6.- Esquemas de teleproteccin 6.

3 Aplicacin Comparacin direccional bloqueando: Este es el tipo mas viejo, usado desde 1930,s y an se usa, es el sistema mas verstil y flexible, especialmente aplicable para lneas multiterminales. En general, para detectar la direccin de la falla se usa la zona 2 de los 21,s de fase, en ciertos casos tambin se puede usar la propiedad direccional del 67N. En condiciones normales sin falla, no se transmite seal, solo se transmite cuando se desea bloquear un disparo, esto sucede cuando se detecta que la falla est fuera del segmento protegido, la lgica de envo es que se active la zona 3 (reversa) y no se tenga activada la zona 2.

Para fallas internas, la operacin de la zona 2 impide que se genere la seal de bloqueo y en el otro extremo al no recibirse dicha seal combinado con la operacin de zona 2, produce disparo sin demora.

Este esquema se usa cuando no se tiene mucha confianza en el canal de comunicacin y no se desea fallar en proteger una lnea importante.

Usualmente se usa como canal el Oplat con sistema On-Off, el cual se ilustra en la siguiente figura 13.7

Comparacin direccional desbloqueando: Usualmente se usa como canal el Oplat con el sistema de cambio de tono. Una seal de RF se transmite continuamente en uno de dos modos conocidos como: tono de bloqueo y tono de desbloqueo desplazados 1 KHz de la radiofrecuencia usada. La seal de bloqueo se transmite continuamente. Para fallas internas, los rels de proteccin cambian la seal de bloqueo a desbloqueo para permitir a los relevadores disparar

instantneamente. Para falla externa uno de los extremos no ve la falla y contina enviando la seal de bloqueo que previene el disparo acelerado de la otra terminal.

Este tipo de canal es monitoreado continuamente lo cual no es posible con el sistema anterior On-Off, si por alguna razn se pierde la seal de desbloqueo, se puede hacer que se bloquee la TLP y se genere una alarma o permitir el disparo durante una pequea ventana de tiempo coincidente con proteccin local operada, como se explica en la siguiente figura.

Explicacin del diagrama anterior: En condiciones normales continuamente se recibe la seal de guarda que nos indica que el canal de comunicacin esta sano LG=0 como no se tiene falla interna SR=0 y las salidas A=0, B=0, tambin C=0, D=0 y no se tendr el permisivo de disparo Rx. Si ocurre una falla grande por ejemplo que la lnea caiga al suelo se va a perder la seal de guarda LG=1 y no se va a recibir la seal de disparo SR=0 (porque no hay canal de comunicacin) y las salidas A=1, B=0. El 1 aplicado al Timer produce un 0 durante 150 ms, el cero que sale del Timer entra a C negado y combinado con LG=1 van a producir un 1 a la salida de C es decir un permisivo de disparo que combinado con la proteccin local

en zona 2 puede abrir el interruptor. En resumen, la perdida del canal permite disparo instantneo durante 150 ms. En caso de que ocurra una falla interna en la lnea que no afecte el canal de comunicacin se tendr LG=1, SR=1, y las salidas A=0, B=1, como la salida del Timer es cero, al entrar a D en forma negada, en combinacin con B=1 se tendr D=1 es decir un permisivo de disparo. Disparo transferido con sobrealcance (POTT): No se recomienda el uso del canal Oplat para este sistema ya que una seal debe recibirse del otro extremo para disparar y si la lnea esta en corto por una falla no se recibir la seal de disparo por lo que este sistema se usa normalmente con fibra ptica. Para monitorear la integridad del canal continuamente se enva una seal que despus genera un reporte de comunicaciones. Si se pierde el canal por 150msg, se bloquea la TLP y se genera una alarma. Este sistema se llama permisivo ya que adems de recibirse la seal de disparo del extremo remoto, la falla debe ser detectada por los relevadores locales 21en Z2 (o 67N) y se llama de sobrealcance ya que la zona 2 cubre ms all del 100% de la lnea

Como ventajas del esquema POTT se puede decir que: Presenta la ventaja de tener buena cobertura de fallas con alta resistencia de arco (por usar la Z2) por lo que es empleado en lneas cortas como de distribucin de 115 kv y que es mas rpido que el PUTT Como desventajas de este esquema se puede decir que requiere doble canal de comunicacin, y que al menos tericamente es menos seguro que el PUTT ya que el canal se activa con fallas externas. Funcin Eco por Interruptor Abierto: Para los casos donde una terminal se encuentra abierta se puede usar la lgica Eco la cual, cuando se encuentra abierto un interruptor (CB open) y se recibe seal Rx del otro extremo, automticamente regresa la seal Tx para acelerar el disparo en el otro extremo como se aprecia en el siguiente diagrama:

Funcin Eco por Weak Infeed: Para los casos en que se tiene un extremo con baja aportacin de corriente conocido como Weak Infeed se puede usar la lgica de apertura Eco por WI la cual consiste en que al ocurrir la falla y no operar ninguna de las zonas 1, 2 o 3, si la falla estuviera atrs la detectara la zona 4 (la cual mira en reversa) pero como la falla no est atrs, tampoco opera la Z4 y esto se aprovecha para que la zona 4 negada mas recepcin Rx, le regresa la seal Tx automticamente para acelerar el disparo en el otro extremo como se aprecia en el siguiente diagrama:

Funcin Current Reversal En los casos donde existen lneas paralelas despus que se presenta una falla y uno de los interruptores abre, se presenta una inversin de corrientes llamada Current Reversal que puede originar que la funcin POTT mande un disparo en falso, para evitar esto, se le debe dar un retardo de tiempo a la seal de apertura y/o utilizar la zona 4 como bloqueo de disparo, como se muestra en las siguientes dos figuras:

Disparo transferido con bajo alcance (PUTT) Este sistema es similar al POTT solo que, para detectar la falla, se apoya en los 21,s de fase y tierra en zona 1 de ah el nombre de bajo alcance ya que la zona 1 de un extremo no cubre

la totalidad de la lnea pero combinadas las zonas 1 de ambos extremos, si la cubren. No se usa el 67N ya que no es posible ajustarlo a una distancia fija y no se desea que vea ms all de la lnea. Los canales requeridos son los mismos que para los sistemas POTT o sea fibra ptica ya que deben ser muy confiables. PUTT directo o DTD: Para fallas internas en el rea de traslape, se tiene disparo incondicional al recibir la seal remota, es decir, no requieren permiso de otra proteccin. Este sistema requiere un canal de alta seguridad, el ruido o transitorios puede producir operaciones incorrectas. Ventajas: Libramiento instantneo de todas las fallas a lo largo de la lnea de transmisin, este esquema puede ser ventajoso en lneas de tres terminales. Desventajas: Se regresa al sistema bsico si el canal falla o si uno de los interruptores se encuentra abierto o si se tiene un extremo dbil (baja contribucin de corriente de falla).

PUTT (normal):

Para disparar el interruptor se requiere, adems de la recepcin de la seal del extremo remoto, que los 21,s vean la falla en Z2.

Ventajas del esquema PUTT: Solo requiere un canal de comunicacin y el esquema es muy seguro ya que solo se activa cuando opera la zona1 Desventajas del esquema PUTT: La decisin de disparo de la zona 1 es relativamente lenta, las fallas con alta resistencia de arco pueden ser no-detectadas por la zona 1 especialmente si la lnea es corta, a causa de esto, este esquema es preferido en lneas largas de transmisin (de 230 kv). Si el canal falla, solo opera el esquema bsico, tambin si un interruptor se encuentra abierto o si hay muy baja (o nula) contribucin de corriente de su lado (donde no alcanza a operar la proteccin de distancia).

Sistemas de Comparacin de Fase

Ampliamente usado para lneas cortas fue desarrollado entre 1936 y 1938 por el Dr E. L. Harder quien concibi que un voltaje monofsico de la forma: VF = k1 I1 + k0 I0 Apareca en todas las fallas y podra usarse en protecciones. Para obtener VF basta conectar las tres corrientes y el neutro a un filtro de secuencia. Otro diseo posterior fue: VF = k1 I1 + k2 I2 + k0 I0 Donde k1, k2, k0 son factores ajustables por medio de taps en la red de secuencia. El voltaje de un extremo es comparado con el voltaje del extremo remoto. El circuito bsico se muestra en la siguiente figura donde se usa un par de hilos tipo telefnico como canal. Para fallas externas resulta una corriente circulante con la mayor parte pasando por las bobinas de restriccin y muy poca por la bobina de operacin.

Para fallas internas se invierte la fase del voltaje en un extremo, quedando los voltajes en oposicin limitando as la corriente que viaja por el hilo piloto pero aumentando la que pasa por las bobinas de operacin. En consecuencia este sistema provee proteccin simultnea de alta velocidad en un amplio rango de magnitudes de corriente

para ambos tipos de fallas, fases y tierra. Ntese que esta proteccin es del tipo diferencial basando su operacin en la corriente total de falla y del tipo comparacin de fase a 60 Hz. Comparacin de fase con audiotonos o fibra ptica El sistema anterior basado solo en corrientes que producen un voltaje monofsico para representar todo tipo de fallas extendi su uso para la proteccin de lneas largas en los 1940,s. Un sistema tpico usa VF de la ec (2) pasndolo a travs de un amplificador que produce ondas cuadradas que sern

transmitidas y comparadas en la terminal remota Por seguridad se utilizan dos detectores de nivel de falla FD1T y FD1S ver fig. 13.6, ambos sobrealcanzando tal que operen para todas las fallas internas de fase y tierra, normalmente estas son unidades operadas por corriente y a veces pueden estar operadas con la corriente de carga. Las unidades S son ms sensitivas que las unidades T. Para detectar fallas entre fases se usan 21,s de fase lo que significa que el sistema se alimenta ahora tambin con voltajes. El amplificador produce ondas cuadradas a 60Hz que son mximas en la media onda positiva y cero en la media onda negativa Para fallas externas las ondas cuadradas de ambos extremos estn en fase y al compararlas (negando o invirtiendo una de ellas) el resultado es cerca de cero, los picos o coincidencias menores que 4 ms no producen un disparo.Se provee un retardo de tiempo a las seales locales para compensar diferencias y tiempos de canal.

Para fallas internas, los detectores de falla en ambas terminales operan, las ondas cuadradas del extremo H se invierten 180 en su ngulo de fase y al compararlas con la seal local de los relevadores del extremo G se encuentra que estn esencialmente en fase produciendo una salida positiva en la compuerta G2 y despus de 4 ms una salida de disparo El caso real es que las dos corrientes de falla entrando a la lnea no estn exactamente desfasadas 180 (debido a las corrientes de carga en las fases sanas) pero este sistema funciona bien con tolerancia hasta de 90 lo cual equivale a 4 ms en sistemas de 60 Hz . Este sistema puede ser usando en canales Oplat tipo On-Off . Este sistema solo compara la media onda positiva, si la falla ocurre en la parte negativa, el disparo tendr que esperar al siguiente medio ciclo. Esto se evita con un sistema igual que supervise los ciclos negativos y un canal separado. Esto se llama comparacin dual de fase. Los sistemas de comparacin de fase son los preferidos para proteger lneas de transmisin con capacitores serie (Lnea Mazatln-Durango) ya que la reactancia de estas lneas vara bastante con la entrada y salida de los capacitores serie lo cual afecta el alcance de la proteccin de distancia. Se tiene experiencia de sistemas de comparacin dual de fase con expedientes de operacin favorables.

Sistemas segregados de comparacin de fase Al conmutar los capacitores serie de las lneas se ocasionan transitorios de voltajes y corrientes, las componentes armnicas pueden ser muy severas los que pude ocasionar que los circuitos basados en corriente, encargados de proporcionar el voltaje de operacin pueden proporcionar informacin incorrecta debido a la distorsionada onda de corriente de falla. Bsicamente, estas redes se tienen que sintonizar a la frecuencia fundamental para descartar el ruido. En estos casos es mejor usar un sistema de comparacin individual de fases en lugar de comparar un voltaje monofsico proveniente de las tres fases ya que el voltaje derivado de una corriente individual es independiente de la frecuencia y forma de onda, la desventaja es que se requiere un canal para cada variable que se va a comparar. Los sistemas ms comunes son: 1.- Comparar IA IB en un canal y 3I0 en otro canal 2.- Comparar cada corriente de fase IA, IB, IC en ambas terminales mediante 3 canales Las ondas cuadradas de corriente se comparan bsicamente igual como se describi en la seccin anterior. Conclusiones: Si lo que se desea es seguridad, el esquema PUTT basado en la zona 1 es lo mejor ya que (la zona 1) verifica muchas cosas

antes de tomar la decisin de disparo, detectores de falla, direccin, alcance, etc. Si lo que se desea es rapidez, el esquema POTT basado en la zona 2 es ms rpido que la zona 1 ya que no verifica tantas cosas sino bsicamente direccin, cubre mas fallas con resistencia de arco y acepta funciones Eco. Si se tiene una lnea muy importante pero el canal de comunicacin es ruidoso, poco confiable, lo mejor es usar un esquema de comparacin direccional bloqueando o

desbloqueando. Los relevadores de distancia SEL traen facilidades para implementar los sistemas POTT, funciones de bloqueo, Eco por interruptor abierto, por Weak Infeed, etc. A estas combinaciones se les ha llamado POTT Hibrido. El ingeniero de protecciones dedicado, an puede hacer muchas mejoras en la aplicacin de los esquemas de teleproteccin dentro de su mbito de trabajo.