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Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU Presentado por: Phd. Cesar Augusto Orozco Ing. Jose David Doria García

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Page 1: Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas ... · Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de

Localización de fallas de baja y alta

impedancia en líneas de transmisión

eléctrica, usando información de PMU

Presentado por:

Phd. Cesar Augusto Orozco

Ing. Jose David Doria García

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

Contenido de la presentación

1 Problemática abordar

2 Formulación de localización de fallas propuesta

3 Resultados preliminar

4 Conclusiones y trabajos futuros

Page 3: Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas ... · Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

1.Problemática abordar

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

1. Problemática abordar

Transmisión de EE a grandes distancias

Terrenos hostiles y condiciones climáticas severas

Fenómenos naturales: descargas, tempestades, vientos

Contacto de conductores energizados con vegetación

Fallas en los componentes eléctricos

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

1. Problemática abordar

𝑥

?

Detección de la falla

Fases en de falla

Retos asociados a la

localización de fallasDeterminar de manera eficiente, rápida

y precisa la distancia al punto en falla

desde uno de los terminales de la línea Tipo de falla

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

1. Problemática abordar Retos asociados a la

localización de fallasTipo de falla

Baja impedancia Alta impedancia

• Comportamiento principalmente resistivo.

• En el caso de fallas permanentes de baja impedancia, se le atribuye un

comportamiento lineal. Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

1. Problemática abordar Retos asociados a la

localización de fallas

• No linealidad • Buildup: la corriente de falla crece de forma gradual.

Tipo de falla

Baja impedancia Alta impedancia

• Asimetría • Shoulder: el buildup cesa por algunos ciclos y después

continua. Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

1. Problemática abordar Retos asociados a la

localización de fallasTipo de falla

Baja impedancia Alta impedancia

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

• Incremento sustancial de la

corriente

• Puede ser detectada por el

Sistema de protección

convencional. (IEEE Power

System Relaying Committee,

1996)

• Caracterizada por una

impedancia elevada capaz de

limitar la corriente de falla

dentro de una zona no

protegida por la protección de

sobrecorriente (IEEE Power

System Relaying Committee,

1996)

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

1. Problemática abordar Retos asociados a la

localización de fallasTipo de falla

Baja impedancia Alta impedancia

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

Page 10: Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas ... · Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización

de fallas propuesta

Tipo de falla Detección de la falla Fases en de falla

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de fallaPMU PMU

𝑥 ∙ 𝒁𝐿 𝑙 − 𝑥 ∙ 𝒁𝐿

𝐻𝐼𝐹

𝑍𝑇𝐻𝐴

𝑽𝑇𝐻𝐴𝑍𝑇𝐻𝐵

𝑽𝑇𝐻𝐵

𝑽𝐹

𝑰𝑆 𝑰𝑅

𝑽𝑅𝑽𝑆

Área A Área B

Data collector

HIFL/LIFL

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

PMU PMU

𝑥 ∙ 𝒁𝐿 𝑙 − 𝑥 ∙ 𝒁𝐿

𝐻𝐼𝐹

𝑍𝑇𝐻𝐴

𝑽𝑇𝐻𝐴𝑍𝑇𝐻𝐵

𝑽𝑇𝐻𝐵

𝑽𝐹

𝑰𝑆 𝑰𝑅

𝑽𝑅𝑽𝑆

Área A Área B

𝑽𝑆 − 𝑽𝑅 − 𝑙 ∙ 𝒁𝐿 ∙ 𝑰𝑅 = 𝑥 ∙ 𝒁𝐿 ∙ 𝑰𝑆 + 𝑰𝑅 .

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐

∙ 𝑥 =

𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐

= 𝒁𝐿 ∙ 𝑰𝑆 + 𝑰𝑅 =

𝑍𝑎𝑎 𝐼𝑆𝑎 + 𝐼𝑅𝑎 + 𝑍𝑎𝑏 𝐼𝑆𝑏 + 𝐼𝑅𝑏 + 𝑍𝑎𝑐 𝐼𝑆𝑐 + 𝐼𝑅𝑐𝑍𝑏𝑎 𝐼𝑆𝑎 + 𝐼𝑅𝑎 + 𝑍𝑏𝑏 𝐼𝑆𝑏 + 𝐼𝑅𝑏 + 𝑍𝑏𝑐 𝐼𝑆𝑐 + 𝐼𝑅𝑐𝑍𝑐𝑎 𝐼𝑆𝑎 + 𝐼𝑅𝑎 + 𝑍𝑐𝑏 𝐼𝑆𝑏 + 𝐼𝑅𝑏 + 𝑍𝑐𝑐 𝐼𝑆𝑐 + 𝐼𝑅𝑐

𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐

= 𝑽𝑠 − 𝑽𝑅 + 𝑙 ∙ 𝒁𝐿 ∙ 𝑰𝑅 =

𝑉𝑠𝑎 − 𝑉𝑅𝑎 + 𝑙 ∙ 𝑍𝑎𝑎𝐼𝑅𝑎 + 𝑍𝑎𝑏𝐼𝑅𝑏 + 𝑍𝑎𝑐𝐼𝑅𝑐𝑉𝑠𝑏 − 𝑉𝑅𝑏 + 𝑙 ∙ 𝑍𝑏𝑎𝐼𝑅𝑎 + 𝑍𝑏𝑏𝐼𝑅𝑏 + 𝑍𝑏𝑐𝐼𝑅𝑐𝑉𝑠𝑐 − 𝑉𝑅𝑐 + 𝑙 ∙ 𝑍𝑐𝑎𝐼𝑅𝑎 + 𝑍𝑐𝑏𝐼𝑅𝑏 + 𝑍𝑐𝑐𝐼𝑅𝑐

𝑽𝑆 = 𝑥 ∙ 𝒁𝐿 ∙ 𝑰𝑆 + 𝑽𝐹 𝑽𝑅 = 𝑙 − 𝑥 ∙ 𝒁𝐿 ∙ 𝑰𝑅 + 𝑽𝐹

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

PMU PMU

𝑥 ∙ 𝒁𝐿 𝑙 − 𝑥 ∙ 𝒁𝐿

𝐻𝐼𝐹

𝑍𝑇𝐻𝐴

𝑽𝑇𝐻𝐴𝑍𝑇𝐻𝐵

𝑽𝑇𝐻𝐵

𝑽𝐹

𝑰𝑆 𝑰𝑅

𝑽𝑅𝑽𝑆

Área A Área B

𝑨𝒏 ∙ 𝑥 = 𝒃𝒏 =

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏0

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 ሻ𝒏0+(𝑵−1

∙ 𝑥 =

𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 𝒏0

⋮𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 ሻ𝒏0+(𝑵−1

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

PMU PMU

𝑥 ∙ 𝒁𝐿 𝑙 − 𝑥 ∙ 𝒁𝐿

𝐻𝐼𝐹

𝑍𝑇𝐻𝐴

𝑽𝑇𝐻𝐴𝑍𝑇𝐻𝐵

𝑽𝑇𝐻𝐵

𝑽𝐹

𝑰𝑆 𝑰𝑅

𝑽𝑅𝑽𝑆

Área A Área B

Método Mínimos Cuadrados

𝑦 = 𝑋 ∙ 𝜃 + 𝜀

𝜃 = (𝑋T ∙ 𝑋ሻ−1∙ 𝑋T ∙ 𝑦

ො𝑥 = 𝑨𝒏𝑇 𝑨𝒏

−1 ∙ 𝑨𝒏𝑇 ∙ 𝒃𝑛

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

𝑨𝒏 ∙ 𝑥 = 𝒃𝒏 =

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏0

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 ሻ𝒏0+(𝑵−1

∙ 𝑥 =

𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 𝒏0

⋮𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 ሻ𝒏0+(𝑵−1

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

ො𝑥 = 𝑨𝒏𝑇 𝑨𝒏

−1 ∙ 𝑨𝒏𝑇 ∙ 𝒃𝑛

ො𝑥𝑎 = ൙𝑖=1

𝑁

𝐴𝑎𝑖𝑏𝑎𝑖

𝑖=1

𝑁

𝐴𝑎𝑖2

ො𝑥𝑎 = 𝑨𝒂𝑇 𝑨𝒂

−1 𝑨𝒂𝑇 𝒃𝑎

Formulación

falla trifásica

Formulación

falla monofásica

𝐼𝑆𝑏 ≅ −𝐼𝑅𝑏

ො𝑥 =

𝐴𝑎00 𝒏0

⋮𝐴𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

𝑇 𝐴𝑎00 𝒏0

⋮𝐴𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

−1

𝐴𝑎00 𝒏0

⋮𝐴𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

𝑇

𝑏𝑎00 𝒏0

⋮𝑏𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

𝐼𝑆𝑐 ≅ −𝐼𝑅𝑐

𝐴𝑏 ≅ 𝐴𝑐 ≅ 0

𝑏𝑏 ≅ 𝑏𝑐 ≅ 0

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

ො𝑥 = 𝑨𝒏𝑇 𝑨𝒏

−1 ∙ 𝑨𝒏𝑇 ∙ 𝒃𝑛

ො𝑥𝑎𝑏 =

𝑖=1

𝑁

𝐴𝑎𝑖2 + 𝐴𝑏𝑖

2

−1

𝑖=1

𝑁

𝐴𝑎𝑖𝑏𝑎𝑖 + 𝐴𝑎𝑖𝑏𝑎𝑖

ො𝑥𝑎𝑏 =𝑨𝒂𝑨𝒃

𝑇 𝑨𝒂𝑨𝒃

−1𝑨𝒂𝑨𝒃

𝑇 𝑨𝒂𝑨𝒃

Formulación

falla trifásica

Formulación

falla bifásica-g

ො𝑥 =

𝐴𝑎𝐴𝑏0 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏0 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝑇 𝐴𝑎𝐴𝑏0 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏0 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

−1

𝐴𝑎𝐴𝑏0 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏0 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝑇

𝑏𝑎𝑏𝑏0 𝒏𝟎

⋮𝑏𝑎𝑏𝑏0 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝐼𝑆𝑐 ≅ −𝐼𝑅𝑐 𝐴𝑐 ≅ 0 𝑏𝑐 ≅ 0

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

ො𝑥 = 𝑨𝒏𝑇 𝑨𝒏

−1 ∙ 𝑨𝒏𝑇 ∙ 𝒃𝑛

Formulación

generalizada

Formulación

falla bifásica-g

ො𝑥 =

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝑇𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

−1

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝑇

𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 𝒏𝟎

⋮𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

Formulación

falla trifásica

Formulación

falla monofásica

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

ො𝑥 = 𝑨𝒏𝑇 𝑨𝒏

−1 ∙ 𝑨𝒏𝑇 ∙ 𝒃𝑛

Formulación

generalizada

Baja impedancia Alta impedancia

ො𝑥 =

𝐴𝑎00 𝒏0

⋮𝐴𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

𝑇 𝐴𝑎00 𝒏0

⋮𝐴𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

−1

𝐴𝑎00 𝒏0

⋮𝐴𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

𝑇

𝑏𝑎00 𝒏0

⋮𝑏𝑎00 ሻ𝒏0+(𝑵−1

𝐴𝑖 𝒏𝟎 ≈ 𝐴𝑖 𝒏𝟎+𝟏 ≈ 𝐴𝑖 𝒏𝟎+𝟐 ≈ ⋯ ≈ 𝐴𝑖 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝑏𝑖 𝒏0 ≈ 𝑏𝑖 𝒏0+1 ≈ 𝑏𝑖 𝒏0+2 ≈ ⋯ ≈ 𝑏𝑖 ሻ𝒏0+(𝑵−1

ො𝑥 = 𝑖=1

𝑁

𝐴𝑎2 + 0 + 0

−1

𝑖=1

𝑁

𝐴𝑎𝑏𝑎 + 0 + 0 =𝑁𝐴𝑎𝑏𝑎

𝑁𝐴𝑎2 =

𝑏𝑎𝐴𝑎

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

2. Formulación de localización de fallas propuesta Estimación de la

distancia de falla

Detección de la falla

Fases en de falla

Tipo de falla

ො𝑥 = 𝑨𝒏𝑇 𝑨𝒏

−1 ∙ 𝑨𝒏𝑇 ∙ 𝒃𝑛

Formulación

generalizada

ො𝑥 =

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝑇𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

−1

𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎

⋮𝐴𝑎𝐴𝑏𝐴𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝑇

𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 𝒏𝟎

⋮𝑏𝑎𝑏𝑏𝑏𝑐 𝒏𝟎+(𝑵−𝟏ሻ

𝐴𝑖 𝒏0 = 𝐴𝑖 𝒏0+1 = 𝐴𝑖 𝒏0+2 = ⋯ = 𝐴𝑖 ሻ𝒏0+(𝑵−1 = 0

𝑏𝑖 𝒏0 = 𝑏𝑖 𝒏0+1 = 𝑏𝑖 𝒏0+2 = ⋯ = 𝑏𝑖 ሻ𝒏0+(𝑵−1 = 0Sin falla

ො𝑥 → Τ0 0Caso ideal

ො𝑥 → ∞Caso realista

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares

Page 21: Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas ... · Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

Vth2Vth1

Zth1 Zth2

HIF

Bus E Bus A Bus B Bus C Bus D

Line 1 Line 2Line 4 Line 5

DFR DFR DFR DFR

ZL4 ZL2 ZL5xZL1 (l-x)ZL1

DFR DFR

ZL3

Bus F

Line 3

R(t)

Dp

Dn

NO

RT

T9

4ss

Vn

+

Vp

+

NO

RT

T9

4ss

𝑅𝐹(𝑡ሻ

𝐿𝐹

+

+𝑉𝑃

𝑉𝑁

Nodo en falla Nodo en falla

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

500

1000

1500

2000

2500

3000

time [s]

Res

ista

nce

[

]

50 [ ]

150 [ ]

300 [ ]

𝑅 𝑡 = 𝑒𝑐1−𝑐2 𝑡−𝑡𝑓 + 𝑐3𝑒−𝑐4 𝑡−𝑡𝑓 sin 𝑐5 𝑡 − 𝑡𝑓 +

1

2𝑒𝑐1−𝑐2 𝑐6

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares

R(t)

Dp

Dn

NO

RT

T94

ss

Vn

+

Vp

+

NO

RT

T94

ss

𝑅𝐹(𝑡ሻ

𝐿𝐹

+

+𝑉𝑃𝑉𝑁

Nodo en falla Nodo en falla𝑅 𝑡 = 𝑒𝑐1−𝑐2 𝑡−𝑡𝑓 + 𝑐3𝑒

−𝑐4 𝑡−𝑡𝑓 sin 𝑐5 𝑡 − 𝑡𝑓 +1

2𝑒𝑐1−𝑐2 𝑐6

Parámetro

𝑐1

𝑐2

𝑐3

𝑐4

𝑐5

𝑐6

𝑡𝑓

Suelo

7.1

2.4

30

1

25

0.5

0.06

Árbol

6.4

3

40

2

50

0.5

0.06

Arena

5

2

10

2

100

0.5

0.06

Suelo

7.1

2.4

30

1

25

0.5

0.06

Árbol

6.4

3

40

2

50

0.5

0.06

Arena

5

2

10

2

100

0.5

0.06

Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares

Scenarios Description Faults

1- Individual

performs of

proposed

method

Fault type: single-phase faults A-g. B-g, C-g, double-

phase-fault to ground AB-g, BC-g, CA-g, three-phase

faults ABC-g.

140 Fault resistance: 76 Ω

Fault distance: Line 1 from 0-10% in steps of 1%, 10-

100% in steps of 10%

2 – Fault

detection

Faults on line section L1, L2, L3 form 0 – 100%

No fault: variation of 𝑍𝑆2 from 75% to 125% in steps of

5%

Capacitor switching: Capacitor bank of 30, 40 and 50

MVA switching at 0°, 45°, 90° and 135°

55

3- Comparison

test Methods: Proposed method (PM) and Ferraz method (FM) 154

Total 349

Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

Scenarios Description Faults

1- Individual

performs of

proposed

method

Fault type: single-phase faults A-g. B-g, C-g, double-

phase-fault to ground AB-g, BC-g, CA-g, three-phase

faults ABC-g.

140 Fault resistance: 76 Ω

Fault distance: Line 1 from 0-10% in steps of 1%, 10-

100% in steps of 10%

0 20 40 60 80 100-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

Fault distance [%]

Err

or

[%]

20 40 60 80 100

-0.02

0

0.02

0.04

Faults ABC-g Faults A-g Faults B-g Faults C-g Faults AB-g Faults AC-g Faults BC-g

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

Scenarios Description Faults

2 – Fault

detection

Faults on line section L1, L2, L3 form 0 – 100%

No fault: variation of 𝑍𝑆2 from 75% to 125% in steps of

5%

Capacitor switching: Capacitor bank of 30, 40 and 50

MVA switching at 0°, 45°, 90° and 135°

55

Actual location of

the fault

Estimated location of the fault

Fault in line

1

Fault in line 2 Fault in line 3 No fault Capacitor

switching

Fault in line 1 11 0 0 0 0

Fault in line 2 0 11 0 0 0

Fault in line 3 0 0 11 0 0

No fault 0 0 0 11 0

Capacitor switching 0 0 0 0 11

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

Scenarios Description Faults

3- Comparison

test Methods: Proposed method (PM) and Ferraz method (FM) 154

PM FM PM FM PM FM PM FM PM FM PM FM PM FM

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

Err

or

[%]

Double-phase fault AC-g

Double-phase fault AB-g

Single-phase fault B-g

Single-phase fault C-g

Double-phase fault AB-g

Three-phase faults

Single-phase fault A-g

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1

OutlierUpper extreme Q3+1.5IQ

Upper quartile Q3(75th percentile)

Lower extreme Q1-1.5IQ

Lower quartile Q1(25th percentile)

Median

IQ

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

Factors Levels Number of leves

𝑥𝑝: Fault point distanceSteps of 10%, from the beginning to the end of the

line. (0%, 10%, etc)11

𝑇𝐹: Fault type

Single-phase faults A-g, B-g, C-g

Double-phase faults to ground AB-g, BC-g, CA-g

and Three-phase faults ABC-g

7

𝑅: Noise Clear, 15dB and 30 dB 3

𝑅𝑓: Fault resistance. 50 Ω, 150 Ω and 300 Ω 3

𝑁: Fault natureLow Impedance Faults (LIF) and High Impedance

Faults (HIF)2

𝐸𝑙 : Percentage of error in

line parameters-5%, 0 % and +5% 3

𝐴: Fault incidence angle. 0°, 45°, 90° and 225° 4

𝑇𝑁𝐸: Total number of

experiments

𝑇𝑁𝐸 = 𝑟ෑ𝑖=1

𝑛

𝑛𝑖

Where 𝑟 is the number of repetitions and 𝑛𝑖 is the

number of levels of the factor 𝑖.

33264

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

Table 7. ANOVA for each factor: single-phase

Source

Principal effects SS df MSS F-Ratio P-Value

A: Line percentage [%] 7,52174E6 10 752174, 61289,30 0,0000

B: Fault type 10,1076 2 5,05381 0,41 0,6625

C: Noise, S/N [dB] 23007,7 2 11503,8 937,37 0,0000

D: Nature 7,73217 1 7,73217 0,63 0,4273

E: R-fault [Ohm] 9,70295 2 4,85148 0,40 0,6735

F: Error in line [%] 201154, 2 100577, 8195,31 0,0000

G: Angle of incidence 10,0436 3 3,34788 0,27 0,8451

ANOVA por cada factor: monofásica

Source

Principal effects SS df MSS F-Ratio P-Value

A: Line percentage [%] 7,5305E6 10 753050, 57196,21 0,0000

B: Fault type 22,1084 2 11,0542 0,84 0,4319

C: Noise, S/N [dB] 19190,0 2 9595,02 728,77 0,0000

D: Nature 34,1817 1 34,1817 2,60 0,1071

E: R-fault [Ohm] 4,4112 2 2,2056 0,17 0,8458

F: Error in line [%] 373628, 2 186814, 14189,04 0,0000

G: Angle of incidence 3,62116 3 1,20705 0,09 0,9647

ANOVA por cada factor: bifásica

Source

Principal effects SS df MSS F-Ratio P-Value

A: Line percentage [%] 1,7283E7 10 1,7283E6 77166,82 0,0000

B: Fault type 5746,47 2 2873,23 128,29 0,0000

C: Noise, S/N [dB] 59118,1 2 29559,0 1319,78 0,0000

D: Nature 23,738 1 23,738 1,06 0,3032

E: R-fault [Ohm] 6,12109 2 3,06055 0,14 0,8723

F: Error in line [%] 959443, 2 479721, 21419,04 0,0000

G: Angle of incidence 5,70585 3 1,90195 0,08 0,9683

P>0,05 el factor no es estadísticamente significativo

ො𝑥 = 1,7251 + 74,7694 ⋅ 𝐴 + 0,166941 ⋅ 𝐵 − 3,40781 ⋅ 𝐶 − 130,117 ⋅ 𝐹

Modelo de regresión multifactorial (99,4%)

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

3. Resultados preliminares Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Fault distance [%]

Err

or

[%]

Line parameters error: 5% Line parameters error: 0% Line parameters error: -5%

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

4. Conclusiones y trabajos

futuros

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

Sistema de estudio y

modelo de HIF

Desempeño del

método propuesto

Análisis de sensibilidad

4. Conclusiones y trabajos futuros

R(t)

Dp

Dn

NO

RT

T9

4ss

Vn

+

Vp

+

NO

RT

T9

4ss

𝑅𝐹(𝑡ሻ

𝐿𝐹

++𝑉𝑃 𝑉𝑁

Nodo en falla Nodo en falla

Source

Principal effects SS df MSS F-Ratio P-Value

A: Line percentage [%] 1,7283E7 10 1,7283E6 77166,82 0,0000

B: Fault type 5746,47 2 2873,23 128,29 0,0000

C: Noise, S/N [dB] 59118,1 2 29559,0 1319,78 0,0000

D: Nature 23,738 1 23,738 1,06 0,3032

E: R-fault [Ohm] 6,12109 2 3,06055 0,14 0,8723

F: Error in line [%] 959443, 2 479721, 21419,04 0,0000

G: Angle of incidence 5,70585 3 1,90195 0,08 0,9683

0 20 40 60 80 100-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

Fault distance [%]

Err

or [

%]

20 40 60 80 100

-0.02

0

0.02

0.04

Faults ABC-g Faults A-g Faults B-g Faults C-g Faults AB-g Faults AC-g Faults BC-g

• Desarrollo de un modelo HIF: tipos de suelo, variación de

resistencia de falla, asimetría, etc

• Desempeño sobresaliente sin conocer el tipo

de falla

• Igual o superior a los métodos del estado del arte

• Desempeño satisfactorio para la detección de fallas

• No es afectado por factores como : naturaleza de la

falla, resistencia de falla y ángulo de incidencia .

• Inciden en su desempeño: errores en los parámetros

y ubicación de la falla. (Tipo de falla y ruido)

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

4. Conclusiones y trabajos futuros

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Fault distance [%]

Err

or

[%]

Line parameters error: 5% Line parameters error: 0% Line parameters error: -5%

• Formulación con estimación de parámetros de línea

• Modelo de línea de parámetros distribuidos

• Pruebas con registros de fallas reales

• Implementación en SEP

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1. Problemática abordar 2. Formulación de localización propuesta3. Resultados preliminares4. Conclusiones y trabajos futuros

Localización de fallas de baja y alta impedancia en líneas de transmisión eléctrica, usando información de PMU

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