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Influencia de los errores de transformadores de instrumentación sobre sistemas basados en PMU
Alejandro Santos, Gonzalo Aristoy, Marcelo Brehm, Daniel Slomovitz.
Laboratorio de UTE
IEEE simPMU 2016
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Introducción
• El foco del trabajo es alertar y reflexionar sobreel impacto de los errores de los transformadoresde medida en la cadena metrológica en la quese insertan las PMU.
• Los requerimientos que se le exigen a las PMUpueden llegar a ser en vano si lostransformadores empeoran la exactitud final.
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Índice
• Se analizará los errores admitidos por las normas (IEEE)de PMU’s, y los errores admitidos por las normas IEC enlos transformadores de medida.
• Se mostrará algunas calibraciones reales detransformadores.
• Se analizará el caso de los transformadores de medidade tensión capacitivos (CVT) y sus errores al variar lafrecuencia.
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Esquema básico de conexión de una PMU
Imagen extraída de la norma IEEE C37-242
Las entradas de una PMU
son los secundarios
de los transformadores
de instrumentación.
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TVE: Total Vector Error
• Se define TVE como elerror que comete unaPMU al medir (estimar)un sincrofasor.
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Requerimiento TVE
Cuadro extraído de la norma IEEE C37-118
La siguiente tabla describe valor máximo del TVE para:
-Régimen Estacionario
-Cercanía a la frecuencia nominal
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Requerimiento TVE
Dos sincrofasores de igual modulo admiten un máximo desfasaje entre ambos para no
exceder un TVE del 1%, equivalente a 34 minutos de desfasaje.
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Error básico de un transformadorde medida.
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Tablas de error admisibles IEC 61869Transformador de corriente CT
Transformadores de corriente de protección.
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Tablas de error admisibles: IEC 61869Transformadores de tensión VT
Transformadores de tensión de protección.
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Observaciones
• Un CT clase 0.5 puede tener errores en módulodesde el 0.5% al 1.5% y desfasajes desde30 minutos hasta 90 minutos.
• Un VT clase 0.5 puede tener errores en módulode 0.5% y desfasajes de hasta 20 minutos.
• Una PMU en modo estacionario se le exige 1%de TVE (34 minutos).
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Ejemplo errores CT
Transformador de corriente 600 / 5 A clase 0.5, salida de máquina hidráulica.
Transformador de corriente 50 / 5 A clase 10P
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Ejemplo calibración VT
Transformador de tensión 15000/100 V clase 0.5
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RESULTADO:
Los datos reportados por las PMU
tienen un error debido a los
transformadores de medida utilizados.
Además del TVE del PMU se tiene
errores debido a los transformadores.
El error introducido por los
transformadores puede ser similar o
mayor a las exigencias que se le piden a
una PMU.
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Transformadores de tensión Capacitivos (CVT)
Ventajas de los CVT con respecto a los
transformadores inductivos:
-Costos menores
-Menor peso
-Menores dimensiones
-Para tensiones de línea > 60 kV
Aspectos desfavorables:
-Variación de los errores en el tiempo
-Exactitud limitada
-Respuesta pobre a ondas distorsionadas.
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Modelado de CVT’s (1)Modelo simple:
-Divisor Capacitivo
-Inductor para compensación de reactancia
capacitiva
-Transformador inductivo de media tensión
60 kV < Vu <500 kV
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Modelado de CVT’s (2)
Modelo complejo de 23 componentes (Vermeulen, Davel):
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Modelo propuesto
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Simulación software:
La variación de relación observada en el modelo es de un 14% en 20 Hz (0,7% por Hz). Por su parte la fase varía cerca de 8 minutos por Hz.
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Resultados experimentales:
Si la frecuencia se desplaza de los 50 Hz ya se tienen errores de relación de unos 0.8%/Hz.
Barrido en frecuencia (SFRA):
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Resultados experimentales:
Ensayo en AT con variación de frecuencia. Transformador clase 0.2:
Frec.(Hz) V (kV) Err. (%) Fas. (min)
50 66 -0,2 -1
51 70 -0,46 -24
52 73 -0,63 -44
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Conclusiones
• Es importante notar que las medidas quereportan las PMU pueden estar desviadas nosolo por los errores propios, sino también por loserrores de los transformadores deinstrumentación.
• TVE < 1% de una PMU puede verse aumentadosignificativamente si no se tiene cuidado con lostipos de transformadores de instrumentaciónutilizados.
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Muchas gracias por su atención