Ensayos de Protección Basados en el Sistema o Ensayos Dinámicos de Protección

El Panorama de los Ensayos de Protección: De la Evolución Tecnológica a la Evaluación Funcional

El funcionamiento correcto de la protección es vital para la integridad del sistema eléctrico. Históricamente, hemos acompañado una evolución tecnológica profunda, partiendo de los relés electromecánicos, pasando por los estáticos y microprocesados, hasta llegar a los modernos IEDs (Intelligent Electronic Devices). Con esta evolución, las funciones de protección se han vuelto significativamente más complejas, exigiendo metodologías de ensayos que simulen situaciones reales de operación para garantizar la seguridad de los activos.

En este contexto, normas como la IEC 60255 establecen los requisitos mínimos para la evaluación funcional y documentación, promoviendo una estandarización de resultados esencial para la ingeniería. Esta rigurosidad se aplica tanto en ensayos de tipo y validaciones de alteración de firmware, como en la homologación de nuevos equipos. Fundamentalmente, esta evaluación se divide en dos pilares: los ensayos estáticos, orientados a la precisión de los ajustes, y los ensayos dinámicos, enfocados en el desempeño global frente a las solicitudes del sistema eléctrico.

Comparación: Ensayos Estáticos (Basados en Ajuste) vs. Ensayos Dinámicos (Basados en el Sistema)

La garantía de confiabilidad de un IED exige dos enfoques complementarios. El ensayo estático se centra en la verificación de la parametrización y la precisión de las funciones de protección. Utiliza inyecciones de señales de corriente y tensión para evaluar si la actuación del IED está dentro de las tolerancias definidas, enfocándose solo en el dispositivo bajo prueba.

Por otro lado, el ensayo dinámico se enfoca en el desempeño del sistema. Reproduce las condiciones reales de la red eléctrica, incluyendo variaciones de frecuencia, cambios de carga y la dinámica de la falta. Mientras el ensayo estático dice si el IED está “bien calibrado”, el ensayo dinámico responde si el IED “operará correctamente” ante la complejidad del sistema eléctrico.

Ensayos Estáticos: Precisión y Productividad con CTC

Para la validación de las características de ajuste y precisión de los IEDs, presentamos el CTC – Conprove Test Center. Este software es la plataforma definitiva para ensayos automatizados, consolidando diversas funciones de protección en un único ambiente.

• Versatilidad de Funciones: Realiza ensayos automáticos para funciones de Sobrecorriente (50/51), Distancia (21), Diferencial (87), Sincronismo (25), entre otras.
• Informes de Ensayos: Permite la creación de informes completos y editables de forma amigable, facilitando la documentación para el usuario.
• Eficiencia Operacional: Reduce drásticamente el tiempo de ensayo al automatizar el levantamiento de curvas y zonas de actuación, evaluando de forma confiable si el dispositivo operará exactamente conforme a lo parametrizado.

La Importancia de la Visión Holística

Una protección robusta exige una visión holística, donde el IED no se ve de forma aislada, sino como parte integrante de un sistema complejo. El análisis de la falta no puede ignorar los transitorios electromagnéticos, como la saturación de transformadores de corriente (TCs) y las oscilaciones de alta frecuencia causadas por maniobras o descargas.

Estos fenómenos pueden causar actuaciones indebidas. Ignorar la contribución de los transitorios significa realizar un ensayo incompleto, pues el comportamiento del relé bajo régimen senoidal puro es drásticamente diferente de su respuesta a una forma de onda distorsionada por una saturación de TC, por ejemplo.

Simulación en Lazo Cerrado con PS Simul

Un gran avance en los ensayos de protección ocurre con los ensayos en lazo cerrado que utilizan el software de simulación de transitorios electromagnéticos CONPROVE PS Simul y las maletas de prueba CONPROVE. A diferencia de los ensayos en lazo abierto, el lazo cerrado permite una interacción en tiempo real entre la maleta de prueba y el IED.

En este setup, PS Simul, junto con las maletas de prueba, simula el sistema deseado, controlando la generación de señales y lectura de las respuestas del IED, vía contacto binario o GOOSE. La característica principal es la realimentación: el dispositivo bajo prueba (IED) no solo recibe señales simuladas (tensiones y corrientes), sino que también interactúa con el sistema modelado, influyendo en su comportamiento y siendo influenciado de vuelta.

Para viabilizar este enfoque avanzado, CONPROVE ofrece soluciones completas que integran hardware y software con alto desempeño, flexibilidad y precisión. Conozca los principales productos recomendados:

• CE-MNET4: Herramienta versátil capaz de realizar ensayos y diagnósticos de red en subestaciones digitales basadas en IEC-61850 / IEC-61869.
• CE-6707: Instrumento portátil, ideal tanto para campo como para laboratorio.
• CE-6710: Probador universal multifuncional con 6 canales de corriente y 4 canales de tensión.
• CE-7012: Probador universal multifuncional con 6 canales de corriente y 6 canales de tensión. Capaz de realizar ensayos de niveles primarios.
• PS Simul: Software para Modelado del Sistema de Potencia y Simulación de Transitorios Electromagnéticos.

Ensayos Punta a Punta con CE-7012: Innovación en Bancada

Tradicionalmente, los ensayos de protección de línea que involucran dos terminales (punta a punta) exigen sincronización vía GNSS (GPS) para garantizar sincronicidad entre las maletas de prueba en el disparo del ensayo. Sin embargo, el uso de soluciones avanzadas como el CE-7012 permite una alternativa disruptiva para ensayos en bancada.

Debido a su arquitectura de hardware, que ofrece 6 canales de tensión y 6 canales de corriente, el CE-7012 logra simular simultáneamente los dos terminales de una línea de transmisión en laboratorio. Como las salidas son generadas por el mismo reloj interno del equipo, se elimina la necesidad de sincronización externa. Esto simplifica drásticamente la logística de ensayos de esquemas de teleprotección y lógicas diferenciales de línea, permitiendo que la ingeniería valide la interoperabilidad y el desempeño de dos IEDs dentro de un ambiente controlado de bancada, con error de sincronismo cero entre los extremos.

Este conjunto de metodologías, del ajuste fino a la simulación dinámica en lazo cerrado, eleva el estándar de seguridad de las subestaciones, garantizando que el PACS responda con precisión a los desafíos impuestos por el avance tecnológico de los sistemas de protección, automatización y control.