Desempeño de algoritmo wavelet para la detección de fallas de alta impedancia en redes del sistema de potencia con comunicación IEC 61850-9-2

Abstract

Los eventos en los sistemas eléctricos de potencia generan ciertos transitorios que son utilizados para la extracción de características y así generar una clasificación de las diferentes perturbaciones, permitiendo la construcción de algoritmos de protección basados en el procesamiento digital de señales, mediante sofisticadas herramientas matemáticas como la transformada wavelet que brinda información en tiempo-frecuencia. La ocurrencia de fallas eléctricas son posibles eventos que se pueden presentar, siendo necesario su identificación y despeje para evitar daños en los equipos y afectaciones en el ecosistema y seres humanos. Las fallas de alta impedancia son un tipo de falla atípico por el bajo nivel de corriente que se presenta, ocasionando dificultad para su detección en los sistemas eléctricos. Una posible solución para diferenciar estos eventos es diseñar algoritmos de protección que aprovechen las características del transitorio extraídas mediante la transformada wavelet discreta, utilizando los niveles de descomposición después de procesar en el software MATLAB la señal de corriente obtenida por simulación en sistemas de prueba radial y de transmisión ejecutados en el software ATP. Además se utiliza otro algoritmo para obtener las características llamado modos de correlación wavelet aprovechando la información contenida en los valores propios de la matriz wavelet; creando dos algoritmos de protección para cada sistema. Con rendimientos del 75% aproximadamente cuando se realizó la evaluación mediante eventos simulados. Todo el procesamiento de la señal se restringió a la frecuencia de muestreo que impone el estándar de comunicaciones IEC 61850-9-2 en las subestaciones digitales.

Abstract: The events in the electrical power system generate some transients utilized to extract characteristics. These produce a classification of different disturbances, allowing the construction of protection algorithm based on the digital signal processing. By means of sophisticated mathematical tools such as Wavelet Transform that provides information in time-frequency. The occurrence of electrical faults are events possible that can occur in anytime. For this reason, it is necessary their identification and isolation to avoid damage in the equipment and impacts on the ecosystem and humans. The high impedance faults are a type of atypical faults due to low level of currents, causing difficulty in their detection in the electrical systems. A possible solution to identify these events, it is to design protection algorithms that take advantage of the transients characteristics extracted using the discrete wavelet transform and their levels decomposition. The software utilized to process the signals is MATLAB and the fault current signal of radial test and transmission system are simulated in ATP. Besides, it is utilized other algorithm called wavelet correlation mode, this uses the information of the eigenvalues of the wavelet matrix, creating two protection algorithms for each system. The performances are 75% approximately. When, the evaluation was made through simulated events. All signal processing is limited to the sampling frequency impose by the IEC 61850-9-2 communications standard in the digital substations.