TFS 2100 - martin baur,sa

TFS 2100
Sistema de Localización de Faltas por Onda Viajera
• El localizador de faltas de líneas de transporte
y distribución más preciso del mercado
• Precisión típica: ±150 m con independencia
de la longitud de línea
• No se ve afectado por la resistencia de falta
• Indicado para todo tipo de líneas de potencia
AC y DC
• Cálculo automático de la distancia de la falta
• Numero ilimitado de líneas monitorizadas
• Reduce el tiempo de interrupción del servicio
de las líneas
• Instalación no intrusiva
• Fácil de instalar y configurar
• Software de Estación Maestro para el cálculo
la localización de la falta cuando se usan métodos tradicionales
basados en la impedancia de la línea.
La técnica de onda viajera se puede utilizar también para
localizar faltas monofásica a tierra en sistemas de distribución
con neutro puesto a tierra de forma no rígida cosa que no se
puede lograr utilizando cualquier otra técnica.
El método de la localización de faltas basado en las ondas
viajeras fue propuesta en los años 30 y fue creado para una
aplicación de campo en 1990 por la disponibilidad de la
tecnología de adquisición de datos de gran velocidad basado
en la microelectrónica y la sincronización de tiempo utilizando
los receptores GPS (Sistema de Posicionamiento Global).
Mientras que el localizador de faltas convencional desarrollado
en 1950 mide las tensiones transitorias utilizando un transductor
capacitivo diseñado especialmente, acoplado a la barra de alta
tensión, el sistema moderno mide las señales transitorias de
los secundarios de los transformadores de medida de corriente
ya existentes (TI). Esto hace que la instalación del sistema sea
muy fácil y de poco coste
de la distancia de falta y análisis
• Conexiones
disponibles: Ethernet TCP/IP,
Módem y Punto a Punto
VISION GENERAL
El Sistema de Localización de Faltas basado en la Onda Viajera
TFS 2100 ofrece una solución precisa para la localización de
faltas de las líneas de transmisión y distribución de potencia.
El error típico de medida de la distancia de la falta es inferior
a ±150 m con independencia de la longitud de la línea y esté
libre de la influencia de factores que afectan a la precisión de
Módulo de adquisición de datos de onda viajera TDU
Principio de la Localización de la Falta
Los frentes de ondas viajeras son impulsos transitorios de
tensión y corriente que se propagan a través de la línea,
que surgen de las perturbaciones del sistema de potencia
como cortocircuitos, operaciones de conmutación y rayos.
El localizador de falta basado en la onda viajera determina
la distancia a la falta midiendo el tiempo que tarda una
perturbación desde el punto de la falta hasta la posición de
medida. Desde los años 50 se han propuesto algunos métodos
prácticos de localización de las faltas.
TFS 2100
Método del tipo D (Doble Final)
interruptor y el pulso reflejado desde un cortocircuito, circuito
abierto o conductor roto se utiliza para calcular la distancia a
la falta.
S
F
R
Δt
El método del tipo D controla los tiempos de llegada de los
impulsos generados por la falta a dos puntos sincronizados en
tiempo, normalmente los extremos de la línea. La distancia de
la falta se determina en términos de la diferencia de los tiempos
de llegada.
XS = [(T S - T R) · n + L]/2
XR = [(T R - T S) · n + L]/2
TS y TR son los tiempos de llegada de los impulsos transitorios
generados por la falta a los dos finales de la línea; n es la
velocidad de la onda viajera, la cual es próxima a la velocidad
de la luz en líneas aéreas. L es la longitud total de la línea.
Método del tipo A (Final único)
El método del tipo A determina la distancia de la falta mediante
el análisis de los registros de las formas de onda de las ondas
viajeras generadas por la falta en un extremo de la línea. La
diferencia de tiempo Dt entre el impulso de falta inicial y el
pulso correspondiente reflejado desde la falta es el intervalo de
tiempo empleado por el impulso para viajar desde el extremo
a la falta y regresar. Esto se utiliza para calcular la distancia
a la falta XL.
S
F
R
Δt
TS1
TS2
TS3
Impulso inicial
Reflexión de la falta
t
X L = Dt · n/2
Método del tipo E
El método del tipo E hace uso de los transitorios generados
cuando se cierra un interruptor sobre una línea abierta. El
intervalo de tiempo entre el pulso creado por el cierre del
2
t
Aplicación de los diferentes métodos
El método del tipo D es el más simple y usado por la excelente
precisión y fiabilidad de los resultados de operación en campo.
El método del tipo E es muy eficiente para localizar las faltas
de conductores rotos. El método del tipo A es más eficiente en
coste, pero su fiabilidad está comprometido por la dificultad
en la discriminación de las reflexiones de falta de los pulsos
introducidos por reflexiones de otros terminales de línea y
no-linearidades de los arcos de falta.
Medida de las ondas viajeras
Las ondas viajeras se pueden detectar monitorizando la tensión
del transitorio de la falta generada o las señales de corriente
en las barras.
Para Líneas de Potencia AC
Los transformadores de Corriente (TI) convencionales que
pueden reproducir fielmente transitorios de corriente de calidad
en el secundario proporcionan un medio simple y barato para
detectar ondas viajeras para líneas de potencia AC. Para
facilitar y simplificar al máximo la instalación se utiliza una
pinza auxiliar para medir la corriente del transitorio en el
secundario del TI existente.
Las barras de la línea de potencia AC tienen normalmente más
de una línea conectada a parte de la línea con falta y por tanto
produce transitorios de corriente muy significativos cuando
llega el impulso incidente, lo que asegura la sensibilidad de
detección de la onda viajera. Si no hay más líneas, a parte de
la línea con falta conectadas a las barras, la magnitud de la
corriente del transitorio está limitada y el transitorio de tensión
se tiene que medir utilizando transformadores de tensión
convencionales (TT). En líneas de transporte de muy alta
tensión (EAT) con un transformador de tensión capacitivo (TTC
– que es un circuito sintonizado y tiene filtrada la respuesta
de transitorios) instalado, la tensión del transitorio se puede
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SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE FALTAS POR ONDA VIAJERA
obtener indirectamente midiendo la corriente del transitorio a
través del cable de tierra del condensador de acoplamiento
utilizando un trafo-pinza.
Línea de Transporte DC
Filtro de armónicos
Para Líneas de AT de transporte en continua
AT DC
Los TIs y TTs del sistema AT DC normalmente están instalados
detrás de los circuitos de filtrado de armónicos y sus salidas no
se pueden utilizar para detectar ondas viajeras de la línea. La
tensión transitoria se puede obtener midiendo la corriente del
transitorio en el conductor de puesta a tierra de supresión del
impulso o del condensador de acoplamiento de la portadora de
comunicaciones utilizando un trafo pinza.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
El TFS 2100 consiste en Módulos de Adquisición de Datos de Onda
Viajera TDU 100 instalados en las subestaciones, un Software de
Estación Maestro utilizado en el centro de control y una red de
comunicaciones. Cada TDU 100 puede monitorizar hasta 4 líneas,
y por lo tanto se necesitan dos o más módulos del TDU 100 para
monitorizar más de 4 líneas en una estación.
En una aplicación a nivel de posición un TDU 100 está dedicado
para la monitorización de una línea e instalado cerca del interruptor.
Cuando se instala más de un TDU 100 en una subestación, se
utiliza un Servidor de Procesamiento de Datos DPS 100 para
recoger los módulos de adquisición de datos de las ondas viajeras
y comunicar con la Estación Maestra.
Estación Maestra
TAS 2100
Red de
comunicaciones
T GPS
Hasta 4 líneas
T GPS
TDU 100
T GPS
Más de 4 líneas
TDU 100
Módulo de adquisición de datos
de onda viajera TDU 100
Servidor de Procesamiento
de Datos DPS 100
Configuración del sistema
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TFS 2100
MÓDULO DE ADQUISICIÓN DE DATOS DE
ONDA VIAJERA TDU 100 Y GPS MC 100
El TDU 100 registra los transitorios de la onda viajera y
está sincronizado por un reloj GPS externo (GPS MC 100).
Está continuamente cogiendo muestras de las salidas del
secundario de los TIs o TTs y almacena los datos en
una memoria intermedia circular. Los datos en la memoria
intermedia son luego transferidos a una memoria no volátil
cuando en el módulo se dispara una alarma, p.e. la desviación
de cualquier señal de entrada que supere un nivel de umbral
prefijado. Los datos de los transitorios obtenidos son enviados
a la Estación Maestra mediante una red de comunicación para
un análisis más detallado.
. Memoria no volátil estándar de 1Mb u opcional 12 Mb para el
almacenaje de datos de transitorio locales.
. Registro de transitorios sucesivos con tiempos de reset
inferiores a 100 us
. Contactos de entradas y salidas previstos para disparo
externo, alarma remota e indicación de fallo interno, como
pérdida de sincronización del reloj.
. Permite el ajuste local y obtención de registro de transitorios
a través de puerto Ethernet.
. 1 puerto RS232/422, 2 puertos RS232 y 1 puerto Ethernet
permite la flexibilidad de comunicaciones, incluyendo punto
a punto, marcación o comunicación TCP/IP con la Estación
Maestra utilizando protocolos seleccionables y punto a punto
o comunicación TCP/IP al Servidor de Proceso de Datos (DPS
100)
ESTACION MAESTRA
TDU 100 - Módulo de adquisición de datos de onda viajera
Características del TDU 100:
. Número de entradas: 3-12 canales de entrada configurables
para 1-4 líneas, longitud del tiempo de registro 1-10 ms
y 100 KHz - 4 MHz de frecuencia de toma de muestras,
programable por el usuario.
. Ganancia analógica y umbral de disparo controlado por
software
. Entrada del Secundario del TI directo o mediante un trafopinza externo en el TI
. Sincronizado a 1 us de precisión por un reloj GPS externo
(GPS MC 100)
GPS MC 100 - Reloj de sincronización
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La Estación Maestra es un PC que trabaja con el Software de
Análisis de Onda Viajera TAS 2100 (bajo entornos Windows
NT/2000/XP/Vista). Recoge y procesa los datos de los transitorios obtenidos en cada módulo de obtención de datos de onda
viajera y calcula automáticamente la distancia a la falta por el
método del doble final (Tipo D).
La estación Maestra con las características del software TAS
2100:
. Cálculo de la distancia automático de la falta según el método
tipo D
. Utilidades para el análisis de la forma de onda versátil que
permite a los usuarios analizar las formas de onda de las
faltas con detalle y medir la distancia a la falta identificando
las reflexiones de falta.
. Gestión de los registros de transitorio que permiten al usuario
manipular, buscar, copiar y borrar las formas de onda de
falta.
. Soporte para configuración remota y ajuste en campo del TDU
100.
. Diagnóstico remoto que permite al ingeniero de mantenimiento
del proveedor del sistema mantener el sistema o verificar los
resultados de la localización de la falta.
. Soporte de comunicación punto a punto, marcación o TCP/
IP a los módulos TDU 100 o DPS 100. Se utiliza un servidor
de comunicación en serie conectado a la Estación Maestra a
través de un puerto Ethernet para extender a puertos punto a
punto múltiples.
TFS 2100
SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE FALTAS POR ONDA VIAJERA
SERVIDOR DE PROCESAMIENTO DE DATOS DPS
100
El DPS 100 se utiliza para recoger los datos de los módulos
TDU 100 y comunica a la estación maestra cuando dos o más
módulos TDU 100 están instalados en la subestación. Sus
6 puertos RS 232/485 y los 2 puertos Ethernet soportan la
comunicación punto a punto, marcación o TCP/IP a la Estación
Maestra y la conexión serie punto a punto o Ethernet del TDU
100. Equipado con un disco Flash el DPS 100 puede almacenar
una gran cantidad de registros de transitorios.
DPS 100 - Servidor de procesamiento de datos
COMUNICACIÓN
Módem de marcación
El TDU 100/ DPS 100 y la Estación Maestra están conectados
a una red de teléfono interno de la compañía o de servicio
público utilizando modems conectados a sus puertos RS 232.
Los datos de transitorios obtenidos por cada TDU 100 se envían
automáticamente a la Estación Maestra mediante un módem
de marcación desde el TDU a la Estación Master.
Estación Maestra
TAS 2100
Modem
Red
telefónica
T GPS
T GPS
T GPS
Modem
Hasta 4 líneas
Más de 4 líneas
TDU 100
TDU 100
TDU 100
DPS 100
Configuración de la comunicación de Módem
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TFS 2100
CONEXIÓN PUNTO A PUNTO
El TDU 100 /DPS 100 y la Estación Maestra están conectados
conjuntamente a través de un canal de transmisión de datos
punto a punto con fibra óptica o una red de comunicación
por microondas. El rango de baudios es de 1.200-56k bps
seleccionable dependiendo de las condiciones del canal. Se
utiliza un servidor de comunicación en serie para expandir las
conexiones múltiples punto a punto de la Estación Maestra a
los módulos de campo de obtención de datos de onda viajera.
Estación Maestra
TAS 2100
Servidor
N-Puertos
GPS
GPS
Canales
Punto
a Punto
GPS
Más de 4 líneas
Hasta 4 líneas
TDU 100
TDU 100
TDU 100
DPS 100
Configuración de conexión punto a punto
RED TCP/IP
El TDU 100, DPS 100 y la Estación Maestra están conectados a la red TCP/IP mediante los puertos Ethernet.
Estación Maestra
TAS 2100
Red TCP/IP
GPS
GPS
Hasta 4 líneas
TDU 100
GPS
Más de 4 líneas
TDU 100
DPS 100
Configuración de red TCP/IP
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TDU 100
TFS 2100
SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE FALTAS POR ONDA VIAJERA
ESPECIFICACIONES/ DATOS TÉCNICOS
Módulo de adquisición de datos de la onda
Viajera TD 100
Entrada:
. Canales: 3-12 configurables para aplicación a 1-4 líneas.
. Tipo de entrada: secundarios TI, TT o pinza TI dependiendo
del campo de aplicación.
Conversión A/D:
. Rango de toma de muestra: 100 KHz – 4MHz programables,
1MHz estándar.
. Resolución: 12 bits
Longitud de cada registro de transitorio:
. Programable 1-10 ms, estándar 4 ms.
Memoria no volátil:
. 1Mbytes
Entrada de contacto:
. 1 contacto seco, 1 para control opcional
Alarma:
. 2 contactos secos: normalmente abierto
. Valor nominal de los contactos: 28V DC/2A, 250V AC/0,5A
. 1 para alarma de fallo de contacto, 1 para perdida de
sincronización de GPS
Puerto de comunicación:
. 2 puertos RS 232
. 1 puerto Ethernet
Sincronización de tiempo:
. 1PPS señal de sincronización GPS, RS 232/422 para entrada
de información de la fecha
. IRIG-B
Potencia:
. Tensión 90…240V, 50Hz AC o 90…240V DC
. Consumo: <10W
Entorno:
. Temperatura de operación: 0º - 55º
. Temperatura de almacenaje: -40º - 85º
. Humedad: 5% - 95% (sin condensación)
Norma aplicable: IEC 255-22-1(1988); IEC 255-5(1977)
Compatibilidad Electromagnética: EN61326
Directiva de Baja Tensión: EN61010
Dimensión física: 19”, 2U
Software de Análisis de Onda Viajera TAS
2100
Requisitos mínimos de hardware:
. Serie X86 Pentium II 366 o superior para PCs o portátiles
Entorno de Software:
. Windows 95/98 / NT 4.0/ 2000 Professional / XP / Vista
Puerto de comunicación:
. 2 puertos RS 232
. 1 puerto Ethernet
. Extensión de puerto RS 232 para comunicación múltiple
punto a punto para TDUs, servidor de puerto serie.
Servidor de Procesamiento de Datos DPS 100
Comunicación de la Estación Maestra:
. 1 puerto RS 232
. 1 puerto Ethernet
Comunicación TDU
. 4 puertos RS 232
Memoria de almacenaje masivo 4 Gbytes.
Potencia:
. Tensión: 90…240V, 50Hz AC o 90…240V DC
. Consumo de potencia:<10W
Entorno:
. Temperatura de operación: 0º - 55º
. Temperatura de almacenaje: -40º - 85º
. Humedad: 5% - 95% (sin condensación)
Norma aplicable: IEC 255-22-1(1988); IEC 255-5(1977)
Dimensión física: 19”, 2U
Reloj de sincronización GPS MC 100
Indicaciones:
. Potencia
. 1PPS
. Pérdida de sincronización
Procedimiento del tiempo de obtención de datos:
. 90 segundos máx. tipico (nueva instalación)
. 90 segundos máx. con cambios de localización
. 45 segundos máx. sin cambios de localización
. 20 segundos máx. con arranque instantáneo de potencia
Precisión de tiempo:
. 1 us para PPS
Características del puerto de salida
. Tensión entre contacto seco C y E VCE<30V
. Corriente entre contacto seco C y E ICE<50mA
Salidas de puerto serie con rango de baudios seleccionable:
. 2 salidas RS232
. 2 salidas RS 422/485
Salida de pulso programable:
. PPS, PPM y salida PPH, amplitud de pulso estándar 200 ms
. 7 salidas de contacto seco
. 1 salida de contacto con potencial
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TFS 2100
Potencia:
. Tensión 110V, 50/60Hz AC, 110 V DC
220V, 50/60Hz AC, 220 V DC
. Consumo de potencia: <10W
Ambiente:
. Temperatura de operación: 0º - 40º
. Temperatura de almacenaje: -40º - 50º
. Humedad: 5% - 95% (sin condensación)
Norma aplicable: IEC 255-22-1(1988); IEC 255-5(1977)
Compatibilidad Electromagnética: EN61326
Directiva de Baja Tensión: EN61010 - Dimensión física: 19”, 2U
Peso <3 Kg
EJEMPLO DE RESULTADOS DE LOCALIZACION
DE FALTA
INFORMACIÓN DE PEDIDO:
CODIGO
10171
11150
20171
13150
14150
30171
31171
17150
18150
19150
90171
MÓDULO
TDU 100 Básico (1 línea) - Unidad de Obtención
de Datos
Módulo de línea adicional
DPS 100 - Servidor de procesamiento de datos
Memoria Flash 12 Mb para TDU 100
Trafo pinza TI (1 línea) - 3 TIs
Receptor GPS MC 100 (para instalación
centralizada)
Receptor GPS MC 100 (para instalación
distribuida)
Antena GPS (30 m de cable)
Antena GPS (40 m de cable)
Antena GPS (50 m de cable)
Software de Estación Maestra TAS 2100
(una licencia por TDU)
ISA Srl
Via Prati Bassi, 22
21020 Taino VA - Italia
Tel +39 0331 956081
Fax +39 0331 957091
Web site: www.isatest.com
E-Mail: isa@isatest.com
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E -TFS 2100 -09-09
Documento sujeto a cambio sin previo aviso