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Nº Tesis: 69
 
 
Reconocimiento de patrones para la protección de líneas de transmisión ante descargas atmosféricas
 
 
Autor:  Ing. John Armando  Morales García
 
 
Nacionalidad:  Ecuatoriano
 
 
Fecha de defensa oral:  7/10/2014
 
 
Jurados:  Christian Rehtanz, Technische Universität Dortmund, Alemania Arturo Suman Bretas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil
 
 
Beca:  DAAD Programa regional
 
 
Estadía en el exterior
 
 
Período: 
 
 
Lugar:  ,
 
 
Resumen:
 
 
Los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) son una parte muy importante de la vida diaria moderna, cuyo objetivo principal es suministrar energía eléctrica manteniendo un muy alto nivel de continuidad de servicio. Sin embargo, se pueden presentar condiciones anormales o intolerables, especialmente en Líneas de Transmisión (LTs), las que pueden producir fallas o corto circuitos. Una de ellas muy común son la presencia de descargas atmosféricas. La caída de rayos, entre otras consecuencias, provocan la operación errónea de los relés de protección, pueden causar la destrucción de materiales y constituyen un peligro para las personas.
Registros de fallas de disparos en LTs reportadas por diferentes organizaciones indican que al menos el 60 por ciento son causadas por descargas atmosféricas, y en algunos casos extremos el porcentaje es cercano al 90 por ciento. Sobre este contexto, las descargas atmosféricas han sido la principal causa de corto circuitos sobre LTs y la más importante causa de mala operación de relés de protección.
De lo anterior se desprende que, analizar este tipo de fenómeno y clasificar correctamente esas señales, es crucial para el desempeño correcto de los relés de protección. En ese aspecto, las técnicas de protección tradicionales de LTs no han mostrado una performance adecuada al momento de poder clasificar correctamente descargas atmosféricas con y sin falla.
Sobre este contexto, han sido reportados diferentes enfoques basados particularmente sobre la Transformada Wavelet. Sin embargo, como se detalla en esta investigación, esos algoritmos dependen de la selección de la wavelet madre y del nivel de descomposición. Además, investigaciones previas analizan condiciones específicas de los rayos, omitiendo un rango amplio de parámetros esenciales en el comportamiento de las descargas atmosféricas.
Para resolver esos inconvenientes, en este trabajo de tesis se presenta una novedosa metodología basada sobre el Análisis de Componentes Principales (ACP) para la extracción de patrones correspondientes a descargas atmosféricas sobre LTs. Se extraen diferentes patrones posterior al impacto del rayo sobre la LT; la extracción y clasificación de patrones se desarrolla en lugar de las técnicas de procesamiento de señal tradicionales.
Adicionalmente, de la revisión del estado del arte, no se ha encontrado el desarrollo de alguna metodología para obtener patrones que puedan ser aplicados a clasificar las señales producidas por descargas atmosféricas. De este modo, el conocimiento desarrollado en esta investigación podría mejorar el desempeño de los relés de protección, reduciendo el tiempo de operación.
En el desarrollo de los capítulos de esta tesis, se desarrollan también diferentes algoritmos para la detección de señales transitorias y para la identificación de maniobras de operación también. De este modo, la metodología es altamente recomendada para analizar no únicamente descargas atmosféricas sino también diferentes señales de maniobras de operación.
Así mismo, se demuestra la viabilidad de la metodología presentada en este trabajo de tesis, a través de un análisis comparativo de los resultados obtenidos con el análisis de componentes principales y con la transformada wavelet. Finalmente, en el transcurso de esta investigación, se tuvo la oportunidad de aplicar la metodología presentada en esta investigación, en el análisis del comportamiento de alimentadores de distribución frente a descargas atmosféricas, en el marco de tareas de investigación desarrolladas conjuntamente con el Ing. Roberto Cabral en la Universidad Federal de Rio Grande del Sur en Porto Alegre Brasil.