USO DEL SOFTWARE PS SIMUL PARA LA LOCALIZACIÓN DE FALLAS MEDIANTE ONDAS VIAJERAS

El software PS Simul, creado con la finalidad principal de permitir al usuario modelar los más variados y complejos componentes de los sistemas de potencia/control y simular transitorios electromagnéticos y electromecánicos, cuenta con una interfaz bastante intuitiva y amigable. Además, utiliza una serie de recursos que facilitan la entrada de datos en general, así como la obtención y evaluación de resultados.

Además, PS Simul pone a disposición de sus usuarios una biblioteca con más de 400 elementos. Entre los modelos que permiten estudios relacionados con ondas viajeras en líneas de transmisión, destacan: líneas de transmisión representadas por diversos modelos (Bergeron, modelado dependiente de la frecuencia en el dominio de fases o modal, entre otros), filtros de topologías variadas y el diagrama de Bewley/Lattice para análisis de ondas viajeras, entre otros.

A continuación, se abordará parte de la teoría relacionada con la localización de fallas mediante ondas viajeras y, además, se mostrará un estudio posible gracias a los recursos y componentes del software PS Simul. El estudio está disponible en la versión FREE del software y puede accederse desde la pestaña “Soporte -> Ejemplos”. De esta manera, podrá abrir el ejemplo, verificar los parámetros utilizados en la simulación y visualizar las formas de onda disponibles. Para descargar la versión FREE y acceder a dichos ejemplos, utilice el siguiente enlace:

https://conprove.com/es/productos/08-ps-simul-software-de-modelado-de-sistema-de-potencia-y-simulacion-de-transitorios-electromagneticos/

El concepto de ondas viajeras aplicado a la localización de fallas puede entenderse mejor mediante el uso del diagrama de Bewley/Lattice, presentado en la figura siguiente.

Anexo:
Comentario sobre el archivo: Fig. 1 – Diagrama de Bewley/Lattice para análisis de ondas viajeras.

El diagrama muestra que la ocurrencia de una falla (cortocircuito) produce ondas de tensión y corriente que se propagan desde el punto de defecto en ambos sentidos de la línea de transmisión. Tan pronto como estas ondas encuentran nuevas discontinuidades, se reflejan y regresan al punto de falla, donde ocurren nuevas reflexiones y refracciones.

De esta forma, es posible estimar la distancia de una falla con relación al terminal de medición A hasta la primera mitad de la línea de transmisión mediante:

d=(T2−T1)⋅v2d=2(T2−T1)⋅v​

Donde:

• v -> velocidad de propagación de las ondas
• T1 -> tiempo de propagación del primer frente de onda desde el punto de falla hasta el terminal A
• T2 -> tiempo de propagación de la primera onda, medido después de la segunda reflexión, en el punto de falla y desde ese punto nuevamente hasta el terminal de medición A

Típicamente, la dificultad de la localización de fallas por onda propagada es encontrar el segundo frente de onda reversaque se refleja en el punto de medición, ya que en condiciones reales la señal transitoria analizada contendrá ruido.

Este ejemplo tiene como objetivo abordar el concepto de localización de fallas mediante el análisis de ondas viajeras en líneas de transmisión. Como ya se expuso, después de la ocurrencia de una falla en una línea de transmisión, ondas de tensión y corriente se propagan en ambos sentidos de la línea. Al encontrar una nueva discontinuidad, dichas ondas se reflejan y regresan al punto de defecto, donde habrá nuevas reflexiones y refracciones.

En este ejemplo, se modeló el sistema mostrado en la figura siguiente y se simuló una contingencia a 20 km de la SE1 en el instante $t=1ms$.

Anexo:
Comentario sobre el archivo: Fig. 2 – Sistema modelado en el software PS Simul.

FIG. 2 – SEP.png [ 15.72 KiB | Visualizado 50358 veces ]

Las ondas de tensión y corriente que se propagan en la línea pueden visualizarse en los gráficos siguientes.

Anexo:
Comentario sobre el archivo: Fig. 3 – Formas de onda obtenidas después de la falla en la línea de transmisión.

FIG. 3 – RES.png [ 47.77 KiB | Visualizado 50358 veces ]

Es posible estimar la distancia de la falla con relación al terminal de medición utilizando la ecuación ya mencionada en esta publicación. Para la contingencia de este ejemplo, el tiempo de propagación (calculado por el software) es de aproximadamente 268,082 µs, por lo que la velocidad de propagación es:

v=80 km268.082×10−6 s=298416.15 km/sv=268.082×10−6s80km​=298416.15km/s

Considerando como referencia la subestación SE1, la diferencia entre T2 y T1 es de aproximadamente 135 µs. De esta forma, la distancia de la falla es:

d=135×10−6⋅298416.152=20.14 kmd=2135×10−6⋅298416.15​=20.14km

Es decir, aproximadamente el 25% de la línea de transmisión de 80 km de longitud.

Con el objetivo de posibilitar el análisis gráfico de las ondas viajeras, PS Simul proporciona el diagrama de Bewley/Lattice, que para este ejemplo se muestra a continuación. En este diagrama, el usuario puede posicionar los cursores mediante el simple análisis de las formas de onda filtradas en ambos terminales. El filtrado de las formas de onda puede realizarse externamente (por componentes de control del software) o por el propio gráfico de Bewley/Lattice, ya que el gráfico contiene este recurso.

Anexo:
Comentario sobre el archivo: Fig. 4 – Análisis de la localización de la falla mediante el diagrama de Bewley/Lattice.

FIG. 4 – RES-BEWLEY.png [ 51.98 KiB | Visualizado 50358 veces ]

Además de los ejemplos mencionados en esta publicación, el software ofrece otros que pueden accederse desde la pestaña Soporte -> Ejemplos. Por ello, recomendamos que descargue la versión FREE para conocer tanto los componentes disponibles como los ejemplos ya preparados. Nuestro equipo de soporte técnico estará a su disposición para resolver cualquier duda relacionada con el software PS Simul.

Envíe su sugerencia si existe algún estudio de su interés que no se encuentre entre los destacados aquí.