Simulación en tiempo real de una unidad de medición fasorial para protección diferencial de línea

Abstract

La energía eléctrica es uno de los principales recursos de la sociedad moderna. Esta se encuentra disponible para el usuario de manera instantánea, a una tensión y frecuencia establecida. Este notable desempeño se logra a través de una cuidadosa planeación, diseño, instalación y operación de un sistema eléctrico complejo formado por generadores, trasformadores, y líneas de transmisión y distribución. Sin embargo, este sistema eléctrico puede verse alterado en su operación normal debido a distintas contingencias. Para poder mitigar estas contingencias adecuadamente, es necesario que el operador del sistema o los esquemas de protección cuenten con la información de las condiciones de operación del sistema en todo momento. Esto se puede realizar a través de un sistema de medición que monitoree en intervalos frecuentes a la red de potencia. Un sistema de medición que es posible utilizar gracias a la medición con computadoras digitales, comunicaciones y el Sistema de Posicionamiento Global es la tecnología de sincrofasores, los cuales son calculados a partir de una misma referencia de tiempo. Los sincrofasores pueden mejorar el desempeño y la confiabilidad del sistema eléctrico de potencia en aplicaciones de protección, control local o de área amplia, y funciones de monitoreo en todo momento. En el presente trabajo se simula el modelo de una Unidad de Medición Fasorial (PMU) en un ambiente de simulación digital empleando un simulador en tiempo real de OPAL-RT Technologies®. Las mediciones que puede realizar dicha unidad son: medición de tensiones y corrientes, a frecuencias nominales y a frecuencias diferentes de la nominal en el sistema eléctrico de potencia, además de realizar la estimación de frecuencia de manera local para el monitoreo del sistema. La Unidad de Medición Fasorial se utiliza en la protección diferencial de línea. Se puede ver, de acuerdo a resultados que esta tecnología mejora el desempeño de la protección diferencial de línea, ya que al tener mediciones sincronizadas, no es necesario realizar compensaciones indirectas adicionales para alinear los fasores ya que los fasores son alineados con base en la etiqueta de tiempo en que se realizó la medición, además de esto el uso de sincrofasores demanda una menor capacidad de envío de datos en los canales de comunicación.