IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - May/June 2021 - 37

Energía FV
encendida
100
10
1
t = 0.912 s
I = 0.932 kA
0.1
500 1,000
2,000
5,000 10,000
Corriente de falla (A)
figura 11. El efecto de los cambios de topología en diferentes
grupos de configuración del relé que controla CB4.
tabla 2. Una comparación entre los resultados teóricos y
experimentales.
Caso
La energía FV apagada,
sistema de protección
adaptativa inactivo
La energía FV encendida,
sistema de protección
adaptativa inactivo
La energía FV encendida,
sistema de protección
adaptativa activo
Tiempo de
disparo R3
calculado(s)
0.555
2.239
0.912
Tiempo(s)
de disparo
de HIL R3
0.580
2.255
0.938
Energía FV
apagada
Configuración del grupo 1
Configuración del grupo 2
t = 2.239 s
I = 0.932 kA
t = 0.555 s
I = 2.12 kA
considera, o no puede modelar con precisión, las condiciones
encontradas en la aplicación real. Por ejemplo, no se sabe
cómo el relé comercial implementa las funciones de protección,
cuánto tiempo requiere para realizar los cálculos y qué
tiempo de retardo se introduce entre el comando de disparo
de un relé y la apertura del interruptor asociado. Por lo tanto,
la evaluación pura basada en software carece de información
importante para evaluar el desempeño de un sistema de protección
adaptativa en condiciones reales.
La simulación hardware-in-the-loop (HIL) es una herracontroladores
vecinos. En la figura 8(b) se presenta una arquitectura
distribuida para protección adaptativa. Su principal
ventaja es el aumento de la confiabilidad, ya que no existe un
único punto de falla. Además, la infraestructura de comunicación
es más simple ya que los controladores locales usan
una red de área amplia para comunicarse solo con sus controladores
vecinos y una red local para actualizar sus grupos de
configuración. El principal inconveniente es que un relé puede
seleccionar una configuración subóptima ya que se desconoce
el estado de todos los componentes de la microrred.
Sistemas para pruebas y validación de
esquemas de protección
El desempeño de un sistema de protección adaptable debe
evaluarse antes de su implementación para evitar brechas de
diseño que podrían poner en peligro la seguridad del personal
o la integridad de los activos de potencia. El sistema de
protección adaptativa debe probarse para los modos operativos
en isla y conectado a la red, los cambios en la topología
de la microrred con la conexión y desconexión de las FED,
el comportamiento diferente de las unidades de generación
con interfaz PE durante fallas, múltiples niveles de carga y
varios tipos de fallas en diversas ubicaciones.
Una evaluación basada en simulaciones de software
ofrece la flexibilidad de examinar varios escenarios, pero no
mayo/junio 2021
mienta valiosa que cierra la brecha entre las simulaciones
digitales puras y la implementación de hardware en el
campo. La columna vertebral de una plataforma de simulación
HIL es un simulador digital en tiempo real, que es
una potente plataforma informática que realiza simulaciones
de sistemas eléctricos en tiempo real. Esta capacidad puede
facilitar pruebas a controladores y relés en condiciones de
tiempo real. Las simulaciones HIL con dispositivos electrónicos
inteligentes generalmente se denominan control-HIL
para distinguirlas de power-HIL, donde el equipo de potencia
física se conecta al simulador a través de un amplificador
de potencia. Por lo tanto, los beneficios de la simulación HIL
también se mantienen en el caso de control-HIL (por ejemplo,
flexibilidad en el modelado, rendimiento de diferentes
escenarios en un entorno de laboratorio seguro, etc.), mientras
que los relés de hardware industrial operan en condiciones
realistas, como retrasos en la respuesta y ruido en las
señales. Esta configuración puede revelar características no
visibles en simulaciones puras, lo que facilita el progreso de
la implementación del esquema de protección.
Las configuraciones HIL han sido utilizadas por ciertas
empresas de servicios públicos que operan un simulador digital
en tiempo real para conectar réplicas de controladores (una
copia exacta del sistema de control real instalado in situ) de
equipos importantes basados en PE, por ejemplo, aplicaciones
de sistemas de transmisión de alta tensión CC y CA flexible,
para evaluar su interacción con los sistemas de control y protección
existentes. Estas características son valiosas para las
microrredes dominadas por unidades con interfaz de PE. Los
fabricantes de equipos de protección industrial también realizan
pruebas HIL para validar el rendimiento y afinar sus
equipos de acuerdo con las características de cada aplicación.
Se ha implementado un banco de pruebas HIL para probar
el sistema de protección adaptativa en el Laboratorio de Sistemas
de Energía Eléctrica de la Universidad Técnica Nacional
de Atenas. El banco de pruebas propuesto consta de un simulador
digital en tiempo real, relés direccionales multifunción
industriales y un controlador lógico programable. La configuración
general se presenta en la figura 9. La microrred examinada
es simulada por el simulador digital en tiempo real, mientras
que los relés de hardware reciben mediciones de corriente
y tensión en sus respectivas ubicaciones, por ejemplo, CB4, y
envían comandos de disparo al interruptor de circuito respectivo.
El controlador lógico programable desempeña el papel de
controlador centralizado que facilita el sistema de protección
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Tiempo (s) de disparo
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