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Título : COMPORTAMIENTO DE LA PROTECCIÓN DE DISTANCIA EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN EQUIPADAS CON TCSC.
Autor : Dr. Rosas Ortiz, German
ESCALONA REYES, MAURICIO
Palabras clave : LÍNEAS DE TRANSMISIÓN EQUIPADAS
PROTECCIÓN DE DISTANCIA
TCSC
Fecha de publicación : 23-jun-2011
Resumen : The conventional way to increase the transmission capacity of a power system is to build new transmission lines of electricity. This task is now virtually impossible to achieve mainly due to the difficulties of obtaining new rights of way which are limited by both economic and ecological reasons. An alternative way to increase power transmission capacity is using FACTS (flexible AC transmission systems) that allow controlled reactive power compensation. In particular, controlled series compensation improves the transmission line capacity by electrically reducing very long transmission lines (i.e. reducing transmission angle) by means of thyristor-controlled series capacitors (TCSC). Distance relays which commonly protect in an adequate way overhead transmission lines, now are affected by the new dynamic introduced by TCSC when this device is installed in transmission line for compensation purposes. Under ideal conditions, a differential protection scheme could be the better way to reduce the incorrect operation of relays, however, sometimes this is not possible to implement due to economic reasons or due to the unavailability of the appropriate communication channel. Due to this, the study of this problem is necessary such that a methodology can be proposed to improve the performance of distance relays when operating in this compensated transmission line. In order to solve this problem a controlled series compensated transmission line is simulated in an electromagnetic transients program EMTDC. This line includes a TCSC and distance relay models. The TCSC is placed in the middle of one line while the distance relays are installed in every line end to achieve a total of six relays in the test power system. A large number of fault cases were simulated and the resulting impedance values measured at each relay were recorded in text files through the use of a Matlab interface. Once all data representing impedance of relays from fault scenarios is recorded this data is analyzed in an Excel spreadsheet in which the main logic of distance relays is implemented. In this way, the total number of correct and incorrect relay operations was obtained. The simulation cases were incorrect operations occurred were classified according to the severity degree in the power system. Thus once the problems are classified, a methodology is proposed to reduce number of incorrect operations. The proposed methodology is based on a channel communication protection scheme that uses directional comparison unblocking signals (DCUB). Quadrilateral characteristic with extended resistive reach is in distance relays instead of conventional mho shape. By using the proposed scheme and according to results, the total number of incorrect operations of distance relays is drastically reduced in the power system equipped with TCSC.
Descripción : La manera convencional de incrementar la capacidad de transmisión de un sistema de potencia es construir nuevas líneas de transmisión de energía eléctrica. Esta tarea ahora es prácticamente imposible de lograr debido principalmente a las dificultades de conseguir nuevos derechos de vía los cuales se limitan por razones tanto económicas como ecológicas. Una forma alterna de incrementar la capacidad de transmisión de energía es empleando dispositivos FACTS (sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna) que permiten una compensación controlada de potencia reactiva. En particular, la compensación serie controlada permite mejorar el transporte de energía eléctrica al reducir eléctricamente líneas de transmisión muy largas (reducir el ángulo de transmisión) mediante el uso de capacitores serie controlados por tiristores (TCSC por sus siglas en ingles). Los relevadores de distancia que tradicionalmente protegen de manera adecuada las líneas de transmisión aéreas contra fallas ahora pueden operar de forma inadecuada debido al comportamiento dinámico de un TCSC cuando este dispositivo se incluye en la línea de transmisión para compensarla. En el caso ideal, un principio de protección diferencial puede mejorar el desempeño de los relevadores, sin embargo esto no es siempre posible debido a limitaciones económicas o de disponibilidad del canal de comunicación adecuado para este esquema. Por estos motivos resulta adecuado estudiar este problema y proveer una solución factible para aminorar la cantidad de operaciones erróneas en los relevadores de distancia que operan en estas líneas de transmisión así compensadas. Para resolver este problema, una línea con compensación serie controlada se simulo en un programa de transitorios electromagnéticos EMTDC. Esta línea incluye un modelo de TCSC y de relevadores de distancia. El TCSC se coloca a la mitad de la línea compensada y los relevadores se instalan en cada terminal de cada línea de transmisión del sistema por lo que se emplearon en total seis relevadores. Se simulo una gran cantidad de casos de falla y se almacenaron valores de impedancia de cada relevador en archivos de texto empleando una interfaz de Matlab desarrollada para ese propósito. Una vez guardados los datos de los casos de fallas (las impedancias vistas por cada relevador del sistema), estos se analizaron en una hoja de cálculo de Excel en la cual se implemento la lógica principal del relevador de distancia para poder obtener la cantidad total de operaciones correctas e incorrectas de cada uno de los relevadores del sistema. Los casos de operaciones incorrectas de los relevadores son clasificados de acuerdo a su grado de severidad en el sistema. Con los problemas ya identificados se propone una metodología para reducir el número total de operaciones incorrectas de los relevadores. La metodología propuesta basada en un esquema de protección con canal de comunicación usa la comparación direccional para mandar una señal de desbloqueo (DCUB). Zonas de protección cuadrilaterales con alcance extendido en la parte resistiva son empleadas en lugar de la característica mho tradicional. Con el esquema así propuesto y de acuerdo a los resultados se redujo drásticamente el número de operaciones incorrectas de las protecciones de distancia en el sistema de potencia con TCSC.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8019
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