IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - May/June 2021 - 41

Por Matthew J. Reno, Sukumar Brahma,
Ali Bidram y Michael E. Ropp
radiales. En este artículo se discuten algunos de
los desafíos relacionados con la protección de
microrredes basadas en IBR y presenta algunas
investigaciones en curso y soluciones en esta
área. Se debaten los diferentes controles para
las IBR (por ej., de formación de la red y de
seguimiento de la red), buscando presentar la
manera en que su corriente de cortocircuito de
corta duración y respuesta dinámica bajo fallas
impactan la protección de la microrred.
Desafíos en la protección
de la microrred
Recientemente, las microrredes han recibido más atención
en la industria de la energía eléctrica debido a 1) su
capacidad de mejorar la confiabilidad y resiliencia del sistema
eléctrico, 2) su impacto en el aumento del uso de recursos
renovables, 3) la reducción del costo de equipos de fuentes
de energía distribuidas (FED), y 4) la continua evolución
de los códigos y estándares aplicables. Como consecuencia,
se espera que el uso de la microrred a nivel mundial crezca
significativamente durante los próximos años. La mayoría
de las microrredes hoy están creadas mediante la reconfiguración
de sistemas que comenzaron como sistemas de distribución
radial al nivel de las instalaciones o de la comunidad.
Los generadores pequeños convencionales (por ej.,
generadores rotativos se operan comúnmente en modos de
solo IBR bajo determinadas condiciones.
Las microrredes, al igual que todos los sistemas eléctricos,
requieren protección para desenergizar y aislar las
fallas antes de que puedan dañar la salud o la propiedad.
La protección de los sistemas de distribución tradicionales
está diseñada con el supuesto subyacente de que al sistema
lo alimenta una fuente (una subestación) y que tiene
topología radial. Los protegen funciones y dispositivos de
sobrecorriente. No obstante, surgen dos desafíos clave para
proteger elementos del circuito en microrredes basadas en
IBR de esta manera.
1) Las microrredes pueden alimentarse de distintas fuentes
distribuidas. La protección de los conductores,
transformadores y otros elementos del circuito deben
estar diseñadas para cualquier combinación posible de
fuentes y las direcciones y magnitudes de la corriente
de falla puede cambiar de manera acorde.
los
de diésel y gas natural) siguen siendo importantes para las
microrredes debido a las propiedades de su desempeño, a
su relativo bajo costo y a su disponibilidad. Sin embargo, la
mayoría de las microrredes obtienen al menos una porción de
su energía de recursos de generación variable como la energía
fotovoltaica (FV) y los sistemas de almacenamiento de
energía (ESS, por sus siglas en inglés) están comenzando a
ser casi omnipresentes en las microrredes, ya que facilitan
la operación óptima de pequeños generadores así como una
alta integración de recursos de generación variable, y pueden
utilizarse para mejorar el desempeño del sistema al hacer la
transición del modo conectado a la red al modo en isla.
Casi todos los sistemas de energía renovable y ESS son
IBR, lo que signifi ca que están conectados al sistema eléctrico
de CA mediante un convertidor CC-CA llamado inversor
(el término inversor normalmente se usa incluso para
los convertidores bidireccionales CC-CA utilizados en los
ESS). El comportamiento del inversor está defi nido en gran
medida por el software, y brinda un nivel superior de fl exibilidad
y características y oportunidades de desempeño
únicas. Hoy en día, hay microrredes operativas alimentadas
completamente por IBR, y aun aquellas que incluyen
mayo/junio de 2021
2) La corriente de falla producida por las IBR no se presta
fácilmente para los métodos tradicionales de sobrecorriente
destinados a la detección y aislamiento de
fallas.
* Los dispositivos de conmutación del semiconductor
de los inversores no toleran sobrecorriente, y por
ende requieren que las IBR limiten sus contribuciones
de la corriente de falla, normalmente, a alrededor
de 1.1-1.5 por unidad (p.u.) de la capacidad nominal
de la corriente del inversor. Las IBR no producen
La corriente de falla usual de las fuentes de servicios
públicos o los generadores síncronos.
* Las IBR suelen limitar su corriente de falla con medios
que causan que la producción de la forma de
onda no sea sinusoidal. El contenido armónico de
la forma de onda generalmente será específico de
la IBR, ya que depende de la manera en la que el
firmware logre la limitación de la corriente. Los sistemas
de protección deben ser tolerantes respecto de
este contenido armónico.
* El ángulo de fase entre la corriente fundamental de
salida y la tensión fundamental en terminales de la
IBR está fijado por la programación de la IBR y, por
ende, no hay maneras genéricas de predecirlo.
En este artículo se abordan algunos de los desafíos relacionados
con la protección de microrredes basadas en inversores
y revisa algunas investigaciones en curso y soluciones
en este área. Se elaboran las diferentes topologías y controles
de IBR y se ponen de manifi esto los desafíos de la protección
de la microrred basada en inversores. Se discuten las
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Contents
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