Un nuevo método para la localización de fallas en un sistema eléctrico basado en mediciones de hundimientos de tensión y en las matrices de impedancias fue propuesto, desarrollado y validado en este trabajo. Los métodos actuales consideran diversos sistemas de ecuaciones acorde al tipo de la falla y además muestran una alta dependencia a la impedancia de falla. La ventaja del método desarrollado es que emplea una formulación única independiente del tipo de la falla, de la impedancia de la falla y de la topología del sistema eléctrico, lo cual lo convierte en un método versátil. Los resultados encontrados permitieron demostrar la efectividad del método.
El método desarrollado para la estimación de hundimientos de tensión en nodos no monitorizados fue formulado mediante fasores de tensión, por lo cual se tiene la ventaja respecto a los métodos actuales de determinar otros parámetros de los hundimientos adicionales a la magnitud, como pueden ser el desplazamiento de fase y la duración del evento. Por otra parte, la evaluación del error de los resultados obtenidos mediante el parámetro NRMSE, permitió demostrar que este método es viable para estimar con una buena exactitud las tensiones r.m.s. en los nodos no monitorizados para diferentes casos de estudio.
La cantidad de equipos de medición y su ubicación dentro del sistema eléctrico impacta sobre el rendimiento de los métodos desarrollados para la localización de fallas y para la estimación de hundimientos en los nodos no monitorizados. A medida que se emplea una mayor cantidad de equipos para monitorizar el sistema eléctrico, el rendimiento de los métodos desarrollados aumenta; sin embargo, se pudo determinar que existe una cantidad límite de equipos para la cual el rendimiento no presenta una mejora significativa a pesar de utilizarse más equipos. Esto permite concluir desde un punto de vista económico, que existe un límite para el cual se garantizan buenos resultados de los métodos desarrollados con el mínimo uso de equipos. La metodología desarrollada permite identificar el límite adecuado de equipos a emplear en un sistema eléctrico.
En este trabajo se formuló un método alternativo que permite determinar los nodos más adecuados para ubicar los equipos de monitorización de hundimientos de tensión. Los resultados del método alternativo son acordes al compararse con los resultados obtenidos mediante el método MRA. No obstante, ninguno de los dos métodos considera la ubicación óptima de los equipos, dado que para ello se requiere analizar cómo las reconfiguraciones topológicas de la red pueden afectar la capacidad de los equipos para detectar todos los hundimientos de tensión en el sistema.
Para cada posible combinación de equipos obtenida mediante el método alternativo o el método MRA, se debe evaluar cómo se afectan los resultados de los métodos desarrollados de localización
de fallas y de estimación de hundimientos. Luego, los resultados obtenidos a lo largo de este trabajo son exclusivamente dependientes de la cantidad y ubicación establecida para los equipos, y como tal, no se puede garantizar que en otras alternativas de ubicación de equipos se obtengan resultados idénticos.
A pesar que los resultados del método desarrollado de localización de fallas son utilizados por el método desarrollado para la estimación de hundimientos en nodos no monitorizados, el rendimiento del método inicial no afecta los resultados del segundo. La estimación de hundimientos de tensión se logró con un menor error a pesar que las fallas que los ocasionan no son localizadas con exactitud, lo cual muestra una clara independencia entre los resultados de cada método. La razón de esto es que la posición de la falla y las corrientes de falla son estimadas de tal manera que para esas características de la falla se obtengan tensiones similares en los nodos monitorizados. Lo anterior conlleva a que las tensiones estimadas en los nodos no monitorizados sean cercanas a las reales a pesar que la posición de la falla no haya sido estimada correctamente.
El método desarrollado para la localización e identificación de las fallas presentó mayor exactitud en el sistema enmallado (sistema de prueba basado en IEEE 30 nodos) respecto al sistema radial (sistema de distribución real); lo cual fue motivado por la lateralidad del sistema radial puesto que la mayoría de las fallas que no fueron localizadas correctamente se originaban en los laterales. Por otra parte, el método desarrollado para la estimación de hundimientos de tensión en los nodos no monitorizados presentó un mejor rendimiento en el sistema radial respecto al sistema enmallado.
Un nuevo parámetro definido como el factor de impacto de la carga (FIC) del sistema, el cual es calculado como la relación entre la sumatoria de las potencias de las cargas y la potencia de cortocircuito del sistema, permitió establecer el impacto de las variaciones de las cargas y los desequilibrios de las cargas en el rendimiento tanto del método de localización de fallas como del método de estimación de hundimientos. Cuando el FIC es inferior al 3,3%, los resultados de los métodos desarrollados no se ven alterados al considerar cambios relativos a las cargas del sistema eléctrico; no obstante, cuando dicho factor es superior al 50%, las cargas tienen un mayor impacto sobre los resultados de los métodos, reflejando la necesidad de realizar un adecuado modelado de estos elementos para este tipo de sistemas eléctricos.
El ruido en las mediciones de tensión fue otro factor evaluado en los casos de estudio para determinar su impacto sobre los resultados de los métodos desarrollados. Un nivel de ruido de 1% afectó en mayor medida los resultados cuando los métodos fueron aplicados sobre el sistema enmallado respecto al sistema radial; en este último tal nivel de ruido tuvo un impacto bajo en el rendimiento de los métodos. La aleatoriedad del ruido como también la ubicación de los equipos de medición jugó un papel primordial en los resultados de esta evaluación, por lo cual no es concluyente que el ruido de 1% afecte en mayor proporción los métodos aplicados sobre un sistema enmallado que sobre uno de tipo radial.
Se desarrolló una metodología para aplicar los métodos para la localización e identificación de fallas y la estimación de parámetros de hundimientos en nodos no monitorizados en un sistema eléctrico cualquiera, empleando para ello una cantidad limitada de mediciones de tensión. La metodología
pretende establecer las condiciones mínimas que deben cumplir las mediciones y el mecanismo que se debe seguir cuando el sistema presenta actualizaciones topológicas, de tal manera que los métodos puedan ser aplicados correctamente con la obtención de resultados satisfactorios.