barrera de resistencia adaptable inversa de fase a tierra). Según se muestra en la Ecuación 8, la magnitud polarizadora del flujo de carga inverso

10 (SR2_AGR) usa distintos componentes secuenciales que la magnitud polarizadora de la Ecuación 7:

SR2_AGR = (IA1 + IA2) ej!L1 Ec. 8

15 La Ecuación 8 calcula la magnitud polarizadora inversa para la barrera de resistencia adaptable de fase A a tierra, que se indica con SR2_AGR. La magnitud polarizadora se obtiene de una suma de componentes de secuencia positiva y negativa (p. ej., IA1 + IA2). En realizaciones alternativas, la Ecuación 8 puede usar distintas magnitudes polarizadoras, tales como una suma de componentes de secuencia cero y positiva, o similares (p. ej., SR2_AGR = (IA0 + IA1)

20 ej!L1).

Como apreciará un experto en la técnica, las Ecuaciones 6 a 8, y / o las variaciones de las mismas, podrían adaptarse para calcular barreras de resistencia adaptables de fase a tierra para las fases B y / o C (p. ej., SR1_BG, SR2_BGF, SR2_BGR, SR1_CG, SR2_CGF,

25 SR2_CFR, etc.).

Las magnitudes polarizadoras y operativas SR1 y SR2 de las Ecuaciones 6 a 8 pueden combinarse para calcular una barrera de resistencia adaptable (p. ej., las barreras 240 de reactancia adaptables descritas anteriormente). La combinación puede implementarse usando

30 diversas técnicas, tales como un comparador de fase (p. ej., un comparador de fase de 90º según se ilustra en las Figuras 3C y 3D), o similares.

En un enfoque de comparador de fase, una barrera de resistencia adaptable directa de fase a tierra (representada como RAG2 para indicar la barrera de resistencia adaptable de fase A a

35 tierra con polarización de secuencia negativa) puede calcularse según la Ecuación 9 a continuación:

Ec. 9

Como se ha expuesto anteriormente, en realizaciones alternativas, la Ecuación 9 puede 5 adaptarse para usar distintos tipos de componentes secuenciales (p. ej., de secuencia cero, o similares).

Puede calcularse una barrera de resistencia adaptable inversa de fase a tierra por la Ecuación 10 (representada como RAGI2 para indicar la barrera de resistencia adaptable inversa de fase 10 A a tierra con polarización I1+I2)

Ec. 10

Según se ha expuesto anteriormente, en realizaciones alternativas, la Ecuación 10 puede 15 adaptarse para usar distintos tipos de componentes secuenciales (p. ej., suma de componentes de secuencia cero y positiva, o similares).

Como apreciará un experto en la técnica, podrían usarse otras variaciones de las Ecuaciones 9 y / o 10 para calcular barreras de resistencia adaptables directas y / o inversas para otras fases 20 (p. ej., fase B, fase C, etc.), y así sucesivamente.

Una magnitud operativa para una barrera de resistencia adaptable de fase a fase puede calcularse por la Ecuación 11 a continuación:

25 SR1_ABP = (VA – VB) – Rset (IA – IB) Ec. 11

La Ecuación 11 calcula una magnitud operativa para una barrera de resistencia adaptable de fase A a fase B, indicada como SR1_ABP. VA representa una medición de voltaje de fase A, VB representa una medición de voltaje de fase B, IA es una medición de corriente de fase A e 30 IB es una medición de voltaje de fase B. Rset se refiere a una configuración de resistencia que, según lo descrito anteriormente, puede obtenerse de las propiedades del sistema de energía eléctrica y fijarse por las pruebas y / o la experiencia. La Ecuación 11 puede adaptarse para calcular magnitudes operativas para otras barreras de resistencia adaptables de fase a fase (p.

ej., SR1_BCP, SR1_CAP, etc.).

La magnitud operativa de la Ecuación 11 puede adaptarse para condiciones de flujo de carga directo usando una magnitud polarizadora directa calculada según la Ecuación 12:

SR2_ABPF = (IA2 – IB2) · ej!L1 Ec. 12

La Ecuación 12 calcula una magnitud polarizadora directa para una barrera de resistencia adaptable de fase A a fase B (indicada como SR2_ABPF). IA2 es una corriente de secuencia

10 negativa de fase A e IB2 es una corriente de secuencia negativa de fase B. Como se ha descrito anteriormente, la Ecuación 12 adapta la magnitud polarizadora SR2_ABPF para condiciones de flujo de carga directo usando corrientes de secuencia negativa. Sin embargo, en realizaciones alternativas, pueden usarse otras magnitudes polarizadoras directas.

15 Una magnitud polarizadora inversa (adaptada para condiciones de flujo de carga inverso) puede calcularse según la Ecuación 13:

SR2_ABPR = (IA1 – IB1) · ej!L1 Ec. 13

20 La Ecuación 13 calcula una magnitud polarizadora inversa para una barrera de resistencia adaptable inversa de fase A a fase B (indicada como SR2_ABPR). La Ecuación 13 adapta la magnitud polarizadora SR2_ABPR para condiciones de flujo de carga inverso, usando componentes de secuencia positiva. Sin embargo, en realizaciones alternativas, pueden usarse otras magnitudes polarizadoras inversas.

25 Las magnitudes operativas y polarizadoras de las Ecuaciones 11 y 12 y / o 13 pueden combinarse para formar una barrera de resistencia de fase adaptable; la combinación puede implementarse usando un comparador de fase (p. ej., un comparador de fase de 90º según se ilustra en las Figuras 3C y 3D), o similar, según lo descrito anteriormente. Las barreras de

30 resistencia adaptables de fase a fase (directas e inversas) pueden calcularse fase por fase. Las ecuaciones para calcular las magnitudes operativas y / o polarizadoras de fase A a fase B, descritas anteriormente (Ecuaciones 11 a 13) pueden adaptarse para otros módulos de fase a fase (p. ej., fase B a fase C, fase C a fase A, etc.).

35 Con referencia a la Figura 2A, la barrera de resistencia izquierda (Rizquierda) 241 puede configurarse para limitar el funcionamiento del módulo de distancia cuadrilátero para el flujo de carga inverso. En consecuencia, Rizquierda 241 puede no ser adaptable. Rizquierda 241 puede configurarse para incluir pequeños valores de resistencia (p. ej., para garantizar un funcionamiento satisfactorio para líneas muy reactivas). Sin embargo, en realizaciones alternativas, Rizquierda 241 puede implementarse como una barrera adaptable (p. ej., usando

5 magnitudes operativas y polarizadoras, según lo descrito anteriormente). En algunas realizaciones, la barrera 241 de resistencia izquierda puede calcularse usando, respectivamente, las magnitudes operativa y polarizadora SRL1 y SRL2. La magnitud operativa para una barrera de resistencia izquierda de un módulo de distancia cuadrilátero de fase A a tierra (SRL1_AG) puede calcularse según la Ecuación 14:

10 SRL1_AG = VA + Rizquierda (IA + k0 · 3 · I0) Ec. 14

En la Ecuación 14, VA es una medición de voltaje de fase A, Rizquierda es una constante (obtenida de propiedades del sistema de energía y fijada según las pruebas y / o la

15 experiencia), IA es una corriente de fase A e I0 es una corriente de secuencia cero.

La magnitud polarizadora para una barrera de resistencia izquierda de un módulo de distancia cuadrilátero de fase A a tierra (SRL2_AG) puede calcularse según la Ecuación 15:

20 SRL2_AG = IA + k0 · 3 · I0 Ec. 15

Los valores operativo y polarizador SRL1_AG y SRL2_AG pueden combinarse según lo descrito anteriormente (p. ej., usando un comparador de fase, o similar). Las Ecuaciones 14 y 15 pueden adaptarse para calcular barreras de resistencia izquierdas de fase a tierra para otras

25 fases (p. ej., fase B a tierra, fase C a tierra, etc.).

El valor operativo para una barrera Rizquierda 241 de resistencia izquierda para un módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase puede calcularse de manera similar. Una magnitud operativa para un módulo de distancia cuadrilátero de fase A a fase B (SRL1_ABP) puede

30 calcularse según la Ecuación 16:

SRL1_ABP = (VA – VB) + Rizquierda (IA – IB) Ec. 16

La magnitud polarizadora para un módulo de distancia cuadrilátero de fase A a fase B 35 (SRL2_ABP) puede calcularse según la Ecuación 17:

SRL2_ABP = IA – IB Ec. 17

Los valores operativo y polarizador SRL1_ABP y SRL2_ABP pueden combinarse según lo descrito anteriormente (p. ej., usando un comparador de fase, o similar). Las Ecuaciones 16 y 5 17 pueden adaptarse para calcular barreras de resistencia izquierdas de fase a fase para otras fases (p. ej., fase B a fase C, fase C a fase A, etc.).

Un módulo direccional (p. ej., el módulo direccional 150 de la Figura 1) puede configurarse para determinar la dirección de un fallo y / o configurar el módulo de distancia cuadrilátero para 10 detectar fallos que ocurren solamente en la dirección directa. La dirección del fallo (indicado como T32Q a continuación) puede determinarse según la Ecuación 18:

T32Q = |3 · V2| · |3 · I2| · cos [∀3 · V2 – (∀3 · I2 + ∀ZL1)] Ec. 18

15 Alternativamente, el elemento direccional de la Ecuación 18 puede implementarse usando otros componentes simétricos, tales como componentes de secuencia cero o similares.

Los elementos de reactancia adaptables y las barreras de resistencia adaptables descritas anteriormente pueden usarse para implementar un módulo de distancia cuadrilátero (p. ej., el 20 módulo 120 de la Figura 1). La Figura 3A es un diagrama en bloques funcionales que ilustra un módulo 320 de distancia cuadrilátero implementado dentro de y / o conjuntamente con un DEI

310. El módulo 320 de distancia cuadrilátero recibe el estímulo 322 desde un sistema de energía eléctrica (no mostrado), tal como el sistema 100 de energía de la Figura 1. El estímulo 322

25 puede incluir mediciones de fasor de corriente, mediciones de fasor de voltaje y similares. El estímulo 322 puede comprender mediciones de cada fase de un sistema trifásico (p. ej., mediciones de corriente y / o voltaje de fase A, fase B y / o fase C).

El módulo 320 de distancia cuadrilátero puede comprender el módulo, o módulos, 324 de

30 distancia cuadrilátero(s) de fase a tierra, y el módulo, o módulos, 326 de distancia cuadrilátero(s) de fase a fase. El módulo, o módulos, 324 de fase a tierra y / o el módulo, o módulos, 326 de fase a fase pueden comprender elementos de reactancia adaptables calculados usando las Ecuaciones 1 a 5 (y / o las variaciones de las mismas) y barreras de resistencia adaptables calculadas usando las Ecuaciones 6 a 13 (y / o variaciones de las

35 mismas). Los módulos 324 y / o 326 pueden comprender adicionalmente barreras de resistencia izquierdas y / o módulos direccionales que implementen las Ecuaciones 14 a 18 anteriores.

El módulo, o módulos, 324 de distancia cuadrilátero(s) de fase a tierra puede(n) comprender módulos de fase a tierra para cada fase de un sistema trifásico (p. ej., fase A a tierra, fase B a

5 tierra, fase C a tierra, etc.). Las salidas de los distintos módulos paralelos 324 pueden combinarse (usando lógica OR o similar, no mostrada) en una salida 325. La salida 325 puede activarse si uno cualquiera, o más, de los módulos 324 de fase a tierra detecta(n) una condición de fallo.

10 El módulo, o módulos, 326 de distancia cuadrilátero(s) de fase a fase puede(n) comprender un módulo de fase a fase para cada fase de un sistema trifásico (p. ej., fase A a fase B, fase B a fase C, fase C a fase A, etc.). Las salidas de los distintos módulos paralelos 326 pueden combinarse (usando lógica OR o similar, no mostrada) en una salida 327. La salida 327 puede activarse si uno cualquiera, o más, de los módulos 326 de fase a fase detecta(n) una condición

15 de fallo.

Las salidas 327 y 327 del módulo, o módulos, 324 de distancia cuadrilátero(s) de fase a tierra y del módulo, o módulos, 326 de distancia cuadrilátero(s) de fase a fase pueden combinarse (usando la lógica OR 328) en la salida 329 del módulo de distancia cuadrilátero.

20 La Figura 3B es un diagrama en bloques funcionales que ilustra un módulo 320 de distancia cuadrilátero implementado dentro de, y / o conjuntamente con, un DEI 310. Las barreras de resistencia adaptables descritas anteriormente pueden adaptarse para condiciones de flujo de carga directo e / o inverso. En el ejemplo de la Figura 3B, el módulo 320 de distancia

25 cuadrilátero comprende los módulos 324A y 324B de distancia cuadriláteros paralelos de fase a tierra; el módulo, o módulos, 324A, puede(n) incluir barreras de resistencia directas (p. ej., implementadas usando polarización de secuencia negativa, o similar) y el módulo, o módulos, 324B, puede(n) incluir barreras de resistencia inversas (p. ej., implementando la polarización I1+I2, o similar). El módulo 320 puede comprender adicionalmente el módulo, o módulos, 326A

30 y 326B de distancia cuadrilátero(s) paralelo(s) de fase a fase; el módulo, o módulos, 326A, puede(n) incluir barreras de resistencia directas (p. ej., implementando la polarización de secuencia negativa, o similar), y el módulo, o módulos, 326B puede(n) incluir barreras de resistencia inversas (p. ej., implementando polarización de secuencia positiva, polarización I1+I2, o similar). Las salidas de los módulos paralelos 324A y 324B y 326A y 326B pueden

35 combinarse (usando lógica OR o similar), para generar las salidas 325 y 327.

La Figura 3C es un diagrama en bloques funcionales de una realización de uno o más módulos 324 de distancia cuadrilátero(s) de fase a tierra. Según se muestra en la Figura 3C, el módulo,

o módulos, 324 de distancia cuadrilátero(s) de fase a tierra puede(n) implementarse como un conjunto de distintos módulos lógicos para cada fase (Quad_AG, Quad_BG, Quad_CG, etc.) y /

5 o pueden implementarse usando un único módulo (y / o conjunto de módulos lógicos) (no mostrados).

Aunque la Figura 3C ilustra los detalles de implementación para un único módulo de fase a tierra (fase A a tierra), otros módulos de fase a tierra (Quad_BG y / o Quad_CG) podrían 10 implementarse usando componentes similares (p. ej., los comparadores 360, 362, 364 y / o 366) y / o el módulo direccional 368.

El comparador 360 de fase de 90º puede implementar un elemento de reactancia adaptable de fase a tierra (usando el estímulo 322 del sistema de energía). En consecuencia, el comparador 15 360 puede comparar una magnitud operativa de fase A a tierra de reactancia adaptable SX1_AG (p. ej., calculada según la Ecuación 1, o una variante de la misma), con una magnitud polarizadora SX2_AG (p.ej., calculada según la Ecuación 3, o una variante de la misma). La magnitud polarizadora puede seleccionarse según una señal (XPOL) de selección de polarización. Si ha de usarse la polarización de secuencia negativa (según lo indicado por 20 XPOL), SX2_AG puede usar componentes de estímulo de secuencia negativa (p. ej., corrientes de secuencia negativa según se muestra en la Ecuación 3); alternativamente, SX2_AG puede calcularse usando corrientes de secuencia cero. Una salida del comparador 360 puede fluir hasta la lógica AND 370 (o un equivalente) para combinarse con la salida de los otros comparadores 362, 364, 366 y / o el módulo direccional 368. La salida del comparador 360

25 puede activarse cuando el estímulo 322 satisface el elemento de reactancia adaptable del comparador 360.

El comparador 362 de fase de 90º puede implementar una barrera de resistencia adaptable directa de fase A a tierra. En consecuencia, el comparador 362 puede comparar una magnitud 30 operativa SR1_AG de resistencia adaptable de fase A a tierra (p. ej., calculada según la Ecuación 6, o una variante de la misma) con una magnitud polarizadora SR2_AGF adaptable directa de fase A a tierra (p. ej., calculada según la Ecuación 7, o una variante de la misma). La magnitud polarizadora puede seleccionarse según XPOL. Si se usa la polarización de secuencia negativa (según lo indicado por XPOL), SR2_AGF puede calcularse según la 35 Ecuación 7; en otro caso, puede usarse una variante (usando componentes de secuencia cero). La salida del comparador 362 puede activarse cuando el estímulo 322 satisface la

barrera de resistencia adaptable directa de fase A a tierra del comparador 362.

El comparador 364 de fase de 90º puede implementar una barrera de resistencia adaptable inversa de fase A a tierra. En consecuencia, el comparador 364 puede comparar la magnitud 5 operativa SR1_AG de resistencia adaptable de fase A a tierra (p. ej., calculada según la Ecuación 6, o una variante de la misma) con una magnitud SR2_AGR polarizadora adaptable inversa de fase A a tierra (p. ej., calculada según la Ecuación 8, o una variante de la misma). SR2_AGR puede obtenerse de una suma de componentes de secuencia positiva y negativa, y / o una suma de componentes de secuencia positiva y negativa (p. ej., según lo indicado por

10 XPOL). La salida del comparador 364 puede activarse cuando el estímulo 322 satisface la barrera de resistencia adaptable inversa de fase A a tierra del comparador 364.

Las salidas de los comparadores 362 y 364 de fase de 90º pueden combinarse usando la lógica OR 363 (o un equivalente). En consecuencia, el módulo 324 puede configurarse para

15 detectar fallos que ocurren bien en condiciones de flujo de carga directo o bien en condiciones de flujo de carga inverso (en paralelo).

El comparador 366 de fase de 90º puede implementar una barrera de resistencia izquierda de fase A a tierra (p. ej., Rizquierda 241). En consecuencia, el comparador 364 puede comparar

20 una magnitud operativa SRL1_AG de resistencia izquierda de fase A a tierra (p. ej., calculada según la Ecuación 14, o una variante de la misma) con una magnitud polarizadora SRL2_AG de resistencia izquierda de fase A a tierra (p. ej., calculada según la Ecuación 15, o una variante de la misma). La salida del comparador 366 puede activarse cuando el estímulo 322 satisface la barrera de resistencia izquierda del comparador 366.

25 En algunas realizaciones, el módulo 324 puede incluir un módulo direccional 368 para determinar la dirección del fallo usando negativo (p. ej., según la Ecuación 18). El módulo direccional 368 puede configurarse para hacer que el módulo 324 solamente detecte fallos que ocurran en la dirección directa, y suprimir la operación para fallos que ocurran detrás del

30 módulo 324.

Las salidas de los comparadores 360, 362, 364 y 366, y del módulo direccional 368, pueden combinarse por la lógica AND 370 (o un equivalente), cuya salida puede comprender una salida de módulo de distancia cuadrilátero de fase A a tierra (Quad_AG). La salida Quad_AG 35 puede combinarse con una salida de módulo de distancia cuadrilátero de fase B a tierra (Quad_BG) y una salida de módulo de distancia cuadrilátero de fase C a tierra (Quad_CG)

usando la lógica OR 372 (o un equivalente) para formar la salida 325 del módulo de distancia cuadrilátero de fase a tierra.

La Figura 3D es un diagrama en bloques funcionales de una realización de un módulo 326 de

5 distancia cuadrilátero de fase a fase. Según se muestra en la Figura 3D, el módulo, o módulos, 326 de distancia cuadrilátero(s) de fase a fase puede(n) implementarse como un conjunto de distintos módulos lógicos para cada fase (Quad_AB, Quad_BC, Quad_CA, etc.) y / o puede(n) implementarse usando un único módulo (y / o conjunto de lógica) (no mostrado).

10 Aunque la Figura 3D ilustra detalles de implementación para un módulo de distancia cuadrilátero de fase A a fase B, otros módulos de fase a fase (Quad_BC y / o Quad_CA) podrían implementarse adaptando los módulos de fase A a fase B ilustrados en la Figura 3D (p. ej., los comparadores 380, 382, 384 y / o 386) y / o el módulo direccional 388.

15 El comparador 380 de fase de 90º puede implementar un elemento de reactancia adaptable de fase a fase (usando el estímulo 322 obtenido del sistema de energía eléctrica). En consecuencia, el comparador 380 puede comparar una magnitud operativa SX1_ABP de fase A a fase B, de reactancia adaptable (p. ej., calculada según la Ecuación 4, o una variante de la misma), con una correspondiente magnitud polarizadora SX2_ABP (p. ej., calculada según la

20 Ecuación 5, o una variante de la misma). La salida del comparador 380 puede activarse cuando el estímulo 322 satisface el elemento de reactancia adaptable del comparador 380.

La salida del comparador 380 puede fluir hacia la lógica AND 390 (o un equivalente), para combinarse con las salidas de los otros comparadores 382, 384, 386 y / o el módulo direccional

25 388.

El comparador 382 de fase de 90º puede implementar una barrera de resistencia adaptable directa de fase A a fase B. En consecuencia, el comparador 382 puede comparar una magnitud operativa SR1_ABP de resistencia adaptable de fase A a fase B (p. ej., calculada según la

30 Ecuación 11, o una variante de la misma) con una magnitud polarizadora SR2_ABPF directa de fase A a fase B (p. ej., calculada según la Ecuación 12 usando componentes de secuencia negativa, o una variante de la misma). La salida del comparador 382 puede activarse cuando el estímulo 322 satisface la barrera de resistencia adaptable directa del comparador 382.

35 El comparador 384 de fase de 90º puede implementar una barrera de resistencia adaptable inversa de fase A a fase B. En consecuencia, el comparador 384 puede comparar la magnitud operativa SR1_ABP de resistencia adaptable de fase A a fase B (p. ej., calculada según la Ecuación 11, o una variante de la misma) con una magnitud polarizadora SR2_ABPR inversa de fase A a fase B (p. ej., calculada según la Ecuación 13, usando componentes de secuencia positiva, o una variante de la misma). La salida del comparador 384 puede activarse cuando el

5 estímulo 322 satisface la barrera de resistencia adaptable inversa del comparador 384.

Las salidas de los comparadores 382 y 384 de fase de 90º pueden combinarse usando la lógica OR 383 (o un equivalente). Por consiguiente, el módulo 326 puede configurarse para detectar fallos que ocurren en condiciones bien de flujo de carga directo o bien de flujo de

10 carga inverso (en paralelo).

El comparador 386 de fase de 90º puede implementar una barrera de resistencia izquierda de fase A a fase B. En consecuencia, el comparador 386 puede comparar una magnitud operativa SRL1_ABP de resistencia izquierda de fase A a fase B (p. ej., calculada según la Ecuación 16,

15 o una variante de la misma) con una magnitud polarizadora SLR2_ABP de resistencia izquierda de fase A a fase B (p. ej., calculada según la Ecuación 17, o una variante de la misma). La salida del comparador 386 puede activarse cuando el estímulo 322 satisface la barrera de resistencia izquierda del comparador 386.

20 En algunas realizaciones, el módulo 326 puede comprender un módulo direccional 388 para determinar la dirección del fallo usando mediciones de secuencia negativa (p. ej., según la Ecuación 18 anterior). El módulo direccional 388 puede configurarse para hacer que el módulo 326 solamente detecte los fallos que ocurran en la dirección directa y para suprimir el funcionamiento para los fallos que ocurran detrás del módulo 326.

25 Las salidas de los comparadores 380, 382, 384 y 386, y del módulo direccional 388, pueden combinarse por la lógica AND 390 (o un equivalente), cuya salida puede comprender una salida del módulo de distancia cuadrilátero de fase A a fase B (Quad_AB). La salida Quad_AB puede combinarse con una salida del módulo de distancia cuadrilátero de fase B a fase C

30 (Quad_BC) y una salida del módulo de distancia cuadrilátero de fase C a fase A (Quad_CA) usando la lógica OR 392 (o un equivalente) para formar la salida 327 del módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase.

La Figura 4 es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento 400 para proteger y

35 / o supervisar un sistema de energía eléctrica, usando una característica cuadrilátera adaptable que comprende una barrera de resistencia adaptable. En la etapa 410, el procedimiento 400 puede comenzar y ser inicializado. La etapa 410 puede comprender cargar una o más instrucciones legibles por máquina desde un medio de almacenamiento, inicializar recursos de máquina, y similares.

5 En la etapa 420, puede recibirse el estímulo desde el sistema de energía eléctrica. El estímulo puede comprender mediciones de corriente y / o voltaje obtenidas del sistema de energía eléctrica, usando uno o más dispositivos de medición, tales como transformadores de corriente, dispositivos de medición de voltaje, o similares. Las entradas de estímulo de la etapa 420 pueden comprender mediciones de fasor, mediciones de cada fase de una señal trifásica, o

10 similares.

En la etapa 430, el estímulo puede usarse para generar una característica cuadrilátera adaptable. En consecuencia, la etapa 430 puede comprender calcular elementos de reactancia adaptables de fase a tierra y / o elementos de reactancia adaptables de fase a fase. La(s) 15 característica(s) cuadrilátera(s) calculada(s) en la etapa 430 puede(n) incluir una barrera de resistencia adaptable. En consecuencia, la etapa 430 puede comprender calcular una o más barreras de resistencia adaptables de fase a tierra y / o de fase a fase. La etapa 430 puede comprender adicionalmente calcular una o más barreras de resistencia adaptables directas (barreras de resistencia adaptables configuradas para condiciones de flujo de carga directo) en

20 paralelo con una o más barreras de resistencia adaptables inversas (barreras de resistencia adaptables configuradas para condiciones de flujo de carga inverso). Las salidas de los módulos de distancia cuadriláteros que comprenden las barreras de resistencia adaptables directas e / o inversas pueden combinarse en una operación lógica OR (o su equivalente lógico), según se ilustra en las Figuras 3C y 3D.

25 También en la etapa 430, el procedimiento 400 puede determinar si ha ocurrido un fallo, usando la(s) característica(s) cuadrilátera(s) que comprende(n) las respectivas barreras de resistencia adaptables. La etapa 430 puede comprender implementar uno o más comparadores

(p. ej., los comparadores de fase de 90º de las Figuras 3C y 3D). La etapa 430 puede

30 comprender adicionalmente evaluar uno o más módulos direccionales (el módulo direccional 368 y / o el módulo direccional 388) y suprimir la operación si el módulo, o los módulos, direccional(es) indica(n) que el fallo no ocurrió en una dirección directa con respecto al procedimiento 400.

35 Si en la etapa 440 se detecta un fallo (uno o más de los módulos de distancia cuadriláteros de fase a tierra y / o de fase a fase detecta una condición de fallo), el flujo puede continuar hasta la etapa 450; en caso contrario, el flujo puede continuar hasta la etapa 460.

En la etapa 450, el procedimiento 400 puede implementar una o más funciones protectoras y /

o supervisoras que pueden incluir, pero que no se limitan a: activar uno o más interruptores,

5 operar uno o más conmutadores, activar una o más alarmas, emitir una o más notificaciones, o similares.

En la etapa 460, el procedimiento 400 puede terminar hasta que se reciba un próximo conjunto de estímulos, momento en el cual el flujo puede continuar en la etapa 420.

10 En algunas realizaciones, los módulos de distancia cuadriláteros descritos en el presente documento pueden configurarse para responder más rápidamente a condiciones de fallo, usando una técnica de filtro dual, en la cual el módulo de distancia cuadrilátero se implementa dos veces (por ciclo), usando dos distintas salidas de filtro: una primera implementación usando

15 estímulos filtrados de ciclo completo; y una segunda implementación usando estímulos filtrados de medio ciclo. Los resultados de ambas implementaciones pueden combinarse en una operación de OR lógico.

Las barreras de resistencia adaptables descritas anteriormente pueden implementarse usando

20 estímulos obtenidos de distintos filtros, tales como, por ejemplo, un filtro de coseno de ventana de un ciclo, un filtro de coseno de ventana de medio ciclo, un filtro de Fourier de un ciclo, un filtro de Fourier de medio ciclo, etc. El uso de múltiples filtros (p. ej., medio ciclo junto con ciclo completo) puede habilitar la operación de alta velocidad y medio ciclo. Por ejemplo, una barrera de resistencia adaptable de fase A a tierra puede implementarse usando filtros de Fourier de

25 medio ciclo según las Ecuaciones a continuación:

Las ecuaciones 19 y 20 pueden adaptarse para calcular barreras de resistencia adaptables de fase a tierra para otras fases (p. ej., fase B a tierra, fase C a tierra, etc.).

Las ecuaciones 21 y 22 pueden usarse para calcular una barrera de resistencia adaptable de fase A a fase B, usando filtros de Fourier de medio ciclo:

Las ecuaciones 21 y 22 pueden adaptarse para calcular barreras de resistencia adaptables de fase a tierra de medio ciclo para otras fases (p. ej., fase B a tierra, fase C a tierra, etc.).

10 En algunas realizaciones (p. ej., aplicaciones de activación de polo único), la adaptación de los módulos de distancia cuadriláteros de fase a tierra descritos anteriormente puede incluir supervisar los módulos (Quad_AG, Quad_BG y / o Quad_CG de la Figura 3C) usando una función de selección de fase fallada. En consecuencia, los módulos de distancia cuadriláteros

15 descritos anteriormente pueden modificarse para incluir una función direccional de alta velocidad y de selección del tipo de fallo (HSD-FTS). La función HSD-FTS puede comprender calcular tres valores de torsión incrementales para identificar fases falladas y / o la dirección del fallo:

20 Ec. 23

En la Ecuación 23, #VAB representa un voltaje de fase A a fase B, incremental de ventana de 25 dos ciclos, y #IAB representa una corriente de fase A a fase B, incremental de ventana de dos ciclos.

Los signos de los valores de torsión de la Ecuación 23 pueden usarse para establecer la dirección del fallo y / o para identificar el tipo de fallo, a partir de los cuales pueden

determinarse las siguientes señales direccionales:

Señal

Descripción del fallo

HSD-AGF, HSD-AGR

Fase A a tierra directo, inverso

HSD-BGF, HSD-BGR

Fase B a tierra directo, inverso

HSD-CGF, HSD-CGR

Fase C a tierra directo, inverso

HSD-ABF, HSD-ABR

Fase A a fase B directo, inverso

HSD-BCF, HSD-BCR

Fase B a fase C directo, inverso

HSD-CAF, HSD-CAR

Fase C a fase A directo, inverso

HSD-ABCF, HSD-ABCR

Fase A a fase B a fase C directo, inverso

Tabla 1

Las señales HSD-FTS reveladas anteriormente pueden obtenerse a partir de un estímulo

5 incremental de corriente y / o voltaje y, como tales, pueden estar disponibles solamente durante dos ciclos a continuación del origen de un fallo. En consecuencia, las señales de módulos de distancia cuadriláteros de alta velocidad obtenidas a partir de las señales HSD-FTS pueden estar disponibles dentro del mismo intervalo temporal.

10 Para un módulo de reactancia (p. ej., el módulo 130 de reactancia de la Figura 1), la implementación de alta velocidad de una característica cuadrilátera de fase a tierra puede usar las mismas magnitudes polarizadoras que su contraparte convencional (p. ej., magnitudes polarizadoras de secuencia negativa o cero, según lo descrito anteriormente). Durante una apertura de polo, sin embargo, las magnitudes de polarización pueden adaptarse para usar una

15 corriente incremental de bucle de impedancia (como la magnitud polarizadora) de modo tal que la implementación de fase a tierra se mantenga operativa para aplicaciones de activación de polo único.

Para implementaciones de alta velocidad de un módulo de distancia cuadrilátero de fase a

20 fase, las magnitudes de polarización pueden modificarse para usar la corriente incremental de impedancia de bucle a fin de asegurar la cobertura para fallos de fase y / o aplicaciones de activaciones de polo único.

El módulo de resistencia (p. ej., el módulo 140) puede funcionar como se ha descrito

25 anteriormente conjuntamente con las Ecuaciones 6 a 13 y, como tal, la cobertura de resistencia de estado estable puede permanecer sin cambios en comparación con las realizaciones convencionales (no de alta velocidad) descritas anteriormente.

La Figura 5 ilustra una realización de un módulo 524 de distancia cuadrilátero de fase A a tierra de alta velocidad, configurado para generar una salida 525 de módulo de distancia cuadrilátero de fase a tierra de alta velocidad. El módulo 524 puede incluir un módulo de filtro de ciclo completo (que comprende los módulos 530, 540, 588 y 589) y un módulo de filtro de medio

5 ciclo (que comprende los módulos 531, 541 y 598).

Un módulo 530 de reactancia puede recibir un estímulo 522 de filtro de ciclo completo (obtenido de un sistema de energía eléctrica, no mostrado) y puede implementar un elemento de reactancia adaptable (p. ej., usando un comparador de fase de 90º, tal como el comparador 10 360 de la Figura 3C). El módulo 540 de resistencia puede implementar barreras de resistencia adaptables que incluyen, pero no se limitan a, una barrera de resistencia adaptable directa (p. ej., usando un comparador de fase de 90º, tal como el comparador 362 de la Figura 3C), una barrera de resistencia adaptable inversa (p. ej., usando un comparador de fase de 90º, tal como el comparador 364 de la Figura 3C), y / o una barrera de resistencia izquierda (p. ej., usando un 15 comparador de fase de 90º, tal como el comparador 366 de la Figura 3C). En algunas realizaciones, las barreras de resistencia directas e inversas pueden combinarse usando lógica OR (o un equivalente), como en la Figura 3C. El módulo direccional 588 puede determinar la dirección del fallo usando el estímulo 522 de filtrado completo (según lo descrito anteriormente). Una señal 598 de selección de fase a tierra de ciclo completo puede generarse

20 según lo descrito anteriormente. Las salidas de los módulos 530, 540, 588 y 589 pueden fluir hasta la lógica AND 570 (o un equivalente), que puede formar una salida convencional de módulo de distancia cuadrilátero de fase A a tierra (Quad_AG).

Los módulos 531, 541 y 598 de medio ciclo pueden generar una salida de módulo de distancia

25 cuadrilátero de fase A a tierra de alta velocidad (HC_Quad_AG) usando el estímulo 523 de filtro de medio ciclo. El módulo 531 de reactancia puede implementar un elemento de reactancia adaptable de fase a tierra usando el estímulo 523 de filtro de medio ciclo (p. ej., y usando un comparador según lo descrito anteriormente). El módulo 541 de resistencia puede generar una barrera de resistencia adaptable directa, una barrera de resistencia adaptable inversa y / o una

30 barrera de resistencia izquierda, usando el estímulo 523 (p. ej., usando uno o más comparadores como se ha descrito anteriormente). El módulo direccional 598 HSD_AFG puede generar una salida direccional (dirección del fallo) usando el estímulo 523 de filtro de medio ciclo. Las salidas de los módulos 531, 541 y 598 pueden fluir a la lógica AND 571 (o un equivalente), que puede formar una salida de módulo de distancia cuadrilátero de fase A a

35 tierra de medio ciclo (HC_Quad_AG).

Las salidas Quad_AG y HC_Quad_AG pueden combinarse usando la lógica OR 572 (o un equivalente) para generar una salida HS_Quad_AG de módulo de distancia cuadrilátero de fase A a tierra de alta velocidad. La salida HS_Quad_AG puede combinarse con las salidas de módulo de distancia cuadrilátero de alta velocidad de fase B y C a tierra (p. ej., usando la lógica

5 OR 573 o un equivalente) para formar una salida 525 de fase a tierra de módulo de distancia cuadrilátero de alta velocidad.

Como apreciará un experto en la técnica, los módulos ilustrados en la Figura 5 pueden adaptarse para generar salidas de módulo de distancia cuadrilátero de alta velocidad para una

10 salida de módulo de distancia cuadrilátero de fase B a tierra (HS_Quad_BG) y / o una salida de módulo de distancia cuadrilátero de fase C a tierra (HS_Quad_CG). La Figura 5 puede adaptarse adicionalmente para implementar un módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase de alta velocidad (similar al módulo 326 descrito anteriormente conjuntamente con la Figura 3D).

15 La referencia, en toda la extensión de esta memoria descriptiva, a “algunas realizaciones” o a una “realización” significa que un rasgo, estructura o característica específicos, descritos con relación a la realización, está incluida en al menos una realización. Por tanto, la aparición de las expresiones “en una realización” o “en algunas realizaciones” en diversos lugares a lo largo de

20 esta memoria descriptiva no están refiriéndose todas necesariamente a la misma realización. Además, una “realización” puede ser un sistema, un dispositivo, un artículo fabricado, un procedimiento y / o un proceso.

Las frases “conectado con”, “en red” y “en comunicación con”, “acoplado comunicativamente

25 con”, se refieren a cualquier forma de interacción entre dos o más entidades, incluso interacciones mecánicas, eléctricas, magnéticas y electromagnéticas. Dos componentes pueden estar conectados entre sí incluso aunque no estén en contacto físico directo entre sí e incluso aunque pueda haber dispositivos intermedios entre los dos componentes.

30 Algo de la infraestructura que puede usarse con las realizaciones reveladas en el presente documento ya está disponible, tal como: procesadores de propósito general, herramientas y técnicas de programación, medios de almacenamiento no transitorio, legibles por ordenador y /

o máquina, y redes e interfaces de comunicaciones. Un dispositivo informático, tal como un DEI y / o un dispositivo de supervisión, puede incluir un procesador, tal como un microprocesador,

35 un microcontrolador, circuitos lógicos, o similares. El procesador puede incluir un dispositivo de procesamiento de propósito especial, tal como un ASIC, PAL, PLA, PLD, FPGA u otro medio de procesamiento. El dispositivo informático también puede incluir un medio de almacenamiento legible por máquina, tal como memoria no volátil, memoria RAM estática, memoria RAM dinámica, memoria ROM, CD-ROM, disco, cinta, memoria magnética, óptica, flash u otro medio de almacenamiento no transitorio legible por máquina.

5 La descripción anterior proporciona numerosos detalles específicos para una comprensión exhaustiva de las realizaciones descritas en el presente documento. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que uno o más de los detalles específicos pueden omitirse, o bien pueden usarse otros procedimientos, componentes o materiales. En algunos casos, las

10 operaciones no se muestran o describen en detalle.

Si bien se han ilustrado y descrito realizaciones y aplicaciones específicas de la revelación, ha de entenderse que la revelación no está limitada a la configuración y componentes precisos revelados en el presente documento. Pueden hacerse diversas modificaciones, cambios y

15 variaciones, evidentes para los expertos en la técnica, en la disposición, funcionamiento y detalles de los procedimientos y sistemas de la revelación, sin apartarse del espíritu y el alcance de la revelación.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un aparato para proteger un sistema de energía eléctrica, caracterizado porque comprende:

   un módulo de distancia cuadrilátero configurado para detectar fallos en un sistema de energía eléctrica usando una característica cuadrilátera, comprendiendo el módulo de distancia cuadrilátero:

   un módulo de reactancia para definir un elemento de reactancia adaptable de la característica cuadrilátera; y

   un módulo de resistencia para definir una barrera de resistencia adaptable de la característica cuadrilátera, estando la barrera de resistencia adaptable adaptada por una magnitud polarizadora;

   en donde el módulo de distancia cuadrilátero está configurado para detectar un fallo en el sistema de energía eléctrica usando la característica cuadrilátera y un estímulo obtenido del sistema de energía eléctrica.

2. 2.

   El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque la barrera de resistencia adaptable comprende polarización de secuencia negativa.

3. 3.

   El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque la barrera de resistencia adaptable comprende una barrera de resistencia adaptable directa, adaptada para condiciones de flujo de carga directo, y una barrera de resistencia adaptable inversa, adaptada para condiciones de flujo de carga inverso.

4. 4.

   El aparato de la reivindicación 3, caracterizado porque el elemento de resistencia adaptable calcula la barrera de resistencia adaptable directa en paralelo con la barrera de resistencia adaptable inversa.

5. 5.

   El aparato de la reivindicación 3, caracterizado porque la característica cuadrilátera está configurada para detectar un fallo en el sistema de energía eléctrica cuando los estímulos obtenidos del sistema de energía eléctrica satisfacen a una entre la barrera de resistencia adaptable directa y la barrera de resistencia adaptable inversa.

6. 6.

   El aparato de la reivindicación 3, caracterizado porque la barrera de resistencia adaptable

   directa comprende polarización de secuencia negativa, y en el cual la barrera de resistencia adaptable inversa comprende una entre la polarización I1+I2 y la polarización de secuencia positiva.

   5 7. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de distancia cuadrilátero comprende:

   módulos de distancia cuadriláteros de fase a tierra, que comprenden un módulo de distancia cuadrilátero de fase A a tierra, un módulo de distancia cuadrilátero de fase B a tierra y un

   10 módulo de distancia cuadrilátero de fase C a tierra; y

   módulos de distancia cuadriláteros de fase a fase, que comprenden un módulo de distancia cuadrilátero de fase A a fase B, un módulo de distancia cuadrilátero de fase B a fase C y un módulo de distancia cuadrilátero de fase C a fase A,

   15 y en el cual el módulo de distancia cuadrilátero detecta un fallo si uno cualquiera de los módulos de distancia cuadriláteros de fase a tierra y los módulos de distancia cuadriláteros de fase a fase detecta un fallo.

   20 8. El aparato de la reivindicación 7, caracterizado porque cada uno de los módulos de distancia cuadriláteros de fase a tierra comprende una barrera de resistencia directa de fase a tierra, adaptada para condiciones de flujo de carga directo y una barrera de resistencia inversa de fase a tierra, adaptada para condiciones de flujo de carga inverso, y en el cual se detecta un fallo cuando el estímulo satisface bien a una barrera de resistencia directa de fase a tierra o

   25 bien a una barrera de resistencia inversa de fase a tierra, de un respectivo módulo de distancia cuadrilátero de fase a tierra.
7. 9. El aparato de la reivindicación 7, caracterizado porque cada uno de los módulos de distancia cuadriláteros de fase a fase comprende una barrera de resistencia directa de fase a fase,

   30 adaptada para condiciones de flujo directo, y una barrera de resistencia inversa de fase a fase, adaptada para condiciones de flujo de carga inverso, y en el cual se detecta un fallo cuando el estímulo satisface bien a la barrera de resistencia directa de fase a fase o bien a una barrera de resistencia inversa de fase a fase de un respectivo módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase.
8. 10. Un procedimiento para detectar fallos en un sistema de energía eléctrica, caracterizado porque comprende:

   recibir en un Dispositivo Electrónico Inteligente (DEI) un estímulo obtenido usando dispositivos de medición en comunicación eléctrica con un sistema de energía eléctrica;

   calcular una barrera de resistencia adaptable usando el estímulo, comprendiendo la barrera de resistencia adaptable una magnitud polarizadoraobtenida de un componente secuencial del estímulo; detectar un fallo en el sistema de energía eléctrica cuando el estímulo satisface la barrera de resistencia adaptable.
9. 11. El procedimiento de la reivindicación 10, caracterizado porque el cálculo de la barrera de resistencia adaptable comprende calcular una barrera de resistencia adaptable directa, adaptada para condiciones de flujo de carga directo, y una barrera de resistencia adaptable inversa, adaptada para condiciones de flujo de carga inverso, comprendiendo adicionalmente el procedimiento:

   definir un módulo de distancia cuadrilátero que comprende un elemento de reactancia adaptable, la barrera de resistencia adaptable directa y la barrera de resistencia adaptable inversa,

   en donde un fallo en el sistema de energía eléctrica se detecta cuando el estímulo satisface el elemento de reactancia adaptable y una entre la barrera de resistencia adaptable directa y la barrera de resistencia adaptable inversa.

10. 12.

    El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque la barrera de resistencia directa comprende una entre la polarización de secuencia negativa y la polarización de secuencia cero, y en el cual la barrera de resistencia inversa comprende una entre una magnitud polarizadora obtenida de una suma de componentes de secuencia positiva y negativa del estímulo, y una polarización de secuencia positiva.

11. 13.

    El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque la barrera de resistencia adaptable directa comprende una barrera de resistencia adaptable directa de fase a tierra y una barrera de resistencia adaptable directa de fase a fase, y la barrera de resistencia adaptable

    inversa comprende una barrera de resistencia adaptable inversa de fase a tierra y una barrera de resistencia adaptable de fase a fase, y

    en el cual un fallo en el sistema de energía eléctrica se detecta cuando el estímulo satisface

    5 una entre la barrera de resistencia adaptable directa de fase a tierra, la barrera de resistencia adaptable directa de fase a fase, la barrera de resistencia adaptable inversa de fase a tierra y la barrera de resistencia adaptable de fase a fase.

    Sistema 100 de energía

    Módulo dereactancia

    Módulo deresistencia

    Figura 1

    Eje jX

    Región

    202 Elemento

    Elemento de reactancia Elemento de Eje jX adaptable, reactancia no 202 Pivote Carga inversaadaptable 210

    Barrera derecha no

    Elemento de Polarización

    Polarización

    reactancia I1+I2 Elemento de Polarización I2

    Figura 2D Figura 2E

    Figura 3A

    DEI 310

    Estímulo 322

    Figura 3B

    Módulo(s) de distancia cuadrilátero de fase a tierra

    324 Estímulo 322

    Elemento de reactancia adaptable SX1_AG

    Comparador de fase de SX2_AG (XPOL) 90º 360

    Barrera de resistencia adaptable (Flujo de carga directo)

    SR1_AG

    Comparador de fase de

    Salida de módulo

    SR2_AGF (XPOL) 90º

    de distancia 362

    cuadrilátero de fase a tierra, fase A

    (Quad_AG)

    Salida de módulo de distancia cuadrilátero de fase

    SR1_AG

    a fase

    Comparador

    de fase de SR2_AGR (XPOL) 90º 364

    Barrera de resistencia adaptable (Flujo de carga inverso)

    SRL1_AG

    Comparador de fase de SRL2_AG 90º

    Rizquierda

    Quad_BG Quad_CG

    Módulo direccional 368

    Figura 3C

    Módulo(s) de distancia cuadrilátero de fase a fase

    326 Estímulo 322

    Elemento de reactancia adaptable SX1_ABP

    Comparador de fase de SX2_ABP 90º 380

    Barrera de resistencia adaptable (Flujo de carga directo)

    SR1_ABP

    Comparador de fase de

    Salida de módulo

    SR2_ABPF 90º

    de distancia 382

    cuadrilátero de fase a fase, fase AB

    Salida de

    (Quad_AB)

    módulo de distancia cuadrilátero de fase a fase

    SR1_ABP

    Comparador

    327 de fase de SR2_ABPR 90º 384

    Barrera de resistencia adaptable (Flujo de carga inverso)

    SRL1_ABP

    Comparador de fase de

    Quad_BC

    SRL2_ABP 90º

    Rizquierda

    Módulo direccional 388

    Figura 3D

    Figura 4

    Elemento de distancia cuadrilátero de fase a tierra de alta velocidad

    524 Estímulo de filtro de ciclo completo

    522 Elemento de reactancia