Normalisation Model 3
5.4 Sensory environment
3.3.1 Principios de operación ... 3.3-2
3.3.2 Unidad diferencial con valores instantáneos ... 3.3-2
3.3.3 Unidad de comparación direccional de fases ... 3.3-3
3.3.4 Unidad de comparación direccional de secuencia directa ... 3.3-4
3.3.5 Lógica de bloqueo de la unidad diferencial ... 3.3-4
3.3.6 Rangos de ajuste del detector de falta externa ... 3.3-5
3.3.7 Entradas digitales del detector de falta externa ... 3.3-6
3.3-2
LIDV1112A
3.3.1
Principios de operación
La saturación muy severa de un transformador de intensidad puede generar, ante una falta externa, valores de intensidad diferencial y de frenado que provoquen el disparo de la unidad diferencial, a pesar de incorporar ésta una característica porcentual de doble pendiente. Con el fin de aumentar la seguridad de la misma, los modelos IDV-**D/F/G incorporan una unidad de detección de falta externa que permite bloquear las unidades diferenciales. Dicha unidad está formada por tres subunidades:
- Unidad diferencial con valores instantáneos. - Unidad de comparación direccional de fases.
- Unidad de comparación direccional de secuencia directa.
3.3.2
Unidad diferencial con valores instantáneos
Esta unidad compara las intensidades instantáneas diferencial y de frenado. Cuando la falta es externa, si ningún TI está saturado, la intensidad diferencial instantánea será prácticamente nula. Como consecuencia de los errores de los TIs, la operación del cambiador de tomas, la intensidad de magnetización, los errores del relé, etc., el lugar geométrico del punto (idif, ifre), donde idif e ifre representan las intensidades instantáneas diferencial y de frenado respectivamente, no será el eje de abscisas, sino una recta de pendiente igual al porcentaje de error introducido por los factores antes citados: idif<k*ifre, donde k es un parámetro interno (no ajustable) que representa dicho porcentaje de error.
Cuando se produce una falta que hace saturar a un TI, existirá un tiempo, desde el momento de ocurrencia de la misma, hasta que el TI satura. Durante ese tiempo, si la falta es externa, se cumplirá la relación idif<k*ifre. La activación de dicha condición durante un número de muestras consecutivas activará la señal de Falta externa por unidad diferencial con valores
instantáneos. Si la falta es interna, la condición idif<k*ifre no se cumplirá ni siquiera en el
tramo de la onda sin saturar, por lo que nunca se activará la señal anterior.
La unidad diferencial con valores instantáneos solamente comprobará la condición idif<k*ifre cuando se active la señal de Inicio de falta (ver 3.2). Por otra parte, solamente considerará aquellos valores de intensidad de frenado que superen el ajuste de sensibilidad y que sean crecientes.
Si la falta es polifásica y los periodos sin saturación de los TIs asociados a las tres fases no coinciden exactamente, se generará una falsa intensidad homopolar incluso durante dichos periodos. La aplicación del filtro homopolar genera, en esos periodos, una importante intensidad diferencial, por lo que la condición idif<k*Ifre deja de cumplirse. La unidad diferencial con valores instantáneos deberá operar con la información disponible desde la incidencia de la falta hasta la primera saturación de un TI. Una vez activada la señal de falta externa, ésta se mantendrá sellada durante todo el tiempo de duración de la falta. En situaciones de faltas evolutivas externas-internas, las unidades de comparación direccional descritas a continuación serán las encargadas de detectar que la falta es interna.
3.3 Detector de Falta Externa
3.3-3
LIDV1112A
IDV: Protección Diferencial, Control y Medida
ZIV GRID AUTOMATION, S. L. Zamudio, 2011
3.3.3
Unidad de comparación direccional de fases
Esta unidad compara el ángulo de cada intensidad de fase con el ángulo de la suma del resto de las intensidades de la misma fase. Es decir, compara el ángulo de IX-n (X=A, B, C; n=1, 2, 3, 4) con el ángulo de 4
i=1 IX-i
con i≠n.Cuando la falta es externa las dos intensidades comparadas estarán en contrafase, mientras que si la falta es interna ambas intensidades tenderán a estar en fase. La unidad de comparación direccional de fases presentará el siguiente algoritmo:
Falta externa fase X: alguna intensidad IX-n cumple:
4
i=1 (i n)
90º arg(IX-n) arg( IX-i)<270º
Falta interna fase X: todas las intensidades IX-n cumplen:
4
i=1 (i n)
270º arg(IX-n) arg( IX-i)<90º
El algoritmo anterior podría activar la señal de falta externa ante faltas internas con outfeed (faltas con mucha carga y alimentación débil en el extremo receptor de carga). Con el fin de evitar la situación anterior, existe un umbral mínimo para que una intensidad sea considerada en el criterio direccional. Dicho umbral viene fijado por el ajuste Nivel de intensidad, que deberá tomar valores por encima de la máxima carga que puede circular por el transformador. La unidad de comparación direccional de fases sólo operará cuando se active la señal de
Inicio de falta.
Para faltas externas con saturación muy severa de algún TI, como consecuencia de la habilitación de los filtros homopolares, puede ocurrir que la unidad de comparación direccional asociada a alguna de las fases sanas active la señal de falta interna. Con el fin de evitar dicha condición, cuando se habilita algún filtro homopolar, aplicado a partir de las intensidades de fase (ajuste de Tipo de filtro homopolar en Canales de fase), la unidad de comparación direccional opera con una lógica 2 de 3: si dos fases activan la señal de falta externa, la tercera fase la activará también, aunque la comparación de ángulos le indique lo contrario. Cabe destacar que, en una falta monofásica interna, los filtros homopolares aplicados a partir de intensidades de fase darán lugar a la activación de la señal de falta interna en alguna de las fases sanas, lo que impedirá que se cumpla la lógica 2 de 3 antes comentada. Si el filtro homopolar se aplica a partir de las intensidades de tierra la lógica 2 de 3 estará deshabilitada, dado que se podría cumplir ante una falta interna produciendo, en ese caso, una activación de la señal de falta externa en la fase en falta.
La unidad de comparación direccional de fases operará, obviamente, con intensidades compensadas, en base a los ajustes de Toma, Grupo de conexión y Filtro homopolar.
3.3-4
LIDV1112A
3.3.4
Unidad de comparación direccional de secuencia directa
Esta unidad compara los ángulos de las intensidades de secuencia directa de falta pura medidas por todos los canales trifásicos del equipo (I1-1, I1-2, I1-3 e I1-4 en los modelos IDV-
F/D y I1DEV1, I1DEV2 e I1DEV3 en los modelos IDV-A/B/G/H/J/K). Para obtener la
componente de falta pura de dicha intensidad, el equipo elimina la intensidad de prefalta, almacenada dos ciclos antes de la activación del inicio de la falta (ver 3.2, Detectores de Falta). El uso de intensidades de falta pura elimina la influencia de la carga, lo que permite generar decisiones direccionales correctas ante faltas internas con outfeed.
La obtención de la componente de secuencia directa de falta pura requiere el almacenamiento de la intensidad de prefalta, magnitud no disponible en situaciones de cierre sobre falta. El detector de falta externa supervisará el módulo de todas las intensidades de prefalta guardadas. Si todos los módulos se encuentran por debajo del ajuste Intensidad interruptor
abierto, utilizado por el Detector de interruptor abierto (ver 3.18), la comparación direccional
pasará a efectuarse con intensidades de secuencia inversa. Este último algoritmo presenta la limitación de no poder actuar ante faltas trifásicas.
De todas las intensidades consideradas por la unidad de comparación direccional de secuencia directa (secuencia directa de falta pura o secuencia inversa, dependiendo de las condiciones) se descartarán aquellas cuyo módulo no supere un umbral mínimo.
La unidad de comparación direccional de secuencia directa activará la señal de Falta externa cuando alguna de las intensidades consideradas por el algoritmo se encuentre en contrafase con respecto al resto. Para ello, deberá formar un ángulo mayor que 90º y menor que 270º con respecto al resto. Si todas las intensidades consideradas en el criterio direccional tienden a estar en fase (desfases entre ellas mayores que 270º y menores que 90º), la unidad activará la condición de falta interna.
La unidad de comparación direccional de secuencia directa operará, obviamente, con intensidades compensadas, en base a los ajustes de Toma, Grupo de conexión y Filtro
homopolar.
3.3.5
Lógica de bloqueo de la unidad diferencial
La activación de la condición de falta externa por al menos dos de las tres unidades antes descritas permite bloquear la actuación de las unidades diferenciales con frenado e instantánea si se ponen a SÍ los correspondientes ajustes de Permiso de bloqueo por detector de falta externa.
Nota: La mayoría de las pruebas automáticas que efectúan los equipos de inyección para probar el funcionamiento de una característica diferencial con frenado aplican intensidades en dos devanados desfasadas entre sí 180º. Dicha prueba activaría continuamente las señales de falta externa generadas por las unidades de comparación direccional por lo que, si se pone a SI el ajuste de bloqueo de la unidad diferencial por detector de falta externa, ésta nunca podría disparar. Las faltas inyectadas por los equipos de prueba se corresponden con faltas internas (dado que generan intensidad diferencial) con efecto de outfeed. La unidad de comparación direccional de fases no detectaría la condición de falta externa si se elige un umbral de intensidad adecuado. Sin embargo la unidad de comparación direccional de secuencia directa activaría continuamente la señal de falta externa. Esto no ocurriría si la prueba inyectara un valor de prefalta coherente con la intensidad de falta (aquél que genere intensidades de falta pura en ambos devanados prácticamente en fase). Si no se inyecta prefalta o se inyecta un valor de prefalta irreal, para una falta interna, con respecto al valor de falta, se debe inhabilitar el permiso de bloqueo por detector de falta externa para la unidad diferencial.
3.3 Detector de Falta Externa
3.3-5
LIDV1112A
IDV: Protección Diferencial, Control y Medida
ZIV GRID AUTOMATION, S. L. Zamudio, 2011
3.3.6
Rangos de ajuste del detector de falta externa
Detector de falta externa
Ajuste Rango Paso Por defecto
Habilitación de la unidad (Permiso) SÍ / NO SÍ
Nivel mínimo de intensidad 0,1 - 20 veces toma 0,01 1
Detector de falta externa: desarrollo en HMI
0 - CONFIGURACION 0 - GENERALES 0 - DISTANCIA
1 - ACTIVAR TABLA 1 - GRUPOS CONEXION 1 - SELECTOR FASE
2 - MODIFICAR AJUSTES 2 - IMPEDANCIAS SISTEMA 2 - SUPERVISION DIST
3 - INFORMACION 3 - PROTECCION 3 - FALLO FUSIBLE
4 - PERMISOS DISPARO 4 - DELIM. CARGA
5 - PERM BLQ CIERRE 5 - OSCILAC POTENCIA
6 - SALIDAS DE DISP. 6 - DET INT ABIERTO
7 - LOGICA 7 - DIFERENCIAL
8 - SUP.CIR.MANIOBRAS 8 - DETECTOR FALTA EXT
9 - HISTORICOS 9 - DEVANADO 1
10 - OSCILO 10 - DEVANADO 2
11 - PLL DIGITAL 11 - DEVANADO 3
12- CONTROL 12 - CARGA FRIA
0 - DISTANCIA
...