Sistema de protección de relés de sobrecorriente direccional implementando un sistema de 8 buses utilizando DigSilent PowerFactory

Este trabajo describe el desarrollo y la validación de una plataforma automatizada, basada en Python y DigSilent PowerFactory, para la coordinación de relés de sobrecorriente direccional (DOCR) en sistemas eléctricos de potencia. La propuesta integra la metodología estadística de De Oliveira-De Jesús y Sorrentino (2022), abarcando tanto fallas trifásicas como monofásicas en el sistema IEEE de 8 barras, con el fin de analizar sensibilidad, selectividad y velocidad de respuesta. De igual modo, se aborda la problemática asociada al uso de buses infinitos para simplificar el modelado de generadores, asegurando la coherencia de las corrientes de falla y evitando las complejidades de la dinámica de máquinas. En primera instancia, se explican los fundamentos de los relés DOCR y la justificación del reemplazo de generadores por buses infinitos. A continuación, se describe el procedimiento de coordinación, el cual combina un muestreo estadístico de ubicaciones de falla (con variaciones de magnitud) y la evaluación de índices globales de desempeño. La implementación se lleva a cabo mediante scripts en Python que llaman a las rutinas de cálculo de cortocircuito en DigSilent PowerFactory, permitiendo así automatizar tanto el ajuste de parámetros (pickup, TMS y curvas IEC 60255) como la verificación de los tiempos de operación de los relés. Los resultados indican que la coordinación lograda mantiene un equilibrio adecuado entre rapidez y confiabilidad, evidenciando una relación inelástica entre velocidad y selectividad: variaciones moderadas en la selectividad no producen cambios significativos en los tiempos de despeje. Asimismo, se corroboró que los relés primarios detectan eficazmente fallas de diferente severidad —desde aquellas con corrientes monofásicas relativamente pequeñas hasta las trifásicas más extremas— sin sacrificar la coordinación con los relés de respaldo. Esta versatilidad subraya la viabilidad de la metodología para aplicaciones en redes de tamaño medio y sienta las bases para ampliaciones hacia sistemas de mayor complejidad. En síntesis, la plataforma presentada aprovecha la flexibilidad de Python y la potencia analítica de DigSilent PowerFactory para ofrecer un entorno confiable de ajuste de relés DOCR. Ello posibilita analizar de manera integral el impacto de variaciones en pickup, TMS y curvas de operación sobre los tres pilares de la protección (sensibilidad, selectividad y velocidad). Como trabajos futuros, se propone incluir modelos dinámicos avanzados, efectos de saturación de transformadores de corriente y validaciones hardware-in-the-loop, con miras a afinar aún más la robustez de los esquemas de protección en escenarios de penetración renovable y topologías de red más exigentes.

• Autores: Jaimes Puerto, Santiago Alejandro
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2025
• Institución: Universidad de los Andes
• Repositorio: Séneca: repositorio Uniandes
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/75778
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/1992/75778
• Palabra clave: Protection coordination; Directional overcurrent relay (DOCR); Typhoon HIL; DigSilent PowerFactory; IEC 60255; Bus infinito; Elasticidad; Selectividad; Sensibilidad; Velocidad; Ingeniería
• Rights: openAccess
• License: Attribution 4.0 International