Prototipo de relé de sobrecorriente direccional.

Abstract

Actualmente, existe la necesidad de una protección de sobrecorriente direccional que sea utilizable en un banco de pruebas de distribución. Este tipo de protección debe cumplir con unas condiciones específicas que permitan desarrollar prácticas de coordinación de relés. Las dos condiciones más importantes son la flexibilidad y el modularidad. Por lo que, la propuesta es el diseño y construcción de la lógica de un prototipo de relé de sobrecorriente direccional. Se simula en Simulink el diseño para luego construir el prototipo. Para la construcción, se planteó que se debía utilizar: generadores de señales, fuente DC, un convertidor analógico digital, un dispositivo de procesamiento, un circuito para desfasar las señales de referencia y medición y un LED para indicar el estado de operación. El dispositivo para procesar la señal requería tener acceso a pantalla, teclado y ratón para que el usuario pudiera ingresar los parámetros del relé. Por lo que se seleccionó la Raspberry pi 3. Para la selección del conversor se tomó como criterio la velocidad de muestreo. Por lo tanto, se seleccionó el ADS1015.Además, de ser compatible con el Raspberry PI. Se comprobó el adecuado funcionamiento del relé en Simulink y el prototipo para dos sistemas de prueba. Para esto, se ingresaron corrientes nominales y corrientes de falla con desfases dentro y fuera del rango de operación con el fin de verificar que las unidades del relé actuaran de manera correcta. Para la parte instantánea, se verifico que el relé actuara en un tiempo inmediato. Para la unidad inversa, se logró reconstruir la curva teórica correctamente. Esto se comprobó debido a que los errores de la respuesta simulada con respecto a la real fueron máximos del 2%. Para la unidad direccional se probaron diferentes desfases de las señales dentro del rango de actuación (-90° y 90°), el relé siempre operó. Si, por el contrario, los desfases entre las señales estaban fuera del rango de actuación, el relé nunca operó.

Currently, there is a need for directional overcurrent protection that can be used in a distribution test bank. This type of protection must comply with specific conditions that allow the development of relay coordination practices. The two most important conditions are flexibility and modularity. Therefore, the proposal is the design and construction of the logic of a prototype overcurrent directional relay. The design is simulated in Simulink to later build the prototype. For the construction, it was proposed to use: signal generators, DC source, a digital analog converter, a processing device, a circuit to offset the reference and measurement signals and an LED to indicate the operating status. The device to process the signal required access to the screen, keyboard and mouse so that the user could enter the parameters of the relay. Therefore, the Raspberry Pi 3 was selected. For the selection of the converter, the sampling speed was taken as a criterion. Therefore, the ADS1015 was selected. In addition, it is compatible with the Raspberry PI. The proper functioning of the relay in Simulink and the prototype for two test systems were checked. For this, nominal currents and fault currents with phase shifts inside and outside the operating range were entered in order to verify that the relay units acted correctly. For the instantaneous part, it was verified that the relay will act in an immediate time. For the inverse unit, the theoretical curve was reconstructed correctly. This was verified because the errors of the simulated response with respect to the real one was maximum of 2%. For the directional unit, different signal offsets were tested within the range of action (-90° and 90°), the relay always operated. If, on the other hand, the phase shifts between the signals were outside the operating range, the relay never operated.