Análisis de la impedancia del suelo y su efecto en la localización de fallas en sistemas de potencia
Los sistemas eléctricos de potencia son la base para el progreso de la sociedad moderna y en los últimos años han experimentado un crecimiento apresurado. Sólo un corte de energía inesperado permite ver que sin estos sistemas, las ciudades prácticamente dejarían de funcionar. Por tal razón, el tema...
- Autores:
-
Gaviria Tapasco, Mayulén
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2009
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11059/14182
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- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines
Distribución de energía electrica - Alta tensión
Sistemas de interconexión electrica
Impedancia - Electricidad
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- Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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Los sistemas eléctricos de potencia son la base para el progreso de la sociedad moderna y en los últimos años han experimentado un crecimiento apresurado. Sólo un corte de energía inesperado permite ver que sin estos sistemas, las ciudades prácticamente dejarían de funcionar. Por tal razón, el tema de la calidad de energía se ha convertido en un tema de estudio de gran interés. La calidad del producto implica satisfacer condiciones de onda y de continuidad. En lo concerniente con la continuidad del servicio, existen dos indicadores que han tenido gran difusión a nivel mundial, estos son el SAIDI que mide el tiempo de interrupción equivalente de la potencia instalada, durante el cual la energía no es suministrada; y el SAIFI que determina el número total de interrupciones equivalentes de la potencia instalada [BILL,1984]. En Colombia, estos índices son conocidos como DES y FES respectivamente. Por lo tanto, para cumplir de manera satisfactoria con estos límites se requiere de una rápida localización de fallas, ya que son éstas las que afectan la continuidad del servicio. La restauración del servicio se puede facilitar si la localización de la falla se conoce o puede ser estimada con una exactitud razonable. La tierra se comporta como un conductor y por tal razón, afecta los sistemas eléctricos, lo que a su vez hace que influya en la exactitud de los resultados que proporcionan los métodos para localizar fallas. Este documento presenta un análisis de los métodos de localización propuestos por Novosel y Aggarwal, usados para localizar fallas en sistemas de potencia, pero complementando éstos con un análisis del efecto que produce la resistividad de la tierra en el resultado obtenido. |
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R. K. Aggarwal, Y. Aslan, and A. T. Johns. “An interactive approach to fault location on overhead distribution lines with taps”. IEE Developments in Power System Protection. Conference Publication No. 434. 1997, pp 184-187. R. K. Aggarwal, Y. Aslan. “An alternative approach to fault location on main line feeders and laterals in low voltage overhead distribution networks”. Developments in Power System Protection, 2008. DPSP 2008. IET 9th International Conference on Volume , Issue , 17-20 March 2008 Page(s):354 - 359 G. Ancell, N. Pahalawaththa. “Maximum likelihood estimation of fault location on transmission lines using travelling waves” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 9, 1994. Pages. 680–689. P. M. Anderson, “Analysis of Faulted Power Systems”. Iowa State University Press. 1977. P. M. Anderson, “Analysis of Faulted Power Systems”. Wiley-IEEE Press. 1995. R. Billinton, R. Allan. “Reliability Evaluation of Power Systems”. New York, Plenum Press, 1984. J. Lewis Blackburn, “Symmetrical Components for Power Systems”. 1993, pp. 281-320. M. Bollen. “Literature Search for reliability Data of Components in Electric Distribution Networks”. The Eindhoven University of Technology Netherlands. August 1993. J. R. Carson, “Wave propagation in overhead wires with ground return”, Bell System Technical Journal. Vol 5, 1926, pp. 539-554. H. W. Dommel, “EMTP Theory Book”, Second Edition. Vancouver, BC: Microtran Power System Analysis Corporation, 1992. C. L. Fortescue. “Method of Symmetrical Coordinates Applied to the Solution of Polyphase Networks”. Trans. AIEE 37: 1027-1140, 1918. J. Duncan Glover, Mulukutla S. Sarma, “Sistemas de Potencia: Análisis y Diseño”. Tercera Edición (2004). pp. 172. IEEE Distribution System Analysis Subcommittee. “Radial Distribution Test Feeders”. 2000. J, Montana. “Variación de los parámetros eléctricos del terreno para el cálculo de potenciales transitorios”. Tesis Doctoral. Universidad Nacional de Colombia. 2006. J. J. Mora Flórez, “Localización de Faltas en Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica usando Métodos Basados en el Modelo y Métodos Basados en el Conocimiento”. Tesis Doctoral, Universitat de Girona, 2006. C. M. Muñoz Montecinos. “Flujo de Potencia Trifásico para Sistemas de Distribución”. 1989. D. Novosel, D. Hart, J. Myllymaki, “System for locating faults and estimating fault resistance in distribution networks with tapped loads”. 1998. US Patent number 5,839,093. Procobre. “Sistemas de puesta a tierra”. [Online]. Disponible: http://www.procobre.org/procobre/documentos.html S. Ramirez Castaño, E. A. Cano Plata, “Calidad del servicio de energía eléctrica”. Primera Edición (2003). B. Ravindranath and M. Chander. “Power System Protection and Switchgear”. Wiley Eastern Ltd., New Delhi, India, 1977. R. Das, “Determining the Locations of Faults in Distribution Systems”, Doctoral Thesis, University of Saskatchewan Saskatoon, Canada, spring 1998. J. H. Sanz. “Estudio de los sistemas de puesta a tierra”. Universidad Tecnológica de Pereira. 2003. T. Takagi, Y. Yamakoshi, J. Baba, K. Uemura and T. Sakaguchi “A new algorithm of an accurate fault location for EHV/UHV transmission lines: Part—Fourier transform method,” IEEE Transsactions Power App. Syst., vol. PAS-100, Mar 1981. Pages. 1316–1323. J. H. Tovar, H. F. Ruiz, M. Hernández, “Modelado y Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia en Estado Estacionario”. 2003. [Online]. Disponible: http://elec.itmorelia.edu.mx/tovar/ M. De La Vega, “Problemas de ingeniería de puesta a tierra”. Segunda Edición (2002). S. Ranade. “Symmetrical Component Tranformation” . 2001. [Online]. Disponible: http://wearcam.org/ece431/sct.pdf Westinghouse Electric Corporation “Electrical Transmission and Distribution Reference Book”. Pittsburgh Pennsylvania. USA 1964. http://www.ewh.ieee.org/soc/pes/dsacom/testfeeders.html |
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessMora Flórez, Juan JoséGaviria Tapasco, Mayulén2022-07-25T21:56:51Z2022-07-25T21:56:51Z2009https://hdl.handle.net/11059/14182Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeLos sistemas eléctricos de potencia son la base para el progreso de la sociedad moderna y en los últimos años han experimentado un crecimiento apresurado. Sólo un corte de energía inesperado permite ver que sin estos sistemas, las ciudades prácticamente dejarían de funcionar. Por tal razón, el tema de la calidad de energía se ha convertido en un tema de estudio de gran interés. La calidad del producto implica satisfacer condiciones de onda y de continuidad. En lo concerniente con la continuidad del servicio, existen dos indicadores que han tenido gran difusión a nivel mundial, estos son el SAIDI que mide el tiempo de interrupción equivalente de la potencia instalada, durante el cual la energía no es suministrada; y el SAIFI que determina el número total de interrupciones equivalentes de la potencia instalada [BILL,1984]. En Colombia, estos índices son conocidos como DES y FES respectivamente. Por lo tanto, para cumplir de manera satisfactoria con estos límites se requiere de una rápida localización de fallas, ya que son éstas las que afectan la continuidad del servicio. La restauración del servicio se puede facilitar si la localización de la falla se conoce o puede ser estimada con una exactitud razonable. La tierra se comporta como un conductor y por tal razón, afecta los sistemas eléctricos, lo que a su vez hace que influya en la exactitud de los resultados que proporcionan los métodos para localizar fallas. Este documento presenta un análisis de los métodos de localización propuestos por Novosel y Aggarwal, usados para localizar fallas en sistemas de potencia, pero complementando éstos con un análisis del efecto que produce la resistividad de la tierra en el resultado obtenido.INDICE GENERAL INDICE DE TABLAS ................................................................................................... iv INDICE DE FIGURAS ................................................................................................ vii 1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 1.1 Calidad de energía ................................................................................................ 1 1.2 Definición y acotación del problema .................................................................... 2 1.3 Localización de fallas en sistemas de potencia ..................................................... 3 1.4 Modelo generalizado del sistema de distribución para localización de fallas ...... 4 1.5 Aportes del proyecto ............................................................................................. 5 1.6 Estructura del documento ..................................................................................... 5 2. ASPECTOS TEORICOS ......................................................................................... 6 2.1 Fallas en sistemas de potencia .............................................................................. 6 2.1.1 Características de un sistema de distribución ............................................. 6 2.1.2 Tipos de fallas en sistemas de distribución................................................. 7 2.1.2.1 Falla monofásica de línea a tierra ............................................................ 7 2.1.2.2 Falla bifásica o línea a línea .................................................................... 8 2.1.2.3 Falla bifásica a tierra o línea-línea a tierra............................................... 8 2.1.2.4 Fallas trifásicas ........................................................................................ 9 2.1.3 Efecto de las cargas intermedias ............................................................... 10 2.2 Métodos para medir la resistencia de la tierra .................................................... 10 2.3 Métodos para localizar fallas en sistemas de distribución .................................. 12 2.3.1 Método de Damir Novosel, David Kart, Yi Hu y Jorma Myllymaki ....... 12 2.3.1.1 Resumen de la técnica ........................................................................... 12 2.3.1.2 Desarrollo del método............................................................................ 13 2.3.1.3 Método Iterativo .................................................................................... 15 2.3.1.4 Método Directo ...................................................................................... 16 2.3.1.5 Cálculo del lugar de falla y la resistencia de falla para redes trifásicas 17 2.3.1.6 Diagrama de flujo del Método Iterativo Novosel .................................. 21 2.3.1.7 Diagrama de flujo del Método Directo Novosel.................................... 22 2.3.1.8 Análisis de ventajas y desventajas ......................................................... 23 2.3.2 Método de R. K. Aggarwal, Y. Aslan y A. T. Johns ................................ 24 2.3.2.1 Resumen de la técnica ........................................................................... 24 2.3.2.2 Técnica para un alimentador sencillo .................................................... 24 iii 2.3.2.3 Alimentador con múltiples cargas ......................................................... 26 2.3.2.4 Efecto de la resistencia de falla ............................................................. 27 2.3.2.5 Diagrama de flujo del método Aggarwal .............................................. 28 2.3.2.6 Análisis de ventajas y desventajas ......................................................... 29 3. CARACTERIZACIÓN DE LA IMPEDANCIA DE LA TIERRA .................... 30 3.1 Estimación de la impedancia equivalente ........................................................... 30 3.2 Nuevo modelo del sistema de distribución ......................................................... 40 3.2.1 Componentes simétricas ........................................................................... 42 4. AJUSTE Y PRUEBA A LOS MÉTODOS NOVOSEL Y AGGARWAL ......... 48 4.1 Ajuste de los métodos de localización ................................................................ 48 4.2 Pruebas ................................................................................................................ 49 4.2.1 Circuito prototipo de pruebas ................................................................... 49 4.2.2 Definición de escenarios de prueba .......................................................... 49 4.2.2.1 Pruebas con el Método Novosel Iterativo .............................................. 50 4.3.2.2 Pruebas con el Método Novosel Directo ............................................... 55 4.3.2.3 Pruebas con el Método de Aggarwal ..................................................... 57 5. CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTURO ............ 60 5.1 Conclusiones generales ....................................................................................... 60 5.2 Conclusiones asociadas a los Métodos Novosel y Aggarwal ............................. 61 5.3 Conclusiones asociadas a la impedancia del suelo ............................................. 62 5.4 Recomendaciones y trabajo futuro .................................................................... 62 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 64 ANEXO A. SISTEMA DE PRUEBAS PROTOTIPO ............................................. 67 ANEXO B. TABLAS CON RESULTADOS DE LOS MÉTODOS NOVOSEL Y AGGARWAL ............................................................................................................... 72PregradoIngeniero(a) Electricista90 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería EléctricaFacultad de IngenieríasPereira620 - Ingeniería y operaciones afinesDistribución de energía electrica - Alta tensiónSistemas de interconexión electricaImpedancia - ElectricidadAnálisis de la impedancia del suelo y su efecto en la localización de fallas en sistemas de potenciaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisR. K. Aggarwal, Y. Aslan, and A. T. Johns. “An interactive approach to fault location on overhead distribution lines with taps”. IEE Developments in Power System Protection. Conference Publication No. 434. 1997, pp 184-187.R. K. Aggarwal, Y. 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Carson, “Wave propagation in overhead wires with ground return”, Bell System Technical Journal. Vol 5, 1926, pp. 539-554.H. W. Dommel, “EMTP Theory Book”, Second Edition. Vancouver, BC: Microtran Power System Analysis Corporation, 1992.C. L. Fortescue. “Method of Symmetrical Coordinates Applied to the Solution of Polyphase Networks”. Trans. AIEE 37: 1027-1140, 1918.J. Duncan Glover, Mulukutla S. Sarma, “Sistemas de Potencia: Análisis y Diseño”. Tercera Edición (2004). pp. 172.IEEE Distribution System Analysis Subcommittee. “Radial Distribution Test Feeders”. 2000.J, Montana. “Variación de los parámetros eléctricos del terreno para el cálculo de potenciales transitorios”. Tesis Doctoral. Universidad Nacional de Colombia. 2006.J. J. Mora Flórez, “Localización de Faltas en Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica usando Métodos Basados en el Modelo y Métodos Basados en el Conocimiento”. Tesis Doctoral, Universitat de Girona, 2006.C. M. Muñoz Montecinos. “Flujo de Potencia Trifásico para Sistemas de Distribución”. 1989.D. Novosel, D. Hart, J. Myllymaki, “System for locating faults and estimating fault resistance in distribution networks with tapped loads”. 1998. US Patent number 5,839,093.Procobre. “Sistemas de puesta a tierra”. [Online]. Disponible: http://www.procobre.org/procobre/documentos.htmlS. Ramirez Castaño, E. A. Cano Plata, “Calidad del servicio de energía eléctrica”. Primera Edición (2003).B. Ravindranath and M. Chander. “Power System Protection and Switchgear”. Wiley Eastern Ltd., New Delhi, India, 1977.R. Das, “Determining the Locations of Faults in Distribution Systems”, Doctoral Thesis, University of Saskatchewan Saskatoon, Canada, spring 1998.J. H. Sanz. “Estudio de los sistemas de puesta a tierra”. Universidad Tecnológica de Pereira. 2003.T. Takagi, Y. Yamakoshi, J. Baba, K. Uemura and T. Sakaguchi “A new algorithm of an accurate fault location for EHV/UHV transmission lines: Part—Fourier transform method,” IEEE Transsactions Power App. Syst., vol. PAS-100, Mar 1981. Pages. 1316–1323.J. H. Tovar, H. F. Ruiz, M. Hernández, “Modelado y Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia en Estado Estacionario”. 2003. [Online]. Disponible: http://elec.itmorelia.edu.mx/tovar/M. De La Vega, “Problemas de ingeniería de puesta a tierra”. Segunda Edición (2002).S. Ranade. “Symmetrical Component Tranformation” . 2001. [Online]. Disponible: http://wearcam.org/ece431/sct.pdfWestinghouse Electric Corporation “Electrical Transmission and Distribution Reference Book”. Pittsburgh Pennsylvania. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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