Herramienta computacional para el diseño de sistemas de protecciones en redes de distribución de energía eléctrica
Computational tool for the design of protection systems in electricity distribution networks
Autor
Orozco López, William
Peña Bravo, Juan José
Fecha
2018-11-22Resumen
Este proyecto busca optimizar el proceso de protección en redes de distribución de energía eléctrica, manteniendo índices de calidad de la energía. Para la elaboración de este proyecto se integraron cuatro metodologías implementadas a lo largo de tres etapas, todas encaminadas al diseño de sistemas de protección para redes de distribución convencionales. La herramienta fue desarrollada en el software MATLAB®, usando el entorno de programación visual, GUIDE. La primera etapa consta del análisis de redes de distribución en estado estable. Para esto, se realiza un estudio de flujo de carga y cortocircuito. Usando respectivamente metodologías de “Backward sweep y Forward sweep” y una metodología mediante la determinación de equivalente de Thévenin o Norton; esta etapa encuentra tensiones y corrientes nominales y corrientes de cortocircuito, este es un paso previo para el dimensionamiento de los dispositivos de protección. La segunda etapa consta de un modelo matemático para la optimización del índice de calidad SAIFI con respecto a la ubicación de elementos de protección. Dichos elementos son: Fusibles, Reconectadores y Relés. En la última etapa se dimensionan los elementos de protección anteriormente mencionados teniendo en cuenta factores de crecimiento de carga, de desequilibrio y corrientes de arranque de transformadores conectados a la red en estudio, finalmente se ajustan todos los dispositivos de forma coordinada garantizando selectividad mediante la metodología de coordinográmas ampliamente utilizada en la literatura de coordinación de dispositivos de protección de sobrecorriente. La herramienta entrega un reporte final al usuario con todos los datos de todas las etapas junto con los esquemas de protección del sistema de protección. This Project seeks to optimize the electrical protection coordination in power distribution systems, while still power quality indexes. For this purpose, this project present and integrated four different models over three analysis stages, all of these aimed at electrical protection coordination design for conventional distribution electrical networks. This computational tools was developed with MATLAB®, using a graphical user interface (GUI). The first stage consists of steady state analysis of distribution electrical networks. Therefore, this requires power flow and short circuit study. Using respectively, “Backward sweep and Forward sweep” and a method to determining a Thevenin (or Norton) network representation. This step calculates voltages and nominal currents and short-circuit currents, this is a preliminary step to sizing of protection devices. The second step consists of mathematical method to optimizing SAIFI power quality index, optimal placement protection devices. These devices are: Fuses, Reclosers and Relays. The last stage is responsible to sizing the protection devices mentioned above, bearing in mind load growth rate, load unbalanced rate and inrush currents. Finally, all the devices are adjusted guaranteeing selectivity using protective coordination scheme method, widely used in the technical protective relaying literature. The computational tool reports ll the stages results and each graphic of protective coordination schemes.