Germán Andrés Morales-España1 René Alexander Barrera-Cárdenas1 Gabriel Ordóñez-Plata2
1 Universidad Industrial de Santander (UIS). Grupo de Investigación en Sistemas de Energía Eléctrica (GISEL). E-mail: G.A.MoralesEspana@student.tudelft.nl, german.morales.e@gmail.com; abarrera@uis.edu.co
2 Universidad Industrial de Santander (UIS). Escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones. Grupo de Investigación en Sistemas de Energía Eléctrica (GISEL). E-mail: gaby@uis.edu.co
RESUMEN
Este artículo propone una herramienta de análisis en el plano R-X de un sistema en falla para resolver el problema de localización de fallas en sistemas de potencia. La herramienta permite localizar todo tipo de fallas incluidas las de alta impedancia y fallas en sistemas con sobrecarga. Metodológicamente, se analiza el plano R-X de la impedancia aparente de las fases involucradas en la falla, y utilizando interpolación bidimensional se logra la ubicación de la falla a partir de curvas de distancia previamente obtenidas del sistema mediante simulación. Como resultados se presentan pruebas en un sistema de referencia sometido a los cuatro tipos de falla con diversas resistencias localizadas en diferentes sitios dentro del sistema, resaltándose la obtención de errores inferiores al 3% para fallas monofásicas y resistencia de falla hasta 1000[?].
Palabras clave: Fallas de alta impedancia, impedancia aparente, localización de fallas, plano R-X.
ABSTRACT
This paper proposes an analysis tool using the R-X axis of a faulted system to solve the fault location problem in power systems. The proposed approach allows locating all types of faults including high impedance ones and faults on overload systems. Methodologically, the apparent impedance R-X axis of faulted phases is analyzed and the fault is located from distance curves, previously obtained from the power system, by using two-dimensional interpolation. As results, tests of a reference system with four types of faults and different fault resistances located on different places on the system are presented. Errors are kept lower than 3% for single phase faults and fault resistances up to 1000[?].
Keywords: High impedance faults, apparent impedance, fault location, R-X axis.
REFERENCIAS
[1] T. Baldwin, F. Renovich and L. Saunders. "Directional ground-fault indicator for high-resistance grounded systems". IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 39 Nº 2, pp. 325-332. March/April 2003.
[2] F.M. Uriarte. "Modeling, Detection and Localization of High-Impedance Faults In Low-Voltage Distribution Feeders". Blacksburg, Virginia: Master of Science in Electrical Engineering. Virginia Tech Polytechnic Institute and State University. December 2006.
[3] A. Bretas, M. Moreto, R. Salim and L. Pires. "A novel high impedance fault location for distribution systems considering distributed generation". Transmission & Distribution Conference and Exposition, IEEE, Latin America. 2006.
[4] L. Garcia, P. Bastard, M. Petit, I. Gal, E. López and H. Opazo. "Down-conductor fault detection and location via a voltage based method for radial distribution networks". Proceedings IEE Generation, Transmission & Distribution. Vol. 152 Nº 2, pp. 180-184. March 2005.
[5] B.D. Russel and R. P. Chinchali. "A digital signal processing algorithm for detection arcing faults on power distribution feeders". IEEE Transactions on Power Delivery. Vol. 4 Nº 1, pp. 132-140. January 1989.
[6] D.I. Jeerings and T.R. Linders. "A practical protective relay for down-conductor faults". IEEE Transactions on Power Delivery. Vol. 6 Nº 2, pp. 565-574. April 1991.
[7] P. Jarventausta, P. Verho, M. Karenlampi and J. Partanen. "AI-based methods in practical fault location of medium voltage distribution feeders". Proceedings ISAP ’96. International Conference on Intelligent Systems Applications to Power System. January/February 1996.
[8] K. Lien, S. Chen, C. Liao, T. Guo, T. Lin and J. Shen. "Energy variance criterion and threshold tuning scheme for high impedance fault detection". IEEE Transactions on Power Delivery. Vol. 4 Nº 3, pp. 810-817. July 1999.
[9] C.L. Benner and B.D. Russel. "Practical high-impedance fault detection on distribution feeders". IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 33 Nº 3, pp. 635-640. May/June 1997.
[10] F.G. Jota and P. R. S. Jota. "High-impedance fault identification using a fuzzy reasoning system". IEE Proceedings Generation, Transmission and Distribution. Vol. 145 Nº 6, pp. 656-661. November 1998.
[11] C.G. Wester. "High impedance fault detection on distribution systems". The 42nd Annual Conference. Rural Electric Power Conference. Nº 26-28, pp. c5 - 1-5. April 1998.
[12] W.H. E. Liu and W. Zhong. "A fuzzy set method for fault location identification in power distribution systems". Proceedings of the 35th IEEE Conference on Decision and Control. Vol. 2 Nº 11-13, pp. 2208-2212. December 1996.
[13] G. Eberl, S. Hnninen, M. Lehtonen and P. Schegner. "Comparison of artificial neural networks and conventional algorithms in ground fault distance computation". Proceedings IEEE Power Engineering Society Winter Meeting. Vol. 3 Nº 23-27, pp. 1991-1996. January 2000.
[14] H. Nouri, C. Wang and T. Davies. "An accurate fault location technique for distribution lines with tapped loads using wavelet transform". Proceedings IEEE Porto Power Tech Conference. Vol. 3, pp. 4, 10-13. September 2001.
[15] S.J. Lee, M.S. Choi, S.H. Kang, B.G. Jin, D.S. Lee, B.S. Ahn, N.S. Yoon, H.Y. Kim and S.B. Wee. "An intelligent and efficient fault location and diagnosis scheme for radial distribution systems". IEEE Transactions on Power Delivery. Vol. 19 Nº 2, pp. 524-532. April 2004.
[16] A. Warrington and C. Van. "Protective relays: Their theory and practice". Chapman and Hall Ltd. Vol. 2. Ed. 3, Cap. 6. London. 1969.
[17] L.F.S.T. Baldwin, F. Renovich and D. Lubkeman. "Fault locating in ungrounded and high-resistance grounded systems". IEEE Transactions on Industry Application. Vol. 37 Nº 4, pp. 1152-1159. July/August 2001.
[18] J.C. Das and R.H. Osman. "Grounding of AC and DC low voltage and medium voltage drive systems". Proceedings Annual Pulp on paper Industry Technical Conference IEEE. 16-20, pp. 36-47. June 1997.
[19] D.H. Lubich. "High resistance grounding and fault finding on three phase three wire (delta) power systems". Proceedings IEEE 1997 Annual Textile, Fiber, and Film Industry Technical Conference, 6-8, pp. 10. 5. May 1997.
[20] R. Das. "Determining the locations of faults in distribution systems". Ph.D. dissertation, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada. 1998.
[21] G. Morales, J. Mora, and S. Pérez. "Análisis del desempeño de un localizador de fallas basado en SVM ante la variación de carga en el sistema de distribución". Revista Scientia et Técnica (ISSN 0122-1701). Año XII Nº 32, pp. 7-12. Diciembre 2006. URLs: http://www.utp.edu.co/php/revistas/ ScientiaEtTechnica/docsFTP/1112337-12.pdf
[22] G. Morales, G. Carrillo and J. Mora. "Selección de descriptores de tensión para localización de fallas en redes de distribución de energía". Revista Ingeniería (ISSN 0121-750X), Vol. 11 Nº 1, pp. 43-50. 2006.
[23] G. Morales, A. Gómez and H. Vargas. "Estrategia de mejoramiento en la selección de descriptores para la localización de fallas en sistemas de distribución con SVM". III Congreso Internacional de la Región Andina IEEE. Quito, Ecuador. Noviembre 2006.
[24] G. Morales, H. Vargas and J. Mora. "Impedance based method to fault location in power distribution, considering tapped loads and heavy unbalanced systems". XII encuentro regional Iberoamericano del CIGRÉ. Foz de Iguazú, Brasil. Mayo 2007.
[25] G. Morales, J. Mora and H. Vargas. "Método de localización de fallas en sistemas de distribución basado en gráficas de reactancia". Revista Scientia et Técnica (ISSN 0122-1701). Vol. 34, pp. 49-54. Mayo 2007. URLs: http://www.utp.edu.co/php/revistas/ScientiaEtTechnica/docsFTP/930349-54.pdf
[26] G. Morales, J. Mora and G. Carrillo. "Evaluación comparativa de tres métodos de clasificación aplicados al problema de la localización de fallas de cortocircuito en sistemas de distribución de energía eléctrica". Revista Scientia et Técnica (ISSN 0122-1701). Vol. 35, pp. 19-24. Agosto 2007. URLs: http://www.utp.edu.co/php/revistas/ ScientiaEtTechnica/docsFTP/10173719-24.pdf
Recibido 8 de septiembre de 2008, aceptado 12 de junio de 2009
