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Dr. Ernesto Vázquez Martínez, UANL
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High Side Low Side
87T
51N
T
50/51
67
51Q
63
87R 50/51
67
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87
With internal fault Id > 0 Trip
With external fault Id = 0 No trip
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La protección diferencial de transformadores (87T) se utiliza para equipos con potencias mayores a 10 MVA. Es una protección muy confiable, pero puede operar en forma incorrecta en los siguientes casos: Corrientes de magnetización (inrush)
originadas por la conexión del transformador o por una situación de sobreexcitación en la red eléctrica.
Efecto de saturación de los transformadores de corriente durante un evento transitorio en la red.
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0 1 2 3 4 5 6 7-50
0
50
100
150
200
250
300
Cycles
Prim
ary
Curr
ent
(Am
ps)
Main : Graphs
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 ...
...
...
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
y (k
A)
isa I1i I1
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I KI Iop ar ret op min
Iop min
Id
IRET
IOP
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Energización
Cortocircuito
Sobreexcitación
Corrientes de inrush
opI
t t t
opI opII
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Métodos de inhibición de la protección diferencial (retención por armónicas y reconocimiento de la forma de onda).
Modelación matemática del fenómeno de inrush.
Identificación de componentes de frecuencia.
Reconocimiento de patrones.
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El método de Análisis de Componente Principal (ACP) es utilizado en estadística para el análisis de datos, y es equivalente a la maximización del contenido de la información en señales de salida con distribución gaussiana.
El objetivo es el determinar un conjunto de m vectores ortogonales en el espacio de datos p (p>m) que contengan la mayor información posible de la varianza.
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0 5 10 15 20 25 30-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
PC1
PC
2
Sin CAE Con CAE
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-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-3
-2
-1
0
1
2
3
PC1
PC
2
0 5 10 15 20 25 30-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
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#1 #2
100MVA
230kV 115kV
Control de
excitación
V(kV)Carga 3F
115 kV230 kV
X
X
87T
52 52
IH IX
IAB Iab
Control del 52
X
X
caCA
bcBC
abAB
acdif
cbdif
badif
dif
II
II
II
I
I
I
I
)(
)(
)(
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X X
X X
X X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Sistema de potencia
Cortocircuito Energización
Matriz de entrenamiento
340 simulaciones
generadas
Señales diferenciales
incrementales trifásicas
Idif
Combinación
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Energización sin carga *
Energización con carga *
Energización con falla *
Falla * Sobreexcitación O
Reducción del voltaje del generador en un 50% □
-1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5Transformador -Y. CARGA NO LINEAL
Primera Componente Principal
Segunda C
om
ponente
Princip
al
Transformador 100 MVA, 230/115 kV, ∆ - Y Generador 50 MVA, Z = 10. Carga 8.058 + j2.025 MVA. Carga no lineal con THD = 27.2%. Sobreexcitación: 110%
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( -0.2 , 0 ) Energización o Sobreexcitación.
( -0.07 , 0 ) Energización o Sobreexcitación.
( - ∞ , -0.07 ) Falla.
( - ∞ , -0.2 ) Falla.
2 DEVANADOS
3 DEVANADOS
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El ACP reduce la complejidad del problema de discriminación.
Es posible realizar una correcta identificación de corrientes de inrush y falla.
Los criterios de discriminación son heurísticos.
La etapa de entrenamiento puede ser eliminada, simplificando la aplicación del ACP como base de una protección diferencial.
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Dr. Ernesto Vázquez Martínez, UANL