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A fin de aliviar esta preocupación, se puede adoptar una
forma subóptima de protección diferencial si se deja de lado
la selectividad. En lugar de proteger cada sección de los alimentadores,
se pueden proteger los subsistemas. Una isla se
puede subdividir en múltiples subáreas, cada una de las cuales
puede tratarse como una zona de protección diferencial.
Esto reducirá significativamente el gasto, aunque con menor
selectividad. La mayoría de estos problemas también pueden
ser relevantes para las islas en el nivel de la subtransmisión,
pero la topología y la infraestructura de transmisión existente
puede afrontar mejor el costo de las mejoras en contraste
con los sistemas de distribución. Por ejemplo, estos
sistemas tendrían interruptors en ambos extremos de la línea
ya disponibles. Esto también ocurre con los alimentadores
de distribución urbanos que operan en una configuración de
red circular.
Ya que las opciones de protección locales son limitadas o
poco confiables, deben considerarse las opciones de protección
habilitadas por comunicación. Ya que las microrredes
normalmente tendrían una infraestructura de comunicación
y un controlador, este enfoque sería posible. Por ejemplo, la
función diferencial actual puede integrarse con el controlador
de la microrred para reducir el gasto de los relés. Sin
embargo, los datos relacionados a la protección deben ser
prioritarios en la red de comunicación. Esta opción puede
tener un efecto adverso sobre la velocidad de la protección
diferencial, pero debido a las corrientes de falla bajas, esto
podría no ocasionar un problema.
La protección adaptativa que usa relés de sobrecorriente
direccional que explotan la plataforma de comunicación
de las microrredes puede modificar las acciones
de protección de acuerdo con los cambios en las condiciones
del sistema. Ya que el perfil de fallas es diferente en
modos de conexión a la red y en modos en isla, el punto
de este enfoque es proporcionar dos conjuntos diferentes
de configuraciones a fin de que cada relé trabaje con estos
modos. La protección adaptativa utilizando solo relés de
sobrecorriente direccional puede funcionar siempre que la
contribución de la falla de los inversores sea lo suficientemente
grande como para que se pueda distinguir de otros
eventos como pícos de demanda y corrientes de in-rush,
pero la protección adaptativa también puede cambiar el
esquema de protección de la microrred cuando está en
modo en isla a otro esquema, como el de la protección
de distancia, la sobrecorriente con tensión restringida o
enfoques asistidos por comunicación, que funcionarán en
bajas corrientes de falla.
Conclusiones
Los sistemas de protección se han desarrollado y refinado a
lo largo de décadas de experiencia en la protección de componentes
de sistemas y de mantener la estabilidad frente a la
falla de respuesta de generadores síncronos, que está tipificada
por magnitudes peligrosamente altas de corrientes de
falla y ángulos que cambian rápidamente. Las corrientes de
mayo/junio de 2021
falla como en las IBR en el rango de las sobrecargas y no
tienen partes rotativas, lo que obvia el problema de la inestabilidad
angular. No obstante, los sistemas de protección
tradicionales diseñados para abordar respuestas a fallas tradicionales
se volvieron poco confiables ante las IBR. Dentro
de las microrredes basadas en inversores, surgen muchas
complicaciones debido al cambio en la topología que se
asume que respalda su protección.
Este artículo proporciona información sobre la operación
estable y la respuesta de la falla de los inversores en hasta el
100 % de penetración de las IBR en una microrred de sistemas
de distribución, tanto para modos de operación de conexión
a la red y en isla, incluyendo la transición de modos.
Muchos esquemas de protección tradicionales tienen desventajas,
pero las opciones basadas en las comunicaciones,
incluyendo la protección diferencial y la protección adaptativa,
pueden surgir como posibles soluciones para proteger
estas microrredes.
Agradecimientos
Le agradecemos a Jacob Mueller y Nicholas S. Gurule de
Sandia National Laboratories por sus contribuciones a las
figuras utilizadas en este artículo.
Lecturas complementarias
J. Rodriguez, S. Bernet, P. K. Steimer y I. E. Lizama, " A
survey on neutral-point-clamped inverters " (Un estudio sobre
inversores con fijación por diodos), IEEE Trans. Ind.
Electron., vol. 57, n.º 7, págs. 2219-2230, 2010. doi: 10.1109/
TIE.2009.2032430.
S. S. Venkata, M. J. Reno, W. Bower, S. Manson, J. Reilly
y G. W. Sey Jr., " Microgrid protection: Advancing the
state of the art " (Protección de las microrredes: avanzando
la vanguardia), Sandia National Lab., Alberquerque, NM,
SAND2019-3167, 2019.
A. Haddadi, M. Zhao, I. Kocar, U. Karaagac, K. W.
Chan y E. Farantatos, " Impact of inverter-based resources
on negative sequence quantities-based protection elements "
(Impacto de las fuentes basadas en inversores en elementos
de protección basados en cantidades de secuencia negativa),
IEEE Trans. Power Del., vol. 36, n.º 1, 2020. doi: 10.1109/
TPWRD.2020.2978075.
T. Kauffmann et al., " Short-circuit model for type-IV
wind turbine generators with decoupled sequence control "
(Modelo de cortocircuito para generadores de turbina de
viento de tipo IV con secuencia de control desacoplada),
IEEE Trans. Power Del., vol. 34, n.º 5, págs. 1998-2007,
2019. doi: 10.1109/TPWRD.2019.2908686.
L. Che, M. E. Khodayar y M. Shahidehpour, " Adaptive
protection system for microgrids: Protection practices
of a functional microgrid system " (Sistema de protección
adaptativo para las microrredes: prácticas de protección
de un sistema de microrredes funcional), IEEE Electrific.
Mag., vol. 2, n.º 1, págs. 66-80, 2014. doi: 10.1109/
MELE.2013.2297031.
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IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - May/June 2021

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