C&JfTlT© DE INVESTI8ACI9IÍ Y P£ ESTUDIOS AVA^Z^DOS BFl I. P . N. b i b l i o t e c a INGENIERIA ELECTRICA C E N T R O DE I N V E S T I G A C I O N Y DE E S T U D I O S A V A N Z A D O S DEL INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL D E P A R T A M E N T O DE I N G E N I E R I A E L E C T R I C A SECCION COMPUTACION T e m a de tesis: S I S T E M A DE P R O T E C C I O N E L E C T R I C A EN B A S E A M I C R O P R O C E S A D O R E S EN C E N T R A L E S T E R M O E L E C T R I C A S Alumno : ING. VICTOR GONZALEZ ROSALES Asesores : DR. M. JAN JANEC EK en C. JORGE BUE N A B A D CHAV EZ M A R Z O DE 1991 AGRADECIMIENTOS. Con cariño mi madre, y agradecimiento Petra Rosales a a quien dedi c o ést e logro. A mis hermanos, una parte quienes forman i m p o r t a n t e d e mi. A mis amigos, que me impulsaron y apoyaron a culminar éste C W T M Dí tíT¡JEMOS Y tt ÍFI !. P. N. a IB L- I O T E C A INGENIERIA ELECTRICA reto Al y Consejo al Nacional Instituto por el y en la A apoyo de y Tecnología Investigaciones de Ciencia Eléctricas brindado en mi formación profesional realización de éste proyecto. los investigadores del Departamento E léc t r i c o que de alguna man e r a hicieron p o s ible la elaboración de é ste proyecto Un agradecimiento especial Domitilo Libreros por el a l M. e n C. apoyo brindado e n esta tesis y por los c o n sejos q ue de él obtuve. Y a ti, que lo importante dispuesto en cualquier d e s e r l o q u e s e es, C\MJr^ Dí lf<VEST!Syr'l9t‘ y H c B '"-'lcs ,y**ZAf»e$ sft í. P. N. 1a L. I o r E c A ' ^ E N IERIA E L E C T R I C A es estar momento a dejar para ser algo mejor. INDICE SISTEMA DE PROTECCION ELECTRICA EN BASE A MICROPROCESADORES EN CENTRALES TERMOELECTRICAS INTRODUCCION. CAPITULO 1. IDENTIFICACION DEL PROBLEMA. 1.1. Configuración básica de una Planta Termoeléctrica. 1.2. Función de las protecciones. 1.3. Tipos de elementos de protección. C A P I T U L O 2. 2.1. CONFIGURACION DEL SISTEMA. Consideraciones al configurar un sistema protección por computadora- CAPITULO 2.2. Tipos de protección por computadora. 2.3. Características de la configuración propuesta. 3. IMPLEMENTACION DE LAS PROTECCIONES 3 .1. Organización General. 3.2. 3.1.1. Hardware. 3.1.2. Software. PROPUESTAS. Algoritmos de protección. 3.2.1. A l goritmos de p r o t ección al generador. 3.2.2. Algoritmos de protección de transformadores. 3.3. P r o g r a m a s d e a y u d a al o p e r ador. CONCLUSIONES. APENDICES. A. Glosario de términos. B. Protecciones que BIBLIOGRAFIA. activan los relevadores. de INTRODUCCION. INTRODUCCION. En los primeros desarrollos de sistemas de energía, las funciones de protección se realizaban por relevadores electromagnéticos que muchos sistemas de energía aún utilizan. Actualmente, las nuevas generaciones de mini y m i c r o c o m p u t a d o r a s o f r e c e n la a l t e r n a t i v a d e i m p l e m e n t a r r e l e v a d o r e s por computadora. Si n e m b a r g o , el u s o de la c o m p u t a d o r a p a r a p r o t e g e r e q u i p o s de s i s t e m a s d e p o t e n c i a , es r e l a t i v a m e n t e r e c i e n t e . P o r e j e m p l o , La s t y S t a l e w s k i s u g i r i e r o n en 1966, q u e r í a c o m p u t a d o r a d i g i t a l podía ser usa d a en línea para protección de sistemas de potencia, y desde entonces varios autores han desarrollado técnicas digitales para p r o t e c c i ó n de líneas, tra n s f o r m a d o r e s y generadores. Se h an h e cho c o ntribuciones s i g n i f i c a t i v a s en el area de protección de líneas; sin embargo, la pro t e c c i ó n de transformadores y generadores usa n d o un a computadora ha tenido poca atención. Es t a t e s i s p r e s e n t a la a p l i c a c i ó n d e l m i c r o p r o c e s a d o r e n la p r o t e c c i ó n e l é c t r i c a de los s i s t e m a s d e l G e n e r a d o r y de los Transformadores Principal y Auxiliar de una Central Termoeléctrica. En el p r i m e r c a p í t u l o se e x p o n e la f u n c i ó n de las p r o t e c c i o n e s en los equipos mencionados así como una d e s c r i p c i ó n de los elementos de protección. En el segundo capitulo se analizan d i f e r e n t e s c o n f i g u r a c i o n e s de p r o t e c c i ó n p o r c o m p u t a d o r a y se d a n las c a r a c t e r í s t i c a s de la co n f i g u r a c i ó n q ue se propone. Finalmente, en el tercer capítulo se da la filosofía del programa de co o r dinación de protecciones empleado, así como los algoritmos propuestos para cada relevador. Dos anexos: un o contiene las defini c i o n e s de los términos técnicos e mpleados, y el otro, las p r o t e c c i o n e s q ue se a c t ivan una vez q ue se ha d i s p a r a d o un relevador de protección. 1 CAPITULO 1. I D E N T I F I C A C I O N DEL P ROB LEMA. I D E N T I FI CA C IO N DEL PROBLEMA. 1.1. C ONFIGURACION BASICA DE UNA P LANTA TERMOELECTRICA. U na p l a n t a t e r m o e l é c t r i c a f ósil es u n a i n s t a l a c i ó n q u e t i e n e por objeto transformar la energía del vapor en electricidad. Esta t r a n s f o r m a c i ó n r e q u i e r e de v a r i o s pasos, d e s c r i t o s más a d e l ante, y de los elementos siguientes: - G e nerador de Vapor o Caldera. Turbina de Vapor. Generador de Corriente Alterna. Transformadores Elevadores. Sistema de Precalentado de Agua de Alimentación. y su c o r r e s pondiente funcionamiento. equipo auxiliar, sin el cual no sería posible su Una planta termoeléctrica fósil genera energía eléctrica a partir de la e n e r g í a c o n t e n i d a en c o m b u s t i b l e s f ó s i l e s c o m o el carbón, gas o p e t r ó l e o . D i c h a e n e r g í a es l i b e r a d a e n f o r m a d e c a l o r al c o m b i n a r , en el q u e m a d o r d e u n a c a l d e r a , el c o m b u s t i b l e f ó s i l c o n aire. La c a l d e r a es a l i m e n t a d a con ag u a t r a t a d a q u í m i c a m e n t e (fluido de t r a b a j o ) , q u e al c a l e n t a r s e sub e a u n d e p o s i t o l l a m a d o "domo de vapor", d o n d e se s e p a r a el agu a d e l vapor. A l v a p o r así g e n e r a d o se le d e n o m i n a "vapor saturado". P o s t e r i o r m e n t e , e s t e v a p o r es s o b r e c a l e n t a d o c o n el fin de que a l c a n c e l a s c o n d i c i o n e s a p r o p i a d a s p a r a s e r l l e v a d o a la t u r b i n a , en d o n d e r e a l i z a r á " t r a b a j o " al e x p a n d e r s e y c h o c a r c o n t r a lo s á l abes, i m p r imiendo a la flecha de la turbina u n m o v i m i e n t o m e c á n i c o giratorio q u e se t r a n s m i t e a u n g e n e r a d o r e l é c t r i c o . L a e n e r g í a m e c á n i c a se ha transformado en energía eléctrica. A hora ésta se conducirá por cables a t ransformadores encargados de elevar su v o l taje para transportarla, a t r a v é s d e g r a n d e s d i s t a n c i a s , h a s t a c e n t r o s d e c o n s u m o e n d o n d e su v o l t a j e es d i s m i n u i d o a v a l o r e s a d e c u a d o s p a r a su e m p l e o en i n d u s t r i a s o c a s a s h a b i t a c i ó n (ver fig u r a 1.1.). A s i m i s m o , u n a vez q u e el v a p o r ha h e c h o t r a b a j o en la t u r b i n a y perdido presión, se hace pasar a u n equipo llamado Condensador, donde pasa a su fase lí q u i d a para, seguidamente, a l m a c e n a r l o en u n depósito conocido como Pozo Caliente. D u r a n t e s u f a s e l í q u i d a e l v a p o r se denomina "condensado". 2 D e s d e el p o z o c a l i e n t e el c o n d e n s a d o se h a c e p a s a r a tra v é s de una serie de c a lentadores, los que le a g r e g a n c a lor por m e dio de vapor e x t r a í d o d e l a t u r b i n a . A q u í - s e p r e s e n t a u n p r o b l e m a , y e s q u e el c o n d e n s a d o a r r a s t r a o x í g e n o y g a s e s n o c o n d e n s a b l e s q u e p r o v o c a n la corrosión de varios equipos. H a c i e n d o p a s a r el c o n d e n s a d o por el t a n q u e d e s a e r a d o r estos gases se e l i m inan: se e x t r a e n y v e n t e a n a la a t m ó s f e r a , q u e d a n d o n u e v a m e n t e p u r i f i c a d o el c o n d e n s a d o q u e a h o r a se a l m a c e n a e n la p a r t e i n f e r i o r del t a n q u e d e s a e r a d o r . A p a r t i r de aq u í el a n t e s c o n d e n s a d o se l l a m a "agua d e a l i m e n t a c i ó n " , la c u a l es b o m b e a d a n u e v a m e n t e a la c a l d e r a p a s a n d o por u n a s e g u n d a e t a p a d e c a l e n t a m i e n t o . C o n e s t o se c o m p l e t a el ciclo cerrado de trabajo agua-vapor, iniciándose de nu e v o el proceso. E n e s t e p r o y e c t o , se t o m o c o m o r e f e r e n c i a a l a U n i d a d N^. l de la Central Termoeléctrica de Tula Hidalgo, cuya localización, aportación al S i s t e m a E l é c t r i c o N a c i o n a l , así c o m o l a s c a r a c t e r í s t i c a s p r i n c i p a l e s de su equipo se d e s c r i b e n a continuación: L O C A L I Z A C I O N . L a C e n t r a l T e r m o e l é c t r i c a F ó s i l (CTF), " F r a n c i s c o P é r e z R í o s " s e l o c a l i z a a 96 K m . a l n o r o e s t e d e l a C i u d a d d e M é x i c o y a 8 Km. a l s u r d e l a C i u d a d d e T u l a , H i d a l g o . E s t e s i t i o c o l i n d a c o n l a R e f i n e r í a "Miguel Hidalgo" de Petróleos M e x i canos, de la q ue se surte el c o m b u s t ó l e o y gas n a t u r a l p a r a su g e n e r a c i ó n . SI S T E M A E L E C T R I C O NACIONAL. Esta C TF es u n a de las principales fu e n t e s d e g e n e r a c i ó n d e e n e r g í a e l é c t r i c a d e l país, es la p r i m e r a en la N a c i ó n en c u a n t o a g e n e r a c i ó n t e r m o e l é c t r i c a . D i c h a C e n t r a l cuenta c o n 5 P l a n t a s g e n e r a d o r a s d e 300 MW. c a d a u n a , h a c i e n d o u n t o t a l d e 1500 MW de capacidad instalada y efectiva, aportando al Sistema Eléctrico un promedio de 10,500 millones de KMW anuales, suficientes para abastecer de energía eléctrica a una población de 11.5 m i llones de habitantes aproximadamente. Sus generadores de vapor, del tipo de hogar p r e s u r i z a d o , p u e d e n u s a r i n d i s t i n t a m e n t e c o m b u s t ó l e o o ga s n a t u r a l . El ag u a pa r a el c i r c u i t o de e n f r i a m i e n t o se o b t i e n e d e u n a p l a n t a de t r a t a m i e n t o d e a g u a s n e g r a s p r o v e n i e n t e d e l a C i u d a d d e M é x i c o y d e 15 p o z o s . El c i r c u i t o d e e n f r i a m i e n t o es c e r r a d o c o n s i s t e m a d e T o r r e de En f r i a m i e n t o tipo húmedo. Las turbinas son d el tipo de reacción. GENERADOR: C a p a c i d a d 300 M V A ( n o m i n a l e s ) . F a c t o r d e P o t e n c i a 0 .9. 3600 R.P.M. 3 F a s e s , 60 H z . Enfriado por Hidrógeno. 4 TRANSFORMADOR PRINCIPAL: P o t e n c i a 107 MVA, 1 Fa s e , 60 H z . V o l t a j e 20 - 2 3 0 KV. E n f r i a d o p o r A c e i t e (FOA). Conexión Delta-Estrella. TRANSFORMADOR AUXILIAR: P o t e n c i a 21 M V A , 3 F a s e s , 60 H z . V o l t a j e 2 0 - 4 . 3 6 / 2 . 5 2 KV. E n f r i a d o p o r A c e i t e y A i r e (OA-FA) Conexión Delta-Estrella. 5 1.2. FUNCION DE LAS PROTECCIONES. L a f u n c i ó n de la p r o t e c c i ó n p o r r e l e v a d o r e s es o r i g i n a r el retiro rápido del servi c i o de cu a l q u i e r e l e mento de u n si s t e m a de potencia, cuando un elemento sufre un cortocircuito o cuando éste empieza a funcionar en cualquier forma anormal que pueda originar daño o i n t e r f e r i r c o n el f u n c i o n a m i e n t o e f i c a z d e l r e s t o d e l s istema. El equipo de protec c i ó n esta ayudado por interruptores que son c a p a c e s de d e s c o n e c t a r e l e l e m e n t o d e f e c t u o s o c u a n d o e l e q u i p o d e p r o t e c c i ó n s e lo manda. Los interruptores están localizados de tal manera que cada generador, transformador, línea de transmisión, etc., puedan desconectarse por completo del resto del sistema. Estos interruptores d eben tener la capacidad suficiente para poder c o nducir momentáneamente la corriente máxima de cortocircuito e interrumpir esta corriente. A u n q u e l a f u n c i ó n p r i n c i p a l d e l a p r o t e c c i ó n p o r r e l e v a d o r e s es reducir los efectos de los cortocircuitos, s u r g e n otras condiciones anormales de funcionamiento que también necesitan esta protección. Una función secundaria el s i t i o y el t i p o d e la reparación oportuna sino que p r o p o r c i o n a n los m e d i o s par a de la falla. de la p r o t e c c i ó n p o r r e l e v a d o r e s es indicar f alla. D i c h o s ' d a t o s n o s ó l o a y u d a n e n la también, por c o m p a r a c i ó n c on otros equipos, el a n á l i s i s de la e f i c a c i a d e la p r e v e n c i ó n E n e s t e t r a b a j o s e c o n s i d e r a al g e n e r a d o r e l é c t r i c o a s í c o m o a los transformadores principal y auxiliar, los cuales podemos observar e n c e r r a d o s c o n l í n e a p u n t e a d a e n la f i g u r a 1.1. Protección del Generador. A continuación se listan las características generador: d e l a p r o t e c c i ó n del 1. Una fa l l a e n el G e n e r a d o r i n v a r i a b l e m e n t e es de c a r á c t e r p e r m a n e n t e , su r e p a r a c i ó n r e q u i e r e t i e m p o y es cost o s a . En c o n s e c u e n c i a se j u s t i f i c a e m p l e a r una protección lo más sensible y completa posible. 2. El m a r g e n de sobrecarga, o t o lerancia para operar fuera de sus límites nominales, es menor en generadores que en otros equipos eléctricos. Esta propiedad exige una protección adicional, de re s p aldo, q u e i m p i d a su o p e r a c i ó n p r o l o n g a d a baj o condiciones anormales debidas a causas externas. 6 3. La gran importancia de los generadores dentro del sistema eléctrico exige qu e la p rotección de re s paldo sea selec c i o n a d a y aj u s t a d a con m u c h o cuidado para evitar disparos innecesarios. E n l a f i g u r a 1.2. se m u e s t r a u n d i a g r a m a que co n d e n s a en forma gl o b a l , t o d a s l a s p r o t e c c i o n e s d e l g e n e r a d o r . T a m b i é n s e m u e s t r a n los efectos a qu e dan lugar dichas fallas y las causas que las provocan, dando como c o n s ecuencia finalmente u na inestabilidad del sistema. Protección de Transformadores. En c o n t r a s t e con los generadores, en los q ue p u eden surg i r muchas circunstancias anormales, los transformadores sólo pueden sufrir cortocircuito, circuitos abiertos y sobrecalentamiento en los arrollamientos. Los transformadores que se uti l i z a n en la unidad "Francisco Pérez Rios" son de potencia, están totalmente cerrados y s u m e r g i d o s e n a c e ite, p r e s e n t a n f a l l a s e n r a r a s o c a s i o n e s , p e r o las c o n s e c u e n c i a s d e u n a f a l l a , p o r e s p o r á d i c a q u e s e a , p u e d e s e r g r a v e si el t r a n s f o r m a d o r no se d e s c o n e c t a r á p i d a m e n t e d e l s istema. D e a h í la importancia de contar con esquemas de pr o t e c c i ó n rápidos y seguros. 7 1.3. T I P O S D E E L E M E N T O S D E P R O T E C C I O N E S Todos los relevadores de- p r o t e c c i ó n funcionan en base a la c o r r i e n t e y / o t e n s i ó n p r o p o r c i o n a d a a é s t o s p o r l o s t r a n s f o r m a d o r e s de c o r r i e n t e y t e n s i ó n cone c t a d o s , en d i v e r s a s c o m b i n a c i o n e s , al elem e n t o d e l s i s t e m a q u e v a n a p r o t e g e r . P o r c a m b i o s i n d i v i d u a l e s o r e l a t i v o s en estas dos magnitudes las fallas señalan su presencia, tipo y localización, a los relevadores de protección. Para cada tipo y l o c a l i z a c i ó n de falla, hay algu n a d i f e r e n c i a c a r a c t e r í s t i c a en estas m a g n i t u d e s ( c o r r i e n t e y / o v o l t a j e ) , a s í c o m o v a r i o s t i p o s d e e q u i p o de p r o t e c c i ó n p o r relev a d o r e s , c a d a u n o d e los c u a l e s e s t á d i s e ñ a d o para r e c o n o c e r u n a d i f e r e n c i a p a r t i c u l a r y f u n c i o n a r e n r e s p u e s t a a ésta. L a s d i f e r e n c i a s en c o r r i e n t e y / o v o l t a j e son p o s i b l e s en u n o o más de los siguientes atributos: a). b). c). d). e) . Magnitud. Frecuencia. A n g u l o d e fase. Duración. R a z ó n de cambio. Principios de funcionamiento de los relevadores. Los relevadores pueden funcionar fundamentalmente de dos maneras diferentes: (1) atracción electromagnética, y (2) inducción e l e c t r o m a g n é t i c a . L o s r e l e v a d o r e s d e l t i p o (1) f u n c i o n a n e n v i r t u d de u n é m b o l o q u e e s a t r a í d o d e n t r o d e u n s o l e n o i d e , o u n a a r m a d u r a q u e es a t r a í d a p o r l o s p o l o s d e u n e l e c t r o i m á n . D i c h o s r e l e v a d o r e s p u e d e n ser a c c i o n a d o s p o r m a g n i t u d e s d e c o r r i e n t e d i r e c t a (CD) o c o r r i e n t e a l t e r n a ( C A ) . L o s r e l e v a d o r e s d e l t i p o (2) u t i l i z a n e l p r i n c i p i o d e l m o t o r de i n d u c c i ó n p o r m e d i o d e l c u a l el p a r s e d e s a r r o l l a p o r i n d u c c i ó n e n un rotor. E s t e pri n c i p i o de funcio n a m i e n t o se aplica sólo a relevadores a c c i o n a d o s por c o r r iente alterna. El m o v i m i e n t o m e c á n i c o del mecanismo d e a c c i o n a m i e n t o es i m p a r t i d o a u n a e s t r u c t u r a de c o n t a c t o p a r a cerrar y abrir contactos. Indicadores de funcionamiento. En general, u n r e l e v a d o r d e p r o t e c c i ó n e s t á p r o v i s t o c o n un i n d i c a d o r q u e m u e s t r a c u á n d o ha f u n c i o n a d o el r e l e v a d o r p a r a d i s p a r a r un interruptor. Dichos indicadores de funcionamiento son elementos c olore a d o s de u n modo característico y accionados ya sea mecánicamente, p or el m o v i m i e n t o del m e c a n i s m o de accio n a m i e n t o de l relevador, o T a l e s e l é c t r i c a m e n t e p o r el f l ujo de la c o r r i e n t e de c o n t a c t o . i n d i c a d o r e s s a l e n a la vi s t a c u a n d o el r e l e v a d o r ha f u n c i o n a d o , qued a n d o d i s p u e s t o s p a r a r e p o n e r s e m a n u a l m e n t e , d e s p u é s d e q u e s e h a n o t a d o su i n d i c a c i ó n , l i s t o s par a el s i g u i e n t e f u n c i o n a m i e n t o . 9 A justes de puesta en trabajo o de reposición. El ajuste de puesta en trabajo o de reposición está previsto e l é c t r icamente por bobinas, con tomas de corriente; por transformadores de potencial auxiliares, con tomas o resistencias; o mecánicamente, con re s o r t e de t e n s i ó n a j u s t a b l e o por v a r i a c i ó n d e l e n t r e h i e r r o i n i cial del e l e m e n t o de m a n i o b r a c o n r e s p e c t o a su s o l e n o i d e o e l e c t r o i m á n . A c c i ó n retardada y sus definiciones. Al g u n o s relevadores tienen acción de re t a r d o ajustable, y otros so n i n s t a n t á n e o s o d e a l t a veloc i d a d . El t é r m i n o i n s t a n t á n e o s i g nifica q u e n o t i e n e a c c i ó n d e r e t a r d o i n t e n c i o n a l y se a p l i c a a r e l e v a d o r e s que f u n c i o n a n e n u n t i e m p o m í n i m o a p r o x i m a d o d e 0. 1 seg. E l t é r m i n o "alta v e l o c i d a d " i n d i c a f u n c i o n a m i e n t o e n m e n o s d e 0 . 1 s e g a p r o x i m a d a m e n t e y, po r lo gene r a l , en 0.05 seg o menos. El t i e m p o d e f u n c i o n a m i e n t o para r e l e v a d o r e s d e a l t a v e l o c i d a d e s t á e x p r e s a d o e n c i c l o s y s e b a s a e n la f r e c u e n c i a d e l s i s t e m a d e p o t e n c i a . P o r e j e m p l o , u n c i c l o s e r í a 1/60 seg e n u n s i s t e m a d e 60 h e r t z . L a a c c i ó n d e r e t a r d o e n r e l e v a d o r e s d e l t i p o d e i n d u c c i ó n , se o b t i e n e p o r u n i m á n d e a r r a s t r e d i s p u e s t o d e t a l m a n e r a q u e el r o t o r del r e l e v a d o r c o r t a el f l u j o e n t r e los p o l o s d e l m i s m o imán. E s t o produce u n e f e c t o r e t a r d a n t e en el m o v i m i e n t o del r o t o r e n c u a l q u i e r dirección. En otros relevadores, se h an ut i l i z a d o di v e r s o s d i s p o s i t i v o s mecánicos que incluyen é m b olos amortiguadores, fuelles y m e c a n i s m o s de escape. L a t e r m i n o l o g í a p a r a e x p r e s a r l a f o r m a d e l a c u r v a d e l t i e m p o de f u n c i o n a m i e n t o c o n t r a la m a g n i t u d de i n f l u e n c i a son; t i e m p o d e f i n i d o y t i e m p o i n v e r s o . U n a c u r v a d e t i e m p o i n v e r s o e s a q u e l l a e n l a c u a l el t i e m p o d e f u n c i o n a m i e n t o v i e n e a s e r m e n o r a m e d i d a q u e e l v a l o r d e la m a g n i t u d d e i n f l u e n c i a s e i n c r e m e n t a . C u a n d o m á s p r o n u n c i a d o e s la m a g n i t u d de i n f l u e n c i a , m á s i n v e r s a se d i c e q u e es la curva. Una curva d e t i e m p o d e f i n i d o e s e s t r i c t a m e n t e a q u e l l a e n l a c u a l e l t i e m p o de f u n c i o n a m i e n t o n o es a f e c t a d o p o r el v a l o r de la m a g n i t u d de influencia. A c o n t inuación se explican brevemente relevadores de protec c i ó n típicos. 10 el funcionamiento de unos Relevadores Diferenciales. Lo s r e l e v a d o r e s d i f e r e n c i a l e s t o m a n u n a v a r i e d a d d e formas que d e p e n d e n d e l e q u i p o q u e é s t o s - p r o t e g e n . U n r e l e v a d o r d i f e r e n c i a l se define c omo " un o que funciona cuando el vector d iferencia de dos o más magnitudes eléctricas similares excede una cantidad predeterminada". La m a y o r í a de las a plicaciones d el r e l e vador d i f e r e n c i a l son del tipo d i f e r e n c i a l de corriente. El e j e mplo más simple de u n arreglo s e m e j a n t e se m u e s t r a e n la f i g u r a 1.3. La p a r t e p u n t e a d a d e l c i r c u i t o r e p r esenta el el e m e n t o de sistema que está protegido por el relevador diferencial. Este elemento de sistema puede ser una longitud de circuito, un a r r o l l a m i e n t o d e u n g e n e r a d o r , u n a p a r t e d e l a s b a r r a s c o l e c t o r a s , etc. En c a d a c o n e x i ó n al e l e m e n t o de s i s t e m a se m u e s t r a u n t r a n s f o r m a d o r de c o r r i e n t e (TC). Lo s s e c u n d a r i o s d e l o s T C s e i n t e r c o n e c t a n u n o a otro; mi e n t r a s q u e la bobina de un r e l e vador de sob r e c o r r i e n t e se c o n ecta a t r a v é s d e l c i r c u i t o s e c u n d a r i o d e l o s TC. rio . 1.3. protección ael reievoaor airerencioi L a c o r r i e n t e e n el r e l e v a d o r d i f e r e n c i a l s e r á p r o p o r c i o n a l al v ect o r d i f e r e n c i a e n tre las c o r r ientes qu e e n t r a n y s a len d el circuito p r o t e g i d o . Si la c o r r i e n t e d i f e r e n c i a l e x c e d e el v a l o r de p u e s t a en trabajo del relevador, éste funcionará. R e l e vadores de Distancia. En los relevadores anteriores, c on los que se e q u i l i b r a una c o r r i e n t e c o n t r a otra corriente, su c a r a c t e r í s t i c a de f u n c i o namiento puede e x presarse como una relación entre dos corrientes. En los relevadores de distancia, hay un equilibrio entre tensión y c o r r i e n t e que puede expresarse en función de la impedancia. La i m p e d a n c i a , es la m e d i d a e l é c t r i c a de la d i s t a n c i a a lo l a r g o d e una línea de transmisión, lo q u e e x p l i c a el n o m b r e a p l i c a d o a estos relevadores. 11 E n u n r e l e v a d o r d e i m p e d a n c i a e l p a r p r o d u c i d o p o r u n e l e m e n t o de c o r r i e n t e e s t á e q u i l i b r a d o c o n e l p a r d e u n e l e m e n t o d e t e n s i ó n . El e l e m e n t o d e c o r r i e n t e p r o d u c e -un p a r p o s i t i v o ( p u e s t a e n t r a b a j o ) , mientras que el elemento de tensión produce un par negativo (reposición). En otras palabras, u n r e l e v a d o r d e i m p e d a n c i a es un r e l e v a d o r d e s o b r e c o r r i e n t e d e t e n s i ó n d e r e t e n c i ó n . S i d e c i m o s q u e el e f e c t o d e l r e s o r t e d e c o n t r o l e s K 3 , l a e c u a c i ó n d e l p a r es: T = K l I 2 - K 2V 2 - K 3 d o n d e I y V son m a g n itudes e f i caces de la cor r i e n t e y de la tensión, r e s p e c t i v a m e n t e . E n e l p u n t o d e e q u i l i b r i o , c u a n d o e l r e l e v a d o r e s t á en el l í m i t e d el f u n c i o n a m i e n t o , el p a r n e t o es ce r o , y 22= k v V 2 - k 3 s i d e s p r e c i a m o s e l e f e c t o d e l r e s o r t e d e c o n t r o l , d e m a n e r a q u e su e f e c t o s ó l o es n o t o r i o a m a g n i t u d e s de c o r r i e n t e r a z o n a b l e m e n t e bajas d e a q u e l l a s e n c o n t r a d a s o r d i n a r i a m e n t e , e n t o n c e s K3 es i g u a l a cero, y a l d i v i d i r e n t r e e l p a r d e c o r r i e n t e l a e c u a c i ó n s e t r a n s f o r m a en: constante E n o t r a s p a l a b r a s , u n r e l e v a d o r d e i m p e d a n c i a e s t á e n e l l í m i t e de f u n c i o n a r a u n v a l o r c o n s t a n t e d a d a la r e l a c i ó n d e v a I q u e puede ex p r e s a r s e como una impedancia. Protección por computadora. A c o n t i n u a c i ó n se d e s c r i b e n los e l e m e n t o s configuración de un relevador por computadora, las s i g u i e n t e s c u a t r o p a r t e s (ver f i g u r a 1.4.): que intervienen en el cual se compone (1). Circuito de entrada. Esta parte obtiene i n f o rmación en la forma de valores ana l ó g i c o s de corriente o voltaje a través de los transformadores d e p o t e n c i a l (TP) y t r a n s f o r m a d o r e s d e c o r r i e n t e (TC) y l o s c o n v i e r t e e n v a l o r e s d i g i t a l e s . (2). Operaciones del procesador. Las funciones de éste son leer datos de corriente y voltaje digital y señales de estado de aparatos externos, para ej e cutar rápidamente las operaciones n ecesarias para simular las características del relevador, y es c ribir los resultados. 12 le de (3). A j u s t e s . E s t a p a r t e es u n a i n t e r f a c e h o m b r e m á q uina para cambiar la zona de protección. (4). C i r c u i t o d e sal i d a . La s f u n c i ó n d e e s t a p a r t e es tra n s f e r i r los comandos de d i s p a r o a los circuitos de disparo. 13 Notación: CAD. C o n v e r t i d o r A n a l ó g i c o - D i g i t a l . ED. Entrada Digital. M P X . Multiplexor analógico. SD. Salida Digital. S E T & IND. A j u s t e s e I n d i c a c i ó n . TC. Transformador de Corriente. TP. Transformador de Potencial. Fig.1.4. Configuración Básica de Relevadores 14 por Computadora. C A P I T U L O 2. C O N F I G U R A C I O N DEL SISTEM A . C O N F I G U R A C I O N DEL SISTEMA. E n e s t a p a r t e se a n a l i z a n c a d a u n o de los elementos que intervienen en la c o n f i g uración básica de un relevador por computadora y las d i f e r e n t e s configuraciones, en base a m i c r o p r o c e s a d o r e s , q u e p u e d e n ser a p l i c a d a s a las p r o t e c c i o n e s de una central termoeléctrica. Esto permitirá contar con elementos de d e c i s i ó n para,p o steriormente, proponer un modelo para la realización del prototipo. 2.1. CONSIDERACIONES AL CONFIGURAR UN SISTEMA DE PROTECCION ELECTRICA POR COMPUTADORA. El s i s t e m a d e p o t e n c i a q u e e s t a m o s p r o t e g i e n d o es o b v i a m e n t e de naturaleza analógica. Los relevadores por computadora difieren de los relevadores analógicos en que están diseñados para detectar fallas, en el sistema de p o t e n c i a por computación, d e s pués de muestrear las formas de onda de e n t r a d a , y convertirlas a datos digitales. M u c h a s c o n s i d e r a c i o n e s t é c n i c a s d e b e n t o m a r s e e n c u e n t a al convertir una señal análogica a digital para alimentar un relevador por computadora. Algunas de estas consideraciones son los requerimientos de exactitud, resolución, linealidad y estabilidad en la calibración. Factores tales como errores g enerados por c a m b i o s d e t e m p e r a t u r a , t i e m p o de c o n v e r s i ó n , y e s t a b i l i d a d en el suministro de alimentación deben analizarse cuidadosamente. E l p r i m e r p a s o es o b t e n e r u n a i n f o r m a c i ó n c o n f i a b l e d e los e q u i p o s q ue se protegen, lo cual se logra a través d el u s o de transformadores de corriente o voltaje. Los transformadores de corriente y voltaje tienen niveles n o r m a l i z a d o s e n sus s e c u n d a r i o s , e s t o s s o n 5 a m p s . y 120 v o l t s respectivamente. Estos son los rangos de entrada para la mayoría de los relevadores de p r o t ección comerciales, pero no son niveles t ípicos p ara los circuitos encontrados en computadoras. Por lo que es n e c e s a r i o , e n la m a y o r í a d e l o s caso s , q u e las a m p l i t u d e s de voltaje y/o corrientes sean atenuados, con transformadores a u x i l i a r e s , a v a l o r e s n o r m a l i z a d o s p a r a e q u i p o e l e c t r ó n i c o , los c u a l e s t i e n e n n i v e l e s d e 4 a 20 m i l i a m p s y 1 a 5 vo l t s . 15 Por otra parte, en base a los r e q u e r imientos de d a tos de un relevador digital particular, es necesario algunas veces hacer un f i l t r a d o a n a l ó g i c o del d a t o r e c i b i d o de los t r a n s f o r m a d o r e s de c o r r i e n t e o v o l t a j e . E l p r o p ó s i t o d e e s t e f i l t r a d o a n a l ó g i c o es p e r m i t i r la t r a n s f e r e n c i a d e c i e r t a s f r e c u e n c i a s e n las s e ñ a l e s de entrada y atenuar a otras frecuencias. Por ejemplo, u n relevador d i g i t a l u s a d o p a r a d e t e c t a r c o n d i c i o n e s d e s o b r e c o r r i e n t e d e la f o r m a d e o n d a d e 60 H z . , p o d r í a r e q u e r i r s e ñ a l e s d e c o r r i e n t e q u e f i l t r e n l a f r e c u e n c i a f u n d a m e n t a l y a d e m á s q u e l a p r e s e n t e n al relevador. Por su parte, el m u l t i p l e x o r es u n d i s p o s i t i v o q u e s e l e c c i o n a un a señal de uno de sus canales de entrada y lo t ransfiere a canales de salida. A los c a n a l e s de e n t r a d a d e l m u l t i p l e x o r se pueden aplicar señales singled-ended (refe r i d a s al s i s t e m a de t i e r r a ) o u n o de sus d i f e r e n c i a l e s (dos t e r m i n a l e s r e q u e r i d a s ) . En lo que respecta a la conversión de magnit u d e s eléctricas analógicas a sus correspondientes representaciones digitales, existen muchas técnicas, y una de las características principales q u e d e b e t e n e r el C o n v e r t i d o r A n a l ó g i c o D i g i t a l (CAD) es, su l o n g i t u d d e p a l a b r a e x p r e s a d a e n bits, la cua l a f e c t a la h a b i l i d a d del CAD para representar la señal analógica en un a representación d i g i t a l d e t a l l a d a . P a r a n u e s t r o fin, u s a r e m o s e l C A D q u e e m p l e a el método de aproximaciones sucesivas. Por último, para determinar que tan frecuente deben ocurrir los pulsos de muestreo, e s t o es, determinar la " r e l a c i ó n de muestreo" para un sistema dado, se deben examinar las c a r a c t e r í s t i c a s de la señal analógica. O b v i a m e n t e , la r e l a c i ó n de m u e s t r e o d e b e ser m á s r á p i d a q u e c u a l q u i e r c a m b i o s i g n i f i c a t i v o en la señal analógica con el o b jeto de retener toda la i n f o rmación útil. El T e o r e m a de M u e s t r e o de N y q uist d e fine u n a re l a c i ó n de m u e s t r e o m í n i m a p e r m i s i b l e a s e r u s a d a , e s t e t e o r e m a e x p r e s a : "Si una señal continua limitada en ancho de banda no contiene componentes de frecuencia más grandes que la frecuencia fundamental (fe) , e n t o n c e s l a s e ñ a l o r i g i n a l p u e d e s e r c o m p l e t a m e n t e r e c u p e r a d a s i n d i s t o r s i ó n si e s t a es m u e s t r e a d a en u n a r e l a c i ó n d e p o r lo m e n o s 2 f e m u e s t r a s p o r s e g u n d o ”. 16 2.2. TIPOS DE PROTECCION POR COMPUTADORA. Ya conocidos los componentes de los relevadores por computadora, se a n alizarán las diferentes c onfiguraciones en base a microp r o c e s a d o r e s que se pueden aplicar para las protecciones. Las d i f e r e n t e s c o n f i g u r a c i o n e s son: - Sistema de Protección Centralizado. Sistema de Protección Individual. Sistema de Protección con Respaldo. 2.2.1. SISTEMA DE PROTECCION CENTRALIZADO. Este sistema se e n c uentra u b i c a d o en el c u arto de control, a cierta d i s t a n c i a del elemento a proteger. Es claro observar que por encontrarse en dicho lugar cuentacon medios de comunicación, hacia el operador, más versátiles, así como impresoras e inclusive computadoras personales, las cuales permiten tener una representación visual del tipo defalla que esta ocurriendo. L a f i g u r a 2.1. m u e s t r a e s t a c o n f i g u r a c i ó n . F IG . 2 , -1 . S IS T E M A DE P R O TEC C IO N C E N T R A L IZ A D A . Si la d i s t a n c i a q u e hay e n t r e el s i s t e m a de p r o t e c c i ó n y el c u arto de c o n t r o l es c o n s i derable (aprox. 1 5 0 m. o m a y o r ) se presentan c o n d iciones de atenuación en la señal, siendo necesaria la i n s t a l a c i ó n d e e t a p a s de a m p l i f i c a c i ó n , c r e a n d o c o n e s t o q u e se t eng a n líneas de c o m u n i c a c i ó n de alto costo. 17 O tro de los fenómenos que se encuentran presentes e s t a c a r a c t e r í s t i c a es l a s e n s i b i l i d a d al ruido. debido a E n c a s o de falla, el s i s t e m a de p r o t e c c i ó n q u e d a p a r c i a l o c o m p l e t a m e n t e despr o t e g i d o s e gún sea el caso. Esto es d e bido a que se cuenta con un modulo de funcionamiento por cada relevador que exista. P o r e s o si el ú n i c o m i c r o p r o c e s a d o r q u e e s t a r e a l i z a n d o la p r o t e c c i ó n falla, el s i s t e m a a u t o m á t i c a m e n t e q u e d a d e s p r o t e g i d o . 2.2.2. SISTEMA DE PROTECCION INDIVIDUAL. Este sistema esta compuesto por un número de microprocesadores e q u i v a l e n t e al n ú m e r o de p r o t e c c i o n e s , se e n c u e n t r a u b i c a d o en u n a á r e a c e r c a n a al e l e m e n t o d e protección, por consiguiente no hay p r o blemas de atenuación en la señal, sus líneas de c o m u n i c a c i ó n son de b ajo costo. Presenta la posibilidad de c o m u nicarse con una c omp u t a d o r a central, con la finalidad de que el o p e rador cuente c o n u n r e g i s t r o de a c c i o n e s y fallas p r e s entadas en la central g e n e r a d o r a . E n la f i g u r a 2.2. s e m u e s t r a e s t a c o n f i g u r a c i ó n . Dos puntos importantes que pueden tomarse en contra de este tipo de sistemas son : - Costo excesivo. - Mal aprovechamiento del microprocesador y de todo h a r d w a r e q u e i n v o l u c r a u n s i s t e m a de e s t e tipo. FIG, 2,2, SISTEMA DE PROTECCION INDIVIDUAL, 18 el 2.2.3. SISTEMA DE PROTECCION CON RESPALDO. E s t e s i s t e m a t a m b i é n se e n c u e n t r a u b i c a d o en u n a ár e a c e r c a n a al e l e m e n t o de p r o t e c c i ó n , p o r lo c u a l n o h a y p r o b l e m a s de ate n u a c i ó n en la señal. Un aspecto muy importante que presenta esta configuración es seguridad en cuanto a protección y comunicación, dado que ambas micros ven lo mismo. En cas o de falla, el sistema de p r o t e c c i ó n q u eda compl e t a m e n t e p r o t e g i d o , ya q u e si u n a m i c r o f a l l a e n t r a la o t r a o viceversa. E s t e t i p o d e c o n f i g u r a c i ó n i n c r e m e n t a sus c o s t o s p o r la duplicación de funciones pero se obtiene un alto grado c o n f i a b i l i d a d , lo que no sucede con los sistemas anteriores. de 2.3. C A R A C T E R I S T I C A S D E L A C O N F I G U R A C I O N P R O P U E S T A . Una vez descritas las configuraciones aplicables, la a r q u i t e c t u r a q ue se tomo en c o n s i d e r a c i ó n fue la de p r o t e c c i ó n con respaldo. Los puntos a c o n s iderar en el d i s e ñ o del s i s tema de p r o t e c c i ó n q u e s e p r o p o n e son: * D e f i n i r la a plicación q ue microprocesador. * Determ i n a r los requerimientos de las entradas y salidas, tomando en c u enta la c a n tidad y tipo de señales analógicas y/o digitales a manejar, así c o m o la f orma d e c o m u n i c a c i ó n q u e se requiere entre hombre-máquina. * E s t i m a r los * Qu e la información obtenida c o nfiable y no ambigua. * Q u e se p r o p orcione r e d u n dancia par a el control del equipo crítico del proceso. * El equipo del sistema debe cubrir requerimientos de alta disponibilidad. * Que se u sen métodos de versátiles y avanzados. E n l a f i g u r a 2.3. la figura 2.4. se configuración. se le desea dar al requerimientos de memoria. del medición proceso y sea los control se m u e s t r a la c o n f i g u r a c i ó n p r o p u e s t a , y en muestran las características de esta 19 FIGURA 2 .a CONFIGURACION DE PROTECCION EN BASE A MICROPOCESADORES PARA CENTRALES TERMOELECTRICAS INT : MODULO DE INTERFACES DE VOLTAJE, DE CORRIENTE Y DE FRECUENCIA CAD : MODULO DE CONVERTIDORES ANALOGICO/DIGITAL SCC : MICRO COMPUTADORA DE UNA TABLILLA RELE : MODULO DE RELEVADORES CS : MODULO DE COMUNICACIONSERIE n : FUENTE ININTERRUMPIBLE E : ENTRADAS AL SISTEMA DE PROTECCION S : SALIDAS DEL SISTEMA DE PROTECCION CARACTERISTICAS DE ESTA CONFIGURACION. CPU. Palabra. Reloj . Ciclo del procesador. Coprocesador. Capacidad de memoria. 8088 8 bits. 8.0 M H z . 125nseg. 8087 128KRAM. 128KROM. CONVERTIDOR ANALOGICO/DIGITAL. Método de aproximaciones sucesivas. T i e m p o tie c o n v e r s i ó n m e n o r de 40 m i c r o s e g . R e s o l u c i ó n d e 14 b i t s . Rango de entrada bipolar + / - 5 V . y + / - IV. 16 c a n a l e s d i f e r e n c i a l e s . CANAL DE C O M U N I C A C I O N SERIE. UA R T : C o n v i e r t e los niveles TTL a RS232 para comunicar el sistema cualquier equipo que tenga dicha interfaz. 21 Esta arquitectura tiene las siguientes características: L a f r e c u e n c i a d e l s i s t e m a e l é c t r i c o es d e 60 H z . c o n un p e r í o d o de 16.6 m i l i s e g . . T o m a n d o el t i e m p o d e c o n v e r s i ó n del c o n v e r t i d o r a n a l ó g i c o / d i g i t a l d e 40 m i c r o s e g p o r c a n a l , t e n e m o s qu e 16 c a n a l e s s e m u e s t r e a n e n 6 4 0 m i c r o s e g . , d á n d o n o s e n u n c i c l o l a c a p a c i d a d d e t o m a r h a s t a 25 m u e s t r a s d e t o d a s l a s s e ñ a l e s . Sin embargo, se d e b e n tomar en c u enta f a c tores como: * El tiempo qu e emplea cada u no de los a l g o ritmos de protección. * El t i e m p o e n q u e el m i c r o tom a la i n f o r m a c i ó n , la p r o cesa y la a l m acena en memoria. * El tiempo empleado en establecer una salida a campo. Estos capítulo. factores los veremos 22 más a detalle señal de en el siguiente C A P I T U L O 3. I M P L E M E N T A C I O N DE L A S P R O T E C C I O N E S P R O P U E S T A S . I M P L E M E N T A C I O N DE L A S P R O T E C C I O N E S P R O P U E S T A S . 3.1. ORGANIZACION GENERAL; 3.1.1. HARDWARE. C U A NTIFICACION DE SEÑALES ANALOGICAS Y DIGITALES DE E N T R A D A Y SALIDA UTILIZ A D A S POR EL SISTEMA. La i m p o r t a n c i a que tiene el co n o c e r el n ú m e r o de señales a n a l ó g i c a s y d i g i t a l e s , t a n t o de e n t r a d a c o m o d e salida, es d e g r a n importancia, ya que en base a esta información se d e termina el tipo de a r q u i t e c t u r a y equipo a u t i l i z a r c on la c a p acidad y v e l ocidad de respuesta más apropiada para este tipo de aplicación. A c o n t i n u a c i ó n se m u e s t r a u n a t a b l a c o n el n ú m e r o de s e ñ a l e s qu e re q u i e r e cada sistema. PROTECCION. ENTRADAS ANALOGICAS . GENERADOR. 23 ENTRADAS DIGITALES. SALIDAS DIGITALES. D e a c u e r d o al n ú m e r o de s e ñ a l e s a n a l ó g i c a s d e e n t r a d a y d i g i t a l e s d e s a l ida, el e q u i p o r e q u e r i d o es el s i g uiente: Par a las entradas analógicas se r e q u ieren 3 t a r jetas que c u e n t a n c o n 16 c a n a l e s c a d a u n a . E n e s t e p u n t o s e p u e d e a ú n r e d u c i r el n ú m e r o de señales de entrada, d e b i d o a que varios r e l e vadores e m p l e a n l a s m i s m a s s e ñ a l e s d e c o r r i e n t e y v o l t a j e , p e r o e s t o se a nalizará en otro momento. Con respecto a señales digitales de entrada, las tarjetas c u e n t a n c o n 16 c a n a l e s , p o r l o q u e s e r e q u i e r e d e u n a s o l a . E n c u a n t o a l a s s e ñ a l e s d i g i t a l e s d e s a l i d a , s o n d e 16 c a n a l e s r e q u i r i e n d o u n t o t a l d e 10 t a r j e t a s . S e r e q u i e r e l a t a r j e t a p r i n c i p a l q u e c o n t i e n e e l C P U , al c o p r o c e s a d o r , etc. m e n c i o n a d o a n t e r i o r m e n t e . A s i m i s m o se r e q u i e r e del gabinete o canasta que soporta a las tarjetas y que cuenta con un trasplano de comunicación. La figura 3.1 . nos muestra su d i s p o s i c i ó n física. FIG. 3.1. CONFIGURACION DE PROTECCIONES Los a lgoritmos de protección están grabados en m e m o r i a EPROM y f u n c i o n a n i n d e f i n i d a m e n t e u n a vez q u e se a c t i v e el sist e m a . C o n e s t a p r o p u e s t a se c o n t e m p l ó la n e c e s i d a d q u e t e n í a el o p e r a d o r y el supervisor, de t e ner a su a l c ance u na h e r r a m i e n t a que les permita poder modificar parámetros de ajuste de relevadores, de tener reportes de las protecciones que se a c t i v a r o n , así c o m o el de p o d e r h a c e r u n a n á l i s i s de falla, el de po d e r r e s t a b l e c e r las p r o t e cciones d e s d e el c u arto de c o n t r o l y de t e n e r u n a i n d i c a c i ó n v i s u a l m á s a g r a d a b l e al operador. E s t a s n e c e s i d a d e s s e i m p l e m e n t a r o n t o m a n d o e n c u e n t a q u e el o p e r a d o r p o d r í a t e n e r u n a C o m p u t a d o r a P e r s o n a l en el c u a r t o de control y considerando a éste como equipo complementario del c o n t r o l m a e s t r o , q u e en n u e s t r o c a s o s e r í a la c a n a s t a c o n las tarjetas ya mencionadas. La i m plementación de estos requerimientos s e e x p l i c a n d e t a l l a d a m e n t e en l a s e c c i ó n d e P r o g r a m a s d e A y u d a al Operador. 24 3.1.2. SOFTWARE. L o s a l g o r i t m o s d e p r o t e c c i ó n de t o d o s l o s r e l e v a d o r e s se llevaron a cabo en lenguaje ensamblador; su o b j e t i v o es la n e c e s i d a d d e u t i l i z a r el t i e m p o d i s p o n i b l e d e s p u é s de q u e o c u r r a u n a f a l l a t a n e f i c i e n t e m e n t e c o m o s e a p o s i b l e y as í o p t i m i z a r el tiempo de e j ecución de los algoritmos de protección. Los programas de r e l e vadores tienden a estar entre el límite de la comp u t a c i ó n y entrada-salida. Es p o s i b l e que en poc o t i e m p o los l e n g u a j e s d e a l t o n i v e l pu e d a n r e e m p l a z a r m u c h o de la p r o g r a m a c i ó n en le n g u a j e e n s a m b l a d o r en r e l e vadores en base a computadoras. L o s p r i m e r o s a l g o r i t m o s s e p r o g r a m a r o n s i n t o m a r e n c u e n t a el coprocesador matemático (8087), dando tiempos de ejecución cr í t i c o s , d e b i d o a q u e u t i l i z a n d o ú n i c a m e n t e el p r o c e s a d o r c e n t r a l se p e r d í a t i e m p o en la r e a l i z a c i ó n de o p e r a c i o n e s m a t e m á t i c a s . En las siguientes versiones, ya se consideró el coprocesador, o b t e n i e n d o v e l o c i d a d e s de e j e c u c i ó n b a s t a n t e a c e p t a b l e s p a r a las protecciones eléctricas. E l t i e m p o q u e se o b t u v o d e l o s a l g o r i t m o s e n c o n j u n t o , c o n el p r o c e s a d o r t r a b a j a n d o a 8 M h z ., e s d e 3 . 4 6 9 m i l i s e g . E n e s t o s tiempos se consideraron rutinas de desplegado en pantalla, valores de p r u e b a etc. que u na vez opti m i z a d o s nos d an v a lores i nferiores a l o s o b t e n i d o s , y q u e s e p u e d e n m e j o r a r a ú n m á s d e a c u e r d o al programa de coordinación que será empleado. PROGRAMA DE COORDINACION. U n a vez q u e se p l a n t e a d a s las p r i n c i p a l e s c a r a c t e r í s t i c a s de las p r o t e c c i o n e s elé c t r i c a s , d o n d e el p r i n c i p a l re t o es el t i e m p o en q ue d e b e n de actuar las protecciones. Se a n a l i z a r o n varias a l t e r n a t i v a s d e l p r o g r a m a q u e c o o r d i n a r í a t o d o s y c a d a u n o d e los a l g o r i t m o s d e p r o t e c c i ó n , e s t a s a l t e r n a t i v a s son: 1.- La primera alternativa que se analizó fue la de elaborartemporizadores por software: en esta a l t e r n a t i v a , el p r o c e s a d o r c e n t r a l se e s c l a v i z a b a c u a n d o entraba en un algoritmo que contaba con un temporizador, y a q u e p e r m a n e c í a o c i o s o h a s t a q u e f i n a l i z a r a c o n su l a p s o de tiempo, p a r a d e s p u é s v e r i f i c a r n u e v a m e n t e la v a r i a b l e y así c h e c a r si h a b í a v u e l t o a n o r m a l i z a r s e o seguía anormal, para restablecer el temporizador o activar las protecciones respectivamente, y después c ontinuar con el s i guiente algoritmo. El inconveniente es obvio, ya que funcionaba ú n i c a m e n t e p a r a u n a l g o r i t m o , d e j a n d o la s u p e r v i s i ó n de los demás algoritmos. 25 2.- La se g u n d a o p ción consistió en e m p l e a r t e m p o r izadores hechos en h a r d w a r e en lugar de los hech o s por software, d o n d e se t e n í a n varios dispo s i t i v o s 8253, c onectados a u n o o m á s c o n t r o l a d o r e s de i n t e r r u p c i ó n (8259), do n d e cada uno de los temporizadores se a c t i v a b a c o n el a l g o r i t m o en c u e s tión, d e s a c t i v á n d o l o si la v a r i a b l e v o l v í a a su e s t a d o n o r m a l o p r o v o c a n d o u n a i n t e r r u p c i ó n p a r a s o l i c i t a r la atención del p r o c e s a d o r central y ac t ivar la p r o t e c c i ó n pertinente. En esta opción se analizaron varios aspectos técnicos, t a l e s como: los de a c o p l a m i e n t o e n t r e los dispos i t i v o s , el protocolo de c o m u n i c a c i ó n entre los d i f e r e n t e s módulos, etc., así como a s p ectos económicos, los cuales harían de la p ropuesta de sustitución un inconveniente importante. 3.- O t r a a l t e r n a t i v a q u e fue a n a l i z a d a fue la de che c a r a l g ú n t i p o de b a n d e r a q u e nos i n d i c a r a si h a b í a algu n a a n o r m a l i d a d e n el a l g o r i t m o de p r o t e c c i ó n y si no se p a s a b a al s i g u i e n t e algor i t m o , O b t e n i e n d o c o n el l o que se tomaran más muestras dentro del ciclo del proceso sin t e n e r q u e r e c o r r e r c a d a a l g o r i t m o e n s u t o t a l i d a d . E n el cas o de u n a falla, en los algo r i t m o s c on t e m p o r i z a d o r , se establ e c í a una cuenta que se incrementaba y comparaba c a d a v e z q u e s e e n t r a b a al a l g o r i t m o , e s t a c u e n t a e r a u n e q u i v a l e n t e del retardo de tiempo, en el q ue si éste era igual o mayor, y persistía la anormalidad, se activaba la protección, en caso contrario, se r e s t a b l e c í a la c u e n t a y se cont i n u a b a la s u p e r v i s i ó n de los algoritmos. C o n e s t a o p c i ó n se r e c o r r í a n m á s n ú m e r o d e ve c e s los algoritmos críticos debido a la v e locidad del CAD y que son m u y inferiores a los del p e r í o d o d el proceso. E l inconveniente, c o n est a o p c i ó n es q u e f u n c i o n a b a p a r a u n a o dos p r o t e c c i o n e s a f e c t a d a s , p e r o en el cas o en que se activaran más protecciones, se tenían que r e c o r r e r c a d a u n o de los a l g o r i t m o s a f e c t a d o s lo que i mplicaba tiempo de procesamiento, y a l r e g r e s a r al p r i m e r alg o r i t m o e i ncrementar la cuenta, ésta ya no era equivalente al retardo de tiempo que se había establecido, ocasionando tiempos mayores en el accionamiento de protecciones. 4.- La a l t e r n a t i v a que se p r o p o n e finalmente, es e n p r i n c i p i o p a r t e de la a n t erior, en lo q u e se r e f i e r e a la b a n d e r a q u e indi c a si e x i s t e u n a a n o r m a l i d a d en u n a l g o r i t m o y e n e s e c a s o s e r e c o r r e e n s u t o t a l i d a d , si no se p asa al s i g u iente algoritmo. 26 En el caso de que u n algoritmo requiera la función de u n temporizador, se p r o c e d e ahora a o b t ener el tiempo del reloj del proc e s a d o r y se suma a éste el r e tardo de ti e m p o que n e c e sita, y se co n t i n u a c h e cando los demás algoritmos. Cuando se vuelve a entrar nuevamente a este al g o r i t m o , c o m p a r a n u e v a m e n t e la v a r i a b l e a n o r m a l pe r o y a no se i n i c i a l i z a el t e m p o r i z a d o r si n o q u e se o b t i e n e n u e v a m e n t e el t i e m p o d e l p r o c e s a d o r y s e c o m p a r a c o n el q u e s e l e s u m ó al r e t a r d o d e t i e m p o : si é s t e es m a y o r o i g u a l se a c t i v a n l a s p r o t e c c i o n e s p e r t i n e n t e s , si n o se c o n t i n ú a c o n l o s d e m á s a l g o r i t m o s . E n e l c a s o e n q u e la v a r i a b l e re g r e s a a su v a l o r n o r mal, a n t e s de q u e se c u m p l a el tiempo, se r e s t a b l e c e el t e m p o r i z a d o r y se continua. C o n est e p r o g r a m a d e c o o r d i n a c i ó n se l o g r a q u e el procesador esté vigilando todos y cada uno de los a l g o r i t m o s de p r o t e c c i ó n y lo q u e es i m p o r t a n t e , es que cumple con los requerimientos de las protecciones i n s t a n t á n e a s , c h e c á n d o l a s m á s d e u n a vez, e v i t a n d o con ello disparos innecesarios. Configuración del Programa de Coordinación. E n l a f i g u r a 3.2 se m u e s t r a n l o s r e q u e r i m i e n t o s p r i m o r d i a l e s con q u e c u e n t a el p r o grama que ha de c o o r d i n a r las p r o t e c c i o n e s eléctricas. Cada paso del p r ograma que c o m ponen las rutinas de p r o c e s a m i e n t o e l e m ental e s tán alma c e n a d a s en m e m o r i a ROM. L a o p e r a c i ó n d e p r o c e s a m i e n t o , e n c a d a t i e m p o d e m u e s t r e o , es l l e vada a cabo y ejecutada repetidamente u na y otra vez en el curso del tiempo. En cua n t o a los requerimientos más importantes para cada uno d e l o s a l g o r i t m o s d e p r o t e c c i ó n son: (1). Exact i t u d en la detección. (2). Dete c c i ó n de falla (3). Aplicación a varios rápidamente. (4). Simplicidad (5) . F u nciones de filtro para reducir la influencia de armónicas. tipos de relevadores. en la o p e r a c i ó n de procesamiento. 27 Inicialización de procesamiento Hay solicitud para cambiar parámetros ? P r o c e s a m i e n t o de alteración de parámetros. Procesamiento de entrada de datos. Procesamiento computacional de los rele v a d o r e s por los esquemas de protección. Juic i o lógico basado en los esquemas de p r otección (Secuencia de procesamiento). Procesamiento de salida del comando de d i s p a r o e i n d i cación del dato. Figura. 3.2. Diagrama de Flujo del Programa de Coordinación 28 PROGRAMAS DEL SISTEMA DE COORDINACION. COORDINA. E s t e p r o g r a m a c o n t i e n e el a l g o r i t m o p r o p i o de c o o r d i n a c i ó n del s i s t e m a de p r o t e c c i ó n e l é ctrica en base a r e l e v adores por c o m p u t a d o r a , e n el c u a l se t i e n e n u n a s e r i e d e l l a m a d o s a f u n c i o n e s m e d i a n t e la d i r e c t i v a "CALL", en d o n d e se r e a l i z a l a p r o g r a m a c i ó n de puertos, ajustes de parámetros, algo r i t m o s de los r e l e vadores y las t a blas de datos. En la opción de ajuste de parámetros se lleva a cabo ú n i c a m e n t e al d a r de a l t a al s i s t e m a , c o n l a c a r a c t e r í s t i c a d e n o poder efectuar ningún cambio durante la operación del mismo. U n a d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e l p r o g r a m a de c o o r d i n a c i ó n es o p erar de m a n e r a cíclica, para lo cual, el m i c r o p r o c e s a d o r recorre cada uno de los algoritmos y en caso de existir una falla o a l t e r a c i ó n anormal, en cada rutina, se e j e cuta u na i n t e r r u p c i ó n p a r a a v i s a r al p r o g r a m a s u p e r v i s o r i o d e l e s t a t u s de a l g u n a d e las partes del sistema, reálizandose m ediante una rutina de atención. Dentro del programa se establece un segmento de datos d e c l a r a d o c omo público, ya que las v a r i a b l e s ahí i n v o l ucradas son p r e c i s a m e n t e los p a r á m e t r o s de los r e l e v a d o r e s . A s í t a m b i é n , se tiene una p a r t e en la cual se d e p o s i t a n los datos de c o n v e r s i ó n analógico-digital provenientes de campo, c o m o son: v o l t a j e s y c o r r i e n t e s , al ig u a l q u e se u b i c a n las b a n d e r a s de e s t a d o d e ca d a u n o de los d i s t i n t o s r e l e v a d o r e s las c u a l e s i n d i c a n si e x i s t e u n a falla o alarma. Estatus de la bandera 00H FFH estado normal estado de falla Una vez i n s t a l a d o el siste m a , entran en oper a c i ó n los a l g o r i t m o s r e p r e s e n t a t i v o s p a r a c a d a p r o t e c c i ó n . L a f i g u r a 3.3. muestra el diagrama de flujo de este programa. SEGMENTO. Este programa contiene un procedimiento llamado VIDEO_DATA, q u e s o l o e s u n a a y u d a v i s u a l p a r a p r u e b a s d e s i m u l a c i ó n e n l a PC, donde se d e s p l i e g a el nombre, e s tado y el con t e n i d o de las variables. 29 i ísofm .ia de -lujo rel :•£ .;.;-pi>i:í.-:-:;:u. 8250. Estas rutinas tienen . la finalidad de realizar i n i c i a l i z a c i ó n d e l p u e r t o d e c o m u n i c a c i o n e s s e r i e (U A R T 8 2 5 0 ) , las siguientes c a r a c terísticas : * * * * * Longitud de palabra de 7 bits Sin paridad 2 bits de paro Baud rate de 9600 b.p.s. Transmisión / recepción mediante la con interrupciones A d e m á s de c o l o c a r el v e c t o r de i n t e r r u p c i ó n é s t e c o n t i e n e la r u t i n a de a t e n c i ó n a la i n t e r r u p c i ó n , m e d i a n t e el c u a l se a t i e n d e a los proce s o s en los qu e se recibe i n f o r mación d e s d e el programa supervisor, para reali z a r cambios en los ajustes de p a r á metros o realizar una restitución, al i gual q u e r e a l i z a el p r o c e s o de t r a s m i t i r i n f o r m a c i ó n q u e s e ñ a l a c u a l r e l e v a d o r se e n c u e n t r a en estado de alarma o disparo. PROCEDIMIENTOS DE 8250.ASM. * VECTOR_82SO. E st e p r o c e d i m i e n t o colo c a la dirección, en la tabla de vectores del controlador de interrupciones, c o r r e s p o n d i e n t e al offs e t de la rutina de atención. * INT_8250. Esta rutina realiza dos diferentes procesos: el de t r a n s m i t i r i n f o r m a c i ó n d e l e s t a d o d e u n r e l e v a d o r y, recibir info r m a c i ó n par a el cambio de p a r á m e t r o s o restitución. TABLA. L a f u n c i ó n p r i m o r d i a l d e e s t e p r o g r a m a e s e l d e r e a l i z a r el camb i o de parámetros de u n d eterminado relevador desde la PC o programa supervisor. E s t a r u t i n a i d e n t i f i c a si se t r a t a d e un a j u s t e od e u n a r e s t i t u c i ó n y s e auxilia del estado de la bandera "restituye", siendo los po s i b l e s valores de ésta: restituye = 0FH restablece una protección restituye = F0H cambio de parámetros 31 PROCEDIMIENTOS DE TABLA.ASM. * INSERTA. E sta s e c u e n c i a solo coloca la d i r e c c i ó n e f e ctiva que o b t i e n e el p r o c e d i m i e n t o de T a b l a al "buffer" l l a m a d o " t a b l a _ o f f s e t " , me d i a n t e los apun t a d o r e s índice. * INICIAL. E s t a s e c u e n c i a t i e n e com o f i n a l i d a d el s a b e r si se d e s e a n r e a l i z a r c a m b i o s o no d e s d e l a PC. P a r a e l l o h a c e u n a i n d i c a c i ó n al p r o grama s upervisor de q ue se e n c u entra en c o n d iciones de realizar un ajuste, m e d i a n t e el contenido d e l a b a n d e r a ''cam b i a _ p a r a m ' ' , l a c u a l l e i n d i c a q u é d e c i s i ó n d ebe seguir. S i el v a l o r d e la b a n d e r a es u n a "s", s e e j e c u t a la rutina de "AJUSTA" hasta que se d e t ecta fin de cambio, d a n d o i n i c i o a l p r o g r a m a d e c o o r d i n a c i ó n . L a f i g u r a 3.4. m u e s t r a el d i a g r a m a de flujo. * AJUSTA. Se encarga de modificar los parámetros dentro del s e g m e n t o d e datos, lo cual se l o g r a i n s p e c c i o n a n d o la b a n d e r a l l a m a d a "restituye", p a r a v e r i f i c a r si se t r a t a de u n a j u s t e de p a r á m e t r o s o d e u n a r e s t i t u c i ó n . El d i a g r a m a d e f l u j o s e m u e s t r a e n l a f i g u r a 3 .5. TIME. E s t e p r o g r a m a se e n c a r g a de r e a l i z a r la l e c t u r a del reloj del s i s t e m a p a r a l l e v a r el c o n t e o e n t i e m p o r eal, c o n v i r t i e n d o la cuenta alta y baja de estos contadores en u n o solo, que equivale al tiem p o r e c o r r i d o h a sta el momento. Est a m a n e r a de lectura, g a r a n t i z a q u e l o s t i e m p o s a s i g n a d o s s e a n d e m a n e r a real. contador = ( TIMER_HIGH * OFFFFH Su dia g r a m a de ) + TIMER_LOW f l u j o se m u e s t r a e n la 32 figura 3.6. 3.2. A L G O R I T M O S D E P R O T E C C I O N E n e s t e p u n t o se e x p l i c a r á la f u n c i ó n d e c a d a u n o d e los relevadores de protección que se emplean actualmente en la unidad p r o p u e s t a y q u e se i m p l e m e n t a r o n p o r c o m p u t a d o r a , m e n c i o n a n d o sus p r i n c i p a l e s c a r a c t e r í s t i c a s y m o s t r a n d o u n d i a g r a m a e n d o n d e se a p recian sus conexiones con el equipo principal, d ando finalmente u n d i a g r a m a d e flujo, q u e p r o g r a m a d o e n e n s a m b l a d o r , r e a l i z a la contraparte del relevador convencional. 3.2.1. ALGORITMOS DE PROTECCION AL GENERADOR. Los algoritmos a implementar son los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Protección Protección Protección Protección Protección Protección Protección Protección Protección Protección d i f e r e n c i a l (87G). c o n t r a f a l l a s a t i e r r a e n el e s t a t o r (64G). c o n t r a p é r d i d a d e c a m p o (40 ) . c o n t r a f a l l a s a t i e r r a e n el c a m p o (64F). c o n t r a s o b r e v o l t a j e (59G). d e s o b r e c o r r i e n t e d e s e c u e n c i a n e g a t i v a (4 6 G ) c o n t r a t e m p e r a t u r a a l t a e n el e s t a t o r (49G). d e v o l t a j e b a l a n c e a d o (60). d e p o t e n c i a i n v e r s a (32G). de baja frecuencia (81G). 1.- PROTECCION DIFERENCIAL DEL GENERADOR (87G). Esta protección actúa principalmente contra corto circuito entre fases dentro de los devanados del generador. Se emplea u n relevador d iferencial de corriente, el cual puede d e f i n i r s e como un relevador que opera cuando la dif e r e n c i a de dos o más cantidades eléctricas similares exceden una cantidad predeterminada. E n e s t o s r e l e v a d o r e s , l o s T r a n s f o r m a d o r e s d e C o r r i e n t e (TC) s o n c o l o c a d o s en a m b o s e x t r e m o s d e l e l e m e n t o a p r o t e g e r , y sus s e c u n darios son conectados en paralelo con la bobina de operación del relevador para formar un sistema de corriente circulante, como s e m u e s t r a e n la f i g u r a 3.7a. El voltaje inducido en el secundario de los TC hará circular u na corr i e n t e a través de la impedancia combinada de los alambres y l o s TC, c o m o s e m u e s t r a e n l a f i g u r a 3.7b. N o r m a l m e n t e , las c or r i e n t e s secundarias de lo TC circula entre ellos y no fluye c o r r i e n t e a t r a v é s d e la b o b i n a d e l r e levador, p o r lo que: 36 Cto Flg. 3,7, Protección usando cQ , P r i n c i p i o d © b D . Diagrama de r e l e v o d o r e e d If e r e n c 1e. Ie e , protección diferencial aiamoraao para la p r o t , d i r , E s t e es el caso para las fallas qu e o c u r r e n fuera de la zona protegida. P e r o s i u n a f a l l a o c u r r e e n e l p u n t o F, d e n t r o d e l a zona protegida, se presenta una d iferencia de corriente de : 37 q u e c i r c u l a p o r l a b o b i n a d e .o p e r a c i ó n d e l r e l e v a d o r , si es t a c o r r i e n t e es m a y o r q u e u n v a l o r p r e d e t e r m i n a d o |lp|, c a u s a r á q u e el r e l e v a d o r d i s p a r é las p r o t e c c i o n e s de los c i r c u i t o s c o n e c t a d o s a éste. Por lo tanto, y se el r e l e v a d o r d i s p a r a cuando: rest r i n g i r á cuando: El algoritmo de protección diferencial del generador responde d e m a n e r a in s t a n t á n e a , es decir, n o u t i l i z a el c o n c e p t o d e r e tardo de tiempo. Sin embargo, para no realizar un disparo innecesario, se a n a l i z a n las c o r r i e n t e s de e n t r a d a y s a l i d a de las tr e s fases, s i s e d e t e c t a q u e l a d i f e r e n c i a e s t a e n el- l í m i t e o p o r a r r i b a d e lo e s t a b l e c i d o , se r e g i s t r a el e v e n t o y se c o n t i n u a c o n los d emás algoritmos. Si e n el s i g u i e n t e r e c o r r i d o de la c o o r d i n a c i ó n se v o l v i e r a a r e g i s t r a r la i n c i d e n c i a d e fa l l a , el a l g o r i t m o r e s p o n d e a la s i t u a c i ó n a c t i v a n d o su p r o t e c c i ó n , est o s i g n i f i c a q u e sac a de o p e r a c i ó n a los dispo s i t i v o s involucrados y da a v iso a la central de que operó dicha protección. En la figura 3 .8. se m u e s t r a el di a g r a m a de flujo. 2. P R O T E C C I O N C O N T R A F A L L A A T I E R R A E N E L E S T A T O R D E L G E N E R A D O R (64G). La p rotección contra falla a tierra en el estator del g e n e r a d o r f u n c i o n a s o b r e l a b a s e d e d e t e c c i ó n d e v o l t a j e e n el neutro del sistema estando aterrizado a través de una alta impedancia. En este esquema se emplea u n transformador (como se m u e s t r a en la fig. 3.9.), d e b i d o a q u e resistencia para amortiguar el circuito. 38 de se distribución requiere una PROTECCIONES: 1.DISPARO INTERRUPTOR GENERADOR (52G). 2.BLOQUEO CIERRE INT. GENERADOR (52G). 3.DISPARO INTERRUPTOR DE CAMPO <41G>. 4.BLOQUEO CIERRE INT. DE CAMPO <4iG). 5.DISPARO ÜALUULA DE PARO (65). 6.DISPARO INT. DE AUXILIARES (52A). 7.BLOQUEO CIERRE INT. DE AUXILIARES. 8.ALARMA ’ ’ DISPARO PROTECCION GENERADOR” 9.DISPARO UALUULAS CORTE COMBUSTIBLE A CALDERA. Relevfldor de SobrevoItaj e FIg, 3.9, Protección el estator contra aei follo a tierra en generador , E n c o n d i c i o n e s n o r m a l e s el v o l t a j e es cero, e x c e p t u a n d o la c o m p o n e n t e d e 3era. a r m ó n i c a q u e p u e d e s e r s i g n i f i c a t i v a p e r o q u e se e l i mina m e d i a n t e u n filtro dent r o del p r o p i o relevador. P a r a e s t a p r o t e c c i ó n se e m p l e a u n r e l e v a d o r de s o b r e v o l t a j e , el cual p r e s e n t a las siguientes c a r a c t e r í s t i c a s : a). F i l t r o d e 3era. a r m ó n i c a . Q u e c o n s i s t e e n un capacitor en serie con la bobina del r e l e v a d o r , q u e r e d u c e su s e n s i b i l i d a d a la tercera armónica. b) . R a n g o bajo. N o r m a l m e n t e d e 5 a 20 V o l t s p a r a energizarse. El v o l t a j e de a r r a n q u e se a j u s t a p o r m e d i o del "tap" de la bo b i n a d e o p e r a c i ó n , el t i e m p o c o n la " p a l a n c a d e t iempo", lo que se l o g r a v a r i a n d o el á n g u l o de r e c o r r i d o d e l disco. Par a c u b r i r el 95% del devanado, el t ap de la bobi n a del r e l e v a d o r d e b e a j u s t a r s e a 5% d e l v o l t a j e q u e se o b t i e n e p a r a u n a f a l l a e n la s a l i d a d e l d e v a n a d o , o sea: Vmax = 240 Vtap = 0 . 0 5 / 1.732 = 138.6 V o lts V m a x = 6.9 3 V o l t s 40 en secundario. Donde se us a el tap más próximo, sensibilidad deseada. 5 ó 7 Volts de acuerdo a la La a c c i ó n de r e t a r d o d e .tiempo a d m i t e u n a j u s t e mayor, en vista de q u e la falla a tierra no c a usa d e s t r u c c i ó n de lam i n a c i ó n por ser de c o r r i e n t e baja, por otra parte, se desea un t i empo mayor para e v i t a r oper a c i o n e s no de s e a d a s p or fallas externas. El a l g o r i t m o de p r o t e c c i ó n p r e s e n t a dos p o s i b l e s s i t u a c i o n e s de operación, que consisten: en u n e s tado de alarma que se origina cu a n d o el v o l t a j e s e n s a d o e n t r e el e s t a t o r y tierra, est a e n t r e los r a n g o s de: 5 volts y el e s t a d o d e d i s p a r o >= voltaje a tierra se p r e s e n t a voltaje a tierra > 0 volts cuando: > 5 volts. t e n i e n d o u n r e t a r d o de t i e m p o de 2 se g u n d o s . Si al f i n a l i z a r este l a p s o s e o b s e r v a q u e e l v o l t a j e s e n s a d o e s t á p o r e n c i m a d e 5v o l t s , se a c t i v a n las prot e c c i o n e s . para este En ambos casos, su registro. La algoritmo. 3. se t ransmiten señales de aviso a la central f i g u r a 3.10. m u e s t r a el d i a g r a m a d e f l u j o de PROTECCION CONTRA PERDIDA DE CAMPO (40G). La protección contra pérdida de campo tiene por función detectar excita c i ó n baja y dar alarma antes de que la o p eración del gener a d o r se vuelva inestable. Las causas a). p r i n c i p a l e s d e b a j a e x c i t a c i ó n son: Regulador de voltaje desconectado y m a n u a l de e x c i t a c i ó n d e m a s i a d o bajo. ajuste b). Falla de escobillas. c). Apertura del interruptor de campo principal o del campo del excitador. d). C o r t o circuito en el campo. e). F a l t a de a l i m e n t a c i ó n al e q u i p o de exci t a c i ó n . Para esta protección, se emplean c omúnmente los relevadores de distancia conectados a transformadores de corriente y potencial del generador. 41 El f e n ó m e n o de p é r d i d a de e x c i t a c i ó n es trifá s i c o , p o r lo que se e m p l e a s o l a m e n t e u n r e l e v a d o r m o n o f á s i c o p a r a d e t e c t a r l o , el cu a l es r e p r e s e n t a t i v o de las c o n d i c i o n e s t r i f á sicas. La c o n e x i ó n p a r a d i c h a p r o t e c c i ó n se m u e s t r a en la figu r a 3.11. " Pig. a.'l'l. P r o t a c c i o n c o n t r a p a r d i d a d a c a m p o <3e I g e n e r a d o r Los relevadores de distancia son de acción instantánea, por lo q u e c o n t i e n e n u n r e l e v a d o r d e t i e mpo, p a r a r e t a r d a r la o p e r a c i ó n del c o n j u n t o y e v i t a r así d i s p a r o s n o d e s e a d o s . E s t o es d e b i d o a que el g e n e r a d o r no requiere un d i s p a r o i n m e diato con la p é r dida parcial del campo. E l d i s p a r o d e é s t a p r o t e c c i ó n s e b l o q u e a c o n e l r e l e v a d o r 60, el cu a l d e t e c t a f u s i b l e s fundi d o s en el c i r c u i t o d e t ensión. El a l g o r i t m o de p r o t ección r e a liza lecturas de voltajes, corrientes y factor de potencia requerido, c a l c u l a n d o así la impedancia del generador. A t r a v é s de e s t a i m p e d a n c i a se d e t e c t a u n a f alla d e n t r o d e la o p e r a c i ó n d e l s i stema, c o m p a r a n d o los v a l o r e s de i m p e d a n c i a q u e se o b t u v i e r o n c o n t r a valores fijos, q ue s i r v e n como los d e l i m i t a d o r e s pa r a s e ñ a l a r el r e t a r d o de t i e m p o c o r r e s p o n d i e n t e . El d i a g r a m a de f l u j o se o b s e r v a e n la f i g u r a 3.12. 43 4. PROTECCION CONTRA FALLAS A TIERRA EN EL CAMPO (64F). E s t a p r o t e c c i ó n a c t ú a c u a p d o se p r e s e n t a u n a falla a tie r r a en cualquier punto del circuito de campo, y se emplea para dar a l a r m a c o n la f i n a l i d a d d e que la u n i d a d s e a r e t i r a d a de s e r v i c i o p ar a su i n s p e c c i ó n , t a n p r o n t o c o m o las c o n d i c i o n e s de ca r g a del sistema lo permitan. La p r i m e r a f a l l a a t i e r r a en el c a m p o no imp i d e segu i r operando pero se deb e reparar antes de que se p r e s e n t e la siguiente, pues eso significaría un corto circuito, lo que o c a s i o n a r í a v i b r a c i o n e s y c a l e n t a m i e n t o i r r e g u l a r en el rotor. E n la f i g u r a 3.13. se m u e s t r a la c o n e x i ó n u t i l i z a d a p a r a la protección: Fig. 3.13. Protección contra falla en el campo de i g e n e r a d o r , E l e l e m e n t o d e t e c t o r es u n r e l e v a d o r s o b r e c o r r i e n t e o de s o b r e v o l t a j e i n s t a n t á n e o , y a j u s t e q u e t i e n e es la c o r r i e n t e o voltaje al que se deb e disparar. El a l g o r i t m o de p r o t e c c i ó n s e n s a el v o l t a j e e x i s t e n t e en los d e v a n a d o s d e c a m p o d e l g e n e r a d o r r e a l i z a n d o u n a c o m p a r a c i ó n c o n el v o l t a j e de r e f e r e n c i a . E n el cas o de q u e d e t e c t e u n v o l t a j e m a y o r se da un aviso de alarma a la central, par a que el op e r a d o r decida si r e t i r a o n o a la u n idad. El d i agrama de flujo se representa en la 45 figura 3.14. 5. PROTECCION CONTRA SOBREVOLTAJE EN EL GENERADOR (59G). La p r o t e c c i ó n p o r sobrevpl-taje se p r o p o r c i o n a al g e n e r a d o r d e b i d o a q u e al h a b e r u n a p é r d i d a de carga, el g e n e r a d o r esta sujeto a una sobrevelocidad. E s t e f e n ó m e n o es t r i f á s i c o por lo c u a l b a s t a c o n m e d i r v o l t a j e entre dos fases del generador, usando un relevador monofásico. El a j u s t e p a r a el e l e m e n t o i n s t a n t á n e o o p e r a e n t r e 1.15 y 1.20 v e c e s el v o l t a j e m á s alt o de o p e r a c i ó n no r m a l . Par a el r e t a r d o de t i e m p o se da u n l a p s o de 2 a 3 s e g u n d o s p a r a el v o l t a j e de 1.15 veces. P a r a e s t e t i p o d e f alla, se p r e f i e r e m a n t e n e r r o d a n d o al g e n e r a d o r p a r a v o l v e r a e x c i t a r y r e s i n c r o n i z a r t a n p r o n t o c o m o se hay a e l i m i n a d o la c a u s a q u e p r o v o c ó el d i s t u r b i o . La figura 3.15. mu e s t r a la forma de c o n e x i ó n para está protección: Flg, 3,13, Protección contra soorevoitajs en e generador El algoritmo de protección involucra tan solo la comparación d el v o l taje de l í nea con valores p r e v i a m e n t e e s tablecidos, lo cual da inicio a un r e t ardo de tiempo. 47 S i al e s t a r r e a l i z a n d o el a n á l i s i s de l a i n f o r m a c i ó n el v o l t a j e e s t a p o r a r r i b a d e l v a l o r d e l v o l t a j e de a r r anque, se da p a s o a l e e r el t i e m p o del s i s t e m a s u m á n d o l e el re t a r d o d e t i e m p o correspondiente y solo se t i ene que analizar las siguientes m u e s t r a s p a r a o b s e r v a r si el v o l t a j e s i g u e en falla, d a n d o pas o posteriormente al disparo de los interruptores, o en caso contrario, reinicializar los t e m p o r i z a d o r e s . Sin embargo, si al d e t e c t a r que el voltaje sobrepasa un voltaje m áximo permitido, de manera inmediata sé procede a dar una acción de disparo. L a f i g u r a 3.16. m u e s t r a el d i a g r a m a d e flujo. 48 FIG. 3.ib. PROTECCION DE 30BPEU0LTAJE EN EL GENERAI'ÚF: <59G). 6. PROTECCION DE SOBRECORRIENTE DE SECUENCIA NEGATIVA (46). La protección de sobrecorriente de secuencia negativa protege al g e n e r a d o r de t o d a c l a s e de c o r r i e n t e s a s i m é t r i c a s q u e c a u s a n c o r r i e n t e s d e d o b l e f r e c u e n c i a y c a l e n t a m i e n t o en el rotor. Estas corrientes asimétricas a). Fallas b). Una fase abierta al g e n erador. c). Cargas desbalanceadas s e p u e d e n d e b e r a: asimétricas en alta tensión. en algún circuito conectado o monofásicas. Los relevadores de sobrecorriente de secuencia negativa c o n t i e n e n u n f i l t r o de s e c u e n c i a s q u e a p a r t i r de las c o r r i e n t e s ae las t res fases obtiene u n v o l t a j e p r o p o r c i o n a l a su com p o n e n t e de sec u e n c i a negativa. La c a r a c t e r í s t i c a de o p e r a c i ó n d el »relevador asemeja a c u r v a d e r e s i s t e n c i a al c a l e n t a m i e n t o d e l r o t o r del gener a d o r . El d i a g r a m a de c o n exión se m u e s t r a en la figura = ig 3 "7 ^c-.scc'on es soorecorr iente neostf va 50 3.17. Ge s s c ü s n c ' e la del La ecuación que expresa la curva de calentamiento tolerable r o t o r e n f u n c i ó n d e s u c o r r i e n t e d e s e c u e n c i a n e g a t i v a es: d o n d e la c o n s t a n t e K d e p e n d e d e l d i s e ñ o d e l g e n e r a d o r , e I d e la capacidad nominal del generador. El t a p d e l r e l e v a d o r s e a j u s t a al v a l o r m á s p r ó x i m o a la corriente nominal del generador. El a j u s t e d e l r e t a r d o de t i e m p o se t o m a a p a r t i r de la c u rva de tiempo-co r r i e n t e de secuencia negativa, donde se escoge un valor de tiempo tal que q uede siempre abajo de la curva del generador. Esta protección opera en función de causas externas al generador, por lo que la unidad debe quedar rodando y excitada para ser r e s i n c r o n i z a d a t a n p r o n t o com o se h a y a e l i m i n a d o la c a u s a del disparo. E l a l g o r i t m o o p e r a b a j o d o s p o s i b l e s s i t u a c i o n e s , q u e son: el d e d a r u n a v i s o d e a l a r m a y la d e r e a l i z a r u n a a c c i ó n de disparo. Para ello, a n a l i z a la c o r riente de sec u e n c i a n e g a t i v a p roveniente de c a m p o y v e r i f i c a si est á en la zona de d i s p a r o o de alarma, de acuerdo a valores ya especificados del relevador. Si e s t á en la zon a de alarma, se p r o c e d e a i n i c i a l i z a r el t e m p o r i z a d o r , y en c a s o de q u e la f a lla p e r s i s t a se p r o c e d e a dar una acción de disparo. El d i a g r a m a de flujo se ve en la figura 51 3.18. c I'j. ¿.lo. PROTECCION DE SOBRECOSÍIENTE DE SECUENCIA NEGATIVA (4b<3>. 7. PROTECCION CONTRA TEMPERATURA ALTA EN EL ESTATOR (49G). Esta p r o t e c c i ó n de t e c t a las c o n d iciones de op e r a c i ó n c a u s a n c a l e n t a m i e n t o e n el gener a d o r , q u e son p r i n c i p a l m e n t e : a). que Sobrecarga continua. b ) . S i s tema de e n f r i a m i e n t o dañado. c ) . Sistema de enfriamiento mal ajustado. La p r o t e c c i ó n c o n t r a t e m p e r a t u r a alt a e n el e s t a t o r op e r a por m e d i o de u n m e d i d o r de t e m p e r a t u r a q u e es g e n e r a l m e n t e del tipo puente de Wheatstone, que recibe señal de un detector de resistencia intercalada en el embobinado del generador. Para la c a l i b r a c i ó n de los puntos de d i s paro y alarma se t i enen los siguientes ajustes: para la alarma, se a j u s t a n los c o n t a c t o s a u n a t e m p e r a t u r a d e l o r d e n d e '10 a 15°C a b a j o d e la temperatura máxima de operación del aislamiento del estator, para el c a s o de dispa r o , se ajustan entre 0 y 5°C a b a j o d e la temperatura máxima de operación de aislamiento del estator. El f e n ó m e n o d e c a m b i o s d e t e m p e r a t u r a es u n p r o c e s o q u e t arda u n t i e m p o c o n s i d e r a b l e m e n t e largo, por lo q u e no es t a n i m p o r t a n t e realizar su análisis de m a nera continua, sino que solo cada d e t e r m i n a d o pe r í o d o de tiempo, y ú n i c a m e n t e v e r i f i c a r en que rango de temp e r a t u r a esta la u n idad y tomar la d e c i s i ó n de dar u n aviso de alarma o en el caso extremo u n disparo. El di a g r a m a de flujo se mu e s t r a en la f i gura 53 3.19. FIG. 3.19. PROTECCION POR TEMPERATURA EN EL ESTATOR (49<3). ALTA 8. PROTECCION DE VOLTAJE BALANCEADO (60). La protección de voltaje balanceado bloquea a otros relevadores de p r otección del generador cuando se funde un fusible en los transformadores de potencial a los cuales se encuentran co n e c t a d o s , c o n el o b j e t o de e v i t a r q u e d i c h o s r e l e v a d o r e s ope r e n c u a n d o se p i e r d e el v o l t a j e de a l i m e n t a c i ó n , lo q u e n o es d e s e a b l e para el funcionamiento del generador. Estas fallas se p u e d e n m a n i f e s t a r de dos maneras: a). Falla de fusible en el lado de excitación: que produce sobreexcitación del generador. lo b). F a l l a de f u s i b l e en el la d o d e p r o t e c c i ó n : lo que produce disparo equivocado de algunas protecciones. El relevador d e t ecta a qué circuito c o r r esponde el fusible fundido, y toma las precauciones necesarias para evitar las c o n s e c u e n c i a s m e n c i o n a d a s . L a f i g u r a 3.20. m u e s t r a l a f o r m a de c onexión para esta protección: m e d i c io n y e x c ít a c i o n proteccion Fía, 3,20, Protección 55 ae vo lta je Da l a n c e a d o , E l r a n g o d e a j u s t e , p a r a q u e l o s c o n t a c t o s c i e r r e n , es d e 80% del v o l t a j e n o m i n a l (120 volts) a p l i c a d o a u n j u e g o de bob i n a s , y de 100% del v o l t a j e n o minal en.el otro j u ego de bobinas. E n el a l g o r i t m o de p r o t e c c i ó n se a n a l i z a la c o n d i c i ó n d e los fusibles del lado de protección y del lado de excitación, indicando si a l g u n o de e s t o s e s t á f uera de o p e r a c i ó n , c o n so l o v e r i f i c a r qué porcentaje de d esbalance existe entre las fases de voltaje. El e s t a d o de a l a r m a se da c u a n d o se d e t e c t a u n v a l o r n u l o en los d a t o s de c a m p o o c u a n d o se d e t e c t a q u e el d e s b a l a n c e e n t r e las f a s e s e s m a y o r o i g u a l a u n 20% . El d i a g r a m a de f lujo se p u e d e o b s e r v a r en la figu r a 56 3.21. F I G . 3 . 2 1 . P R O T E C C I O N D E 'JOLT A J E B f l L A N C E A D C '.‘O ’. 9. PROTECCION DE POTENCIA INVERSA (32G). La p r o t e c c i ó n de p o t e n c i a i n v e r s a d e t e c t a si el g e n e r a d o r esta r e c i b i e n d o p o t e n c i a d e l sistem?,- d i s p a r a n d o d e s p u é s d e u n r e t a r d o de tiempo. E s t e f e n ó m e n o se p r e s e n t a c u a n d o su t u r b i n a ya no le en t rega potencia, y empieza a a b s orber la n e c e s a r i a para m a n t e n e r s e en sincronismo. Esta pé r d i d a de potencia se p u ede d e ber a las s iguientes causas: a). F a l l a en la propia turbina. b). F a l l a en la caldera. c). Pr o b l e m a de o p e r a c i ó n en el s i s t e m a e l é c t r i c o (subdivisión desequilibrada delsistema, etc). La c o n e x i ó n de esta p r o t e c c i ó n se m u e s t r a en la figura Fig 3.22 Protección ce potencia 58 inversa aeI 3.22. genersoor La m o t o r i z a c i ó n d e l g e n e r a d o r es t o l e r a b l e p o r u n c o r t o t i e m p o si n o e s u n a f a l l a m e c á n i c a d e l a t u r b i n a . Si se ma n t i e n e por un tiempo mayor, causa c a l e n tamiento e x c e s i v o en partes de la turbina. E n c a s o s d e q u e la m o t o r i z a c i ó n d e l g e n e r a d o r se d e b a a u n a f alla e n la t u r b i n a , o u n a f alla en la c a l d e r a , la p r o t e c c i ó n de p o t e n c i a i n v e r s a se c o m p o r t a c o m o u n a p r o t e c c i ó n de r e s p a l d o a las p r o t e c c i o n e s d e e s e e q u i p o , las c u a l e s d e b e n s a c a r d e o p e r a c i ó n al generador. El a j u s t e d e e s t e r e l e v a d o r se t i e n e a u n 50% d e la p o t e n c i a m í n i m a d e m o t o r i z a c i ó n d e l g e n e r a d o r , e s t o es, la p o t e n c i a q u e tiende a t o mar del sistema e l é c trico al cual esta conectado. Para el segundos. retardo en tiempo se tiene un ajuste del orden de 5 El algoritmo de protección se basa en c a l cular la pot e n c i a real de la línea trifásica. Par a ello, t r a s l a d a de la zon a de m e m o r i a , l o s v a l o r e s de v o l t a j e y c o r r i e n t e d e c a d a f ase, y se i n s e r t a n e n el " s t a c k " d e l c o p r o c e s a d o r p a r a m u l t i p l i c a r l o s p o r el f a c t o r de p o t e n c i a ; es t e p r o c e s o se r e a l i z a u n o p o r cad a fase. Al finalizar, se s u m a n las p o t e n c i a s c a l c u l a d a s y se i n s p e c c i o n a c o n t r a u n v a l o r d e r e f e rencia, y se o b s e r v a si e s t e v a l o r es n o r m a l o p r e s e n t a u n a falla. E n el c a s o de e x i s t i r la falla, se i n i c i a l i z a la c u e n t a t e m p o r i z a d o r . L a f i g u r a 3.23. m u e s t r a e l d i a g r a m a de flujo. 59 del i Q RETURN ) FIG'. 3 . 2 3 . P R O T E C C I O N D E P O T E N C I A I N V E R S A ' 2 2 3 ) 10. PROTECCION DE BAJA FRECUENCIA (81). Esta protección se emplea en turbogeneradores de gran c a p a c i d a d , e n v i s t a d e q u e l a s .aspas g r a n d e s , en l a p a r t e d e baja p r e s i ó n de la turbina, p r e s e n t a n problemas de v i b r a c i ó n a baja velocidad. La ope r a c i ó n a baja frecuencia se p u e d e p r e s entar t r a n s i t o r i a m e n t e c u a n d o se s u b d i v i d e el s i s t e m a e l é c t r i c o o a una s obrecarga del sistema. E l c r i t e r i o q u e s e u t i l i z a p a r a m e d i r l a v e l o c i d a d d e la t u r b i n a es la f r e c u encia, q u e a d e m á s ind i c a q u e el g e n e r a d o r esta e x c i t a d o . La f orma de c o n e x i ó n es s i m i l a r a la d e p r o t e c c i ó n con t r a sobrevoltaje. Los pasos de frecuencia de 58.5 H z . h a cia abajo se c o n ectan p ara d i s p a r a r ex c l u s i v a m e n t e a los i n terruptores de potencia. En este caso la unidad quedará girando y excitada, dando servicio a sus auxiliares, disponible para ser resincronizada tan pronto como las condiciones del sistema lo permitan. E l e l e m e n t o a j u s t a d o a 59 H z . g e n e r a l m e n t e s e c o n e c t a p a r a dar alarma únicamente. La turbina resiste H z . b a s t a n t e tiempo, de m a n e r a q u e se d a o p o r t u n i d a d al o p e r a d o r para efectuar maniobras correctivas. Lo s r a n g o s d e a j u s t e se m u e s t r a n e n la f i g u r a 3.24. _ D I ___ } _ D R _ 58.5 [ _N | ___ N 60 59' ]_DR 61 J_ _ D I _ 61.5 En donde: DI: D i s paro Instantáneo. DR: D i s p a r o c o n retardo. N : O p eración normal. Fig. 3.24. Rangos de ajuste de los frecuencia. relevadores de El a l g o ritmo de p r o t e c c i ó n analiza las c o n d i c i o n e s del estado d e la t u r b i n a del ge n e r a d o r , ya sea q u e se e n c u e n t r e en c o n d i c i o n e s n o r m a l e s d e o p e r a c i ó n o, s i a l e x i s t i r c a m b i o s s i g n i f i c a t i v o s e n la fre c u e n c i a de op e r a c i ó n de la línea originen, en un momento determinado, un aviso de alarma o disparo de unidad. S i l a f a l l a s e e n c u e n t r a e n l a z o n a A, s e i n i c i a l i z a e l t e m p o r i z a d o r c o n s u r e t a r d o d e t i e m p o d e t e r m i n a d o , d a n d o a v i s o de a l a r m a al o p e r a d o r p a r a q u e d e c i d a si c o n t i n u a o n o o p e r a n d o la u n i d a d . E n e l c a s o d e q u e l a f a l l a s e l o c a l i c e e n l a z o n a B, s e a c t i v a u n r e t a r d o d e t i e m p o m e n o r a l a p r i m e r a z ona, c o n la finalidad de s a l v a g u a r d a r al e q u i p o de u n a f a l l a m á s severa. El d i a g r a m a d e f l u j o s e m u e s t r a en l a f i g u r a 3.25. 61 opera 1 FI'3. ¿.-i. FRúTEC'vION P O R BhJh F R E C ü E N v . I.s i j . 3.2.2. ALGORITMOS DE PROTECCION DE TRANSFORMADORES. A continuación se d e scriben utilizadas en los transformadores. 1. 2. 3. 4. 5. Protección Protección Protección Protección Protección 1. PROTECCION DIFERENCIAL las protecciones comúnmente D i f e r e n c i a l (87A). B u c h h o l z (63). ' T é r m i c a (49). de S o b r e c o r r i e n t e de Fase (50/51). d e S o b r e c o r r i e n t e a T i e r r a (51N). (87T). En el sistema tipo unidad, el relevador d i f e r e n c i a l del transformador se conecta normalmente para incluir tanto al generador como al transformador. Este arreglo proporciona p r o t e c c i ó n a d i c i o n a l al g e n e r a d o r p o r s u p e r p o s i c i ó n d e las zonas d e p r o t e c c i ó n . El a r r e g l o se m u e s t r a e n la f i g u r a 3.26. transrormador en consxlon ttpo unidad Se d e b e n o tar que los tra n s f o r m a d o r e s de p o t e n c i a p r i ncipal en conexión Estrella-Delta presentan problemas especiales. El p r o b l e m a , e n e s t e caso, es q u e l o s t r a n s f o r m a d o r e s d e c o r r i e n t e q ue e stán conectados en las líneas, tienen un ángu l o de fase d i f e r e n t e e n t r e las c o r r i e n t e s p r i m a r i a s y s e c u n d a r i a s . 63 E s t e á n g u l o d e f a s e c r e a u n a c o r r i e n t e d i f e r e n c i a l e n el r e l e v a d o r si los t r a n s f o r m a d o r e s de c o r r i e n t e e s t á n c o n e c t a d o s d i r e c t a m e n t e al r e levador. El m é t o d o m á s s i m p l e y a m p l i a m e n t e u s a d o es el d e c o n e c t a r los devanados, s e c u n d a r i o s de los T C e n t a l f o r m a de q u e se p r o d u z c a u n a c o m p e n s a c i ó n de la d i f e r e n c i a de á n g u l o de fase. E s t o se logra con e c t a n d o los TC en el lado estrella, del t r a n s f o r m a d o r principal, en c o n e x i ó n d e lta y los TC en el lado delta, del transformador principal, en una conexión estrella. Por otro parte, la v a r i a c i ó n en las conexiones de los t r a n s f o r m a d o r e s de c o r riente c on respecto a la con e x i ó n d i f e r e n c i a l no r m a l , s e d e b e a q u e la c o r r i e n t e m a g n e t i z a n t e del t r a n s f o r m a d o r t i e n e u n c o n t e n i d o a p r e c i a b l e d e a r m ó n i c a s d u r a n t e c o n d i c i o n e s de sobrevoltaj e . C o n est a a l t e ración se p u ede evit a r la ope r a c i ó n del r e l e vador diferencial bajo condiciones de sobreexcitación. E n c u a n t o a la p r o t e c c i ó n del t r a n s f o r m a d o r de p o t e n c i a de servicios auxiliares, se utiliza u n relevador diferencial separado, como se m u e s t r a en la figura 3.27., ya que el relevador q ue protege al t r a n s f o r m a d o r p r i n c i p a l no es lo s u f i c i e n t e m e n t e s e n s i b l e pa r a proporcionar esta protección. F íg . 3 . 27 . P r o t e c c I orí tra n s fo rm a a o r d ife re n c ia I de I a u x llla r Además, el transformador principal requiere de una alta re l ación de TC para limitar la c o rriente secundaria, mie n t r a s que el t r a n s f o r m a d o r de servicios p r opios p u ede o p e r a r s e c on TC con u n a r e l a c i ó n m á s a p r o p i a d a al t a m a ñ o d e l mismo. 64 C o n el fin de d i s m i n u i r el d a ñ o q u e ocurre, c o m o c o n s e c u e n c i a d e u n a f a l l a en el t r a n s f o r m a d o r de s e r v i c i o s a u x i l i a r e s , se utilizan protecciones diferenciales de alta velocidad de porcentaje, t a nto en éste como en el tr a n s f o r m a d o r de p o t encia principal. En el realizar la se o b s e r v a arriba del ca l c u l a el 2. a l g o r i t m o d e p r o t e c c i ó n s e d e t e c t a l a f a l l a c u a n d o al comparación, entre las c o r r ientes de e n t rada y salida, qu e la diferencia, en t é r minos de porcentaje, está por 2 0 %, e n e s t e c a s o s e i n i c i a l i z a e l t e m p o r i z a d o r y s e retardo de tiempo correspondiente. PROTECCION BUCHHOLZ (63 ) . Esta protección se aplica a transformadores del tipo "conservador", en el que el tanque del transformador está c o m p l e t a m e n t e lleno de aceite, y u n tubo un e dicho tanque a uno auxiliar o "conservador", que actúa como cámara de expansión. El r e l e v a d o r e m p l e a d o en e s t a p r o t e c c i ó n a p r o v e c h a el c a l o r pr o d u c i d o por la alta corriente local q ue h ace que se d e s c o m p o n g a e l a c e i t e d e l t r a n s f o r m a d o r a t e m p e r a t u r a s s u p e r i o r e s a l o s 3 5 0 "C, lo c u a l h a c e q u e se p r o d u z c a u n gas q u e s i r v e p a r a d e t e c t a r las fallas en los devanados. A este relevador se le conoce como relevador de Buchholz. El re l e v a d o r se coloca en la tu b e r í a q ue c o m unica el tanque p r i n c i p a l c o n el tanque conservador, y co n t i e n e dos ele m e n t o s de a c c i ó n , c o m o s e m u e s t r a e n l a f i g u r a 3.28. La v e n t a j a p r i n c i p a l de los r e l e v a d o r e s B u c h h o l z c o n s i s t e en q u e i n d i c a n fal l a s i n c i pientes, es decir, fal l a s e n t r e v u e l t a s o c a l e n t a m i e n t o del núcl e o y con ello, p e r m i t e n que u n t r a n s f o r m a d o r se p u e d a r e t irar de servicio antes de que le o c urra un d a ñ o grave. Par a fallas severas, la g e n e r a c i ó n súbita de gases causa movimiento de aceite y gas en el tubo que interconecta al t r a n s f o r m a d o r c o n el t a n q u e c o n s e r v a d o r y p o r lo t a n t o en el r e l e v a d o r B u c h h o l z , a c c i o n á n d o s e u n s e g u n d o m e c a n i s m o q u e a su vez opera u n interruptor de mercurio para disparo. Esta protección debe l l e v a r l a el trans f o r m a d o r principal, el de reserva y el auxiliar. 65 Tanque transíormaoores. En el al g o r i t m o de la pro t e c c i ó n Buchholz, lo qu e se compara es la p r e s i ó n e x i s t e n t e en el t a n q u e de a c e i t e c o n t r a u n a p r e s i ó n d e r e f e r e n c i a , y e n c a s o d e d e t e c t a r u n a f a l l a s e i n i c i a l i z a el temporizador. 66 3. PROTECCION TERMICA (49). La protección al transformador contra daño debido a t emperaturas excesivas, es proporcionada por u n relevador térmico, que r e s ponde tanto a la temp e r a t u r a del a c e i t e como al efecto ca l e n t a d o r de la c o r r i e n t e de carga; e n e s t o s r e l e v a d o r e s el e l e m e n t o t e r m o s t á t i c o e s t a s u m e r g i d o en el a c e i t e d e l t r a n s f o r m a d o r y r e cibe además u na c o r r i e n t e p r o p orcional a la c o r r i e n t e de carga, d e t a l fo r m a , q u e l a t e m p e r a t u r a d e l e l e m e n t o s e r e l a c i o n a c o n la t e m p e r a t u r a total que los dev a n a d o s del t r a n s f o r m a d o r alcanzan du r ante su operación. El d a ñ o q u e p o d r í a c a u s a r las a ltas t e m p e r a t u r a s e n los d e v a n a d o s es u n a c e l e r a d o d e t e r i o r o del a i s l a m i e n t o . La f i g u r a 3.29. m u e s t r a e l e s q u e m a d e p r o t e c c i ó n t é r m i c a , en el c u a l u n t r a n s f o r m a d o r d e c o r r i e n t e m o n t a d o s o b r e u n a d e las boquillas del transformador suministra corriente a la bobina c a l e n t a d o r a d e l bu l b o t e r m o e l é c t r i c o , la cu a l c o n t r i b u y e al c alor apr o p i a d o para simular la temp e r a t u r a del transformador. La f u n c i ó n de la p r o t e c c i ó n t é r m i c a es la d e p r o p o r c i o n a r u n a i n d i c a c i ó n m á s d i r e c t a de la t e m p e r a t u r a d e l d e v a n a d o q u e la protección de temperatura del líquido. ' Fig, 3.29. P rotección térm ica, El a l g o ritmo de p r o t e c c i ó n c o m para la c o r r i e n t e de campo contra u n valor de corriente de sobrecarga, y en caso de existir u n a falla, se inicializa el t e m p o rizador y se ca l c u l a el retardo de tiempo correspondiente. 67 4. PROTECCION DE SOBRECORRIENTE DE FASE (50/51). Una falla externa a un transformador resulta en una sobrecarga q u e p u e d e o c a s i o n a r q u e e l t r a n s f o r m a d o r f a l l e s i l a f a l l a n o es librada prontamente. La p r o t e c c i ó n por so b r e c o r r i e n t e y falla a tierra, en la que se emplean relevadores de tiempo mínimo d e finido inverso, se a p l i c a n p a r a p r o t e g e r al t r a n s f o r m a d o r c o n t r a los e f e c t o s de los c o rto cir c u i t o s externos y las s obrecargas excesivas. Sin embargo, e s t a p r o t e c c i ó n ac t ú a c o m o de r e s p a l d o o de r e s g u a r d o c o n los ajustes correctamente escogidos. Los ajustes de corriente deben estar a valores superiores a los de la s o b r ecarga s o s t enida permitida, e i n f e riores a la míni m a corriente de corto circuito. La ca r a c t e r í s t i c a e x t r e m a d a m e n t e i n v ersa es la recomendada, porq u e se asemeja m u c h o a la curva térmica del transformador. L a p r o t e c c i ó n se u b i c a e n el lad o d e la a l i m e n t a c i ó n del t r a n s f o r m a d o r , c o m o se m u e s t r a e n la f i g u r a 3.30. y s o l o se a p l i c a al t r a n s f o r m a d o r auxiliar. Fig, 3,30, P r o t e c c i ó n ae r e s p a l d o c o n r e l e ­ v a d o r e s de s o D r e c o r r 1e n t e E l a j u s t e del t i e m p o t i e n e q u e ser alto, p a r a q u e c o r r e s p o n d a a los demás relevadores de sobrecorriente del sistema. de de el En el algoritmo se c o m p a r a la c o r r iente que se est á sensando campo contra un valor de TAP previamente establecido, en caso d e t e c t a r u na falla se i n i c ializa el t e m p o r i z a d o r y se calcula retardo de tiempo correspondiente. 68 5. PROTECCION DE SOBRECORRIENTE A TIERRA (51NT). E st e tip o de p r o t e c c i ó n s e - i n s t a l a para d e t e c t a r las fallas de tierra que ocurren dentro de la zona protegida del transformador. La c a n t i d a d de d e v a n a d o q u e q u e d a p r o t e g i d a c o n t r a f a l l a de t i e r r a l a d e t e r m i n a l a c o r r i e n t e p r i m a r i a m í n i m a a l a q u e o p e r a el r e l e v a d o r d e f a l l a de tierra. La p r o t e c c i ó n es p r o p o r c i o n a d a por u n r e l e v a d o r d e s o b r e c o r r i e n t e c o n e c t a d o c o m o s e m u e s t r a e n la f i g u r a 3.31. Flg.3.31. Protec c i ó n ae s o D r e c o r r l e n t e a tierra ae trangrorrmaor principe P a r a e l t r a n s f o r m a d o r a u x i l i a r , e l r e l e v a d o r s e c o n e c t a al s e c u ndario de u n transformador de corriente el cual esta aterrizado a t r a v é s de u n a resistencia: en este caso, la c a n tidad de d e v anado q u e e s t á p r o t e g i d o varía, de a c u e r d o a la c a p a c i d a d n o m i n a l d e la r e s i s t e n c i a de conex i ó n a t i erra y con el v a lor de a j uste del r e l e v a d o r . L a c o n e x i ó n s e m u e s t r a e n l a f i g u r a 3.32. 69 Fig 2 22 Protección ae soorecorri ente as I tronerormoaor a tierra auxiliar. E n el a l g o r i t m o d e p r o t e c c i ó n lo q u e h a c e es v e r i f i c a r que el v o l t a j e del neut r o sea si e m p r e igual a cer o volts, en caso c o n t r a r i o , se i n i c i a l i z a el t e m p o r i z a d o r y se c a l c u l a el re t a r d o de tiempo correspondiente. El d i a g r a m a de flujo que m u e s t r a todas o b s e r v a e n l a f i g u r a 3.33. 70 estas protecciones se C I S. 3 . 3 3 a . P R O T E C C I O N E S D E T R 4 N S F O R A I O?,ES. 3.3. PROGRAMAS DE AYUDA AL OPERADOR. S e d e s a r r o l l a r o n u n a serie, d e p r o g r a m a s d e a y u d a a l o p e r a d o r , con la finalidad de ofrecerle u n a m biente más amigable y pueda i n t e r a c t u a r c o n l o s r e l e v a d o r e s d e p r o t e c c i ó n . E s t o s p r o g r a m a s se r e a l i z a r o n en le n g u a j e C y se e n c u e n t r a n en u na c o m p u t a d o r a pe r s o n a l , l o c a l i z a d a e n el c u a r t o d e c ontrol. Estos 1. 2. 3. 4. 5. 6. programas son los siguientes: Desplegar diagrama unifilar. E stado de interruptores. A c t u a l i z a r estado de alarma. S e l e c c i ó n de ajustes. Reportes. Fe c h a y hora actuales. E l d i a g r a m a d e m e n ú s de la f i g u r a 3.34. m u e s t r a q u é es lo q u e d e s p l i e g a c a d a u n a de las o p c i o n e s m e n c i o n a d a s , así tamb i é n , se m u e s t r a el d i a g r a m a d e f l u j o e n l a f i g u r a 3.35. La función de cada una de las opciones es la sigui e n t e : 1. D E S P L E G L A R D I A G R A M A U N I F I L A R . Nos p r e s e n t a el d i a grama u n i f i l a r de la p l anta de Tula, Hidalgo. M u e s t r a los d i f e r e n t e s r e l e v a d o r e s y su i n t e r r e l a c i ó n c o n el e q u i p o p r i n c i p a l , com o son: el g e n e r a d o r , el t r a n s f o r m a d o r p r incipal y auxiliar. Este diagrama muestra, con u n código de c o l o r e s y d e u n a m a n e r a a udible, si el r e l e v a d o r e s t á en e s t a d o p r e c r í t i c o o crítico. El dia g r a m a u n i f i l a r q ue se p r e s e n t a en p a n t a l l a es el q u e se m u e s t r a e n l a f i g u r a 3.36. 2. E S T A D O D E I N T E R R U P T O R E S . M u e s t r a u n a s v e n t a n a s en d o n d e p o d e m o s r e v i s a r el e s t a d o de los r e l e v a d o r e s , t a n t o del g e n e r a d o r , c o m o el t r a n s f o r m a d o r . S a b e r si e s t á n e n e s t a d o d e o p e r a c i ó n n o r m a l o si e s t á el r e l e v a d o r a c t i v a d o , e s t o le s i r v e al o p e r a d o r p a r a s a b e r el e s t a d o a c t u a l que guarda cada relevador. 3. A C T U A L I Z A R E L E S T A D O D E A L A R M A S . M u e s t r a las mism a s ventanas o m e nús q ue el anterior, solo que en l u g a r d e o b s e r v a r ú n i c a m e n t e el e s t a d o de los r e l e v a d o r e s , se p u e d e n r e s t a b l e c e r para que o p e r e n nuevamente. Esto era lo que h a c í a a n t e r i o r m e n t e el o p e r a d o r c u a n d o iba al c u a r t o de r e l e v a d o r e s a r e s t a b l e c e r la pro t e c c i ó n que h a bía actuado, u na vez q u e se había regresado a condiciones de operación normal. 73 MENUS ESQUEMA DE PROTECCION ES CONVENCIONALES DE UNA CENTRAL TERMOELECTRICA EN CONEXION TIPO UNIDAD. 4. SELECCION DE AJUSTES. Muestra los menús anteriores, en los cuales podemos s e l e c c i o n a r c u a l q u i e r r e l e v a d o r y c a m b i a r las c a r a c t e r í s t i c a s de o p e r a c i ó n , c o m o son: c a m b i o d e l tap d e o p e r a c i ó n , retardos de tiempo, valores de v o l taje o corrientes de disparo, temperatura alta, etc. h a c i é n d o s e d e u n a m a n e r a m á s s e n c i l l a a la q u e se tenía convencionalmente. T a m b i é n se p u e d e n r e v i s a r l o s a j u s t e s c o n los que se está op e r a n d o actualmente. E n la f i g u r a 3.37. se m u e s t r a el d i a g r a m a de f l u j o del p r o g r a m a de ajustes, el cual abarca los dos incisos anteriores. 5. R E P O R T E S . E n e s t e m e n ú p o d e m o s t e n e r u n r e p o r t e d e p r o t e c c i o n e s de r e l e v a d o r e s q u e se d i s p a r a r o n en el día, o t o d o s l o s q u e se a c t i v a r o n en la semana, o en u n p e ríodo deter m i n a d o , podemos seleccionar que sean del Generador o del Transformador, y además c u e n t a c on impresión en papel al mo m e n t o en q ue se activa una protección, dándonos el t i e m p o p r e c i s ó de d i s p a r o , relevador a c t i v a d o , u n i d a d a q u e p e r t e n e c e , etc. Esta secuencia de eventos se t i ene en todo momento. L a f i g u r a 3.38.' m u e s t r a e l d i a g r a m a d e flujo. 6. F E C H A Y H O R A A C T U A L E S . E s t e punto, es p a r a e s t a b l e c e r la f e c h a y h o r a c o r r e c t a , en el c a s o de algún reinició del sistema, dándole al operador facilidad de poner correctamente estos parámetros y no usar comandos de DOS para actualizarlos. E l d i a g r a m a d e f l u j o se m u e s t r a e n la f i g u r a 3.39. E n la f i g u r a 3.40 s e m u e s t r a la c o n e x i ó n d e l g a b i n e t e o equi p o m a e s t r o qu e contiene: la C PU y las tarjetas de entrad a / s a l i d a , que se e n c u e n t r a cerca del equi p o principal; y la c o m p u t a d o r a personal o equipo esclavo que está en el cuarto de control. U n a de las o p c i o n e s q u e se i m p l e m e n t o f i n a l m e n t e , fue la de l i m i t a r al o p e r a d o r en las f u n c i o n e s d e l s i s t e m a , d e j a n d o al supervisor la responsabilidad de cambiar parámetros en los relevadores. 77 FIS. 3. 3 7 . D I A G R A M A D E F L U J O D E L P R O G R A M D E « J U S T E S . F I G . 3'.38. D î h ô R h U h - D E F L U J ü D E L PR O ' ì R h H h D E R E P O R T E S . F I G . 3 , 2 9 . D I A G R A M d e F L U J O I'EL P R O G R A M F E C H A D O R . 81 CONCLUSIONES. CONCLUSIONES. Se puede decir, que los beneficios que se obtienen al i mplementar la nueva t e c n ología del micropr o c e s a d o r en los sistemas de protección eléctrica, son los siguientes: E n el a s p e c t o e c o n ó m i c o , se p u e d e d e c i r q u e se ha est i m a d o que p ara u n funcio n a m i e n t o igual, el costo del relevador por computadora más sofisticado (incluyendo el costo del s o f t w a r e ) , esta alrededor del mismo costo que los relevadores convencionales. No existe la nece s i d a d de ajustes, chequeo y mantenimiento de relevadores, debido a que no hay n i nguno físicamente, eli m i n a n d o c on ello, todos los costos de mantenimiento recurrentes, la necesidad y dependencia ,de técnicos altamente calificados y la e l i m inación de serios errores humanos. E n c u a n t o al m e j o r a m i e n t o de la c o n f i a b i l i d a d , se puede decir que con la introducción del microprocesador, se hace posible obtener funciones de autochequeo satisfactoriamente. Adicionalmente, se pueden eliminar algunos elementos del circuito convencional, los cuales s on causa de qu e el f u n c i o namiento de los r e l e v a d o r e s c a m b i e n s o b r e los años. También con los relevadores basados en computadora, se han podido obtener funciones sofisticadas y nuevas características que no eran obtenibles con los relevadores convencionales, como por ejemplo: Análisis cronológico después de una perturbación. Cambio dinámico de parámetros de los relevadores. - Seguridad contra perturbaciones. - Tener una autovigilancia más completa de t o d a s sus f u n c i o n e s d i s p o n i b l e s . Se puede alterar el esquema de protección,cambiando el algoritmo del relevador,etc.. 82 Otro punto muy importante, es de que existe una interfaz visual hombre-máquina, que muestra en u n a pa n t a l l a las .condiciones d el proceso, en do n d e se han hecho estudios ergonométricos de m o s t r a r la i n f o r mación en forma de d i a g ramas m ímicos y en un código de colores para que p u e d a a s i m i l a r la m a y o r i n f o r m a c i ó n q u e se le p r e s e n t a al o c u r r i r u n d i s t u r b i o . En cua n t o al tamaño del equipo, se puede decir que se reduce ostensiblemente, ya que a c t u almente se tienen cuartos e x clusivamente destinados, en la planta, en donde se encuentran los relevadores de protecciones, reduciendose a tener en un solo gabinete todo el equipo necesarios. Las pruebas que se hicieron en laboratorio, mostraron resultados satisfactorios, quedando por instrum e n t a r l o s en la C e n t r a l y r e a l i z a r p r u e b a s m á s exhaustivas". Se p u e d e d e c i r q u e en el a m b i e n t e d e l a b o r a t o r i o se t i e n e n t o d a s las c o n d i c i o n e s ideales, c o m o son: el n o t e n e r u n a m b i e n t e r uidoso, n o h a b e r vi b r a c i ó n , no e x i s t i r el r u i d o e l e c t r o m a g n é t i c o , el c u a l es el q u e a f e c t a r í a n u e stras s e ñ a l e s de campo. Pero ya se inv e s t i g ó en ese campo y existen normas establecidas en cuanto a protección de equipo e l e c t r ó n i c o y de c o m puto para ambientes com o el de las centrales g eneradoras, com o son las siguientes normas: ANSI C39.5-74 NEMA JCS CFE J-100 1974 1-1988 1982 SAFETY REQUIREMENTS FOR ELECTRICAL AND ELECTRONIC MEASURING AND CONTROLING INSTRUMENTATION. GENERAL STANDARDS FOR INDUSTRIAL CONTROL AN D SYSTEMS. ESPECIFICACIONES DE INSTRUMENTACION, CONTROL Y AUTOMATIZACION. Finalmente, se concluye que este es u n primer paso muy i m p o r t a n t e e n la a u t o m a t i z a c i ó n de las p r o t e c c i o n e s e l é c t r i c a s , en donde se p u e d e n h a cer aún m a y ores refin a m i e n t o s e i m p l e m entaciones a este proyecto, lográndose asimismo contribuir, en u n futuro próximo, en los aspectos de monitoreo, control y a u t omatización de sistemas de potencia. 83 APENDICE A G L O S A R I O DE T E R M I N O S . En este apéndice se fijan empleados en la tesis, a fin entenderse dichos términos. Fase. de algunos términos forma en que deben 1. Angulo 2. Caldera. E s u n r e c i p i e n t e a p r e s i ó n , - e n e l c u a l u n f l u i d o es evaporado a mayor presión. 3. Campo. Un d e v a n a d o e n la p a r t e d e r o t a c i ó n d e u n a m á q u i n a cuyo propósito es la producción del campo: electromagnético principal de la máquina. 4. Corto 5. de las d e f i n i c i o n e s de precisar la Es el despla z a m i e n t o en m a g n i t u d que existe entre l a i n t e n s i d a d d e c o r r i e n t e i c o n l a t e n s i ó n v. circuito. Una conexión anormal de impedancia ya sea hecha intencionalmente, entre dos potencial. Devanado. relativamente baja. accidentalmente o puntos de diferente U n e n s a m b l a j e d e b o b i n a s d i s e ñ a d a s p a r a a c t u a r en conjunto y producir un campo de flujo magnético. 6. D i a g r a m a unifilar. Es aquel en el q ue con líneas sencillas y s í m b o l o s s i m p l i f i c a d o s i n d i c a n l a e s t r u c t u r a y los; dispositivos componentes o partes de un circuito eléctrico. 7. Estator. La porción que incluye y soporta las partes e s t a c i onarias de u na m á q u i n a rotatoria. El estator incluye las porciones e s t acionarias del circuito magnético, las guías y d e vanado asociados. 8. Generador. Una máquina que convierte energía eléctrica. energía 9. Hogar. Es u n a cámara combustión. se 10. P o z o c a l i e n t e . de en la cual lleva mecánica a cabo en la Un tanque para recibir c ondensado de varias fuentes e n su v i a j e d e r e g r e s o a la c a l d e r a , a t r a v é s del sistema de agua de alimentación. 11. Sistema e x c i t a c i ó n . L a f u e n t e d e la c o r r i e n t e d e c a m p o p a r a la excitación de una máquina eléctrica p r i n c i p a l ,i n c l u y e n d o m e d i o s p a r a s u c o n t r o l . 12. Sistemas polifásicos. Un sistema polifásico está formado por dos o más tensiones iguales con diferencias de fase c o n s t a n t e s q u e s u m i n i s t r a n e n e r g í a a las cargas c o n e ctadas a las líneas. En u n sistema de tres f a s e s , l a d i f e r e n c i a d e f a s e e n t r e l a s t e n s i o n e s es d e 120°. 13. Sobrecarga. Condición de operación de un equipo en l a q u e se demanda u n a p o t e n c i a en exce s o de la nominal, cuando dicha condición persiste durante suficiente tiempo para causar daños o sobrecalentamientos perjudiciales. Una sobrecarga no incluye condiciones de c o r tocircuito o fallas a tierra. 14. Sobrecorriente. Cualquier valor de corriente que exceda a la c o r r i e n t e n o m i n a l d e u n equipo. P u e d e r e s u l t a r de u na sobrecarga, de u n c o r t o c i r c u i t o o de u na falla a tierra. 15. Sobrevoltaje. Un voltaje arriba del voltaje normal o de operación máximo de un dispositivo o 16. Tap. Una conexión disponible que permite cambiar po r ción activa del d i s p o s i t i v o en el circuito. 17. Transformadores el voltaje circuito. la de corriente y potencial. Los relevadores de p r o t e c c i ó n d e l t i p o de C A e s t á n a c c i o n a d o s por corrientes y tensiones suministradas por transformadores de corriente y potencial. Estos t r a n s f o r m a d o r e s p r o p o r c i o n a n a i s l a m i e n t o c o n t r a la alta tensión del circuito de potencia, y alimentan también a los relevadores con magnitudes proporcionales a aquellas del circuito de potencia, pero lo s u f i c i e n t e m e n t e reducidas en m a g n i t u d para que los r e l e vadores p u e d a n h a c e r s e relativamente pequeños y no costosos. APENDICE B P R O T E C C I O N E S QUE AC T I V A N LOS REL EVADORES. El diagrama s i g uiente m u e s t r a a los r e l e v a d o r e s de p r o t ección d e l g e n e r a d o r y de l o s t r a n s f o r m a d o r e s e n d o n d e s e i n d i c a n a los demás relevadores que activan cuando se pre s e n t a un a condición a n o r m a l . E s t e d i a g r a m a s e obtuv.o-de l o s D i a g r a m a s E l é c t r i c o s d e la u n idad de referencia, y la n o m e n c l a t u r a es la siguiente: 1. T r a n s f e r e n c i a a u t o m á t i c a d e l b u s d e r e s e r v a . 2. C i r c u i t o d e d i s p a r o d e l interruptor 152-1E04. 3. C i r c u i t o d e d i s p a r o d e l interruptor de potencia 452-11. 4. C i r c u i t o d e d i s p a r o d e l interruptor de potencia 452-12. 5. C i r c u i t o d e d i s p a r o d e l a t u r b i n a . 6. C i r c u i t o d e d i s p a r o d e l interruptor de campo. 7. C i r c u i t o d e d i s p a r o d e l interruptor 152-1W06. 8 a 10. B o m b a d e a c e i t e d e l t r a n s f o r m a d o r p r i n c i p a l A ,B y C fuera. 11 a 18. A n u n c i a d o r e s c r í t i c o s . 19. A n u n c i a d o r p r e c r í t i c o . 20. C i r c u i t o d e l r e g u l a d o r a u t o m á t i c o d e v o l t a j e . 21. C i r c u i t o d e d i s p a r o d e l a t u r b i n a . BIBLIOGRAFIA. BIBLIOGRAFIA. l._ ' "ESQUEMAS DE PROTE C C I O N E S ELECTRICAS". w e r n e r G. D o e h n e r S . , L a u r o C a s t e l l a n o s C. Centro E d i t o r i a l de la C o m i s i ó n F e d e r a l de E l e c t r i c i d a d (1985). 2.- "PROTECCION DE SISTEMAS DE POTENCIA E INTERRUPTORES". B. R a v i n d r a n a t h , M. C h a n d e r . E d i t o r i a l L i m u s a (1980). 3.- "COMPUTER RELA Y I N G FOR POWER SYSTEMS". A r u n G. P h a d k e a n d J a m e s S. T h o r p . (1989 ) . 4.- "MODERN POWER SYSTEM ANALYSIS". T u r a n Gnen. E d i t o r i a l Wil e y . (1989). 5.- "PROTECTIVE REL A Y S APPLI C A T I O N GUIDE". P u b l i s h e d by G E C M e a s u r e m e n t (1985). a). "IEEE TUTORIAL COURSE: COMPUTER RELAYING". Au t h o r : M . S . S a c h d e v . S e n i o r M e m b e r IEEE. Source: IEEE Power System Research Group, ARTICULOS TECNICOS. 1979. b). "RECENT DEVELOPMENT OF DIGITAL PROTECTIVE RELAYING EQUIPMENT". Author: Takao, Kubo ; Yoshihiro Sano; A t s u m i Wa t a n a b e S o u r c e : H i t a c h i R e v i e w V o l . 33 ( 1 9 8 4 ) . c). "RECENT ADVANCES IN DIGITAL PROTECTION". Author: Y.Sekine ; M.Hatata and T.Yoshida. So u r c e : E l e c t r i c a l P o w e r & S y s t e m s , J u l y 1984. d). "TOOLS FOR COMPUTER-AIDED DEVELOPMENT OF MICROPROCESSOR BASED POWER SYSTEM RELAYS" . A u t h o r : W o o d . H . C . ; S a c h d e v , M .S .; S i d h u , T . S . Source: IEEE Industry applications S o c iety Annual M e e t i n g ( O ct. 1 9 8 7 ) p p : 1 7 3 3 - 8 v o l . 2. e) "PROTECTIVE RELAYING FOR POWER SYSTEMS". Author: H o r o w i t z ,S. H . Source: IEEE Press, N e w York, 1980. f). "DIGITAL C O MPUTER CAN DO THE JOBS THE PROTECTIVE DEVICES DO FOR TH E ELE C T R I C A L SYSTEM". Author: S u b r a t a Ray; Chow,H.Z. So u r c e : M e m b e r s o f IE E E (1984). g). "INVESTIGATION IN ELECTRICAL POWER SYSTEMS PROTECTION USING DIGITAL COMPUTERS". Author: Grover, James Elliot. So u r c e : O h i o U n i v e r s i t y . Vol. 4 2 / 1 0 - B o f D i s e r t a t i o n A b s t r a c t s I n t e r n a t i o n a l (1981). h ) . "DIGITAL PROTECTION (MICROPROCESSOR BASED RELAYS)". Author: Gururaj,K.; Dullu,A.; Suresh,S. S o u r c e : S W I C O N - 8 8 2nd. I n t e r n a t i o n a l S e m i n a r on S w i t c h g e a r and C o n t r o l g e a r (1988). i). "MICROPROCESSOR-BASED PROTECTION FOR LARGE GENERATORS". Author: Tao, Huiliang. * Source: Uni v e r s i t y of New South Wales (Australia). Vol. 4 8 / 0 3 - B of D i s s e r t a t i o n A b s t r a c t s I n t e r n a t i o n a l (1986). j ) . "A M I C R O P R O C E S S O R B A S E D C U R R E N T - D I F F E R E N T I A L PROTECTION". A u t h o r : W h e a t l e y , J.M. Source: F ourth International Conference on Development in P o w e r P r o t e c t i o n (1988). k). "ON-LINE PROTECTIVE OF POWER TRANSFORMER USING M I C R O P R O C E S S O R ”. A u t h o r : S i n g h a l , A . ; S i n g h a l L.P. So u r c e : I n d i a n Inst, of T e c h n o l o g y , Ka m p u r , India. E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g D i v i s i o n , v 69 p t 2 (Oct. 1988) p 52-58. 1 ). "INTEGRAL APPROACH TO THE PROTECTION OF POWER TRANSFORMERS BY MEANS OF A MICROPROCESSOR". A u t h o r : Degen, A.J. ; Lange d i j k , J.J.M. S o u r c e : E l e c t r i c a l P o w e r 6. E n e r g y S y s t e m s V o l . (Jan 1985) pp . : 3 7 - 4 7 . 7 no. m ) . "MICROPROCESSOR RELAYS PROVIDE RELIABLE PROTECTION". Author: Ohlen,C. S o u r c e : M o d e r n P o w e r S y s t e m (US A ) ( M a y . 1 9 8 6 ) v o l 6, no. 5 p p . : 19-21. 1 El jurado designado por la Sección de Computación del Departamento de Ingeniería Eléctrica del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, aprobó esta tesis e] 19 de marzo de 1991