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ISSN 1688-2806

Universidad de la RepublicaFacultad de Ingenierıa

FAULT POINT LOCATION:Una herramienta exclusiva delocalizacion de faltas en redes

electricas de transmision.

Tesis presentada a la Facultad de Ingenierıa de laUniversidad de la Republica por

Facundo Pugliese, Miqueas Rodrıguez

en cumplimiento parcial de los requerimientospara la obtencion del tıtulo de

Ingeniero Electricista.

Director de TesisJose Munsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Universidad de la Republica

TribunalRicardo Franco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Universidad de la RepublicaAgustın Fraschini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Universidad de la RepublicaCelia Sena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Universidad de la Republica

Montevideo, Uruguaydiciembre 2017

FAULT POINT LOCATION:Una herramienta exclusiva de localizacion de faltas en redes electricas de transmi-

sion. Facundo Pugliese, Miqueas Rodrıguez.

ISSN 1688-2806

Este documento contiene un total de 184 paginas.Derechos de autor reservados c© 2017

“La ausencia de prueba no es prueba de ausencia.”

Carl Sagan (1934 – 1996) astronomo estadounidense.

Agradecimientos

En estas breves lıneas, queremos agradecer a las personas que explıcita o taci-tamente colaboraron en la elaboracion de este documento. En particular queremosmencionar a nuestro tutor Jose Munsch y Celia Sena, quienes han sido los impul-sores de esta idea de proyecto.

Tambien queremos agradecer a todo el equipo informatico de Protecciones deTransmision de U.T.E.: Alejandro Bouvier, Pablo Medina, Israel Libschitz, GabrielNicolon y, en forma destacada, Juan Pablo Salazar y Daniel Cancela; su colabora-cion a traves del aporte de informacion y resultados y en la revision del softwareha sido muy valiosa.

Quisieramos realizar tambien, un reconocimiento general a todas esas personasque nos han hecho llegar observaciones, correcciones y comentarios.

Por ultimo, un agradecimiento especial va para Lucas Micol, estudiante avan-zado de Ingenierıa en Computacion, por sus valiosos aportes sobre el lenguajePython y sugerencias tecnicas del software.

Resumen

Toda empresa de abastecimiento de energıa electrica debe enfrentarse a quelos sistemas electricos de potencia estan expuestos a faltas electricas, las cualesproducen danos y deterioro sobre las lıneas de la red. Los defectos deben ser loca-lizados con el fin de realizar el analisis correspondiente y las reparaciones cuandosea necesario.

Se han desarrollado valiosas herramientas informaticas que permiten el estudiosistematico de perturbaciones en redes electricas de transmision. Un ejemplo dereferencia es TREMA. TREMA, Trasmision de Registros, Medidas y Ajustes, esun sistema integrado (hardware y software) desarrollado enteramente en el Uru-guay, que obtiene en forma automatica informacion de los equipos de proteccion yregistro instalados en el sistema electrico de potencia.

La informacion contenida en especıficos archivos de texto (registros oscilografi-cos) permite implementar algoritmos de calculo (Simple Reactancia, Takagi, No-vosel, Dos terminales) a partir del uso de la misma. El resultado producido esla localizacion del punto de falta perteneciente a la lınea donde la perturbacionse manifiesta. Esto es logrado a traves de un producto de software (Fault PointLocation), el cual adicionalmente determina la naturaleza del defecto y ofrece in-formacion sustancial del mismo. Este documento presenta una solucion original,detallando su respectivo proceso de ejecucion e integracion con TREMA.

Por otra parte, se han seleccionado casos reales de estudio (eventos de faltasen lıneas de transmision) con el objetivo de medir el desempeno de la herramientadesarrollada. Los mismos se exhiben en la presente Tesis, ofreciendo una evaluacionsobre de los resultados obtenidos.

Palabras Clave: localizacion, lınea de transmision, falta, defecto, registrososcilograficos, algoritmos de un terminal, Simple Reactancia, Takagi, Novosel, al-goritmos de dos terminales, zona de regimen de falta, archivos COMTRADE, dis-positivos electronicos inteligentes (IED), cortocircuito, software, TREMA, FaultPoint Location.

vi

Tabla de contenidos

Agradecimientos III

Resumen V

1. Introduccion 1

1.1. Motivacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3. Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.4. Metodologıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.5. Estructura de la Tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Teorıa de Cortocircuitos 5

2.1. Clasificacion de cortocircuitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.1. Defecto Monofasico FT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1.2. Defecto Bifasico FF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1.3. Defecto Bifasico a Tierra FFT . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1.4. Defecto Trifasico FFF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1.5. Defecto trifasico a tierra FFFT . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3. Teorıa de los algoritmos de localizacion de falta basados en impe-dancia aparente 11

3.1. Algoritmos de localizacion de falta de un terminal . . . . . . . . . 11

3.1.1. Metodo de Simple Reactancia . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1.2. Metodo de Takagi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1.3. Metodo de Eriksson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.4. Metodo de Novosel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2. Algoritmos de localizacion de falta de dos terminales . . . . . . . . 19

3.2.1. Metodo de dos terminales sincronizados . . . . . . . . . . . 20

3.2.2. Metodo de dos terminales no sincronizados . . . . . . . . . 21

3.3. Fuentes de error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3.1. Efecto de la no transposicion de las lıneas . . . . . . . . . . 23

3.3.2. Efecto de la resistividad de la tierra . . . . . . . . . . . . . 24

3.3.3. Efecto de la resistencia de falta en metodos de un terminal. 25

3.3.4. Efecto de la carga del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.5. Efecto de la no homogeneidad del sistema . . . . . . . . . . 27

Tabla de contenidos

3.3.6. Efecto del acoplamiento mutuo de redes de secuencia cero . 28

3.3.7. Efecto del modelado de la lınea . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4. Norma COMTRADE 31

4.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.2. Archivos COMTRADE formato 1999 . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.2.1. Header File (*.hdr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.2.2. Configuration file (*.cfg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2.3. Data file (*.dat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.2.4. Information File (*.inf) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.3. Configuration files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.3.1. Contenido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.4. Data Files - Formato 1999 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.4.1. Contenido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5. FPL Software - Implementacion de los algoritmos 47

5.1. Fundamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.1.1. Ventana movil o deslizante . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.1.2. Estimacion de fasores - Transformada discreta de Fourier . 50

5.1.3. Desviacion estandar y Media aritmetica . . . . . . . . . . . 52

5.2. Software de localizacion de falta - Fault Point Location . . . . . . 53

5.2.1. Algoritmos implementados . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

5.2.2. Procesamiento de datos - Calculo de distancia . . . . . . . . 56

5.2.3. Descripcion del proceso de localizacion . . . . . . . . . . . . 59

5.3. Integracion con TREMA y operacion del FPL Software . . . . . . 60

5.3.1. Integracion con TREMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

5.3.2. Operacion del FPL Software . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6. Pruebas y Analisis - Casos reales de estudio 71

6.1. Evento de falta No1: Lınea PAY - SAL . . . . . . . . . . . . . . . . 71

6.2. Evento de falta No2: Lınea SJ5 - PA5 . . . . . . . . . . . . . . . . 76

6.3. Evento de falta No3: Lınea PAY - YOU . . . . . . . . . . . . . . . 80

6.4. Resultados y Evaluacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

6.4.1. Resultados - Fault Point Location Software . . . . . . . . . 84

6.4.2. Resultados TREMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

6.5. Resumen y conclusiones del capıtulo . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

7. Conclusiones y complementos 93

7.1. Objetivo del Proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

7.2. Criterios de exito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

7.3. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7.4. Aportes de la Tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

7.5. Extensiones y sugerencias para futuros trabajos . . . . . . . . . . . 95

viii

Tabla de contenidos

A. Desarrollos calculos capıtulo 2 97

A.1. Transformacion de Fortescue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

A.2. Defecto monofasico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

A.3. Defecto bifasico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

A.4. Defecto bifasico a tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

A.5. Defecto trifasico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

B. Manual de Usuario 101

B.1. Ingreso de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

B.1.1. Seleccionar archivo *cfg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

B.1.2. Deserializar el cfg desde backup . . . . . . . . . . . . . . . . 102

B.2. Obtencion de Resultados e Informacion . . . . . . . . . . . . . . . 103

B.2.1. Abrir ventana de calculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

B.2.2. Informacion adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

B.2.3. Serializar el cfg a backup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

B.2.4. Limpiar/Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

B.3. Ventana de calculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

B.3.1. Calcular por Metodo de Dos Terminales . . . . . . . . . . . 106

B.4. Obtencion del resultado - Metodo de dos terminales . . . . . . . . 108

B.4.1. Seleccionar el archivo *.cfg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

B.4.2. Abrir ventana de calculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

B.4.3. Calcular distancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

B.4.4. Informacion adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

B.5. Ingreso de nuevas Lıneas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

B.5.1. Base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

B.5.2. Ingreso de nuevos datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

B.5.3. Verificacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

B.5.4. Errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

C. Archivos .cfg utilizados 115

C.1. CFG de falta PAY-SAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

C.2. CFG de falta SJ5-PA5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

C.3. CFG de falta PAY-YOU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

D. Codigo fuente 123

D.1. main.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

D.2. app.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

D.3. AppTwo.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

D.4. Cfg.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

D.5. Calc.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

D.6. TreeDict.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

D.7. dftcalc.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

D.8. Fault.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

D.9. twoEnded.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

D.10.WinCalc.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

D.11.WinCalcTwo.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

ix

Tabla de contenidos

D.12.utils regimen.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157D.13.utils graphics.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159D.14.calcularFPL.py . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

Referencias 165

Indice de tablas 167

Indice de figuras 168

x

Capıtulo 1

Introduccion

1.1. MotivacionLas lıneas de transmision estan sujetas a faltas electricas originadas a partir de

descargas en climas de tormenta, el contacto con animales y arboles, o bien unafalla de aislamiento en un equipo de potencia. Para acelerar el restablecimiento delservicio y mejorar la fiabilidad del sistema, se utilizan algoritmos de localizacionde falta basados en impedancia aparente (Impedance-Based Fault Location Algo-rithms) que determinan la ubicacion del punto de defecto en la lınea de interes delsistema. Estos producen estimaciones razonables de localizacion, proporcionandoel valor de la distancia en p.u. y ası, la distancia en kilometros a partir del largo dela lınea. Implementar los mismos a traves de logica programable, representa unaherramienta muy util a la hora de enfrentarse a situaciones adversas cuando nosreferiremos a redes electricas de transmision.

Pero, ¿como integrar la teorıa en la practica del ejercicio diario?

Las ondas de tension y corriente son capturadas durante el defecto mediantedispositivos electronicos inteligentes (IEDs - Intelligent Electronic Devices por sussiglas en ingles) como pueden ser reles digitales, registradores digitales de faltas, oregistradores de secuencias de eventos. La informacion recibida debe ser procesadade forma que se pueda emplear en las expresiones de los algoritmos de calculo.Nuestro desafıo sera construir el puente entre la informacion obtenida por losIEDs y los resultados producidos a partir de los algoritmos implementados.

Capıtulo 1. Introduccion

1.2. AntecedentesU.T.E. (Usinas Termoelectricas del Estado) posee desde hace algunos anos,

reles con localizacion de falta y realiza tambien localizaciones a demanda median-te calculos particulares. Sin embargo, la precision de las localizaciones no siemprees satisfactoria. La calidad de las mismas depende del rele y de los metodos utiliza-dos, ocurriendo tambien, casos en los cuales no se detecta una localizacion debido ala naturaleza del defecto. Ademas, cuando se producen faltas en forma simultanea,la capacidad de respuesta es limitada.

A partir de lo expuesto anteriormente, surge la necesidad de disponer de unasolucion de software que realice esta tarea de manera automatica, uniforme y conprecision conocida.

1.3. ObjetivoEl objetivo de la presente tesis es informar sobre el proceso de desarrollo y eje-

cucion del Fault Point Location Software, un programa informatico designado paraimplementar algoritmos de localizacion de falta en redes electricas de transmision.

1.4. MetodologıaLa metodologıa de trabajo en esta tesis consta de 5 etapas:

1. Exponer los principios basicos sobre la teorıa de cortocircuitos, ası como losfundamentos para la clasificacion de los mismos. A partir de estos ultimoses posible determinar el eventual tipo de falta en la red electrica.

2. Brindar un resumen sobre la teorıa y los principios detras de los algoritmosde localizacion de falta. Sera un preambulo sobre la clasificacion de algorit-mos en funcion de la topologıa de los distintos sistemas electricos. Se haramencion de los metodos de calculo a implementar y de las fuentes de errorque afectan la estimacion.

3. Informar al lector sobre la norma internacional COMTRADE que estan-dariza el formato de los registros oscilograficos. Se presentan ejemplos dearchivos COMTRADE con sus respectivas definiciones y relevancia de losmismos.

2

1.5. Estructura de la Tesis

4. Exponer las piezas que componen el desarrollo del software. Tendra una sec-cion de fundamentos, la cual sera el pilar de razonamiento del codigo fuentedel programa. Por otra parte, el lector encontrara los detalles del “¿como?”sobre la implementacion de los algoritmos.

5. Por ultimo, analizar casos reales de estudio a partir de pruebas realizadas conel software. Se estudian distintos eventos de falta en lıneas de transmisiony se presenta una evaluacion de los resultados a partir de criterios de errorpreviamente definidos.

1.5. Estructura de la TesisEl Capıtulo 1 describe la introduccion del presente trabajo. Esta compuesto

por: la motivacion, los antecedentes, el objetivo, la metodologıa y la estructura deldocumento.

El Capıtulo 2 describe la teorıa de clasificacion de cortocircuitos y los tipos defalta habituales en un sistema electrico de potencia.

En el Capıtulo 3 se detallan los algoritmos de Simple Reactancia, Takagi, yNovosel, correspondientes a metodos de un terminal. Tambien se citan y describenlos metodos de dos terminales, los cuales resultan de interes debido a su precisionen los resultados. Concluye con las fuentes de error.

El Capıtulo 4 trata sobre la norma COMTRADE. Generalidades, ejemplos dearchivos COMTRADE, archivos de configuracion y archivos de datos componeneste apartado.

Podrıamos decir que el Capıtulo 5 es el enlace entre la teorıa y la realidad. Sebrindan los fundamentos empleados para desarrollar el programa y se presentanlas ideas esenciales del mismo, ası como los detalles de su construccion.

El Capıtulo 6 ofrece los casos reales de estudio con su respectivo analisis yevaluacion de resultados. Finaliza con el resumen y las conclusiones del capıtulo.

Finalmente, en el Capıtulo 7 se presentan las conclusiones finales. Se comple-menta con: los aportes generados a partir del trabajo realizado, extensiones delmismo y sugerencias para trabajos futuros.

3

Capıtulo 2

Teorıa de Cortocircuitos

Se denomina “cortocircuito” a todo incidente provocado por un contacto entreun conductor y la tierra o entre un conductor y otra pieza metalica conectada atierra, o bien entre conductores [1].

Los cortocircuitos denotan un defecto o una falta en redes electricas de transmi-sion, y entender los mismos resulta relevante en orden de conquistar los objetivosdefinidos.

Un aspecto importante a tener en cuenta a la hora de aplicar los algoritmos delocalizacion, es realizar la correcta clasificacion del defecto electrico. Por este mo-tivo, el presente capıtulo expone los principios teoricos elementales que refieren alestudio de los diferentes tipos de defecto [7].

2.1. Clasificacion de cortocircuitosEn una lınea de transmision se detectan los siguientes tipos de cortocircuitos,

figura 2.3:

Cortocircuito monofasico: FT

Cortocircuito bifasico o entre dos fases: FF

Cortocircuito bifasico a tierra: FFT

Cortocircuito trifasico o entre tres fases: FFF

Cortocircuito trifasico a tierra: FFFT

Capıtulo 2. Teorıa de Cortocircuitos

Figura 2.1: Equivalente de Thevenin en un punto de la red.

Figura 2.2: Redes de secuencia: directa, inversa y homopolar.

La figura 2.1, ilustra el equivalente Thevenin de una red electrica en un puntoarbitrario del sistema. Del mismo modo se observa en la figura 2.2, tres circuitosdistintos asociados a cada red de secuencia: directa, inversa y homopolar.Llamaremos VA, VB, Vc, a las tensiones de fase y V0, V1, V2, a sus respectivascomponentes simetricas en tal punto [17].

Aplicando la ley de mallas de Kirchhoff en componentes simetricas, se obtienelo siguiente:

E1 = Z1I1 + V1 (2.1)

0 = Z2I2 + V2 (2.2)

0 = Z0I0 + V0 (2.3)

donde E0 = E2 = 0 pues se asume una fuente de secuencia directa en el circuitode Thevenin.

Los detalles relativos a lo expuesto en este capitulo, pueden encontrarse en elapendice A.

6

2.1. Clasificacion de cortocircuitos

Figura 2.3: Diagrama con los diferentes tipos de falta: FT, FF, FFT, FFF, FFFT

2.1.1. Defecto Monofasico FTEs el tipo de defecto mas frecuente, la experiencia demuestra que se presenta

en aproximadamente el 80 % de las ocasiones.A efectos practicos, supondremos una falta fase-tierra en la fase A (AG), figura2.3. La podemos modelar tomando las siguientes hipotesis respecto a las corrientesy tensiones involucradas (ver apendice A.2):

IB = 0 (2.4)

IC = 0 (2.5)

VA = ZfIA (2.6)

Aplicando componentes simetricas y operando en conjunto con las ecuaciones2.1, 2.2, 2.3 se obtiene:

IA =3E1

Z1 + Z2 + Z0 + 3Zf(2.7)

7

Capıtulo 2. Teorıa de Cortocircuitos

2.1.2. Defecto Bifasico FFSi las fases en falta son B y C (BC), las condiciones son (ver apendice A.3):

IA = 0 (2.8)

IB = −IC (2.9)

VB − VC = ZfIB (2.10)

Obteniendo:

IB =

√3E1

Z1 + Z2 + 3Zf(2.11)

2.1.3. Defecto Bifasico a Tierra FFTConsiderando que la falta involucra las fases B y C a tierra (BCG), las ecua-

ciones caracterısticas del circuito son (ver apendice A.3):

IA = 0 (2.12)

VB = VC = (IB + IC)Zf (2.13)

Efectuando las operaciones correspondientes se llega a que:

IB = −j√

3Z0 + 3Zf − aZ2

Z1Z2 + (Z2 + Z1)(Z0 + 3Zf )E1 (2.14)

IC = j√

3Z0 + 3Zf − a2Z2

Z1Z2 + (Z2 + Z1)(Z0 + 3Zf )E1 (2.15)

Si sumamos estas dos corrientes nos queda:

IA + IB =3Z2E1

Z1Z2 + (Z2 + Z1)(Z0 + 3Zf )(2.16)

Resultando:

VB = VC =3Z2E1Zf

Z1Z2 + (Z2 + Z1)(Z0 + 3Zf )(2.17)

De la ecuacion 2.17, se puede observar que la tension tiende a cero si ZF tiendea cero.

2.1.4. Defecto Trifasico FFFUn cortocircuito trifasico presenta un regimen equilibrado de tensiones y co-

rrientes, dado que es una falta simetrica este tiene las siguientes caracterısticas(ver apendice A.4):

VA = VB = VC (2.18)

IA + IB + IC = 0 (2.19)

Esto implica que:

IA =E1

Z1 + ZF(2.20)

8

2.1. Clasificacion de cortocircuitos

2.1.5. Defecto trifasico a tierra FFFTEn el caso de un cortocircuito FFFT el analisis y las ecuaciones caracterısticas

de este tipo de defecto serıan similares al de FFF, dado que es un sistema equili-brado y la corriente por tierra serıa nula.

Este capıtulo tuvo la intencion de brindar los conceptos preliminares que compo-nen un estudio completo del problema. El siguiente, pretende exponer los detallesde los algoritmos utilizados para determinar el punto de defecto. Se hara uso delas nociones que aquı han sido expresadas.

9

Capıtulo 3

Teorıa de los algoritmos de localizacionde falta basados en impedanciaaparente

En este capıtulo se examinan los algoritmos de localizacion de falta basadosen impedancia aparente. Los mismos utilizan la informacion de las senales desdeuno o dos terminales (extremos de la lınea) y son comunmente empleados paralocalizar defectos en redes de transmision, lo cual no excluye su uso para otro tipode sistemas1. El objetivo consiste en definir correctamente los datos de entradarequeridos para cada metodo e identificar los diferentes factores que afectan laprecision de las estimaciones de localizacion.

3.1. Algoritmos de localizacion de falta de un terminalLos algoritmos de un terminal estiman la localizacion de la falta considerando

la red de transmision vista desde un extremo de la lınea (reciben su nombre eningles “one-ended”) [14], [15], [18], [19]. Las senales de tension y corriente son cap-turadas por un dispositivo inteligente (IED) situado en un extremo de la lınea y apartir de los datos adquiridos es posible determinar la impedancia aparente (Zap)entre el dispositivo y el punto de defecto en cuestion.Por otra parte, para determinar la distancia a la falta, es necesario conocer losvalores de impedancia de secuencia de la lınea y el largo total de la misma.

1De hecho se utilizan y se aplican en lıneas de media tension, produciendo resultadosvalidos y razonables (menores al largo de la lınea y similares entre metodos diferentes.

Capıtulo 3. Teorıa de los algoritmos de localizacion de falta basados enimpedancia aparente

La ventaja que presentan estos algoritmos reside en que son de sencilla im-plementacion y no se requiere comunicacion (ni sincronizacion) entre los reles deambos extremos. Ademas, brindan una estimacion razonable de la distancia, auntrabajando bajo el supuesto de que ciertos parametros electricos son desconocidos,tales como la resistencia de falta, el acoplamiento mutuo de las lıneas de transmi-sion, etc.De esta manera, en la busqueda permanente de describir la realidad, se asumenciertas hipotesis para cada metodo de calculo con motivo de lograr independenciade las variables desconocidas.

Tipo de falta VG IG ∆IG

AG VA IA + kIG0 IA − IApreBG VB IB + kIG0 IB − IBpreCG VC IC + kIG0 IC − ICpre

AB ABG ABC VA − VB IA − IB (IA − IApre)− (IB − IBpre)BC BCG ABC VB − VC IB − IC (IB − IBpre)− (IC − ICpre)AC ACG ABC VA − VC IA − IC (IA − IApre)− (IC − ICpre)

Tabla 3.1: Definicion de las nomenclatura utilizada para los diferentes tipos de falta.

Dentro del conjunto de algoritmos de un terminal, se destacan aquellos quehacen uso de los valores de impedancia de las fuentes, representadas como ZG yZH en los extremos. Estos ofrecen una notable precision en los resultados. Sinembargo, muchas veces dichos valores de impedancia no se encuentren accesibles,limitando la eleccion de los algoritmos a implementar y permitiendo unicamentealternativas menos eficientes.

Figura 3.1: Diagrama de una lınea con dos terminales en una Red de Transmision.

En un extremo de la lınea, donde se ubica el terminal G, se obtienen a par-tir de registros oscilograficos los datos de las senales correspondientes a VG e IG,mientras que el terminal H, VH e IH , representa el otro extremo de una lınea condos terminales (ver figura 3.1).

12

3.1. Algoritmos de localizacion de falta de un terminal

En base a la bibliografıa examinada, se asumio en nuestro analisis el modelo delınea corta para una red de transmision (ver figura 3.1). Sin embargo, en el capıtulo6 se vera que los algoritmos aplican de forma satisfactoria a cualquier modelo delınea (corta, media o larga).

Notar que, aun obteniendo medidas en ambos extremos de la lınea, los metodosexpuestos en esta seccion corresponden a aquellos que utilizan los datos pertene-cientes a un solo terminal, ya sea el G o bien el H.

A continuacion se deducen las ecuaciones que establecen el desarrollo de losalgoritmos de un terminal, por lo que se hara uso de la nomenclatura definida enla tabla 3.1.

A partir de la leyes de Kirchhoff, la caıda de tension desde el terminal G seexpresa como:

VG = mZL1IG +RF IF (3.1)

Donde 0 < m < 1, y ZL1 es la impedancia de secuencia directa de la lınea. Deesta manera y considerando IF como la corriente de falta, nos queda:

Zap =VGIG

= mZL1 +RF (IFIG

) (3.2)

El valor de m es la distancia en p.u. a la falta, se debe multiplicar por el largode la lınea para obtener un resultado real de distancia en kilometros.El factor k que aparece en la tabla ?? multiplicando a la componente homopolarde la corriente por el terminal G, se denomina factor de compensacion de tierray es utilizado (como su nombre lo indica) para defectos fase-tierra [16]. Se hallamediante la siguiente ecuacion:

k =ZL0ZL1− 1 (3.3)

donde ZL0 es la impedancia de secuencia cero de la lınea.

3.1.1. Metodo de Simple ReactanciaEste metodo surge a partir de la ecuacion 3.2 y se basa en el hecho de que

RF es esencialmente de naturaleza resistiva. Asumiendo que IF e IG estan enfase y considerando unicamente las partes imaginarias de ambos miembros de laecuacion, la distancia m resulta:

m =Im(VGIG

)Im (ZL1)

(3.4)

Esto significa que el error sera nulo si la resistencia de falla es cero, o en otro casosi IF e IG estan en fase.

13


Esta condicion depende de que el defasaje entre las tensiones de las fuentes deambos extremos sea nulo (EG y EH) y de que se trate de un sistema homogeneo,es decir, que las impedancias de la lınea y de las fuentes tengan la misma fase.

Satisfacer estos requisitos constituye la definicion y el desarrollo del algoritmode Simple Reactancia. Prescindir o no de los mismos en la realidad, determinarala precision de los resultados obtenidos a traves de este metodo.

Figura 3.2: Diagrama fasorial que muestra el error en el metodo de Simple Reactancia

La figura 3.2 ilustra los errores producidos consecuencia de las suposicionesrealizadas (RF resistiva y IG e IF en fase). Cuando IF adelanta a IG, resulta unaumento en la impedancia aparente, lo que produce a partir de la ecuacion 3.4, unasobrestimacion de la distancia. De forma inversa, si IG adelanta a IF , se produceuna subestimacion de la misma.

14


3.1.2. Metodo de TakagiEl metodo de Takagi presenta un mejor desempeno sobre el metodo de Simple

Reactancia al “deshacerse” del aporte de la corriente de carga. Basandose en elprincipio de superposicion, es posible descomponer la red de transmision durantela falta en una red “prefalta” y otra de “falta pura”, como se representa en lafigura 3.3 para una falta trifasica.

Figura 3.3: El Teorema de Superposicion permite descomponer el circuito durante la falta.

Aplicando el divisor de corriente en el circuito “falta pura”de la figura 3.3 sellega a la siguiente ecuacion:

IF =

(ZG1 + ZL1 + ZH1

(1−m)ZL1 + ZH1

)∆IG = f∠β ×∆IG (3.5)

Donde f es el factor de distribucion de corriente y β es el angulo asociado. Al sus-tituir IF en 3.1 y multiplicar ambos miembros de la ecuacion por ∆IG

∗ (complejoconjugado de ∆IG) resulta:

VG ×∆IG∗ = mZL1IG∆IG

∗ +RF × f∠β × |∆IG|2 (3.6)

15


Asumiendo que el sistema es homogeneo (ver seccion 3.1.1), se concluye que βes cero, y por lo tanto el ultimo termino se convierte un numero real. Igualandolas componentes imaginarias, la distancia por unidad m viene dada por:

m =Im (VG ×∆IG

∗)

Im (ZL1 × IG ×∆IG∗)

(3.7)

El exito del algoritmo de Takagi radica en el hecho de que la red de transmision seaun sistema homogeneo. En caso de no serlo, el factor de distribucion de corrientedejara de ser un numero real y el error producido en los resultados sera proporcionalal angulo de defasaje β. Por otra parte, el metodo asume que la corriente de cargase mantiene constante antes y durante la falta. Esto no ocurre en los sistemasreales, resultando una fuente de error sobre el valor de m.

Existe tambien un algoritmo llamado “Takagi Modificado”, el cual es apli-cable a faltas monofasicas a tierra y evita el uso de la corriente prefalta. Utiliza laimpedancia de secuencia cero (ZG0) y la corriente homopolar (IG0) en el terminalG de la siguiente forma:

m =Im (VG × 3IG0

∗)

Im (ZL1 × IG × 3IG0∗)

(3.8)

La solucion explıcita, esta dada por la siguiente expresion, que emplea los valoresde las impedancias de las fuentes.

|f |∠β =

(ZG0 + ZL0 + ZH0

(1−m)ZL0 + ZH0

)(3.9)

m =im(VG × 3IG0

∗ × e−jβ)

im(ZL1 × IG × 3IG0∗ × e−jβ)

(3.10)

En caso de que ZG0 no sea un dato disponible, se puede estimar mediante lasiguiente formula:

ZG0 = −VG0

IG0(3.11)

3.1.3. Metodo de ErikssonEl Algoritmo de Eriksson plantea grandes ventajas sobre los metodos descritos

anteriormente, debido a que la hipotesis referente a la homogeneidad del sistema,no contribuye al error en el resultado final y por lo tanto no es considerada ne-cesaria. Este metodo hace uso de las impedancias de las fuentes, las cuales sondesconocidas en la mayorıa de los casos debido a las variaciones que presentan enfuncion del estado de carga, lo que impide una implementacion satisfactoria. Elconocimiento de dichos valores de impedancia, otorga la posibilidad de determinarel angulo β en la expresion 3.5 (no considerado a partir de los supuestos realiza-dos) y la resistencia de falta RF , eludiendo los errores originados en los algoritmospreviamente definidos.

16


A partir de las ecuaciones 3.1 y 3.5, la caıda de tension desde el terminal Gviene dada por:

VG = mZL1IG +RF

(ZG1 + ZL1 + ZH1

(1−m)ZL1 + ZH1

)∆IG (3.12)

Simplificando y reorganizando terminos, se alcanza una expresion cuadraticaen m que viene dada por:

m2 − k1m+ k2 − k3RF = 0 (3.13)

Siendo:

k1 = a+ jb = 1 +ZH1

ZL1+

(VG

ZL1 × IG

)(3.14)

k2 = c+ jd =VG

ZL1 × IG

(1 +

ZH1

ZL1

)(3.15)

k3 = e+ jf =∆IG

ZL1 × IG

(1 +

ZH1 + ZG1

ZL1

)(3.16)

Separando partes reales e imaginarias, la distancia a la falta m es la solucionque surge de la ecuacion cuadratica 3.13:

m =

(a− eb

f

)±√(

a− ebf

)2− 4

(c− ed

f

)2

(3.17)

De este modo, m puede tomar dos valores. Considerando que la localizacionestimada debe ser menor que el largo total de la lınea, se debera elegir el valor dem que resulte entre 0 y 1 por unidad.

La resistencia de falta puede ser calculada entonces como:

RF =d−mbf

(3.18)

Si ZG1 no es un dato disponible, la misma puede ser estimada a partir de lasiguiente expresion:

ZG1 = −VG1 − VG1pre

IG1 − IG1pre(3.19)

Sin embargo, ZH1, asociada a la fuente situada en el terminal remoto de lalınea, debe ser conocida con exactitud.

17


3.1.4. Metodo de NovoselEsta tecnica de localizacion se ajusta de manera efectiva a los casos donde las

lineas de transmision son cortas y radiales, como se aprecia en la figura 3.4, dondela Zload se modela como una impedancia constante.

Figura 3.4: Metodo de Novosel. Lınea de transmision radial.

Esto no supone que debe ser descartada en redes otro tipo, como las de la figura3.1, dado que empıricamente se producen resultados similares en muchas ocasiones.

Analizando la figura 3.4, es posible estimar la carga a traves de la siguienteexpresion:

Zload = R+ jX =VG1pre

IG1pre− ZL1 (3.20)

De esta manera, este algoritmo surge como una version modificada del metodode Ericksson, donde Zload desarrolla el papel de ZH y en consecuencia se admitenlas ecuaciones definidas previamente para las constantes k1, k2 y k3:

k1 = a+ jb = 1 +ZloadZL1

+

(VG

ZL1 × IG

)(3.21)

k2 = c+ jd =VG

ZL1 × IG

(1 +

ZloadZL1

)(3.22)

k3 = e+ jf =∆IG

ZL1 × IG

(1 +

Zload + ZG1

ZL1

)(3.23)

La distancia m es obtenida resolviendo la ecuacion cuadratica 3.17 nuevamen-te, donde la solucion admisible cumple 0 < m < 1.

Dado que ZG1 se puede estimar mediante 3.19, resulta razonable implementareste algoritmo, consiguiendo robustez para cualquier error de reactancia, ya seadebido a la corriente de carga o la resistencia de falla. Se destaca el hecho de queesta ultima puede ser determinada por medio de la expresion 3.18.

18

3.2. Algoritmos de localizacion de falta de dos terminales

3.2. Algoritmos de localizacion de falta de dos terminalesEl nombre que reciben los algoritmos de este tipo es consecuencia de que utili-

zan los datos de las senales de tension y corriente capturados por ambos dispositi-vos inteligentes (IED), situados en los extremos de la lınea. Se encuentran tambienpor su nombre en ingles, “two-ended”.Los principios de localizacion son similares a los detallados para los algoritmos deun terminal, estiman la impedancia aparente desde el punto de referencia hasta elpunto de defecto. Las medidas adicionales obtenidas desde el extremo remoto dela lınea de transmision, son utilizadas para eliminar cualquier error originado porla resistencia de falta, la corriente de carga o la no homogeneidad del sistema.

En algunas ocasiones, los dispositivos ubicados en extremos opuestos de la lınease encuentran conectados y sincronizados, lo que permite ejecutar un algoritmo entiempo real para el calculo de distancia. En la mayorıa de los casos, esto no suce-de, de modo que los datos se deben almacenar y procesar para luego realizar loscalculos correspondientes.

Como se vera, estos algoritmos ofrecen una mayor precision que los desarro-llados en la seccion anterior, pues la mayorıa de las hipotesis establecidas para losalgoritmos de un terminal no seran necesarias en este caso.

19


Dependiendo de la disponibilidad de los datos, los metodos de dos terminalesse clasifican como se describe a continuacion.

3.2.1. Metodo de dos terminales sincronizadosEste metodo asume que los dispositivos de proteccion y registradores de ambos

terminales estan sincronizados a traves de una referencia de tiempos comun vıaGPS (global positioning system) u otros2.Para comprender los principios detras del mismo, basta con examinar la figura 3.5,en donde se utiliza por conveniencia la red de secuencia negativa. Aplicando lasleyes de Kirchhoff, la tension en el punto de defecto VFi se expresa de la siguientemanera:

TerminalG : VFi = VGi −mZLiIGi (3.24)

TerminalH : VFi = VHi − (1−m)ZLiIHi (3.25)

Donde el sub-ındice i refiere a la i-esima componente simetrica. Para este caso i = 2.

La distancia m surge de igualar las dos ecuaciones anteriores, resultando:

m =VGi − VHi + ZLiIHi

(IGi + IHi)ZLi(3.26)

El motivo por el cual se utiliza la red de secuencia negativa (i = 2), es que la mismano se ve afectada por la corriente de carga, el acoplamiento mutuo de secuenciacero, o por la incertidumbre asociada a la impedancia de secuencia cero. Se aplicaa los siguientes tipos de falta: fase-tierra, fase-fase, fase-fase-tierra. En el caso deuna falta trifasica, no se detectan componentes de secuencia negativa, y por endese debe utilizar la secuencia directa de la red (i = 1), trabajando sobre un sistemaequilibrado.

Figura 3.5: Red de secuencia negativa durante una Falta a Tierra.

2Existen otros sistemas: IIEE1588, GLONASS, Galileo.

20

3.2. Algoritmos de localizacion de falta de dos terminales

3.2.2. Metodo de dos terminales no sincronizadosEn la mayorıa de los casos, los dispositivos situados en los extremos de la lınea,

realizan la captura de las formas de onda en forma asıncrona. Esto es debido ala ausencia de sincronizacion horaria. De este modo, los IED pueden detectar unamisma falta en diferentes instantes de tiempo y ademas, tener diferente frecuenciade muestreo.

Por consiguiente, para ajustar las medidas del terminal G respecto del terminalH de modo que esten en fase, se introduce el siguiente operador de sincronizacion,ejδ. De esta manera, la tension en el punto de la falta resulta:

TerminalG : VFi = VGiejδ −mZLiIGiejδ (3.27)

TerminalH : VFi = VHi − (1−m)ZLiIHi (3.28)

Donde el sub-ındice i refiere a la i-esima componente simetrica. Igualando lasexpresiones anteriores:

|ejδ| = 1 =

∣∣∣∣VHi − (1−m)ZLiIHiVGi −mZLiIGi

∣∣∣∣ (3.29)

La distancia m en p.u. es la solucion de la ecuacion cuadratica que surge de3.29:

m =−B ±

√B2 − 4AC

2A(3.30)

En la cual, las constantes son definidas de la siguiente manera:

A = |ZLiIGi|2 − |ZLiIHi|2 (3.31)

B = −2×Re[VGi(ZLiIGi)∗ + (VHi − ZLiIHi)(ZLiIHi)∗] (3.32)

C = |VGi|2 − |VHi − ZLiIHi|2 (3.33)

Como punto final, se advierte que la aplicacion de los algoritmos de dos termi-nales no requirio de la clasificacion previa del defecto a diferencia de los algoritmosde un terminal vistos anteriormente. Esto es consecuencia de que son desarrolladospara el caso mas general de analisis del sistema, donde las expresiones se calculanen redes de secuencia de la red y no de fases.

21


3.3. Fuentes de errorComo se describe en las secciones anteriores, los algoritmos de localizacion de

falta basados en impedancia aparente asumen ciertas hipotesis para estimar ladistancia hasta la ubicacion del defecto. Debido a las suposiciones sobre la carga,la resistencia de falta, la alimentacion remota, o el acoplamiento mutuo, se intro-ducen errores en la estimacion de la distancia. Ademas, para realizar los calculosde localizacion, estos algoritmos requieren como entrada los fasores de tension ycorriente durante la falta, ası como tambien los parametros de impedancia de laslıneas. La inexactitud en cualquiera de las variables de entrada, aumenta aun maslos errores sobre los resultados. Esta seccion evalua la sensibilidad de los metodospara algunas de las fuentes de error indicadas previamente y otras no mencionadas.La evaluacion se desarrolla en base a las simulaciones realizadas en los documentosde la bibliografıa de referencia, [13] y [14].

22

3.3. Fuentes de error

3.3.1. Efecto de la no transposicion de las lıneasCuando se calculan las impedancias de secuencia de las lıneas, se asume que

estas ultimas estan transpuestas. Lo que sucede es que cuando las lıneas no estandispuestas de esta manera (por razones economicas por ejemplo), se anade un erroral resultado. Esto es porque aparecen impedancias de acoplamiento entre las dife-rentes redes de secuencia, no contempladas en el analisis.Por medio de simulaciones realizadas en PSCAD se comprueba que a medida queaumenta la distancia a la falta, subestimamos la misma, ya sea para el metodo deuno (Simple Reactancia, Takagi y Novosel) o dos terminales. El grafico correspon-diente se puede ver en la figura 3.6.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

−2.0

−1.5

−1.0

−0.5

0.0

0.5

erro

r(%

)

Un terminal

No transpuesta

Transpuesta

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

distancia a la falta (pu)

−1.00

−0.75

−0.50

−0.25

0.00

0.25

erro

r(%

)

Dos terminales

No transpuesta

Transpuesta

Figura 3.6: Efecto de la no transposicion de las lıneas para los dos metodos.

23


3.3.2. Efecto de la resistividad de la tierraEl valor de la resistividad de la tierra tiene un peso significativo en el calculo

de la impedancia de secuencia cero de la lınea. La misma depende de un numeroimportante de variables como son la humedad, temperatura, etc., anadiendo portanto, un error al resultado. En el grafico 3.7 podemos ver su influencia en losmetodos de un terminal (Simple Reactancia, Takagi y Novosel), se tomo comoreferencia la resistividad r = 100Ωm.El metodo de dos terminales no es afectado por esta variable dado que no utilizalas impedancias de secuencia cero de la lınea. D

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8


−3

−2

−1

0

1

2

erro

r(%

)

r = 10Ωm

r = 100Ωm

r = 500Ωm

Figura 3.7: Efecto de la resistividad de la tierra.

24


3.3.3. Efecto de la resistencia de falta en metodos de un terminal.La resistencia de falta es el parametro con mayor influencia sobre la precision

de los algoritmos de un terminal basados en impedancia aparente.En la figura 3.8 podemos ver el grafico comparativo para diferentes resistencias defalta.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8


−30

−25

−20

−15

−10

−5

0

erro

r(%

)

δ = 20, Rf = 0Ω

δ = 20, Rf = 5Ω

δ = 20, Rf = 10Ω

δ = 40, Rf = 15Ω

Figura 3.8: Efecto de la resistencia de falta.

El angulo (δ) representa el defasaje entre las tensiones de las fuentes de ambosextremos. Cuando aplicamos el metodo de Simple Reactancia, se aprecia el au-mento del error a medida que la distancia aumenta, subestimando la misma cadavez mas. De manera contraria, puede ocurrir una sobrestimacion de la distancia.De todos modos, el error presentara un incremento conforme con el alejamientodel punto de defecto.

Por otra parte, cuando la resistencia de falta es nula, el error involucrado escero.

25


3.3.4. Efecto de la carga del sistemaComo se ve en la figura 3.8, la carga del sistema tambien juega un papel im-

portante en la obtencion de los resultados. La misma, aumenta el efecto de laresistencia de falta. A saber, un mayor defasaje (δ) entre las tensiones de ambosterminales (aumento de la carga), incrementa el error en el calculo acorde al au-mento en la distancia. Ver figura 3.8, para δ = 20y δ = 40.El algoritmo de Takagi esta exento de este problema, dado que se “deshace” de lacorriente de carga. El grafico 3.9 confirma este hecho.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8


−14

−12

−10

−8

−6

−4

−2

0

erro

r(%

)

Simple Reactancia

Takagi

Figura 3.9: Efecto de la carga del sistema: comparacion metodo de Takagi y Simple Reactancia.

26


3.3.5. Efecto de la no homogeneidad del sistemaComo se vio en este capıtulo, el hecho de que el sistema no sea homogeneo,

introduce un error en los metodos de un terminal. No sucede lo mismo con elmetodo de dos terminales, ya que esta condicion de homogeneidad no es necesariapara su desarrollo. El grafico 3.10 compara los errores obtenidos por los metodosde un terminal de Takagi y Simple Reactancia.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

erro

r(%

)

Simple Reactancia

homog.

no homog.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8


0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

erro

r(%

)

Takagi

homog.

no homog.

Figura 3.10: Efecto de la no homogeneidad del sistema: comparacion metodo de Takagi ySimple Reactancia.

27


3.3.6. Efecto del acoplamiento mutuo de redes de secuencia ceroEn muchas ocasiones sucede que las lıneas paralelas se encuentran muy cerca-

nas. En condiciones de perturbacion, como en el caso de una falta, la impedanciade secuencia cero de acoplamiento (Z0M ) representa un importante factor de con-tribucion al error sobre los resultados producidos por los metodos de un terminal.Esto no sucede con los metodos de dos terminales, pues no hacen uso de la redde secuencia cero, sorteando este inconveniente. En la figura 3.11 se aprecia esteefecto, considerando el error alcanzado para los metodos de un terminal.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8


0

2

4

6

8

10

12

erro

r(%

)

con Z0M

sin Z0M

Figura 3.11: Efecto del acoplamiento mutuo de redes de secuencia cero.

28


3.3.7. Efecto del modelado de la lıneaUn elemento que anade un pequeno error al resultado final del calculo, es el

apartamiento que existe entre el modelo de lınea corta (asumido en este capıtulo)y la lınea real. El mismo no toma en cuenta la capacitancia paralelo de la lınea.El grafico 3.12, es una simulacion para una lınea de transmision de 300 km (lınealarga), donde se aplico el metodo de Takagi para la localizacion del defecto. Seconsidero para la misma un sistema homogeneo, pudiendo analizar solo el efectodel modelado de la lınea.Notar que aunque se trate de una lınea muy larga, el error no excede el 5 %.De esta manera, el aporte de este efecto resulta considerablemente menor que lacontribucion por la resistencia de falta.

0 50 100 150 200 250 300

distancia a la falta (km)

0

1

2

3

4

5

erro

r(%

)

Figura 3.12: Efecto del modelado de la lınea.

Vale mencionar que en la localizacion del punto de falta intervienen otros fac-tores de error que no han sido tratados en esta tesis por estar fuera del objetode estudio. Los mismos pueden ser: errores asociados a la medida de los trans-formadores de corriente y de tension, errores en el calculo de fasores a frecuenciafundamental, o bien ruido en el sistema, como algunas otras fuentes de error en elproceso completo.

29


Como resumen final del capıtulo, se destacan conceptos como: sistema ho-mogeneo, resistencia de falta, corriente de carga e impedancia aparente. Asimismo,resulta relevante poder distinguir entre algoritmos de un terminal y algoritmos dedos terminales. Estos ultimos generan un interes adicional, debido a que los re-sultados producidos presentan una mayor exactitud3. No obstante, su aplicacionrequiere de informacion complementaria y el hecho de trabajar con terminales nosincronizados significa una labor extra a la hora de computar los mismos. Estaspautas seran las premisas para la eleccion de los algoritmos a implementar, talcomo se vera en el capıtulo 5.

3Se ven afectados por una cantidad menor de fuentes de error y evitan otras que losalgoritmos de un terminal no.

30

Capıtulo 4

Norma COMTRADE

El creciente uso de la tecnologıa digital en dispositivos de proteccion, oscilo-grafıa, medicion y equipos de control, ha generado el potencial para acumular gran-des cantidades de registros de eventos transitorios del sistema de energıa. Ademasde estas fuentes de datos digitales, pueden emplearse simuladores analogicos y digi-tales de sistemas de potencia para generar registros digitales. Los usuarios de estosregistros se enfrentan al problema de trabajar con diferentes formatos utilizadospor cada sistema para generar, almacenar y transmitir archivos.

Capıtulo 4. Norma COMTRADE

4.1. GeneralidadesCOMTRADE (Common format for Transient Data Exchange for power sys-

tems) es un formato de archivo que particularmente se utiliza para almacenarregistros oscilograficos y datos de eventos relacionados con perturbaciones transi-torias de un sistema de potencia. Ver [8], [9], [10].

Los archivos COMTRADE suelen ser generados por dispositivos electronicosinteligentes (IEDs) tales como un rele de proteccion electronico, en estacioneselectricas durante las perturbaciones de los sistemas de potencia. Los IED monito-rean las magnitudes electricas del sistema de potencia mediante muestreo digitalde mediciones de corriente y tension a gran velocidad. Los IED utilizan entonces,algoritmos de procesamiento de senales digitales con esos datos para detectar condi-ciones anormales en el sistema de potencia, de modo que se puedan tomar accionesde proteccion automatizadas para evitar danos. Cuando se detectan fallos, los IEDregistraran en un archivo con formato COMTRADE, los datos de falla transito-rios digitalizados que se utilizaron durante el procesamiento. Las herramientas deanalisis permiten descargar el registro COMTRADE y calcular informacion utilrelacionada con la perturbacion. Por ejemplo, una grabacion COMTRADE de lacorriente de fallo que pasa por un transformador antes de la apertura del interrup-tor, puede utilizarse para calcular la energıa total disipada por el transformador,lo que ayuda a la empresa a calcular con mayor precision el impacto de esa fallaen la vida util del transformador. Los archivos COMTRADE de varias subesta-ciones pueden ser utilizados de forma colectiva para realizar analisis de eventosde perturbacion de gran escala (por ejemplo, apagones) para determinar la causaraız de la perturbacion, ayudar a mejorar la proteccion del sistema y guiar futurasestrategias de mitigacion.

El formato de archivo COMTRADE ha sido estandarizado por el Power SystemRelaying Committee (PSRC) de la IEEE Power & Energy Society1 por la normaC37.111. La version mas utilizada del estandar COMTRADE es la C37.111-1999.Esta version especifica un formato de archivo que consta de varios tipos de do-cumentos designados por las extensiones asignadas de *.CFG, *.INF, *.HDR y*.DAT. El archivo *.DAT contiene los datos de muestra digitalizados en un forma-to de texto ASCII o binario. El archivo *.CFG contiene datos de configuracion delos valores del archivo *.DAT incluyendo informacion como nombres de senal, horade inicio de las muestras, numero de muestras, valores min/max y mas. Solo losarchivos *.CFG y *.DAT resultan de caracter obligatorio. Aunque los valores delas muestras digitalizadas en el archivo *.DAT son visibles sin el archivo *.CFG,resulta inviable reconstruir completamente el significado de los datos sin el archivo*.CFG [2].

1La IEEE Power & Energy Society (PES), anteriormente la IEEE Power EngineeringSociety, es la sociedad mas antigua del Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) centrada en los conocimientos cientıficos de ingenierıa sobre energıa electrica yenergıa.

32

4.1. Generalidades

Actualmente la norma activa es la norteamericana IEEE C37.111-2013 PAR-TE 24, que coincide con la norma internacional IEC 60255-24 ED2. Las versionesanteriores: IEEE C37.111-1991 y IEEE C37.111-1999, se encuentran inactivas yhan sido suprimidas por el IEEE. Las norma 2013 es compatible con las normasanteriores 1991 y 1999 de manera que no existen problemas.

33


4.2. Archivos COMTRADE formato 1999Cada registro COMTRADE, esta representado por un conjunto de hasta cua-

tro archivos asociados con el. Cada uno estos cuatro posee informacion de distintanaturaleza. Los cuatro archivos son los siguientes:

1. Header2. Configuration3. Data4. Information

Todos los archivos del conjunto poseen el mismo nombre, diferenciandose uni-camente por las extensiones que indican el tipo de archivo.

4.2.1. Header File (*.hdr)El archivo “header” es un texto en ASCII opcional creado por el generador de

datos COMTRADE, normalmente mediante el uso de un programa de procesadorde textos. Los datos estan destinados a ser impresos y leıdos por el usuario. Elgenerador del archivo “header” puede incluir cualquier informacion en cualquierorden deseado.Un ejemplo de la informacion incluida en un archivo *.HDR, sepuede ver a continuacion:

Trigger ^86T

Fault location

Analogicas No fault

Date 2017-08-25T03:55:00-0300

Equipment Ready

Equipment synchronization Unlocked

Time quality Not reliable

Memory usage

Fault recorder 37.09%

Disturbance recorder 9.09%

Steady-state recorder 28.65%

SOE recorder 0.70%

Log 34.01%

Primary power Good

Battery Charging...

Temperature 25oC

Coolers

Enclosure 1 ok

Enclosure 2 ok

Processing module ok

Power supply ok

Last power-up 2016-11-29T14:50:40-0300

Firmware version RPV310-29B09

34

4.2. Archivos COMTRADE formato 1999

Configuration revision 121

CFG file MD5SUM 5da8558d947d817eb3bd1a7b9e7be391

DAT file MD5SUM 3cf603433ab998550b3045d6dada398f

4.2.2. Configuration file (*.cfg)El archivo de configuracion es un texto ASCII destinado a ser leıdo por un

programa informatico y, por lo tanto, se debe guardar en un formato especıfico.Contiene la informacion necesaria para que un programa pueda interpretar correc-tamente el archivo de datos (*.dat). Esta informacion incluye elementos tales como:frecuencia de muestreo, numero de canales, frecuencia del sistema, informacion decanales, etc.

BOB,Micom79,1999

58,10A,48D

1,IA ,,,A,1.657000e+000,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

2,IB ,,,A,1.657000e+000,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

3,IC ,,,A,1.657000e+000,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

4,IN ,,,A,1.657000e+000,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

5,IN Sensitive ,,,A,1.657000e+000,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

6,VA ,,,V,1.308000e+001,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

7,VB ,,,V,1.308000e+001,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

8,VC ,,,V,1.308000e+001,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

9,IM ,,,A,8.630000e-005,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

10,V Checksync ,,,V,1.308000e+001,0.000000e+000,0,-32768,32767,1,1,S

1,Any Trip ,,,0

2,14-Blq. cierre ,,,0

3,15-52b R ,,,0

4,16-52b S ,,,0

5,17-52b T ,,,0

6,R01-Disp K94 ,,,0

7,R02-Disp K94 R ,,,0

8,R03-Disp K94 S ,,,0

9,R04-Disp K94 T ,,,0

10,R05-Reciere K79 ,,,0

11,A/R Status 3P ,,,0

12,A/R Status 1P ,,,0

13,A/R Lockout ,,,0

14,AR Blocked ,,,0

15,Check Sync 1 OK ,,,0

16,Diff Trip ,,,0

17,Zone 1 Trip ,,,0

18,Zone 2 Trip ,,,0

19,Zone 3 Trip ,,,0

20,CB Fail Alarm ,,,0

35


21,Blq de Recierre ,,,0

22,Recierre Mon/Tri,,,0

23,I>1 Trip ,,,0

24,I>3 Trip ,,,0

25,IN>1 Trip ,,,0

26,IN>3 Trip ,,,0

27,VTS Fast Block ,,,0

28,DEF Forward ,,,0

29,DEF Reverse ,,,0

30,SOTF Trip CNV ,,,0

31,TOR Trip CNV ,,,0

32,P Swing Detector,,,0

33,PSB Fault ,,,0

34,Zone 4 Trip ,,,0

35,Zone 4 A Start ,,,0

36,R13-85S 1 ,,,0

37,05-85R 1 ,,,0

38,R14-85S 2 ,,,0

39,06-85R 2 ,,,0

40,13-K89ST actuado,,,0

41,11-K86 actuado ,,,0

42,10-K79 actuado ,,,0

43,12-V TT lin OK ,,,0

44,Virtual Input 2 ,,,0

45,04-K94T REPOSO ,,,0

46,03-K94S REPOSO ,,,0

47,02-K94R REPOSO ,,,0

48,01-K94 REPOSO ,,,0

50

0

0,7200

03/06/2017,20:56:01.323000

03/06/2017,20:56:02.311000

ASCII

1

Uno de los campos de la primer lınea del archivo de configuracion, indica el ano derevision del estandar COMTRADE (por ejemplo, 1991, 1999, etc.). Si este campono esta presente o esta vacıo, entonces se supone que pertenece a la emision originalde la norma (1991). Tambien, contiene un campo que identifica si los datos corres-pondientes al archivo de datos (*.dat) se almacenan en formato ASCII o binario.Detalles sobre el contenido exacto y el formato de los archivos de configuracionseran desarrollados en las siguientes secciones.

36

4.2. Archivos COMTRADE formato 1999

El archivo de configuracion puede ser creado con un programa de procesamientode textos o mediante un programa informatico que genera la configuracion delos archivos de datos, que son la fuente del registro transitorio. Si se utiliza unprocesador, se deben guardar los datos en formato de texto ASCII.

4.2.3. Data file (*.dat)El archivo de datos contiene el valor de cada muestra en el registro, para ca-

da canal de entrada. El numero almacenado es una version escalada del valor realmuestreado por el dispositivo, de la forma de onda de entrada. Los factores de con-version especificados en el archivo de configuracion (*.cfg), definen como convertirlos valores de los datos para realizar calculos. El archivo de datos contiene tam-bien la secuencia numerica y el instante de tiempo para cada conjunto de muestras.

Ademas de representar las entradas analogicas, las entradas de senales on/offtambien son frecuentemente registradas. Comunmente, se refieren a: entradas digi-tales, canales digitales, subcanales digitales, entradas de eventos, entradas logicas,entradas binarias, entradas de contacto o entradas de estado. El valor de una en-trada de estado esta representado por un numero “1” o “0” en el archivo de datos.

Los archivos de datos pueden estar tanto en formato ASCII, como en formatobinario. En el archivo de configuracion (*.cfg) se indica cual formato se utiliza. Elsiguiente, es un fragmento de un archivo de datos en formato ASCII.

1,0,46,-97,69,18,0,63,-8542,8452,174,-8508...

2,417,56,-99,56,12,0,1340,-9105,7725,149,-910...

3,834,67,-98,43,12,0,2611,-9523,6863,104,-951..

4,1251,77,-96,31,12,0,3841,-9786,5883,70,-9774...

5,1668,88,-92,19,15,0,5013,-9879,4811,133,-9876...

6,2085,94,-85,4,13,0,6074,-9784,3663,158,-9796...

7,2502,100,-76,-7,18,0,7003,-9505,2466,158,-9504...

8,2918,104,-69,-22,13,0,7806,-9063,1223,83,-9039...

9,3336,109,-57,-34,18,0,8495,-8463,-42,166,-8447...

10,3753,108,-48,-47,13,0,9055,-7728,-1329,116,-7729...

11,4170,106,-33,-57,15,0,9477,-6865,-2602,145,-6859...

12,4587,102,-22,-68,12,0,9743,-5892,-3836,137,-5872...

13,5004,99,-10,-78,12,0,9833,-4819,-4997,137,-4803...

14,5421,93,6,-87,13,0,9737,-3670,-6052,158,-3661...

15,5837,87,22,-90,19,0,9459,-2457,-6985,170,-2449...

...

..

.

37


4.2.4. Information File (*.inf)El archivo de informacion es opcional y contiene informacion extra en adicion

de la requerida para las demas aplicaciones a partir del conjunto de datos. El for-mato proporciona informacion publica que cualquier usuario puede leer y usar, einformacion privada que puede ser accesible unicamente para determinados usua-rios. Un ejemplo de este tipo de archivo es el siguiente:

2

Analogicas,4

11.500000,10000.000000,1.000000,1.000000,1.000000,1.000000,1.000000

Tensoes,17,18,19,20

Outras V,21,22,23,24,26

Correntes,1,2,3,4

Outras I,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,25

Digitales,1

0.000000,0.000000,1.000000,1.000000,1.000000,1.000000,1.000000

Digitais,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18

A efectos del presente documento, sera de gran importancia comprender enprofundidad la informacion contenida tanto en los archivos de configuracion (*.cfg),como en los de datos (*.dat). En virtud de ello, es que a continuacion se profundizaen los detalles de los mismos.

38

4.3. Configuration files

4.3. Configuration filesEl archivo de configuracion es un documento de texto en formato ASCII que

incluye la informacion necesaria para que un humano o un programa de compu-tacion pueda leer e interpretar los valores de los datos incluidos en el archivo dedatos. Es un archivo de formato predefinido y estandarizado, con el fin de no tenerque modificar el mismo para ser utilizado por cualquier programa de computacion.

4.3.1. ContenidoEl archivo de configuracion debera contener la siguiente informacion:

Nombre de la estacion, identificacion del dispositivo de registro y ano derevision del estandar COMTRADE.

Numero y tipo de canales.

Nombres de los canales, unidades y factores de conversion.

Frecuencia del sistema.

Cantidad de muestras por ciclo y numero total de muestras.

Fecha y hora de la primer captura de datos.

Fecha y hora del disparo de captura.

Tipo de datos.

Factor de multiplicacion del intervalo de tiempo.

En esta ocasion, se hara una descripcion del contenido mas relevante paranuestros objetivos. No obstante, el lector encontrara respectivos detalles en labiliografıa correspondiente.

- Nombre de la estacion, identificacion del dispositivo de registro y anode revision

La primer lınea del archivo de configuracion contiene el nombre de la estacion,la identificacion del dispositivo de registro y el ano de revision del estandar COM-TRADE.

station name,rec dev id,rev year<CR/LF>

Donde:

station name es el nombre de la ubicacion de la estacion.

rec dev id es el numero de identificacion o el nombre del dispositivo deregistro.

39


rev year es el ano de la revision estandar, por ejemplo 1999, que identificala version del archivo COMTRADE . Este campo confirma que la estructurade este archivo difiere de la estructura de otros estandar, como por ejemploel original IEEE Std C37.111-1991 COMTRADE Standard. La ausencia deeste campo o un campo vacıo significa que el archivo es compatible con laversion de 1991 del estandar.

En informatica, <CR/LF> son dos codigos de control (carriage return/linefeed), en espanol CR (retorno de carro) y LF (salto de lınea), uno detras del otro;se utilizan normalmente con el objetivo de crear una nueva lınea.

- Numero y tipo de canales

Estas declaraciones contienen el numero y el tipo de canales que se producenen cada registro de datos en los archivos de datos:

TT,##A,##D<CR/LF>

Donde:

TT es el numero total de canales de entrada. TT debe ser igual a la suma de##A y ##D.

##A es el numero de canales analogicos seguido por el identificador A.

##D es el numero de canales de estado digitales seguido por el identificador D.

- Informacion de los canales analogicos

Este grupo de lıneas contiene la informacion los canales analogicos. Cada lınearepresenta un canal analogico y el total de lıneas debe ser igual a ##A. Si ## es0, se interpreta como que no hay lıneas de informacion de analogica. Se utiliza elsiguiente formato:

An,ch id,ph,ccbm,uu,a,b,skew,min,max,primary,secondary,PS<CR/LF>

Donde:

An es el numero de ındice del canal analogico. La cuenta es secuencial, comen-zando por 1 hasta el numero total de canales analogicos (##A).

ch id es el identificador del canal.

40


ph es la identificacion de la fase del canal.

ccbm es el componente de circuito monitorizado.

uu son las unidades del canal (por ejemplo, kV, V, kA, A). Pueden utilizarsemultiplos tales como k (miles), m (una milesima), M (millones), etc.

a es el factor de multiplicacion del canal.

b es el factor de adicion (offset) del canal.

La conversion del canal se consigue haciendo ax + b. Los valores almacenadosen x, en el archivo de datos (*.dat), corresponden a los valores reales muestrea-dos (ax + b), en las unidades (uu) especificadas anteriormente. De este modo, lamuestra “x” se multiplica por el factor de ganancia “a” y luego se anade el factorde offset “b” para recuperar los valores originales capturados.

skew es el sesgo de tiempo del canal (en µs) desde el inicio del perıodo demuestreo. Este campo proporciona informacion sobre las diferencias de tiempo en-tre el muestreo de canales, en un perıodo de muestra del registro.

min es el valor mınimo del rango de datos (lımite inferior del posible rango devalores).

max es el valor maximo del rango de datos (lımite superior del posible rangode valores).

primary es el factor de relacion primario de la tension del canal o del trans-formador de corriente.

secondary es el factor de relacion secundario de la tension del canal o deltransformador de corriente.

PS es el identificador de escala de datos primario o secundario. El caracterespecifica si el valor almacenado por el dispositivo (ax + b), pertenece a datosprimarios (P) o secundarios (S).

Los datos de los archivos de datos, los factores de conversion del canal y lasunidades del canal, pueden referir tanto a unidades primarias, como secundarias.Las variables primary o secondary (P o S) se proporcionan con el fin de calcularlos valores primarios o secundarios equivalentes en aplicaciones donde se deseatrabajar en el nivel alternativo. Si los datos se originan en un entorno que noofrece la relacion primario/secundario, se establecera en 1:1. Con la determinacionde los valores primarios (P) o secundarios (S), el usuario es capaz de obtener losvalores necesarios para los eventuales analisis.

41


- Frecuencia del SistemaLa frecuencia del sistema se encuentra en una lınea exclusiva del archivo:

lf<CR/LF>

Donde:

lf es la frecuencia nominal de la lınea en Hz (por ejemplo, 50, 60, 33.333).

- Informacion de la frecuencia de muestreoEste sector del archivo contiene la informacion sobre las tasas de muestreo y

el numero de muestras de datos a una velocidad determinada.

nrates<CR/LF>samp,endsamp<CR/LF>

Donde:

nrates es el numero que representa la cantidad de frecuencias de muestro enel archvio de datos.

samp es la frecuencia de muestreo en Hertz (Hz).

endsamp es el total de muestras obtenidas a la frecuencia de muestreo.

- Etiquetas de tiempoEn esta seccion se muestra en la primer lınea, el tiempo en el cual se registro

el primer dato, y en la segunda el tiempo del punto de trigger.

dd/mm/yyyy,hh:mm:ss.ssssss <CR/LF>dd/mm/yyyy,hh:mm:ss.ssssss <CR/LF>

42


- Formato del archivo de datosLos archivos de datos se hallan en formato ASCII o binario, el identificador de

formato es el siguiente:

ft<CR/LF>

Donde:

ft define el tipo de documento, ASCII o binario.

- Escalado del tiempoEl archivo de configuracion .cfg, introduce un valor que debera ser multiplica-

do a los valores de tiempo por muestra, que se han obtenido a partir del archivo .dat

timemult<CR/LF>

- Estructura de un archivo de configuracion (*.cfg)Es la siguiente:

station name,rec dev id,rev year <CR/LF>TT,##A,##D <CR/LF>An,ch id,ph,ccbm,uu,a,b,skew,min,max,primary,secondary,PS<CR/LF>An,ch id,ph,ccbm,uu,a,b,skew,min,max,primary,secondary,PS<CR/LF>An,ch id,ph,ccbm,uu,a,b,skew,min,max,primary,secondary,PS<CR/LF>An,ch id,ph,ccbm,uu,a,b,skew,min,max,primary,secondary,PS<CR/LF>Dn,ch id,ph,ccbm,y <CR/LF>Dn,ch id,ph,ccbm,y <CR/LF>lf <CR/LF>nrates <CR/LF>samp,endsamp <CR/LF>samp,endsamp <CR/LF>dd/mm/yyyy,hh:mm:ss.ssssss <CR/LF>dd/mm/yyyy,hh:mm:ss.ssssss <CR/LF>ft <CR/LF>timemult <CR/LF>

43


4.4. Data Files - Formato 1999El archivo de datos contiene los valores de las senales de entrada, representados

en una forma escalada de las muestras capturadas en el evento de registro. Losdatos deben estar dispuestos en el formato definido para estos archivos, de maneraque puedan ser interpretados por un programa de computacion. El tipo de archivode datos (ft) presente en el archivo de configuracion, especifica si los datos seexhiben en formato ASCII o binario.

4.4.1. ContenidoEl archivo de datos contiene el numero de muestra, el intervalo de tiempo y

los valores de los datos de cada canal para cada muestra del documento.Todos los datos se representan como un numero entero. Los archivos en formatoASCII exponen los datos sucesivos de cada canal separados por una coma. Estos sedenominan comunmente “formato delimitado por comas” o archivo CSV (CommaSeparated Values). Las secuencia de muestras estan separadas por un <CR/LF>,entre el ultimo dato del canal en una muestra y el numero de muestra de la si-guiente. En el formato binario no se detectan separadores entre los datos para cadacanal dentro de una muestra, o entre perıodos de muestra sucesivas. Ninguna otrainformacion esta contenida en el archivo de datos.

- Archivos de datos ASCII

Un archivo de datos en formato ASCII se divide en filas y columnas:

La primer columna contiene el numero de muestra.

La segunda columna es el instante de tiempo para los datos de ese numerode muestra.

El tercer conjunto de columnas contiene los valores de datos que representanla informacion analogica.

El cuarto conjunto de columnas contiene los datos para los canales de estadodigital.

Cada registro de muestras de datos consiste en numeros enteros dispuestos dela siguiente manera:

n, timestamp, A1, A2,...Ak, D1, D2,...Dm

Donde:

n es el numero de muestra.

44

4.4. Data Files - Formato 1999

timestamp es el instante de tiempo de la muestra. La unidad base de tiempoes microsegundos (µs).

(A1, A2, ... Ak) son los vectores columna compuestos por los valores de losdatos asociados a los canales analogicos, separados por comas.

(D1, D2,...Dm) son los vectores columna compuestos por los datos de loscanales digitales, separados por comas.

- Archivos de datos binariosLos archivos de datos en formato binario, utilizan la misma estructura basica

que la utilizada para los documentos en ASCII, con ciertas excepciones que noseran detalladas aquı debido a la relevancia que las mismas implican para nuestroestudio. La ventaja que presenta esta forma de archivar los datos, radica en quese generan documentos de menor tamano (espacio en disco) y por esta razon, seutilizan en situaciones donde es capturada gran cantidad de informacion.

En la bibliografıa correspondiente, se encuentran los detalles y especificacionesde los archivos en formato ASCII o binario, y sobre cualquier otro aspecto relativoa lo expuesto en esta seccion.

La intencion de este capıtulo fue servir a los lectores de una guıa en lo que serefiere a la norma COMTRADE. La informacion revelada en este apartado, serade gran utilidad para comprender en profundidad el proceso de desarrollo de soft-ware, en el cual los algoritmos de localizacion de falta han sido implementados.

45

Capıtulo 5

FPL Software - Implementacion de losalgoritmos

En este capıtulo se expone proceso de construccion del software Fault PointLocation. Se detallan las ideas esenciales y se brindan los fundamentos detras delmismo. Se mencionan los algoritmos que fueron implementados y las razones de laeleccion. Las siguientes secciones ilustran la conexion entre la teorıa y la realidad.

Capıtulo 5. FPL Software - Implementacion de los algoritmos

5.1. Fundamentos5.1.1. Ventana movil o deslizante

En el calculo de fasores para ser usados en los algoritmos de proteccion, seutilizan filtros digitales FIR (Finite Impulse Response Filter) asociados al conceptode “ventana”, ver apendice [11]. La ventana es el conjunto de muestras que utilizael filtro para calcular el fasor en un instante dado. Para una senal dada, la ventanade tamano N, consiste en considerar la muestra actual y las N-1 muestras anteriorespara el FIR. Se desechan las muestras previas a la ventana. O sea que la historiaque utiliza o “ve” el filtro FIR es unicamente las N-1 muestras previas, y no masatras. Ver figura 5.1. La ventana se denomina movil o deslizante. Al llegar unanueva muestra, se usa esta y se deshecha la ultima muestra de la ventana previa.O sea que la ventana se movio (adelanto) un tiempo igual al perıodo de muestreo.Este movimiento de la ventana es permanente. Una ventana de N muestras seutiliza para algoritmos que utilizan filtros FIR de orden N-1 (filtros que tiene Nterminos).

Figura 5.1: Ventana movil de 1 ciclo y 16 muestras por ciclo, en los instantes consecutivos(i− 3), (i− 2), (i− 1), i.

48

5.1. Fundamentos

Tiempo de operacion y tamano de la ventana.Como se ve en la figura 5.2, la ventana movil a medida que “avanza” incluye

mas muestras de corriente de falta y menos muestras de corriente de pre-falta. Porello el algoritmo que usa a dicha ventana precisara cierto tiempo para:1) reconocer que se esta ante un cortocircuito (detectar la falta) y2) poder estimar satisfactoriamente el fasor.Cuando en la ventana hay tanto muestras pre-falta como de falta, el fasor calculadono es confiable y tiene poco significado. El calculo es correcto cuando todas lasmuestras son de pre-falta o todas de falta. Por ello cuanto mas pequena laventana, mas rapida es la decision. Existe una relacion inherentementeinversa entre velocidad y precision.

Figura 5.2: Medida de corriente cuando ocurre un cortocircuito.

49


5.1.2. Estimacion de fasores - Transformada discreta de FourierDFT (Discret Fourier Transform) o SDF (Serie Discreta de Fourier) o Trans-

formada Discreta de Fourier asume que la senal que procesa esta compuesta porla frecuencia fundamental y armonicos de esa frecuencia, permitiendo determinaro estimar los fasores de dichas frecuencias [11]. DFT se aplica a senales que en eldominio del tiempo estan representadas por numeros (por ej. senales analogicasmuestreadas). Es entonces una transformada del dominio del tiempo al dominiode la frecuencia. Para la DFT la senal existe solamente en un determinado lapso(dentro de una “ventana” de tiempo). Y se asume que la senal es periodica y que laventana corresponde al perıodo (o un multiplo del perıodo) de la senal. Se estudiaa continuacion la DFT con ventana de un ciclo de la frecuencia fundamental. Lascomponentes de distinta frecuencia obtenidas mediante DFT pueden usarse c/upor separado o ser combinadas por ej. para recrear la forma de onda original. Seauna senal v(t) periodica (o que se asume periodica) que es muestreada, a la que sele aplica una ventana deslizante que coincide con su perıodo.

La DFT de v(t) es:

Vh =2

N

N−1∑n=0

vne−jn 2πh

N (5.1)

Siendo:

V : el fasor a calcular

h: el orden del armonico (h = 0 es la DC, h = 1 es la fundamental, etc.)

N : el nro. de muestras de la ventana (ventana de N muestras)

n: la n-esima muestra de la ventana (n = 0 ... N-1 )

vn: el valor instantaneo (muestra) de la magnitud medida v(t) (tension eneste caso)

Para cada h, la DFT calcula el fasor Vh, o sea que se determina la componentefundamental de la senal.

50

5.1. Fundamentos

Aplicacion de la DFT

Recordando que:

Ke−jφ = K(cosφ− jsenφ) = PR + jPI (5.2)

Las partes real e imaginaria del fasor del armonico h (Vh) resultan:

PR(Vh) =2

N

N−1∑n=0

vncos

(2πnh

N

)(5.3)

PI(Vh) = − 2

N

N−1∑n=0

vnsen

(2πnh

N

)(5.4)

(5.5)

Por lo tanto:

Vh = PR(Vh) + jPI(Vh) (5.6)

Su amplitud (valor de pico) y argumento son:

|Vh| =√PR(Vh)2 + PI(Vh)2 φh = arctg

PI(Vh)

PR(Vh)(5.7)

Para obtener el fasor de cada h (DC, fundamental o armonico), la aplicacionde la DFT consiste en 3 etapas:

1) Obtener:

vncos

(2πnh

N

)y vnsen

(2πnh

N

)(5.8)

O sea el valor instantaneo de la magnitud medida en cada instante muestreadon (vn), multiplicado o ponderado por el peso o coeficiente correspondiente a esamuestra de la ventana.

2) Sumar los valores de las N muestras ponderadas para obtener las partes real eimaginaria del fasor:

PR(Vh) =2

N

N−1∑n=0

vncos

(2πnh

N

)PI(Vh) = − 2

N

N−1∑n=0

vnsen

(2πnh

N

)(5.9)

3) Obtener el valor de pico y angulo del fasor (a partir de sus partes real e imagi-naria):

|Vh| =√PR(Vh)2 + PI(Vh)2 φh = arctg

PI(Vh)

PR(Vh)(5.10)

51


5.1.3. Desviacion estandar y Media aritmeticaDesviacion estandar

La desviacion tıpica o desviacion estandar [3] (denotada con el sımbolo σ o s,dependiendo de la procedencia del conjunto de datos) es una medida de disper-sion para variables de razon (variables cuantitativas o cantidades racionales) y deintervalo. Se define como la raız cuadrada de la varianza de la variable, es decir:

s =

√√√√ 1

n

n∑i=1

(xi − x)2 (5.11)

Con x la media aritmetica de un conjunto de n numeros.Para conocer con detalle un conjunto de datos, no solo basta con conocer las medi-das de tendencia central, sino que necesitamos conocer tambien la desviacion quepresentan los datos en su distribucion respecto de la media aritmetica de dichadistribucion, con objeto de tener una vision de los mismos mas acorde con la reali-dad al momento de describirlos e interpretarlos para la toma de decisiones.

Media aritmeticaEn matematicas y estadıstica, la media aritmetica [5] (tambien llamada prome-

dio o media) de un conjunto finito de numeros es el valor caracterıstico de una seriede datos cuantitativos, objeto de estudio que parte del principio de la esperanzamatematica o valor esperado, se obtiene a partir de la suma de todos sus valores di-vidida entre el numero de sumandos. Cuando el conjunto es una muestra aleatoriarecibe el nombre de media muestral siendo uno de los principales estadısticos mues-trales. La media aritmetica de un conjunto de n numeros x1, x2, ..., xn se define dela siguiente manera:

x =1

n

n∑i=1

xi =x1 + x2 + · · ·xn

n(5.12)

52

5.2. Software de localizacion de falta - Fault Point Location

5.2. Software de localizacion de falta - Fault Point Loca-tion

El Software de localizacion de falta, Fault Point Location, desarrollado en Pyt-hon 3.6, surge a partir de la necesidad de establecer una solucion que permitarealizar estimaciones de distancia, produciendo resultados satisfactorios y razona-bles.

Las etapas iniciales del desarrollo informatico, fueron realizadas en MATLAB[4], principal herramienta escogida para implementar los algoritmos. Se trabajo conla misma, gran parte de la duracion total del proyecto (hasta el 75 % del perıodoasignado), logrando coherentes valores de distancia. Sin embargo, fue en Python3.6 ( [6]) donde se resolvio elaborar el codigo fuente del programa. Esta migracionde un lenguaje a otro distinto, se justifica a raız de los siguientes motivos. Princi-palmente, Python posee una licencia de codigo abierto, mientras que MATLAB no;de esta manera, se evitan los potenciales problemas legales al respecto. Por otraparte, Python ofrece mucho mas que una solucion matematica de programacion,lo cual se acopla perfectamente con el proposito perseguido. La busqueda estuvosiempre orientada hacia el calculo de localizacion del punto de falta, pero ofrecien-do tambien una atractiva interfaz grafica donde el usuario pudiera interactuar conla misma, brindando resultados de distancia, graficos y provechosa informacion deeventual interes.

Se implementaron las tecnicas de localizacion ofreciendo flexibilidad para in-cluir posibles casos que no han sido cubiertos. Se trabajo la maxima cantidad deescenarios a nuestro alcance y en el supuesto de surgir eventos de falta no contem-plados, se brindo la opcion de poder incorporar nuevos formatos de archivos. Con“nuevos formatos”, nos referimos a los documentos de configuracion (*.cfg), loscuales, si bien se rigen por la norma COMTRADE, presentan notorias variacionesque suponen ciertas dificultades a la hora de extraer datos de los mismos.

53


Se logro un producto de software, donde dado un archivo de texto de entra-da (configuration COMTRADE, *.cfg), el programa de calculo FPL exhibe comosalida los resultados de distancia en kilometros conforme a los metodos implemen-tados.

Figura 5.3: Modelo de entrada y salida de datos.

Figura 5.4: Ejemplo de interfaz del software Fault Point Location.

54


De esta manera, se obtuvo una eficaz herramienta informatica que permite de-terminar el punto de localizacion de una falta electrica en una lınea de transmision,de forma automatica y uniforme.

5.2.1. Algoritmos implementadosLa eleccion de los algoritmos a implementar, se vio condicionada debido al he-

cho de que ciertos metodos requieren informacion especıfica no siempre disponiblepara nuestros fines. Tal es el caso del metodo de Ericksson, cuya expresion de calcu-lo hace uso de las impedancias de las fuentes en los extremos de la lınea. Asimismo,se determino al inicio del proyecto no implementar los metodos de dos terminalesvistos en el capıtulo 3, en vista de las dificultades que su aplicacion implica (esnecesario procesar dos archivos de configuracion *.cfg y datos *.dat), pero esencial-mente por razones de tiempo. No obstante, se logro su implementacion, resultandoexitosa y de gran importancia debido a los resultados de localizacion producidoscomo se vera en el capıtulo 6.

En virtud de lo expuesto en los parrafos anteriores, los algoritmos de localiza-cion implementados corresponden a los siguientes:

Metodo de Simple Reactancia

Metodo de Takagi

Metodo de Novosel

Metodo de dos terminales no sincronizados

Si bien el algoritmo de Novosel esta propuesto para aplicaciones donde las lıneasson cortas y radiales, muchas veces se producen valores razonables de distancia,similares a los arrojados por los demas metodos. Por esta razon, se incluyo elmismo dentro del modulo de calculo.

55


5.2.2. Procesamiento de datos - Calculo de distanciaLas ideas y definiciones presentadas a continuacion, constituyen la esencia del

software desarrollado y son la columna vertebral del procedimiento de calculo,el cual persigue la maxima exactitud existente en los resultados producidos. En-tiendase por “maxima exactitud”, la minimizacion del error en el resultado respectoa la ubicacion real de la falta.

“Zona de Regimen de Falta” - ZRFLuego de realizar la estimacion de fasores y el almacenamiento de los mismos,

se procede a efectuar el calculo de la distancia. Para esto, se toma un numerode fasores igual a N (cantidad de muestras en un ciclo de la senal en el tiempo)pertenecientes a una zona donde los modulos asociados a la corriente resultanaproximadamente constantes, es decir, que la variacion entre ellos es mınima. Aesta zona le llamaremos “Zona de Regimen de Falta” (ZRF). Nuestro softwaredebera detectar esta zona y extraer los valores de los modulos para realizar loscalculos. Obtenidos estos valores, se producen N resultados de distancia asociadosa cada fasor, y a partir del promedio de los mismos se consigue un valor unico dedistancia final.

Deteccion de la ZRF - Standard Deviation MethodEn primer lugar se detecta la muestra en el cual se inicia la falta, considerando

que el sistema se encuentra en desequilibrio, a saber; que la suma de los fasores detension no se acerca al valor nulo1. A efectos practicos, dado que en condicionesreales nunca es exactamente cero, se tomo como criterio que en tal funcionamientodel sistema, el modulo de la suma fasorial de las tensiones no supere el 5 % de lasuma de los modulos pre-falla sobre tres.

Estar por encima del 5 % significa la presencia de un defecto y seguidamentese debera detectar la ZRF. Para ello, se implemento el Metodo de DesviacionEstandar (SDM), un metodo que consiste en un bucle que procesa N valores demodulos asociados a la corriente. Se trata de una ventana movil de tamano N, quecomienza a partir de la muestra en la cual el software determino el origen de lafalta, produciendo en cada nueva ventana el promedio del conjunto y la desviacionestandar (DE) del mismo. Ası, se genera un vector Desviacion Estandar (DV), quecontiene la DE de cada conjunto de valores procesados. La ZRF es el conjunto quecumple que la desviacion estandar es mınima, es decir, el mınimo del vector DV.Esto se logra en el instante donde la DE comienza a encontrarse por debajo de10 % del promedio. El loop debe finalizar cuando actua el interruptor, momentoen el cual se detecta un nuevo cambio abrupto en la senal de corriente.

1Cuando el sistema se encuentra en equilibrio como es el caso de una falta trifasica, sedetecta la muestra inicial considerando un umbral de corriente con un factor de 1,5 de lacorriente prefalta.

56


Se establecio como criterio, que el software detecte dicho suceso cuando la des-viacion estandar presenta una elevacion por encima del 10 % del promedio hallado.

Clasificacion del defectoEsta subseccion describe el algoritmo de clasificacion de falta a modo de pseu-

docodigo. El mismo se apoya en las hipotesis descritas en el capıtulo 2 para cadatipo de falta. La nomenclatura utlizada es la siguiente:

V_A, V_B, V_C, I_A, I_B, I_C

son las tensiones y corrientes de las respectivas fases en la ZRF,

V_Apre, V_Bpre, V_Cpre,

son las tensiones prefalta en cada fase.

Defecto fase-tierra (AG)

if (I_B < 0.5 I_A) and (I_C < 0.5 I_A):

# Corrientes de las fases sanas debajo de la mitad de la fase en falta

defecto = AG

57


Defecto bifasico (BC)-(BCG) (se tomo para este caso IA < IC < IB)

if (I_C > 0.5 I_B) and (I_A < I_C):

# Corriente de una de las fases en falta,

mayor que la mitad de la otra fase fallada

if I_C < (0.7 I_B):

# Entre un 50% y 70% de la mayor corriente

if (V_B-V_C) < (0.1 V_A):

# Diferencia de tensiones menor a un 10 % de

la tension de la fase sana

if (I_B - 10pi/180) < (I_C + 180) < (I_B + 10pi/180):

# Criterio fases: -I_C este en un entorno

# de +- 10 grados de la fase de I_B

defecto = BC

else:

defecto = BCG

else:

defecto = BG

else:

if (I_B - 10pi/180) < (I_C + 180) < (I_B + 10pi/180):

# Criterio fases

defecto = BC

else:

defecto = BCG

Defecto trifasico ABC (se tomo para este caso IC < IB < IA)

if (I_B > 0.9 I_A and I_C > 0.9 I_A):

# Las corrientes esten por encima del 90% de la mayor corriente

if (V_A + V_B + V_C < 0.05 (V_Apre + V_Bpre + V_Cpre)/3):

# Condicion de sistema equilibrado: Que el modulo de la suma

# de las tensiones no exceda un 5% del modulo del promedio

# de las tensiones prefalta

defecto = ABC

Todos los algoritmos y criterios expuestos en esta seccion fueron desarrollados porlos autores de la tesis.

58


5.2.3. Descripcion del proceso de localizacionPara entender como se obtiene la distancia (en kilometros) a la falta, se des-

cribe a continuacion el proceso de localizacion de la misma empleado en el FPLSoftware. Seguidamente se presenta un resumen por etapas del mismo.

El programa recibe el archivo de configuracion (*.cfg) ubicado en su respectivodirectorio en el disco duro. Bajo el supuesto de que el archivo de datos (*.dat) seencuentra en la misma carpeta, resulta posible adquirir el mismo en virtud de quelos documentos comparten el nombre y poseen distinta extension (ver seccion 4.2).A continuacion, se extrae de los mismos la informacion indispensable para efectuarlos calculos2. Esta etapa se conoce como “parseo” de datos, a causa del termino eningles “parsing”, que refiere a un analisis de una cadena de sımbolos (caracteres)de un archivo de texto, de acuerdo a las reglas de una gramatica formal. Una vezobtenida la informacion relevante, establecida a partir de los archivos COMTRA-DE, se procede a realizar la estimacion de fasores mediante la DFT. Seguidamentese ejecuta el codigo de deteccion de la ZRF para luego realizar la clasificacion deldefecto. Por ultimo, se aplican los metodos de localizacion implementados y semultiplica la distancia m obtenida en p.u por el largo de la lınea en falta.

Una sıntesis del proceso step by step se detalla como sigue:

1- Recepcion del archivo *.cfg.2- Recepcion del archivo *.dat.3- Extraccion de informacion.4- Estimacion de fasores DFT.5- Deteccion de la ZRF.6- Clasificacion del defecto.7- Aplicacion de los algoritmos.8- Obtencion del resultado final.

De esta forma, se logra la localizacion del punto de defecto a partir de ladistancia en kilometros resultante.

Cabe senalar que no se hizo hincapie en los detalles del codigo elaborado enel software. Creemos que el enfasis debe hacerse en los conceptos generales com-prendidos en el programa, evitando aspectos de programacion que poco aportan anuestro objeto. De todas maneras, el lector encontrara el codigo fuente completoen el apendice D.

2El codigo fue desarrollado para utilizar los parametros electricos (impedancias se-cuenciales) a nivel primario de los transformadores. Cuando el dispositivo obtiene losdatos desde el secundario, los mismos son multiplicados por la correspondiente relacion detransformacion extraıda del *.cfg.

59


5.3. Integracion con TREMA y operacion del FPL Soft-ware

Se desarrollaron dos versiones de un mismo producto de software. Por una par-te, se realizo el ensamblado del programa con una potente herramienta informaticade U.T.E. y por otra, se proporciono un programa ejecutable con su respectiva in-terfaz grafica de usuario.

5.3.1. Integracion con TREMASe trabajo conjuntamente con el equipo informatico de U.T.E. teniendo co-

mo objetivo integrar el codigo fuente desarrollado (FPL) con el software TRE-MA [12], [20], una herramienta unica para el analisis de perturbaciones en sistemasde transmision. Se acordo manipular el mismo con la intencion de exhibir el valorde distancia producido en su respectiva interfaz grafica. Por otro lado, se definioel pasaje de parametros electricos imprescindibles para emplear los algoritmos delocalizacion.

A saber:

*.cfg - archivo de configuracion generado por el dispositivo de registro (IED)asociado a su respectivo estandar COMTRADE.(ej. C:/folder/archivo.cfg)

name line - nombre de la lınea que utiliza el TREMA para almacenar lainformacion asociada a las mismas.(ej. PAY - SAL)

zero imp - impedancia de secuencia cero de la lınea correspondiente al pri-mario del transformador de corriente y tension.(ej. 14.7+24.4j)

direct imp - impedancia de secuencia directa de la lınea correspondienteal primario del transformador de corriente y tension.(ej. 14.7+24.4j)

long line - largo de la lınea en kilometros sobre la cual se pretende obtenerla localizacion del defecto.

60

5.3. Integracion con TREMA y operacion del FPL Software

(ej. 60.1)

format - formato asociado al equipo en cuestion. Este formato, creado porlos autores, cumple la funcion de identificar la estructura del archivo *.cfgproducido por el respectivo equipo de proteccion. Esto, resulto imprescindi-ble para detectar las variaciones que los archivos *.cfg presentan en funcionde los ajustes del rele.

ej. currents neutral/5-1-6-2-7-3 (ver detalles en B.5):

Se interpreta que es un archivo *.cfg donde los canales analogicos comien-zan por las corrientes de fase, luego la corriente de neutro y por ultimo lastensiones de fase (currents neutral es un nombre nemotecnico que identificaeste orden):

......

IL1IL2IL3ILN

VL1EVL2EVL3E

......

La secuencia numerica representa un orden especifico de los canales analogi-cos con el fin de que sea interpretada correctamente por la logica programa-da.

A partir de las pruebas realizadas en el entorno del TREMA, podemos decirque la integracion resulto exitosa.

61


En referencia al procesamiento de archivos COMTRADE (parametro “for-mat”) y con el objeto de evitar las dificultades que las singularidades de los mismospresentan, otras opciones a las entregadas en esta seccion serıan muy utiles parafuturos trabajos. De todas formas, debido a los ajustes que se realizan en los re-gistradores de eventos, dependientes del diseno del sistema de proteccion y otrosfactores, resulta una difıcil tarea encontrar nuevas alternativas. Cada rele tieneasociado su respectivo COMTRADE Standard con sus respectivas convenciones yexiste una extensa diversidad de fabricantes de los mismos. Ademas, las entradasde un registro (senales electricas) varıan en cantidad, nombre y disposicion en elarchivo *.cfg.

5.3.2. Operacion del FPL SoftwareRespecto al programa ejecutable con interfaz grafica para usuario, la opera-

cion y el funcionamiento del mismo se describe a continuacion. Al no recibir losparametros electricos a traves del software TREMA, se procedio a crear una basede datos (figura 5.5) desde la cual el codigo pueda extraer los mismos y ejecutaren funcion de ello.

Figura 5.5: Base de datos - Ejemplo.

62


Las siguientes figuras ilustran la interfaz de usuario con sus respectivas funcio-nalidades.

Figura 5.6: Interfaz de inicio del FPL Software.

La figura 5.6 exhibe la interfaz inicial del software. Presenta dos botones ha-bilitados:

Seleccionar el archivo *cfg : al hacer click aquı se solicita al usuario escogerel archivo de configuracion asociado al defecto de interes. Ver figura 5.7.

Deserializar el cfg desde backup: esta opcion permite al usuario cargar in-formacion de un *.cfg que ha sido serializado mediante el boton “Serializarel cfg a backup”.

Luego de seleccionado el archivo *.cfg, se habilitan nuevas opciones:

Abrir ventana de calculo: abre una ventana nueva con la opcion “Calculardistancia” y otras.

Informacion adicional : ver figura 5.9. Ofrece informacion adicional de even-tual interes sobre el archivo *cfg.

Serializar el cfg a backup: almacena en disco duro la informacion adicionalen un archivo backup.

Limpiar/Reset : limpia la informacion temporal de los archivos *.cfg y *.datactuales, permitiendo seleccionar un nuevo archivo de configuracion.

63


Figura 5.7: Seleccion del archivo *.cfg en directorio.

Figura 5.8: Interfaz luego de seleccionar archivo *.cfg.

Dentro de la ventana de calculo, figura 5.10, solo se encuentra habilitada laopcion “Calcular distancia”. Haciendo click en la misma se habilitan las demasopciones, como se muestra en la figura 5.11.

64


Figura 5.9: Ventana de informacion adicional.

Ver senales de corriente y tension: ver figura 5.12. Permite visualizar lassenales electricas en el intervalo de falta.

Ver graficas de modulos de fasores: abre una ventana con los graficos de losmodulos fasoriales asociados a tension y corriente. Ver figura 5.13

Ver diagrama fasorial : ver figura 5.14. Abre una ventana que exhibe el dia-gramal fasorial de las corrientes en el instante del defecto (regimen de falla).

Calcular por metodo de dos terminales: abre una nueva ventana con opcionesadicionales que permite la seleccion de otro archivo *.cfg para calcular porel metodo de dos terminales no sincronizados.

65


Figura 5.10: Interfaz luego de abrir la ventana de calculo.

Figura 5.11: Interfaz luego de calcular la distancia.

66


Figura 5.12: Senales en el Tiempo del evento - Ejemplo.

Figura 5.13: Graficos de Modulo de los Fasores del evento - Ejemplo.

A traves de la seleccion de un segundo archivo *cfg (siempre y cuando esteasociado al mismo defecto del primer archivo seleccionado), es posible calcular ladistancia por el metodo de dos terminales no sincronizados como se muestra en lasfiguras 5.15 y 5.16. Los detalles de uso del programa podran encontrarse en B.

67


Figura 5.14: Diagrama Fasorial del evento - Ejemplo.

68


Figura 5.15: Momento previo al resultado de distancia - Ejemplo.

Figura 5.16: Resultado de distancia - Ejemplo.

69


OBSERVACION - Notar la diferencia entre los resultados producidos porlos metodos de un terminal y el metodo de dos terminales.

En el siguiente capıtulo se llevara a cabo el estudio de casos reales de aplicacion.Se analizan 3 eventos de falta, para luego realizar la evaluacion de los resultadosen base al estudio de los errores involucrados.

70

Capıtulo 6

Pruebas y Analisis - Casos reales deestudio

Este capıtulo pretende informar al lector sobre el rendimiento y el desempenodel Fault Point Location Software. Se ofrecen imagenes, tablas y graficos ilus-trativos que complementan el analisis y la evaluacion. La eleccion de los eventosde falta que aparecen aquı, se realizo a partir de la naturaleza de los mismos yconsiderando las diferencias que los siguientes casos de ejemplo exhiben. Posterior-mente, se exponen los resultados obtenidos en las pruebas realizadas con TREMAy finalmente, un resumen con las conclusiones del capıtulo.

6.1. Evento de falta N o1: Lınea PAY - SALEl 11 de noviembre de 2016 a las 08:01:49 am, ocurrio un defecto fase-tierra

en una lınea de transmision de 150 kV que conecta las estaciones de Paysandu ySalto. La misma posee un largo de 105,3 km, una impedancia de secuencia directaZL1 = (12,61 + j42,5)Ω y una de secuencia cero: ZL0 = (34,11 + j140,43)Ω1.

Los datos fueron capturados por ambos dispositivos de proteccion, situadosen los extremos de la lınea (Paysandu y Salto). En esta seccion, el analisis serarealizado en base a la informacion obtenida desde la estacion de Paysandu. Seobtuvieron un total de 3000 muestras, la frecuencia de muestreo (sample rate) fuede 1000 Hz, es decir, 20 muestras por ciclo debido a que la frecuencia de la red esde 50 Hz. Toda esta informacion se encuentra en el apendice C.1, donde se exhibeel archivo de configuracion (*.cfg) correspondiente.

Notar que la informacion de las muestras contenida en el archivo de datos(*.dat) se encuentra en formato de texto ASCII.

1Todas las impedancias de lınea presentes en este capıtulo estan referidas al nivel pri-mario.

Capıtulo 6. Pruebas y Analisis - Casos reales de estudio

En la figura 6.1 se aprecian las formas de onda de tensiones y corrientes. Co-rresponde a un intervalo desde el regimen pre-falta hasta el regimen post-falta,incluyendo el instante en el que se detecta la misma (variaciones abruptas). Lafigura 6.2 presenta un zoom que permite una optima visualizacion de las senales.

Tiempo (s)

50000

0

50000

100000

Tens

ión

(V)

Fase A (En falta)Fase BFase C

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Tiempo (s)

2000

1000

0

1000

2000

Corri

ente

(A)


Señales de Corriente y Tensión

Figura 6.1: Senales de voltaje y corriente (Evento No1)

Tiempo (s)

750005000025000

0250005000075000

100000

Tens

ión

(V)


0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40Tiempo (s)

2000

1000

0

1000

2000

Corri

ente

(A)



Figura 6.2: Senales de Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento No1)

Una sencilla inspeccion de los graficos confirma que se trata de un defecto fase-tierra (aumento significativo en la corriente y atenuacion de la tension) en la faseA, acorde a lo exhibido por el software. La aplicacion de los algoritmos elegidosprodujo los resultados de distancia que se muestran en la figura 6.3.

72

6.1. Evento de falta N o1: Lınea PAY - SAL

Figura 6.3: Captura programa FPL (Evento No1)

Se obtuvieron valores que se ubican alrededor de los 17 km aproximadamente.

En este caso, el dispositivo de proteccion determino una distancia de 17,7 km,valor similar a los producidos por el programa.

La figura 6.4 ofrece los graficos de modulos de los fasores, tanto de las tensionescomo de las corrientes. Nuevamente, ilustra los momentos antes, durante y des-pues de la falta, donde se manifiesta la apertura del interruptor y la re-conexionde la lınea. Un conveniente zoom (figura 6.5) revela la zona de regimen de fal-ta (ZRF) definida en el capıtulo 5. Sabiendo la cantidad de muestras por ciclo(20), es posible detectar la ZRF entre la muestra 315 a 335 a partir de simpleobservacion (recordar como se definio la ZRF). Los valores pertenecientes a laZRF han sido utilizados por los algoritmos de calculo y tambien para generar eldiagrama fasorial de la figura 6.6, donde se hace evidente cual es la fase defectuosa.

73


0 500 1000 1500 2000 2500 3000Total de Muestras

0

20000

40000

60000

80000

100000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Tens

ión

(V)



0

500

1000

1500

2000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Corri

ente

(A)


Módulo de Fasores

Figura 6.4: Modulos de fasores - Tension y Corriente (Evento No1)

260 280 300 320 340 360 380 400Total de Muestras

20000

40000

60000

80000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Tens

ión

(V)



0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Corri

ente

(A)


Módulo de Fasores

Figura 6.5: Modulos de fasores - Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento No1)

74

6.1. Evento de falta N o1: Lınea PAY - SAL

0°

45°

90°

135°

180°

225°

270°

315°

25050075010001250150017502000

Fase A(en falta)Fase BFase C

Diagrama Fasorial de Corrientes (A) - Momento de régimen de falta

Figura 6.6: Diagrama fasorial - ZRF del Evento No1

75


6.2. Evento de falta N o2: Lınea SJ5 - PA5Este evento corresponde a otro defecto fase-tierra en la fase A, ocurrido el 26

de agosto de 2017 a las 08:34:09 am en la lınea de 500 kV que une las estacionesde San Javier con Palmar.

El largo de lınea es de 77,7 km, y las impedancias correspondientes son:ZL1 = (12,61 + j42,5)Ω (directa) y ZL0 = (34,11 + j140,43)Ω (cero).Conforme con el archivo de configuracion (C.2), los datos fueron tomados a unafrecuencia de muestreo de 1000 Hz, obteniendo un total de 3000 muestras y 20muestras por ciclo al igual que en ejemplo anterior.

Tiempo (s)

300000

200000

100000

0

100000

200000

300000

Tens

ión

(V)


0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0Tiempo (s)

8000

6000

4000

2000

0

2000

4000

Corri

ente

(A)



Figura 6.7: Senales de Tension y Corriente (Evento No2)

Tiempo (s)300000

200000

100000

0

100000

200000

300000

Tens

ión

(V)


0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22Tiempo (s)

8000

6000

4000

2000

0

2000

4000

Corri

ente

(A)




76

6.2. Evento de falta N o2: Lınea SJ5 - PA5

La diferencia radica en que el archivo de datos (*.dat) se presenta en formatobinario, como se identifica en la penultima lınea del *.cfg correspondiente (BI-NARY). Esto es debido a la marca del fabricante del equipo generador de archivosCOMTRADE (SEL - Schweitzer Engineering Laboratories, Inc.) e implica unaconversion previa del archivo para el uso de datos.

El software detecto la ZRF en el intervalo que va desde la muestra 97 hasta la117, como se puede apreciar en la figura 6.11. Una captura de pantalla (fig. 6.9)exhibe las distancias obtenidas, mientras que el rele localizo el punto de defecto a7,1 km.


77



0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Tens

ión

(V)



0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Corri

ente

(A)


Módulo de Fasores



0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Tens

ión

(V)



0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Corri

ente

(A)


Módulo de Fasores


78

6.2. Evento de falta N o2: Lınea SJ5 - PA5

0°

45°

90°

135°

180°

225°

270°

315°

10002000

30004000

50006000

Fase A(en falta)Fase BFase C

Diagrama Fasorial de Corrientes (A) - Instante de falla


79


6.3. Evento de falta N o3: Lınea PAY - YOUEl 18 de mayo de 2017 a las 19:51:19 pm, un defecto en la lınea de 150 kV que

conecta las estaciones de Paysandu y Young, provoco la apertura del interruptorde proteccion de la misma. El rele situado en la estacion de Paysandu, genero elarchivo de configuracion (*.cfg) mostrado en C.3.

La lınea tiene un largo de 60,1 km, la impedancia de secuencia directa esZL1 = (14,7 + j24,4)Ω y la de secuencia cero ZL0 = (27 + j83,4)Ω. A partir de lainformacion contenida en el archivo de configuracion, se obtuvieron 785 muestrasa una frecuencia de muestreo de 1000 Hz, lo que significan 20 muestras por ciclonuevamente.

La figura 6.13 es un zoom de 6.14. En la misma se refleja lo sucedido en esteevento. Las senales de tension, pero principalmente de corriente, revelan una faltaevolutiva que comenzo siendo monofasica, finalizando como un defecto bifasico.Por otra parte, en este ejemplo no hubo recierre como en los dos casos anteriores.

Tiempo (s)

100000

50000

0

50000

Tens

ión

(V)

Fase A (En falta)Fase B (En falta)Fase C

0.25 0.30 0.35 0.40 0.45Tiempo (s)

1000

500

0

500

1000

1500

Corri

ente

(A)




80

6.3. Evento de falta N o3: Lınea PAY - YOU

Tiempo (s)

100000

50000

0

50000Te

nsió

n (V

)


0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Tiempo (s)

1000

500

0

500

1000

1500

Corri

ente

(A)



Figura 6.14: Senales de Tension y Corriente (Evento No3)

Se exhibe la clasificacion de la falta y las distancias obtenidas en la figura 6.15.Se interpreto como una falta bifasica a tierra (FFT), en las fases A y B, conformecon lo expuesto en las figuras 6.13 y 6.17, donde la ZRF quedo determinada entrela muestra 315 y la 335.


Las distancias calculadas por los diferentes algoritmos resultaron alrededor delos 32 km (aproximadamente en la mitad de la lınea).

81


0 100 200 300 400 500 600 700 800Total de Muestras

0

20000

40000

60000

80000

100000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Tens

ión

(V)


0 100 200 300 400 500 600 700 800Total de Muestras

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Corri

ente

(A)


Módulo de Fasores


280 300 320 340Total de Muestras

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Tens

ión

(V)


300 310 320 330 340 350Total de Muestras

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Mód

ulo

- Fas

ores

de

Corri

ente

(A)


Módulo de Fasores


82

6.3. Evento de falta N o3: Lınea PAY - YOU

0°

45°

90°

135°

180°

225°

270°

315°

200400

600800

10001200

Fase A(en falta)Fase B(en falta)Fase C

Diagrama Fasorial de Corrientes (A) - Instante de falla


83


6.4. Resultados y Evaluacion6.4.1. Resultados - Fault Point Location Software

La observacion de las senales (tension y corriente) en funcion del tiempo, per-mitio realizar la comparacion con los modelos teoricos presentados en el capıtulo2. Como se esperaba, las corrientes por las fases sanas no se anulan, pero podemosasegurar que sus modulos decaen por debajo de la mitad de la corriente de defecto,condicion suficiente para la clasificacion segun lo visto en la seccion 5.2.2.Los tipos de falta pueden ser confirmados a partir de la atenuacion presente en lassenales de tension y el aumento de la corriente en los graficos de modulos de losfasores asociados.

Por otra parte, el diagrama fasorial 6.18 referente a la falta bifasica evolutiva,indica que la suma de las corrientes de defecto (IA e IB) no es cero como expresa2.16. Esto es consecuencia de no presentar un defasaje de 180entre dichas corrien-tes, aunque sus modulos resulten iguales y predominantes sobre el de la fase sana.

Una tabla comparativa2 (6.1) ofrece un resumen de los resultados obtenidos enla seccion anterior.Se han incluido los errores normalizados asociados a los distin-tos eventos. Los mismos han sido calculados a partir de:

ε = |dr − dFPLl

| × 100 (6.1)

Donde:

dr - es el valor de distancia producido por el rele.

dFPL - es el valor de distancia producido por el FPL Software.

l - es largo de la lınea.

Evento de falta Loc. rele (km) SR (km) T (km) N (km) Error ( %)

N o1 Lınea PAY - SAL 17, 7 17, 62 17, 35 17, 41 0, 33N o2 Lınea PJ5 - PA5 7, 1 7, 71 7, 41 7, 4 0, 79N o3 Lınea PAY - YOU 26, 7 31, 85 31, 89 31, 9 8, 65

Tabla 6.1: Tabla comparativa de resultados de distancia.

El error considerado es el correspondiente al peor caso, es decir cuando ladiferencia entre dr y dFPL es maxima. Por ejemplo, en el evento No1 la distanciadFPL es igual a 17, 35 (km), correspondiente al Metodo de Takagi.

2SR - Simple Reactancia; T - Takagi; N - Novosel.

84

6.4. Resultados y Evaluacion

Notar que el error no supero el 1 % en ningun caso excepto en la localizacionde la lınea PAY - YOU, donde incluso se mantuvo por debajo del 10 % (8, 65 %).De todas maneras los resultados generados por el rele representan una estimacionmas de localizacion y ha simplemente ha sido una referencia para el analisis. Laverdadera precision de los resultados debe ser evaluada a partir del error respectoa la ubicacion real del punto de falta, informacion no siempre disponible para unanalisis adecuado.

Hemos mencionado en el evento No1, que el defecto ha sido detectado desde am-bos terminales (Paysandu y Salto)3. Con la intencion de profundizar el analisis,se exponen a continuacion los resultados obtenidos desde la estacion de Salto. Enla tabla 6.2 se observan los mismos junto con los de Paysandu y sus respectivoserrores.

Estacion referencia Loc. Real (km) SR (km) T (km) N (km) Error ( %)

Paysandu 4, 1 17, 62 17, 35 17, 41 12, 6Salto 101, 2 99, 06 99, 94 99, 19 2, 03

Tabla 6.2: Tabla comparativa con distancia real

A partir de la localizacion real de la falta (obtenida gracias al equipo de mante-nimiento de U.T.E.), es posible definir el respectivo error normalizado en el calculo:

ε = |dreal − dFPLl

| × 100 (6.2)

Donde:

dreal - es el valor real de distancia determinado por el equipo de manteni-miento de U.T.E.

dFPL - es el valor de distancia producido por el FPL Software.

l - es el largo de la lınea.

Nuevamente se tomo el peor caso para el error. Se observa que el mismo resul-ta mayor al comparar los metodos de un terminal con el valor real de distancia,llegando a un 12 % para el caso donde se obtiene la misma desde Paysandu.Si bien este calculo no manifiesta la maxima precision en el resultado, la alterna-tiva desde Salto ofrece la exactitud perseguida con un 2 % de error respecto a ladistancia real.

3Ver seccion 6.1.

85


Lo que debe quedar claro aquı, es que los metodos de un terminal siemprepresentan errores que no superan el 5 % en terminos generales4.

De esta manera, es posible comprobar que la verdadera ubicacion del punto defalta, afecta la estimacion de la localizacion, si bien en el capıtulo 3, por medio deestudios estadısticos se expone que generalmente aumenta el error cuando crece ladistancia, aquı se demuestra que no siempre es ası. Vale aclarar que la deduccionrealizada, se aplica en los casos donde la lınea posee dispositivos de registro enambos extremos.

Por otra parte, se advierte que los errores del 12 % y 2 % se traducen en 12, 64km y 2, 11 km respectivamente (recordar el largo de la lınea de 105, 3 km). Estoskilometros podrıan significar una diferencia considerable a la hora de informar so-bre la localizacion decisiva del punto de defecto y mas aun, sobre la deteccion real(punto fısico) en la lınea de transmision.

Por lo tanto, surge la pregunta: ¿es posible mejorar la precision en los resulta-dos?

La respuesta es SI, y la solucion al “¿como?” esta dada por el metodo de dosterminales. La tabla de la figura 6.3 exhibe los resultados de distancia obtenidos atraves del metodo de dos terminales, aplicado en ambas direcciones (PAY - SALy SAL - PAY).

Direccion Loc. Real (km) Dos terminales (km) Error ( %)

PAY - SAL 4, 1 3, 18 0, 87SAL - PAY 101, 2 102, 12 0, 87

Tabla 6.3: Tabla comparativa con distancia real

En primer lugar, observar que la suma de las distancias obtenidas (3, 18 km+102, 12km), equivale al largo total de la lınea (105, 3 km). Esto implica (como era de espe-rar), que el error sea el mismo en ambos casos, ratificando la simetrıa presente enel algoritmo de dos terminales no sincronizados. Por otra parte, notar que el errorno supera el 1 %, representando una diferencia de 0, 92 km respecto a la ubicacionreal de la falta.

Para concluir el analisis de este evento, se ofrecen las figuras 6.19 y 6.20.

4Estudios estadısticos (ver seccion 3.3) indican que los metodos de un terminal siempreposeen errores intrınsecos (debido a las suposiciones realizadas detras de su teorıa), perobajo las hipotesis manejadas los mismos no exceden el 5 %.

86


Figura 6.19: Resultado de distancia por Metodo de dos terminales PAY - SAL

Figura 6.20: Resultado de distancia por Metodo de dos terminales SAL - PAY

87


Por ultimo, nos hemos reservado el analisis del evento que fue ejemplo en laseccion 5.3.2 del capıtulo 5. Corresponde a una falta fase-tierra en la lınea BOB -YOU (150 kV ), que conecta las estaciones de Bonete B y Young respectivamente.El estudio de la misma resulta atractivo y de gran interes como se vera a conti-nuacion.

La figura 6.21, ofrece un zoom de las senales de tension y corriente en el inter-valo de falta. Un simple estudio de la misma, senala que la duracion del defectofue de aproximadamente 0, 07 segundos (70 ms). Este comportamiento (muy cor-ta duracion de la falta) junto con la rapida apertura monofasica de proteccion,posiblemente haya impedido el calculo de distancia del rele correspondiente y enconsecuencia, no se obtuvieron resultados acerca de la localizacion del defecto, va-liosa informacion para investigar las causas del mismo.

Figura 6.21: Senales de tension y corriente desde Bonete B - Zoom en intervalo de la falta

88


Por esta razon, hemos decidido poner a prueba el software de localizacion defalta, Fault Point Location. Los resultados pueden apreciarse en las tablas 6.4 y6.5.

Simple Reactancia (Km) Takagi (km) Novosel (km) Dos terminales (km)

63, 6 63, 29 63, 47 67, 4

Tabla 6.4: Tabla de resultados - Referencia Bonete B

Simple Reactancia (Km) Takagi (km) Novosel (km) Dos terminales (km)

41, 98 41, 52 42, 6 48, 5

Tabla 6.5: Tabla de resultados - Referencia Young

Como punto principal, se destaca el hecho de haber obtenido resultados razo-nables y coherentes. Esto puede ser comprobado observando que los puntos loca-lizados coinciden desde sus respectivas referencias (Bonete B y Young).

Nuevamente, la suma de las distancias producidas por el metodo de dos termi-nales equivale al largo total de la lınea (115, 9 km). Notar que esto no sucede conla suma de los valores producidos por los demas metodos.

Al no disponer de localizacion del rele, ni del equipo de mantenimiento deU.T.E., el error puede ser calculado como la diferencia porcentual respecto alresultado obtenido a traves del algoritmo de dos terminales. Asumiendo que elmismo presenta una mayor precision en relacion a los algoritmos de un terminal5,es posible obtener los errores asociados a los distintos metodos (de un terminal)como se muestra en la tabla 6.6 (se tomo como referencia Bonete B dado que elanalisis es simetrico).

Simple Reactancia Takagi Novosel

Error ( %) 3,28 3,55 3,39

Tabla 6.6: Tabla de errores - Referencia Bonete B

Observar que ningun error excede el 5 %, lo cual indica uniformidad en losresultados.

5Esto es realmente ası. Ver seccion 3.3 del capıtulo 3. El ejemplo del evento No1 (lıneaPAY - SAL) consolida esta afirmacion.

89


6.4.2. Resultados TREMAGracias al equipo informatico de U.T.E., se realizaron pruebas puntales a partir

de distintos eventos de faltas con el proposito de poner en practica la integracionllevada a cabo. Se obtuvieron localizaciones de distancias de varios defectos, latabla 6.7 exhibe las mismas para cuatro de ellos. Los datos de produccion corres-ponden a las siguientes lıneas:

FLO - MVA, que conecta las estaciones de Florida y Montevideo A respec-tivamente.

COL - LIB, que conecta las estaciones de Colonia y Libertad respectivamen-te.

PIE - CAN, que conecta las estaciones de Las Piedras y Canelones respec-tivamente.

Lınea Tipo Loc. rele (km) SR (km) T (km) N (km) Error ( %)

FLO - MVA FT - Fase C 8,3 8,18 8,11 8,09 0,27FLO - MVA FT - Fase C 33,4 33,53 33,23 33,1 0,38COL - LIB FT - Fase C 49,3 49,65 49,78 49,79 0,4PIE - CAN FT - Fase A 9,1 9,09 9,58 9,42 2,34

Tabla 6.7: Tabla de resultados - Integracion con TREMA

Los resultados indican una gran precision (error por debajo del 3 %) al tomarcomo referencia los valores producidos por el rele. No obstante, han quedado varioscasos para examinar y el desempeno quedara determinado a partir de la experienciacon la herramienta implementada.

90

6.5. Resumen y conclusiones del capıtulo

6.5. Resumen y conclusiones del capıtuloA continuacion se ofrece una sıntesis del presente capıtulo. El resumen y las

conclusiones expuestas aquı, corresponden a la evaluacion de los resultados y alestudio realizado sobre los eventos de falta reales expuestos en las secciones previas.

A traves del software Fault Point Location, se realizo el analisis y la evalua-cion de 4 eventos de falta. Los mismos han sido seleccionados de un total de20 ejemplos de estudio.

Se estudiaron 4 eventos de falta en el software TREMA, donde se integroel codigo de clasificacion y de calculo. Se incluyo un calculo de errores einformacion sobre la naturaleza de los defectos.

Se realizo una comparacion entre los modelos teoricos expuestos en el capıtu-lo 2 y los resultados obtenidos a partir de las faltas reales.

Se ofrecio un recurso cualitativo (nuevo) para detectar la ZRF (observacionde los modulos de fasores asociados a corrientes de falta).

Los diagramas fasoriales en el instante de falta (ZRF), permitieron confirmarla naturaleza de la misma, brindando una nocion de la relacion entre lascorrientes de fase involucradas.

Se exhibio el analisis de una falta con comportamiento evolutivo (monofasicaal inicio, bifasica al final).

Se realizo el estudio de un evento de interes adicional, donde el rele no detectola localizacion del defecto pero el software sı. Se expusieron las posiblesrazones por las cuales el dispositivo de proteccion no efectuo ningun calculoy se exhibieron los resultados producidos por el programa.

Respecto a los errores, la mayor exactitud fue conseguida a traves al Metodode dos terminales no sincronizados.

91

Capıtulo 7

Conclusiones y complementos

El presente capıtulo expone las conclusiones finales del proyecto de tesis. Elmismo se completa con los complementos del trabajo realizado, aportes de la tesis,extensiones y sugerencias para futuros trabajos.

Para comenzar, se recuerdan a continuacion, el objetivo del proyecto y loscriterios de exito establecidos al inicio de la etapa de investigacion.

7.1. Objetivo del ProyectoEsta propuesta de proyecto tiene como proposito desarrollar el software nece-

sario para implementar los algoritmos de localizacion de falta, logrando automati-zacion, validez y exactitud en los resultados.

7.2. Criterios de exitoAutomatizacion de ubicacion de la falta.

En 8 de cada 10 resultados obtener valores validos o razonables de localiza-cion de falta.

Estimar la ubicacion de la falta con un error menor a cierto valor razonable.(Ej: 500 m).

Software implementado y simulado para el 01/09/2017.

Capıtulo 7. Conclusiones y complementos

7.3. ConclusionesEn base a lo expuesto hasta aquı en el documento, creemos que no sera nece-

sario mencionar que los objetivos planteados fueron completados y ampliamentesuperados.

Localizacion automatica - El exito obtenido en la integracion con TRE-MA, proporciono la automatizacion perseguida. En TREMA, fueron imple-mentados unicamente los metodos de un terminal.

Resultados uniformes - En todos los casos estudiados y analizados (exac-tamente 20 faltas en distintas lıneas del sistema electrico Uruguayo), se ob-tuvieron resultados validos (valores siempre menores al largo de la lınea,afines a las referencias y similares entre los diferentes metodos).En casi la totalidad de los casos estudiados (17 de 20 - 85 % del total), laestimacion del punto de defecto se realizo con errores menores al 5 % encomparacion con los calculos producidos por los reles. Los superiores, estu-vieron entre el 5 % y el 12 % en el peor caso para metodos de un terminal.Sin embargo, los resultados obtenidos a partir del metodo de dos terminalesno sincronizados, exhibieron errores menores al 1 % en comparacion con laubicacion real del punto de falta.

Implementacion y simulacion - Se logro poner a prueba el funciona-miento del software con los algoritmos implementados antes del 01/09/2017.Sin embargo, se debieron realizar correspondientes ajustes asociados a lainterfaz grafica debido a inconvenientes surgidos en fechas cercanas.

Fault Point Location - Se desarrollo un original producto software, quepermite obtener la localizacion de faltas en sistemas electricos de potencia.Se implementaron 3 algoritmos de un terminal (Simple Reactancia, Takagi,Novosel) y el algoritmo de Dos terminales no sincronizados, el cual incluyeambos metodos de dos terminales (sincronizados y no sincronizados).

Herramientas adicionales - Se agregaron al software, elementos de anali-sis adicionales: graficos, informacion de interes, diagramas fasoriales. Tam-bien, se ofrecio flexibilidad para ingresar nuevas lıneas en la base de datosasociada.

Defectos francos y con resistencia de falta - Se desconoce la natu-raleza de todos los eventos de falta estudiados. Los casos son generales,incluyendo cortocircuitos francos y con resistencia de falta. Esto no significouna restriccion a la hora de implementar los algoritmos de calculo.

Identificadores de archivos *.cfg - A pesar de que se rigen por la nor-ma COMTRADE, los archivos *.cfg presentan variantes que dificultan eltrabajo de extraccion de datos. En consecuencia, se desarrollaron criteriosde identificacion de la estructura de los mismos.

94

7.4. Aportes de la Tesis

7.4. Aportes de la TesisA continuacion, se indican las contribuciones realizadas a partir del presente

proyecto de tesis:

Dos soluciones alternativas para el analisis de perturbaciones en redes electri-cas de transmision:

• Integracion con el software TREMA.

• Programa informatico de localizacion de falta, Fault Point LocationSoftware, con funcionamiento y operacion para usuario.

Comparacion y respectivo analisis de precision de algoritmos de localizacionde falta basados en impedancia aparente.

Definicion de los criterios base para la clasificacion de la estructura de unarchivo de configuracion COMTRADE (*.cfg), usados para determinar elformato del mismo y del dispositivo.

Idea y concepto de la zona de regimen de falta (ZRF).

Bases para trabajos futuros en esta area de conocimiento tecnico.

7.5. Extensiones y sugerencias para futuros trabajosLas principales extensiones para futuros trabajos de ingenierıa electrica deri-

vadas del presente ensayo, son las siguientes:

Incorporacion de los metodos de dos terminales en el software TREMA.

Inclusion de archivos de configuracion (*.cfg) cuya informacion refiere a masde una lınea, generados por los equipos de proteccion de las mismas o porregistradores.

Mejorar el algoritmo de clasificacion de falta, de manera de contemplar casosparticulares como por ejemplo cuando la corriente de falta es del orden dela corriente de carga.

Mejora de la interfaz grafica, diseno, funcionalidades (ej. mapa integrado conGPS que localice el punto de defecto en el mismo), rendimiento (velocidad,performance del software).

Web hosting para el software, de manera de ofrecer una solucion en lınea.

95

Capıtulo 7. Conclusiones y complementos

Mejora en los algoritmos de clasificacion de falta, usando distintos umbrales,o de otra manera, utilizando otras herramientas matematicas en el desarrollode los mismos.

Aplicacion y adaptacion del modelo o estructura del software en redes detransmision de otros paıses.

Variantes no contempladas de archivos de configuracion (*.cfg) debido a losajustes de los rele y el estandar COMTRADE asociado al mismo.

Al trabajar con archivos *.cfg COMTRADE, se recomienda realizar un estu-dio particular de los mismos, estableciendo grupos de archivos que compartan lasmismas propiedades. De esta manera, sera posible desarrollar un codigo de progra-macion vinculado a una base de datos que contenga la informacion que identificacada dispositivo y contemplar todos los casos reales de interes.

Por otra parte, se sugiere ensayar otras tecnicas de estimacion de fasores, comopuede ser la Transformada de Wavelet.

96

Apendice A

Desarrollos calculos capıtulo 2

A.1. Transformacion de FortescuePara hallar las componentes simetricas (V0, V1, V2) de un vector V , a partir

de sus componentes fasicas (VA, VB, VC) y viceversa, se emplean las siguientesecuaciones:

V0 = (VA + VB + VC)1

3(A.1)

V1 = (VA + aVB + a2VC)1

3(A.2)

V2 = (VA + a2VB + aVC)1

3(A.3)

VA = V0 + V1 + V2 (A.4)

VB = V0 + aV1 + a2V2 (A.5)

VC = V0 + a2V1 + aV2 (A.6)

A.2. Defecto monofasicoAplicando la transformacion de Fortescue a 2.4 y 2.5 deducimos que:

I1 = I2 = I3 =IA3

(A.7)

Por lo tanto sumando las ecuaciones 2.1, 2.2 y 2.3, queda:

E1 − (Z0 + Z1 + Z2)I1 = V1 + V2 + V3 (A.8)

Ademas por A.1, A.2, A.3 y 2.6:

V1 + V2 + V3 = VA +1

3(a2 + a+ 1)VB +

1

3(a2 + a+ 1)VC = VA = ZfIA (A.9)

Por tanto sustituyendo A.9 y A.7 en A.8 resulta la ecuacion 2.7.

Apendice A. Desarrollos calculos capıtulo 2

A.3. Defecto bifasicoA partir de 2.8 y 2.9, y aplicando Fortescue, llegamos a que:

IA + IB + IC = 0⇒ I0 = 0 (A.10)

I1 = −I2 (A.11)

Operando y utilizando 2.10 se tiene ademas que:

VB − Vc = (a− a2)V1 − V2 = (a− a2)I1 ⇒ V1 − V2 = ZfI1 (A.12)

Restando a 2.1 la ecuacion 2.2 nos queda:

E1 = (Z1 + Z2 + Zf)I1 = (Z1 + Z2 + Zf)(a− a2)−1IB (A.13)

Y llegamos a la ecuacion 2.11

A.4. Defecto bifasico a tierraA partir de 2.12 y A.1 obtenemos que:

I1 + I2 + I3 = 0 (A.14)

I0 =IB + IC

3(A.15)

Aplicando A.2 y A.3 para los voltajes se obtiene facilmente que V2 = V1, por tantoutilizando lo anterior, A.1 y 2.13 tenemos que:

3V0 = VA + 6ZfI0 = V0 + V1 + V2 + 6ZfI0 (A.16)

⇒ V1 = V0 − 3ZfI0 (A.17)

Se sustituye A.17 en 2.1, 2.2 y 2.3 y queda:

E1 = Z1I1 + V0 − 3ZfI0 (A.18)

0 = Z2I2 + V0 − 3ZfI0 (A.19)

0 = Z0I0 + V0 − 3ZfI0 (A.20)

Con estas ecuaciones y A.14, se resuelve el sistema (4 ecuaciones, 4 incognitas)quedando:

I0 =−E1Z2

Z1Z2 + (Z1 + Z2)(Z0 + 3Zf )(A.21)

I1 =E1(Z2 + Z0 + 3Zf )

Z1 + Z2 + (Z1 + Z2)(Z0 + 3Zf )(A.22)

I2 =−E1(Z0 + 3Zf )

Z1Z2 + (Z1 + Z2)(Z0 + 3Zf )(A.23)

Aplicando la transformacion de Fortescue a las corrientes anteriores, expresadasen componentes simetricas, hallamos las corrientes de las lıneas escritas en lasecuaciones 2.14 y 2.15.

98

A.5. Defecto trifasico

A.5. Defecto trifasicoAplicando la ec. A.1 a 2.19 nos da que I0 = 0. Aplicando Fortescue con la

relacion 2.18, obtenemos que V1 = V2 = 0 . A partir de 2.1, 2.2 y utilizando laultima igualdad, se deduce que I2 = 0 y que:

I1 =E1

Z1 + ZF(A.24)

Dado que la impedancia de falta ZF esta en serie con Z1. Entonces a partir de laec. A.4, obtenemos que IA = I1, llegando ası a la ecuacion 2.20.

99

Apendice B

Manual de Usuario

El presente documento, tiene como objetivo servir de una guıa para los usua-rios del software Fault Point Location.

Apendice B. Manual de Usuario

B.1. Ingreso de DatosLa interfaz de inicio del programa, es la siguiente:

Figura B.1: Interfaz de inicio del FPL Software

B.1.1. Seleccionar archivo *cfgSolicita al usuario escoger el eventual archivo de configuracion asociado al

defecto de interes. Ver figura B.2.

B.1.2. Deserializar el cfg desde backupPermite al usuario cargar informacion de un *.cfg que ha sido serializado (guar-

dado en disco duro) mediante el boton “Serializar el cfg a backup”.

102

B.2. Obtencion de Resultados e Informacion

Figura B.2: Seleccion del archivo *.cfg en directorio.

B.2. Obtencion de Resultados e InformacionUna vez seleccionado el archivo *.cfg, se habilitan nuevas opciones (ver figura

B.3):

Figura B.3: Interfaz luego de seleccionar archivo *.cfg.

103


B.2.1. Abrir ventana de calculoAbre una nueva ventana con la opcion “Calcular distancia” y otras.

B.2.2. Informacion adicionalOfrece informacion sobre el archivo .*cfg. Ver figura B.4.

Figura B.4: Ventana de informacion adicional.

B.2.3. Serializar el cfg a backupAlmacena en disco duro la informacion adicional en un archivo backup.

B.2.4. Limpiar/ResetLimpia la informacion temporal de los archivos *.cfg y *.dat actuales, permi-

tiendo seleccionar un nuevo archivo de configuracion.

104

B.3. Ventana de calculo

B.3. Ventana de calculoLa interfaz luego de abrir la ventana de calculo, es la siguiente:

Figura B.5: Interfaz luego de abrir la ventana de calculo.

Es necesario hacer click en “Calcular distancia” para habilitar las opcionesadicionales.

Calcular distanciaProduce los resultados de distancia a traves de los metodos implementados. Se

pueden ver en la figura B.6.

Ver senales de Tension y CorrientePermite visualizar las senales electricas en el intervalo de falta.

Ver graficos de Modulos de los FasoresAbre una ventana con los graficos de los modulos de los fasores asociados a

tensiones y corrientes.

Ver Diagrama FasorialAbre una ventana que exhibe el diagrama fasorial de las corrientes en el instante

del defecto (regimen de la falta).

105


Figura B.6: Interfaz luego de calcular la distancia.

Figura B.7: Senales en el Tiempo.

B.3.1. Calcular por Metodo de Dos Terminales

Abre una nueva ventana con opciones adicionales que permite la seleccion deotro archivo *.cfg para calcular por el metodo de dos terminales no sincronizados.

106

B.3. Ventana de calculo

Figura B.8: Graficos de Modulo de los Fasores - Tensiones y Corrientes.

Figura B.9: Diagrama Fasorial - Regimen de la falta.

107


Figura B.10: Interfaz de seleccion de archivo *.cfg - Dos terminales.

B.4. Obtencion del resultado - Metodo de dos terminalesPara habilitar todas las opciones, se debe seleccionar un nuevo archivo *.cfg.

B.4.1. Seleccionar el archivo *.cfgLuego de seleccionado el segundo archivo *.cfg, la interfaz de usuario es la

siguiente:

Figura B.11: Interfaz luego de seleccionar el segundo archivo *.cfg.

108

B.4. Obtencion del resultado - Metodo de dos terminales

B.4.2. Abrir ventana de calculoAbre una nueva ventana de calculo (B.12), con la opcion “Calcular distancia”.

B.4.3. Calcular distanciaProduce el resultado de distancia a partir del algoritmo de Dos terminales no

sincronizados. Figura B.13.

B.4.4. Informacion adicionalOfrece informacion sobre el nuevo archivo .*cfg seleccionado.

Figura B.12: Momento previo al resultado de distancia.

Figura B.13: Resultado de distancia - Metodo de dos terminales.

109


B.5. Ingreso de nuevas LıneasEl ingreso de nuevas lıneas debe hacerse en un archivo CSV que funcione como

base de datos para el programa. Los datos pueden ser importados (archivo .xlsx)o bien agregados manualmente en el CSV.

B.5.1. Base de datosLa base de datos de contener la siguiente informacion:

name_line,station_name,device_id,year_id,zero_imp,direct_imp,long_line,format

FLO - MVA,FLO,1,1991,27.936+77.385j,10.386+39.512j,78.7,alt_channels/1-2-3-4-5-6

SVA - LIB,Station ID: SVA,0,1991,0.22+0.36j,0.40+1.26j,30.3,currents/4-1-5-2-6-3

MVE - MVC2,MVE: MVC2 87L,154,1991,4.322+3.18j,0.399+1.62j,7.6,voltages/1-4-2-5-3-6

MVC - MVE2,MVC: MVE2 21,147,1991,4.322+3.18j,0.399+1.62j,7.6,voltages_neutral/1-5-2-6-3-7

DOL - MER,DOL,7SA6_141,1999,15.8+50.7j,7.812+140.5j,36.4,currents_neutral/5-1-6-2-7-3

PAY - SAL,SAL,7SJ62_104,1999,34.11+140.43j,12.61+42.50j,105.3,currents_neutral/5-1-6-2-7-3

PAY - YOU,PAY,7SA611_145,1999,27+83.4j,14.7+24.4j,60.1,currents_neutral/5-1-6-2-7-3

PAY - YOU,YOU,KCEG 2,1999,27+83.4j,14.7+24.4j,60.1,neutral_currents/5-2-6-3-7-4

BIF - MVA,MVA,1,1991,14.67+51.45j,4.89+17.12j,40.6,alt_channels/1-2-3-4-5-6

COL - LIB,COL,1,1991,53.82+171.65j,29.91+49.43j,122.5,alt_channels/1-2-3-4-5-6

MVB - MVC-1,MVB,1,1991,4.430+18.6435j,0.8145+6.633j,15.6,alt_channels/1-2-3-4-5-6

ACO - MVB,ACO,1,1991,14.67+51.45j,4.89+17.12j,40.6,alt_channels/1-2-3-4-5-6

PIE - CAN,PIE,1,1991,9.24+30.36j,6.105+8.25j,20.5,alt_channels/1-2-3-4-5-6

name line - nombre de la lınea que utiliza el TREMA (o cualquier nombrede referencia) para almacenar la informacion asociada a las mismas.(ej. PAY - SAL. Lınea que conecta las estaciones de Paysandu y Salto)

station name - Es el primer campo de la primer lınea del archivo *.cfg.(ej. SAL)

device id - Es el segundo campo de la primer lınea del archivo *.cfg.(ej. 7SJ62 104)

year id - Es el tercer campo de la primer lınea del archivo *.cfg. En casode que el archivo *.cfg contenga este campo vacıo, se debera agregar 1991por defecto.(ej. 1999)

zero imp - impedancia de secuencia cero de la lınea correspondiente al nivelprimario.(ej. 14.7+24.4j)

110

B.5. Ingreso de nuevas Lıneas

direct imp - impedancia de secuencia directa de la lınea correspondienteal nivel primario.(ej. 14.7+24.4j)

long line - largo de la lınea en kilometros.(ej. 60.1)

format - formato asociado al equipo en cuestion.

(ej. currents neutral/5-1-6-2-7-3)

Se interpreta que es un archivo *.cfg donde los canales analogicos comien-zan por las corrientes de fase, luego la corriente de neutro y por ultimo lastensiones de fase (currents neutral es un nombre nemotecnico que identificaeste orden y queda a eleccion del usuario para su conveniencia):

.

..

...

1,IL1,...

2.IL2,...

3,IL3,...

4,ILN,...

5,VL1E,...

6,VL2E,...

7,VL3E,...

...

..

.

La secuencia numerica representa un orden especıfico de los canales analogi-cos para procesar los datos, se basa en el numero de indice. Siempre es elmismo:

Voltaje 1 Corriente 1 Voltaje 2 Corriente 2 Voltaje 3 Corriente 3

VL1E (5) IL1 (1) VL2E (6) IL2 (2) VL3E (7) IL3 (3)

Tabla B.1: Orden de las senales analogicas en el formato

111


Figura B.14: Base de datos

Eventualmente podrıa suceder que aparezcan 6 canales analogicos de corriente(asociados a una fase) en el archivo *.cfg. Esto significa que las corrientes de fasede interes, corresponden a la suma de las corrientes respectivas muestradas por eldispositivo registrador (I1 = IL1 + IL1X). Por ejemplo:

.

..

...

1,IL1,...

2.IL2,...

3,IL3,...

4,ILN,...

5,ILN2,...

6,VL1E,...

7,VL2E,...

8,VL3E,...

...

10,IL1X

11,IL2X

12,IL3X

...

..

.

112

B.5. Ingreso de nuevas Lıneas

En este caso, la secuencia numerica de identificacion debera construirse de mo-do que las corrientes se sumen. Para eso, los ındices de cada sumando deben serubicados en posiciones contiguas (ver ejemplo en azul de la figura B.14). Ademas,se debera agregar un campo extra al final del identificador, indicando que se sumancorrientes (C).

Ejemplo ilustrativo:

.

..

...

1,VL1E,...

2,VL2E,...

3,VL3E,...

4,IL1,...

5,IL2,...

6,IL3,...

7,ILN,...

8,ILN2,...

...

10,IL1X

11,IL2X

12,IL3X

...

..

.

El formato correspondiente serıa:add currents 2neutral/1-4-10-2-11-5-3-12-6/C

B.5.2. Ingreso de nuevos datosIMPORTANTE - Es necesario ingresar todos los datos especificados en la

base y en el orden descrito. De manera contraria la informacion no sera procesadacorrectamente.

B.5.3. VerificacionLa verificacion debe ser realizada a partir del funcionamiento del programa.

Resultados no validos, graficos incorrectos, informacion adicional inexacta, sonindicadores de mal funcionamiento del software o incorrecto ingreso de datos.

113


B.5.4. ErroresLos archivos *.cfg de la version 1991, no contienen informacion sobre la medida

de las senales y por lo tanto, no se indica si los datos almacenados por el disposi-tivo son referidos al primario o el secundario de los transformadores de tension ycorriente conectados al rele. Tampoco ofrecen informacion sobre las relaciones detransformacion. Esto significa que al ingresar una lınea protegida por un disposi-tivo que genera archivos del estandar 1991, se debe tener la precaucion de agregarlas impedancias de secuencia de la lınea en el nivel correspondiente al almacena-miento de datos del equipo. Para comprobar el nivel al cual pertenecen los datos,solo basta con ingresar el *cfg al programa y observar los valores de tension apartir de las graficas de las senales electricas. En caso de que se consideren valoressecundarios de medida, se deberan agregar las impedancias de secuencia de la lıneasecundarias.

114

Apendice C

Archivos .cfg utilizados

C.1. CFG de falta PAY-SAL

Apendice C. Archivos .cfg utilizadosPAY,7SA611_143,1999

34,7A,27D

1,IL1,,1,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-1726,1464,4.000000e+002,5.000000e+000,S

2,IL2,,2,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-138,134,4.000000e+002,5.000000e+000,S

3,IL3,,3,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-327,318,4.000000e+002,5.000000e+000,S

4,ILN,,4,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-1891,2187,4.000000e+002,5.000000e+000,S

5,VL1E,,5,V,9.434000e-003,0.000000e+000,0.000000e+000,-7947,7941,1.650000e+005,1.000000e+002,S

6,VL2E,,6,V,9.434000e-003,0.000000e+000,0.000000e+000,-8013,8737,1.650000e+005,1.000000e+002,S

7,VL3E,,7,V,9.434000e-003,0.000000e+000,0.000000e+000,-8033,8021,1.650000e+005,1.000000e+002,S

1,SOFO/CpickupL1,,4282,0



4,PowerSwing,,4164,0

5,>DisTelRec.Ch1,,4006,0

6,Dis.T.SEND,,4056,0

7,Dis.PICKUP,,3671,0

8,Dis.Gen.Trip,,3801,0

9,EFPickup,,1345,0

10,EFTrip,,1361,0

11,>CBAux.L1,,351,1

12,>CBAux.L2,,352,1

13,>CBAux.L3,,353,1

14,>CB1Ready,,371,1

15,RelayPICKUP,,501,0

16,RelayTRIPL1,,507,0



19,RelayTRIP,,511,0

116

C.1. CFG de falta PAY-SAL

20,>ManualClose,,356,0

21,>FAIL:FeederVT,,361,0

22,FailConductor,,195,0

23,>ARblock,,2703,0

24,ARinprogress,,2801,0

25,ARCLOSECmd.,,2851,0

26,>FAIL:Usy2VT,,362,0

27,BFT2-TRIP(bus),,1494,0

50.0

1 1000.000,3000

11/11/2016,08:01:49.294000

11/11/2016,08:01:49.594000

ASCII

1.0

117

Apendice C. Archivos .cfg utilizados

C.2. CFG de falta SJ5-PA5

PA5,FID=SEL-421-3-R123-V0-Z010010-D20070223,1999

365,37A,328D

1,IAW,A,,A,1.526642,0,0,-32767,32767,1000.0,1,P

2,IBW,B,,A,1.526642,0,0,-32767,32767,1000.0,1,P

3,ICW,C,,A,1.526642,0,0,-32767,32767,1000.0,1,P

4,IAX,A,,A,1.526642,0,0,-32767,32767,1000.0,1,P

5,IBX,B,,A,1.526642,0,0,-32767,32767,1000.0,1,P

6,ICX,C,,A,1.526642,0,0,-32767,32767,1000.0,1,P

7,VAY,A,,kV,0.038166,0,0,-32767,32767,2500.0,1,P

8,VBY,B,,kV,0.038166,0,0,-32767,32767,2500.0,1,P

9,VCY,C,,kV,0.038166,0,0,-32767,32767,2500.0,1,P

10,VAZ,A,,kV,0.038166,0,0,-32767,32767,2500.0,1,P

11,VBZ,B,,kV,0.038166,0,0,-32767,32767,2500.0,1,P

12,VCZ,C,,kV,0.038166,0,0,-32767,32767,2500.0,1,P

13,VDC1,,,V,0.011242,-0.605956,0,-32767,32767,1,1,P

14,VDC2,,,V,0.011298,-0.561967,0,-32767,32767,1,1,P

15,IN101,,,V,1.023000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

16,IN102,,,V,1.023000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

17,IN103,,,V,1.023000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

18,IN104,,,V,1.023000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

19,IN105,,,V,1.023000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

20,IN106,,,V,1.023000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

21,IN107,,,V,1.023000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

22,IN201,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

23,IN202,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

24,IN203,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

25,IN204,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

26,IN205,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

27,IN206,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

28,IN207,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

29,IN208,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

30,IN301,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

31,IN302,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

32,IN303,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

33,IN304,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

34,IN305,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

35,IN306,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

36,IN307,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

37,IN308,,,V,1.270000,0.000000,0,-32767,32767,1,1,P

1,27BPO,,,0

2,27APO,,,0

3,3PO,,,0

4,SPO,,,0

118

C.3. CFG de falta PAY-YOU

5,SPOC,,,0

6,SPOB,,,0

7,SPOA,,,0

8,LOPHC,,,0

9,FSA,,,0

10,FIDEN,,,0

11,ZLOUT,,,0

12,ZLIN,,,0

13,ZLOAD,,,0

.

.

326,NBK1,,,0

327,NBK0,,,0

328,FOLBK2,,,0

50

1

1000,3000

26/08/2017,08:34:09.915456

26/08/2017,08:34:10.016715

BINARY

1


119

Apendice C. Archivos .cfg utilizadosPAY,7SA611_145,1999

35,7A,28D

1,IL1,,1,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-983,1111,4.000000e+002,5.000000e+000,S

2,IL2,,2,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-945,1038,4.000000e+002,5.000000e+000,S

3,IL3,,3,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-225,225,4.000000e+002,5.000000e+000,S

4,ILN,,4,A,2.304100e-002,0.000000e+000,0.000000e+000,-1509,1298,4.000000e+002,5.000000e+000,S

5,VL1E,,5,V,9.434000e-003,0.000000e+000,0.000000e+000,-8633,8634,1.500000e+005,1.000000e+002,S

6,VL2E,,6,V,9.434000e-003,0.000000e+000,0.000000e+000,-8616,8614,1.500000e+005,1.000000e+002,S

7,VL3E,,7,V,9.434000e-003,0.000000e+000,0.000000e+000,-13722,8540,1.500000e+005,1.000000e+002,S

1,FlagLost,,113,0

2,>DisTelRec.Ch1,,4006,0

3,Dist.BLOCK,,3652,0

4,Dis.PICKUP,,3671,0

5,Dis.PickupL1,,3672,0



8,Dis.PickupE,,3675,0

9,Dis.forward,,3719,0

10,Dis.reverse,,3720,0

11,Dis.Gen.Trip,,3801,0

12,Dis.TripZ1/1p,,3811,0

13,Dis.TripZ1B1p,,3813,0

14,Dis.TripZ2/1p,,3816,0

15,Dis.TripZ2/3p,,3817,0

16,Dis.TRIP3p.Z4,,3821,0

17,RelayPICKUP,,501,0

18,RelayPICKUPL1,,503,0


120



21,RelayPICKUPE,,506,0




25,RelayTRIP,,511,0

26,DisTRIP3p.Z1sf,,3823,0

27,DisTRIP3p.Z1mf,,3824,0

28,ARCLOSECmd.,,2851,0

50.0

1 1000.000,785

18/05/2017,19:51:19.203000

18/05/2017,19:51:19.502000

ASCII

1.0

121

Apendice D

Codigo fuente

D.1. main.py

”””Programa p r i n c i p a l”””import t k i n t e r as tkfrom App import App

def main ( ) :”””Ejecuta l a a p l i c a c i o n p r i n c i p a l ,desp legando l a ventana c o r r e s p o n d i e n t e”””root = tk . Tk( )root . t i t l e ( ’ Fault Point Locat ion ’ )# root . iconbi tmap ( ’ f a v i c o n . i c o ’ )app = App( root )app . mainloop ( )

i f name == ’ ma in ’ :main ( )

D.2. app.py

”””Ap l i cac ion Graf ica P r i n c i p a l”””import osimport t k i n t e r as tkfrom t k i n t e r import f i l e d i a l o gfrom t k i n t e r import messagebox

from Cfg import Cfgfrom TreeDict import TreeDict

Apendice D. Codigo fuente

from WinCalc import WinCalc

class App( tk . Frame ) :”””Ap l i cac ion g r a f i c a p r i n c i p a l”””

def i n i t ( s e l f , root=None ) :tk . Frame . i n i t ( s e l f , root )s e l f . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

s e l f . c f g = Cfg ( )s e l f . path var = tk . Str ingVar ( )

s e l f . c r e a t e w i d g e t s ( )

def c r e a t e w i d g e t s ( s e l f ) :”””Crea w i d g e t s de l a GUI p r i n c i p a l”””############# frame para cargar arc h ivo############open frame = tk . Frame( s e l f )tk . Button (

open frame ,t ex t=” S e l e c c i o n a r e l a rch ivo ∗ . c f g ” ,command=( s e l f . c a l l b a c k o p e n c f g )

) . pack ( )tk . Label ( open frame , t ex t=’ F i l e \ ’ s path : ’ ) . pack ( )tk . Label ( open frame , t e x t v a r i a b l e=s e l f . path var ) . pack ( )open frame . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 0 ) )

############# boton para c a l c u l a r d i s t a n c i a s############s e l f . bu t ton ca l c = tk . Button (

s e l f ,t ex t=” Abrir ventana de c a l c u l o ” ,s t a t e=’ d i s a b l e ’ ,command=( s e l f . c a l l b a c k c a l c u l o )

)s e l f . bu t ton ca l c . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

############# boton para ver datos arc h iv o############s e l f . button view = tk . Button (

s e l f ,

124

D.2. app.py

t ex t=” Informacion a d i c i o n a l ” ,s t a t e=’ d i s a b l e ’ ,command=( s e l f . c a l l b a c k v i e w c f g )

)s e l f . button view . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

############# frame de s e r i l i z a d o y d e s e r i a l i z a d o de c o n f i g u r a c i o n############s e r i a l i z e f r a m e = tk . Frame( s e l f )s e l f . b u t t o n s e r i a l i z e = tk . Button (

s e r i a l i z e f r a m e ,t ex t=” S e r i a l i z a r e l c f g a backup” ,s t a t e=’ d i s a b l e ’ ,command=( s e l f . c a l l b a c k s e r i a l i z e c f g )

)s e l f . b u t t o n s e r i a l i z e . pack ( )tk . Button (

s e r i a l i z e f r a m e ,t ex t=” D e s e r i a l i z a r e l c f g desde backup” ,command=( s e l f . c a l l b a c k d e s e r i a l i z e c f g )

) . pack ( )s e r i a l i z e f r a m e . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(30 , 20) )

############# boton para l i m p i a r c f g############tk . Button (

s e l f ,t ex t=” Limpiar / Reset ” ,command=( s e l f . c a l l b a c k c l e a n )

) . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(5 , 10) )

def c a l l b a c k o p e n c f g ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para s e l e c c i o n a r y cargar arc h ivo de c o n f i g u r a c i o n”””

path = f i l e d i a l o g . askopenf i l ename (t i t l e=” S e l e c c i o n a r arch ivo c f g ” ,f i l e t y p e s =(

( ” c o n f i g u r a t i o n f i l e s ” , ” ∗ . c f g ∗ .CFG” ) ,( ” a l l f i l e s ” , ” ∗ .∗ ” ))

)

i f not ( path == ( ) or path i s ’ ’ ) :s e l f . c a l l b a c k c l e a n ( )s e l f . c f g . path = os . path . s p l i t e x t ( path ) [ 0 ]try :

125


s e l f . c f g . open ( )s e l f . c f g . parse ( )

s e l f . path var . set ( s e l f . c f g . path )s e l f . button view . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )s e l f . bu t ton ca l c . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )s e l f . b u t t o n s e r i a l i z e . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )

except IOError as e r r :messagebox . showerror ( ’ Read e r r o r : ’ , str ( e r r ) )

def c a l l b a c k c a l c u l o ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para d e s p l e g a r ventana de c a l c u l o”””vca l c = tk . Topleve l ( s e l f )v ca l c . wm t i t l e ( ’ Fault Point Locat ion ’ )winca lc = WinCalc ( vca lc , s e l f . c f g )i f winca lc . i s o k :

winca lc . pack ( )else :

v ca l c . des t roy ( )

def c a l l b a c k v i e w c f g ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para mostrar datos de a r c h i v o s de c o n f i g u r a c i o n”””s e l f . v i e w t r e e c f g ( )

def c a l l b a c k s e r i a l i z e c f g ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para s e r i a l i z a r arch ivo de c o n f i g u r a c i o n”””s e l f . c f g . s e r i a l i z e ( )

def c a l l b a c k d e s e r i a l i z e c f g ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para d e s e r i a l i z a r arch ivo de c o n f i g u r a c i o n”””

path = f i l e d i a l o g . askopenf i l ename (t i t l e=” S e l e c c i o n a r arch ivo ∗ . backup” ,f i l e t y p e s =(

( ”backup c o n f i g . f i l e s ” , ” ∗ . backup” ) ,( ” a l l f i l e s ” , ” ∗ .∗ ” ))

)s e l f . c f g . path backup = path

126

D.3. AppTwo.py

D.3. AppTwo.py

# −∗− coding : u t f−8 −∗−”””Ap l i cac ion g r a f i c a − Metodo de dos t e r m i n a l e s”””import osimport t k i n t e r as tkfrom t k i n t e r import f i l e d i a l o gfrom t k i n t e r import messageboxfrom TreeDict import TreeDictfrom WinCalcTwo import WinCalcTwofrom Cfg import Cfg#from WinCalcTwo import WinCalcTwo

class AppTwo( tk . Frame ) :

def i n i t ( s e l f , parent , c a l c ) :tk . Frame . i n i t ( s e l f , parent )s e l f . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

s e l f . c f g = Cfg ( )s e l f . c a l c 1 = c a l c

s e l f . path var = tk . Str ingVar ( )


def c r e a t e w i d g e t s ( s e l f ) :”””Crea w i d g e t s de l a GUI p r i n c i p a l”””############# frame para cargar arc h ivo############open frame = tk . Frame( s e l f )tk . Button (

open frame ,t ex t=” S e l e c c i o n a r e l a rch ivo ∗ . c f g ” ,command=( s e l f . c a l l b a c k o p e n c f g )

) . pack ( )tk . Label ( open frame , t ex t=’ F i l e \ ’ s path : ’ ) . pack ( )tk . Label ( open frame , t e x t v a r i a b l e=s e l f . path var ) . pack ( )open frame . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 0 ) )

############# boton para c a l c u l a r d i s t a n c i a s############s e l f . bu t ton ca l c = tk . Button (

127


s e l f ,t ex t=” Abrir ventana de c a l c u l o ” ,s t a t e=’ d i s a b l e ’ ,command=( s e l f . c a l l b a c k c a l c u l o )

)s e l f . bu t ton ca l c . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

############# boton para ver datos arc h iv o############s e l f . button view = tk . Button (

s e l f ,t ex t=” Informacion a d i c i o n a l ” ,s t a t e=’ d i s a b l e ’ ,command=( s e l f . c a l l b a c k v i e w c f g )

)s e l f . button view . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

############# boton para l i m p i a r c f g############tk . Button (

s e l f ,t ex t=” Limpiar / Reset ” ,command=( s e l f . c a l l b a c k c l e a n )

) . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(5 , 10) )

def c a l l b a c k o p e n c f g ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para s e l e c c i o n a r y cargar arch ivo de c o n f i g u r a c i o n”””

path = f i l e d i a l o g . askopenf i l ename (t i t l e=” S e l e c c i o n a r arch ivo c f g ” ,f i l e t y p e s =(

( ” c o n f i g u r a t i o n f i l e s ” , ” ∗ . c f g ∗ .CFG” ) ,( ” a l l f i l e s ” , ” ∗ .∗ ” ))

)

i f not ( path == ( ) or path i s ’ ’ ) :s e l f . c a l l b a c k c l e a n ( )s e l f . c f g . path = os . path . s p l i t e x t ( path ) [ 0 ]try :

s e l f . c f g . open ( )s e l f . c f g . parse ( )

s e l f . path var . set ( s e l f . c f g . path )s e l f . button view . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )

128

D.3. AppTwo.py

s e l f . bu t ton ca l c . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )

except IOError as e r r :messagebox . showerror ( ’ Read e r r o r : ’ , str ( e r r ) )

def c a l l b a c k v i e w c f g ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para mostrar datos de a r c h i v o s de c o n f i g u r a c i o n”””s e l f . v i e w t r e e c f g ( )

def c a l l b a c k c a l c u l o ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para d e s p l e g a r ventana de c a l c u l o”””

vca l c = tk . Topleve l ( s e l f )v ca l c . wm t i t l e ( ’ Fault Point Locat ion ’ )winca lc2 = WinCalcTwo( vca lc , s e l f . c fg , s e l f . c a l c 1 )i f winca lc2 . i s o k :

winca lc2 . pack ( )else :

v ca l c . des t roy ( )

def c a l l b a c k c l e a n ( s e l f ) :”””Limpia/ R e i n i c i a e l e s tado de l a a p l i c a c i o n”””s e l f . c f g = Cfg ( )s e l f . path var . set ( ’ ’ )

s e l f . button view . c o n f i g ( s t a t e=’ d i s a b l e ’ )s e l f . bu t ton ca l c . c o n f i g ( s t a t e=’ d i s a b l e ’ )

def v i e w t r e e c f g ( s e l f ) :”””Desplega una nueva ventana y muestra e l contenido de c f g y datcomo un a r b o l”””t o p l e v e l = tk . Topleve l ( s e l f )t o p l e v e l . wm t i t l e ( ’ Cfg data ’ )t r e e = TreeDict ( t o p l e v e l , s e l f . c f g . data )t r e e . pack ( f i l l =”both” , expand=True )

129


D.4. Cfg.py

”””Implementacion de c l a s e Cfg para l o s datos en . c f g y . dat”””import osimport mathimport p i c k l eimport pandas as pdimport numpy as npimport s t r u c t

IDX STATION = 0 # c f g : s t a t i o n nameIDX CHANNELS = 1 # c f g : i n f o channe lsIDX BASE CH = 2 # c f g : l i s t o f channe l sIDX MP = 5 # c f g : channe l s ’ m u l t i p l i e rIDX DAT OFFSET = 2 # dat : base o f channe l s ’ data

ACH ATTR NAMES = [’Number ’ ,’ Channel ID ’ ,’ Phase ID ’ ,’ Monitored Component ’ ,’ Channel Units ’ ,’ Channe l Mul t ip l i e r ’ ,’ Channe l Of f se t ’ ,’ Channel Skew ’ ,’ Range Minimum Limit Value ’ ,’ Range Maximum Limit Value ’ ,’ Channel Ratio Primary ’ ,’ Channel Ratio Secondary ’ ,’ Data Primary Secondary ’

]DCH ATTR NAMES = [

’Number ’ ,’ Value1 ’ ,’ Value2 ’ ,’ Value3 ’ ,’ Value4 ’

]

class Cfg ( ) :”””Archivo de c o n f i g u r a c i o n”””

def i n i t ( s e l f , path=None ) :s e l f . path = paths e l f . path backup = None

130

D.4. Cfg.py

s e l f . raw = [ ]s e l f . raw dat = None # pandas . d fs e l f . data =

def open( s e l f ) :”””Abre a rch i vo . c f g y . dat a p a r t i r de l a ruta s e l f . path ,y l o carga en s e l f . raw como l i s t a anidada”””

# chequear e x i s t e n c i a d e l arch ivoi f os . path . i s f i l e ( s e l f . path + ’ . c f g ’ ) :

f i l ename = s e l f . path + ’ . c f g ’e l i f os . path . i s f i l e ( s e l f . path + ’ .CFG’ ) :

f i l ename = s e l f . path + ’ .CFG’else :

raise IOError ( ”Cfg f i l e not found . ” )

# a b r i r c f gwith open( f i l ename , ’ r ’ ) as f i l e :

for l i n e in f i l e :s e l f . raw . append ( [ x . s t r i p ( ) for x in l i n e . s p l i t ( ’ , ’ ) ] )

no ch = int ( s e l f . raw [IDX CHANNELS ] [ 0 ] )s e l f . b inary = ( s e l f . raw [ IDX BASE CH + no ch + 5 ] == [ ’BINARY ’ ] )

# chequear e x i s t e n c i a d e l arch ivoi f os . path . i s f i l e ( s e l f . path + ’ . dat ’ ) :

f i l ename = s e l f . path + ’ . dat ’e l i f os . path . i s f i l e ( s e l f . path + ’ .DAT’ ) :

f i l ename = s e l f . path + ’ .DAT’else :

raise IOError ( ”Data f i l e not found . ” )

# a b r i r . dati f s e l f . b inary :

with open( f i l ename , ’ rb ’ ) as f i l e :s e l f . raw dat = f i l e . read ( )

else :with open( f i l ename , ’ r ’ ) as f i l e :

s e l f . raw dat = pd . r ead c sv ( f i l e , header=None )s e l f . raw dat = s e l f . raw dat . dropna ( a x i s =0,how=’ any ’ )

def save ( s e l f ) :”””Guarda s e l f . raw en d i s c o”””o u t f i l e = open( ’ raw . c f g ’ , ’w ’ )o u t f i l e . wr i t e ( ’ ,\n ’ . j o i n ( s e l f . raw ) )

131


def s e r i a l i z e ( s e l f , path=None ) :”””S e r i a l i z a datos de c o n f i g u r a c i o n de s e l f . data ,y l o guarda en ar ch iv o backup en d i s c o”””i f path i s None :

s e l f . path backup = s e l f . path + ’ . backup ’

with open( s e l f . path backup , ’wb ’ ) as f i l e :p i c k l e . dump( s e l f . data , f i l e )

def d e s e r i a l i z e ( s e l f , path=None ) :”””D e s e r i a l i z a datos de c o n f i g u r a c i o n desde

ar ch iv o backup en disco , y l o carga en s e l f . data

”””i f not path i s None :

s e l f . path backup = path + ’ . backup ’e l i f s e l f . path backup i s None :

s e l f . path backup = s e l f . path + ’ . backup ’

with open( s e l f . path backup , ’ rb ’ ) as f i l e :s e l f . data = p i c k l e . load ( f i l e )

def parse ( s e l f ) :”””Parsea a r c h i v o s . c f g y . dat ,y l o r e g i s t r a en s e l f . data”””data =

# datos de l a e s t a c i o nl i n e = s e l f . raw [ IDX STATION]data [ ’ s tat ion name ’ ] = l i n e [ 0 ]data [ ’ r e c d e v i d ’ ] = l i n e [ 1 ]i f len ( l i n e ) < 3 :

data [ ’ v e r s i o n ’ ] = 1991else :

data [ ’ v e r s i o n ’ ] = int ( l i n e [ 2 ] )

# datos de todos l o s c a n a l e sl i n e = s e l f . raw [IDX CHANNELS]data [ ’ no ch ’ ] = int ( l i n e [ 0 ] )data [ ’ ana ch ’ ] = int ( l i n e [ 1 ] [ : − 1 ] )data [ ’ d i g ch ’ ] = int ( l i n e [ 2 ] [ : − 1 ] )

# cant idad de muestrasl i n e = s e l f . raw [ IDX BASE CH + data [ ’ no ch ’ ] + 2 ]data [ ’ sample rate ’ ] = f loat ( l i n e [ 0 ] )

132

D.4. Cfg.py

data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] = int ( l i n e [ 1 ] )

data [ ’ b inary dat ’ ] = s e l f . b inary

i f data [ ’ v e r s i o n ’ ] !=1991 :data [ ’ timemult ’ ] =

f loat ( s e l f . raw [ IDX BASE CH + data [ ’ no ch ’ ] + 6 ] [ 0 ] )# datos de c a n a l e s a n a l o g i c o sdata [ ’ a n a c h i n f o ’ ] = [ ]for ch in range ( data [ ’ ana ch ’ ] ) :

i n f o v a l u e s = s e l f . raw [ IDX BASE CH + ch ]i n f o = dict ( zip (ACH ATTR NAMES, i n f o v a l u e s ) )

m u l t i p l i e r = f loat ( i n f o v a l u e s [ IDX MP ] ) / math . s q r t (2 )o f f s e t = f loat ( i n f o v a l u e s [ IDX MP + 1 ] ) / math . s q r t (2 )

# e x t r a c c i o n de datos d e l . dat y e s c a l a d odat = Nonei f s e l f . b inary :

# Fomating s t r i n g f o r s t r u c t module :s t r s t r u c t =

” i i %dh %dH” %(data [ ’ ana ch ’ ] , int (np . c e i l ( f loat ( data [ ’ d i g ch ’ ] ) / f loat ( 1 6 ) ) ) )# Number o f b y t e s per sample :NB =

4 + 4 + data [ ’ ana ch ’ ]∗2 +int (np . c e i l ( ( f loat ( data [ ’ d i g ch ’ ] ) / f loat ( 1 6 ) ) ) )∗2

# Empty column v e c t o r :va lue s = np . empty ( data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] )

# Reading the v a l u e s from DatFi leContent s t r i n g :for i in range ( data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] ) :

data aux =s t r u c t . unpack ( s t r s t r u c t , s e l f . raw dat [ i ∗NB: ( i ∗NB)+NB] )va lue s [ i ] = data aux [ IDX DAT OFFSET + ch ]

dat = va lues ∗ m u l t i p l i e r + o f f s e telse :

dat =s e l f . raw dat . i l o c [ : , IDX DAT OFFSET+ ch ] ∗ m u l t i p l i e r + o f f s e t

# e s c a l a d o de unidades y a c t u a l i z a d o de i n f ouni t = i n f o [ ’ Channel Units ’ ]i f uni t [ 0 ] == ’ k ’ :

dat ∗= 1e3un i t = uni t [ 1 : ]

e l i f uni t [ 0 ] == ’m’ :dat ∗= 1e−3un i t = uni t [ 1 : ]

i n f o [ ’ Channel Units ’ ] = uni t

133


# e s c a l a d o secundar ioi f len ( i n f o v a l u e s ) > 10 :

p s c a l e = f loat ( i n f o v a l u e s [ 1 0 ] )s s c a l e = f loat ( i n f o v a l u e s [ 1 1 ] )s c a l e t y p e = i n f o v a l u e s [ 1 2 ]

s c a l e = 1 i f ( s c a l e t y p e == ’P ’ ) else p s c a l e / s s c a l e

dat ∗= s c a l e

data [ ’ a n a c h i n f o ’ ] . append (

’ i n f o ’ : in fo ,’ dat ’ : dat

)

# datos de c a n a l e s d i g i t a l e sdata [ ’ d i g c h i n f o ’ ] = [ ]for ch in range ( data [ ’ d i g ch ’ ] ) :

i n f o v a l u e s = s e l f . raw [ IDX BASE CH + data [ ’ ana ch ’ ] + ch ]i n f o = dict ( zip (DCH ATTR NAMES, i n f o v a l u e s ) )

# e x t r a c c i o n de datos d e l . dat y e s c a l a d odat = Nonei f s e l f . b inary :

# Fomating s t r i n g f o r s t r u c t module :s t r s t r u c t =

” i i %dh %dH” %(data [ ’ ana ch ’ ] , int (np . c e i l ( f loat ( data [ ’ d i g ch ’ ] ) / f loat ( 1 6 ) ) ) )

# Number o f b y t e s per sample :NB =

4 + 4 + data [ ’ ana ch ’ ]∗2 + int (np . c e i l ( ( f loat ( data [ ’ d i g ch ’ ] ) / f loat ( 1 6 ) ) ) )∗2# Empty column v e c t o r :va lue s = np . empty ( data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] )# Number o f the 16 word where d i g i t a l channal i s . Every word co nta i ns# 16 d i g i t a l channe l s :byte number = int ( ch /16)# Value o f the d i g i t a l channel . Ex . channal 1 has v a l u e 2ˆ0=1, channel# 2 has v a l u e 2ˆ1 = 2 , channel 3 => 2ˆ2=4 and so on .d i g i t a l c h v a l u e = (1<<(ch % 16))

# Reading the v a l u e s from DatFi leContent s t r i n g :for i in range ( data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] ) :

data aux =s t r u c t . unpack( s t r s t r u c t , s e l f . raw dat [ i ∗NB: ( i ∗NB)+NB] )

# The f i r s t two number ar the sample index and timestamp .# And l o g i c to e x t r a c t on ly one channel from the 16 b i t .

134

D.4. Cfg.py

# Normalize the output to 0 or 1va lue s [ i ] = ( d i g i t a l c h v a l u e & data aux [ IDX DAT OFFSET +

data [ ’ ana ch ’ ]+ byte number ] ) ∗ 1/ d i g i t a l c h v a l u e

dat = va lues ∗ m u l t i p l i e r + o f f s e telse :

dat = s e l f . raw dat . i l o c [ : , IDX DAT OFFSET+ data [ ’ ana ch ’ ] + ch ]

data [ ’ d i g c h i n f o ’ ] . append (

’ i n f o ’ : in fo ,’ dat ’ : dat

)

# f r e c u e n c i adata [ ’ f r equency ’ ] = f loat ( s e l f . raw [ IDX BASE CH + data [ ’ no ch ’ ] ] [ 0 ] )

i f data [ ’ sample rate ’ ] != 0 :time = ( data [ ’ s amp l e to ta l ’ ]−1) / data [ ’ sample rate ’ ]data [ ’ t imes ’ ] = np . l i n s p a c e (0 , time , data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] ) ∗ 1e−6

else :data [ ’ sample rate ’ ] = 1000000 / ( s e l f . raw dat . i l o c [ 1 , 1 ] −s e l f . raw dat . i l o c [ 0 , 1 ] )

data [ ’ t imes ’ ] = s e l f . raw dat . i l o c [ : , 1 ] ∗ 1e−6

i f data [ ’ v e r s i o n ’ ] !=1991 :try :

data [ ’ t imes ’ ] = data [ ’ timemult ’ ]∗ data [ ’ t imes ’ ]except ( Exception ) :

print ( ’ e l dato ”Timemult” de l c f g e s ta corrupto , podr ia r e s u l t a r male l e s ca l ado de l tiempo en l a s g r a f i c a s de l a s s e n a l e s ’ )

s e l f . data = data

def g e t s t a t i o n ( s e l f ) :”””Retorna e l nombre de l a e s t a c i o n”””return s e l f . data [ ’ s tat ion name ’ ]

def g e t d e v i c e ( s e l f ) :”””Retorna e l i d e n t i f i c a d o r d e l d i s p o s i t i v o”””return s e l f . data [ ’ r e c d e v i d ’ ]

135


D.5. Calc.py

”””Implementacion de c l a s e Calc − Accede a l a base de datos”””import pandas as pdfrom numpy import array , emptyfrom d f t c a l c import d f t c a l cfrom Fault import Fault

FILENAME FORMAT = ’ base Prueba . txt ’FORMAT SHAPE = (1 , 8)

class Calc :”””Ca lcu l os de FPL”””

def i n i t ( s e l f , c fg , params=None ) :”””i n i c i a e l o b j e t o de c a l c u l o FPLc f g : o b j e t o de c o n f i g u r a c i o n Cfgparams : parametros pasados por l i n e a de comandos”””

s e l f . c f g = c fgs e l f . s t a t i o n = c fg . g e t s t a t i o n ( )

i f params i s None :# carga de datos y formato desde base l o c a ldf = pd . r ead c sv (FILENAME FORMAT)s e l f . f o r m a t l i n e = df [

( df . s tat ion name == c fg . g e t s t a t i o n ( ) ) &( df . d e v i c e i d == c fg . g e t d e v i c e ( ) )

]a s s e r t ( s e l f . f o r m a t l i n e . shape == FORMAT SHAPE) , ’Bad base o f formats ’

s e l f . name l ine = str ( s e l f . f o r m a t l i n e . name l ine . i l o c [ 0 ] )s e l f . Zl0 = complex( s e l f . f o r m a t l i n e . zero imp . i l o c [ 0 ] )s e l f . Zl1 = complex( s e l f . f o r m a t l i n e . d i r e c t imp . i l o c [ 0 ] )s e l f . l o n g i t u d e l i n e = f loat ( s e l f . f o r m a t l i n e . l o n g l i n e . va lue s [ 0 ] )s e l f . format = str ( s e l f . f o r m a t l i n e . format . i l o c [ 0 ] )

else :s e l f . name l ine = str ( params [ ’ name l ine ’ ] )s e l f . Zl0 = complex( params [ ’ zero imp ’ ] )s e l f . Zl1 = complex( params [ ’ d i r e c t imp ’ ] )s e l f . l o n g i t u d e l i n e = f loat ( params [ ’ l o n g l i n e ’ ] )s e l f . format = str ( params [ ’ format ’ ] )

136

D.5. Calc.py

def c a l c u l o ( s e l f ) :”””Funcion para e j e c u t a r c a l c u l o s”””

s e l f .M = s e l f . formato ( )

h = 1 #ARMONICO FUNDAMENTALwind s i z e =int (round( s e l f . c f g . data [ ’ sample rate ’ ] /s e l f . c f g . data [ ’ f r equency ’ ] ) )

#TAMANO DE VENTANAs amp l e to ta l =s e l f . c f g . data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] [ matrizmodulos , matr i zangulos ] =d f t c a l c ( s e l f .M, wind s i ze , sample to ta l , h )s e l f .mm = matrizmodulos

f a l t a =Fault ( matrizmodulos , matr izangulos ,w ind s i ze , s e l f . c f g . data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] )

f a l t a . c l a s i f i c a t i o n ( )

i f f a l t a . faultType==’FT ’ :f a l t a . mdistanc ia ( s e l f . Zl0 , s e l f . Zl1 , s e l f . l o n g i t u d e l i n e )

else :f a l t a . b t d i s t a n c i a ( s e l f . Zl0 , s e l f . Zl1 , s e l f . l o n g i t u d e l i n e )

s e l f . f a l t a = f a l t areturn f a l t a

def calculoM ( s e l f ) :


h = 1 #ARMONICO FUNDAMENTALwind s i z e = int (round( s e l f . c f g . data [ ’ sample rate ’ ] /s e l f . c f g . data [ ’ f r equency ’ ] ) )

#TAMANO DE VENTANAs amp l e to ta l = s e l f . c f g . data [ ’ s amp l e to ta l ’ ][ matrizmodulos , matr i zangulos ] =d f t c a l c ( s e l f .M, wind s i ze , sample to ta l , h )s e l f .mm = matrizmodulos

f a l t a =Fault ( matrizmodulos , matr izangulos ,w ind s i ze , s e l f . c f g . data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] )


137


f a l t a . mdistanc ia ( s e l f . Zl0 , s e l f . Zl1 , s e l f . l o n g i t u d e l i n e )


def ca lcu loB ( s e l f ) :


h = 1 #ARMONICO FUNDAMENTALwind s i z e = int (round( s e l f . c f g . data [ ’ sample rate ’ ] /s e l f . c f g . data [ ’ f r equency ’ ] ) )

#TAMANO DE VENTANAs amp l e to ta l = s e l f . c f g . data [ ’ s amp l e to ta l ’ ][ matrizmodulos , matr i zangulos ] =d f t c a l c ( s e l f .M, wind s i ze , sample to ta l , h )s e l f .mm = matrizmodulos

f a l t a =Fault ( matrizmodulos , matr izangulos , w ind s i ze ,s e l f . c f g . data [ ’ s amp l e to ta l ’ ] )


f a l t a . b t d i s t a n c i a ( s e l f . Zl0 , s e l f . Zl1 , s e l f . l o n g i t u d e l i n e )


def formato ( s e l f ) :

sumarVoltajes = FalsesumarCorr ientes = False

ana log ch = l i s t (map( int , s e l f . format . s p l i t ( ’ / ’ ) [ 1 ] . s p l i t ( ’− ’ ) ) )

i f len ( s e l f . format . s p l i t ( ’ / ’ ))==3:sumarCorr ientes = ( s e l f . format . s p l i t ( ’ / ’[2]== ’C ’ )

M = empty ( [ len ( s e l f . c f g . data [ ’ a n a c h i n f o ’ ] [ 0 ] [ ’ dat ’ ] ) , len ( ana log ch ) ] )for i in range ( len ( ana log ch ) ) :

M[ : , i ] = array ( s e l f . c f g . data [ ’ a n a c h i n f o ’ ] [ ana log ch [ i ] −1 ] [ ’ dat ’ ] )

i f sumarCorr ientes :cont = 0for i in range ( 1 , 6 , 2 ) :

M[ : , i ]=M[ : , i+cont ]+M[ : , i+cont +1]i f i <5:

M[ : , i +1]=M[ : , i+cont +2]cont = cont+1

138

D.6. TreeDict.py

M = M[ : , 0 : 6 ]return M

D.6. TreeDict.py”””TreeDict permite d e s p l e g a r informacion de d i c c i o n a r i o s en formato de a r b o l”””import t k i n t e r as tkfrom t k i n t e r import t tkfrom pandas . core . s e r i e s import S e r i e simport numpy as np

class TreeDict ( tk . Frame ) :”””Frame para d e s p l e g a r contenido de un d i c c i o n a r i o como a r b o l”””def i n i t ( s e l f , parent , data ) :

tk . Frame . i n i t ( s e l f , parent )

s e l f . t r e e = ttk . Treeview ( s e l f , columns=(” value ” , ) )s e l f . vsb = ttk . S c r o l l b a r ( s e l f ,o r i e n t=” v e r t i c a l ” ,command=s e l f . t r e e . yview )s e l f . t r e e . c o n f i g u r e ( yscrollcommand=s e l f . vsb . set )

s e l f . vsb . pack ( s i d e=” r i g h t ” , f i l l =”y” )s e l f . t r e e . pack ( s i d e=” top ” , f i l l =”both” , expand=True )

s e l f . add node ( va lue=data , parentNode=”” )

def add node ( s e l f , value , parentNode=”” , key=None ) :”””Agrega nodos para cada entrada d e l d i c c i o n a r i o”””i f key i s None :

id = ””else :

id = s e l f . t r e e . i n s e r t ( parentNode , ”end” , t ex t=key )

i f isinstance ( value , dict ) :s e l f . t r e e . item ( id , open=False )for ( key , va lue ) in l i s t ( va lue . i tems ( ) ) :

s e l f . add node ( value , id , key )e l i f isinstance ( value , l i s t ) :

s e l f . t r e e . item ( id , open=False )for va l in value :

s e l f . add node ( val , id , key )e l i f isinstance ( value , S e r i e s ) :

s e l f . t r e e . item ( id , va lue s =( ’ s i z e : ’+str ( va lue . s i z e ) , ) )

139


e l i f isinstance ( value , np . ndarray ) :s e l f . t r e e . item ( id , va lue s =( ’ s i z e : ’+str ( va lue . shape [ 0 ] ) , ) )

else :s e l f . t r e e . item ( id , va lue s =(value , ) )

D.7. dftcalc.py”””Function to e s t i m a t e phasors o f s i g n a l s by DFT”””from numpy import pi , zeros , cos , s in , sum, abso lute , angle , arange

def d f t c a l c (M, N, n , h ) :”””Function to e s t i m a t e phasors o f s i g n a l s by DFT,re turn two matrix o f (n−N+1)x (6)”””matrizmodulos = ze ro s ( [ n−N+1, 6 ] )matr i zangulos = ze ro s ( [ n−N+1, 6 ] )

veccos = cos (2∗ pi ∗ arange (n)∗h/N)vecsen = s i n (2∗ pi ∗ arange (n)∗h/N)

for k in range ( 6 ) :v=M[ : , k ]for i in range (n−N+1):

Pr = 2/N ∗ sum( v [ i : i+N]∗ veccos [ i : i+N] )Pi = −2/N ∗ sum( v [ i : i+N]∗ vecsen [ i : i+N] )P = Pr+1j ∗Pimatrizmodulos [ i , k ] = abso lu t e (P)matr izangulos [ i , k ] = ang le (P)−pi /10#con c o r r e c c i o n de f a s e porco r r im i en to de ventana

return matrizmodulos , matr i zangulos

D.8. Fault.py”””Clase que i n s t a n c i a e l o b j e t o ” Faul t ”

Posee 7 a t r i b u t o s fundamenta les :

f a u l t T y p e : t i p o de f a l t a como s t r i n g’FT ’( monofasico ) ,’FF ’( b i f a s i c o ) ,’FFT ’( b i f a s i c o a t i e r r a ) ,’FFF ’ ( t r i f a s i c o ) .

c o l f a u l t p h a s e s :

140

D.8. Fault.py

columnas de l a matr iz ordenadasde mayor c o r r i e n t e a menor c o r r i e n t e .

f a u l t p h a s e s : nombre de l a / s f a s e / s f a l l a d a / s

I : Vector con l o s t r e s f a s o r e sde c o r r i e n t e en e l momento de l a f a l t a( de mayor a menor ) .

conjunto : Envia en un v e c t o r de l a s muestras sobre l a s c u a l e sse hara e l c a l c u l o de d i s t a n c i a ( es tado de regimen de l a f a l t a )

matrizmodulos : matr iz de n−N f i l a s por 6 columnas

matr i zangu los : matr iz de n−N f i l a s por 6 columnas”””from operator import indexOffrom numpy import abso lute , arange ,empty , max, sor t , pi , exp , imag ,r ea l , conj , sum, s q r tfrom u t i l s r e g i m e n import regimen , de t i 0 s , de t i 0a

class Fault ( ) :

def i n i t ( s e l f , mmodulos , mangulos ,N, n ) :

s e l f . faultType = ’ ’s e l f . c o l f a u l t p h a s e s = [ ]s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ]s e l f . I = [ ]s e l f . conjunto = [ ]

s e l f . matrizmodulos = mmoduloss e l f . matr i zangulos = manguloss e l f . s izeVentana = Ns e l f . num samples = s e l f . s izeVentanas e l f . t o ta lMues t ra s = n

s e l f .DSR = 0s e l f .DT = 0s e l f .DN = 0

def c l a s i f i c a t i o n ( s e l f ) :

N = s e l f . s izeVentanan = s e l f . t o ta lMues t ra smatrizmodulos = s e l f . matrizmodulosmatr izangulos = s e l f . matr i zangulosL=empty (3 )for i in range ( 3 ) :

141


L [ i ]=max( matrizmodulos [ : , ( 2 ∗ i )+1])Lo=s o r t (L)I co l max = 2∗ indexOf (L ,max(L))+1I c o l m i n = 2∗ indexOf (L ,min(L))+1i f ( I co l max == 3 and I c o l m i n == 5) or( I co l max == 5 and I c o l m i n == 3 ) :

I co l med = 1e l i f ( I co l max == 1 and I c o l m i n == 5) or( I co l max == 5 and I c o l m i n == 1 ) :

I co l med = 3e l i f ( I co l max == 1 and I c o l m i n == 3) or( I co l max == 3 and I c o l m i n == 1 ) :

I co l med = 5

#s e l f . f a u l t T y p e = ’ ’

p=abso lu te ( matrizmodulos [ 1 , 0 ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 0 ] )+matrizmodulos [ 1 , 2 ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 2 ] )+matrizmodulos [ 1 , 4 ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 4 ] ) ) / 3

f a l t a t = Truefor i in range (n−N+1):

i f not( matrizmodulos [ i , I co l max ]∗0.9>matrizmodulos [ i , I co l med ] and matrizmodulos [ i , I co l max ]∗0.9>matrizmodulos [ i , I c o l m i n ] ) :

f a l t a t = Falsei f f a l t a t :

cont = 0for i in range (n−N+1):

Vai=matrizmodulos [ i , I co l max −1]∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , I co l max −1])Vbi=matrizmodulos [ i , I co l med −1]∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , I co l med −1])Vci=matrizmodulos [ i , I co l min −1]∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , I co l min −1])i f abso lu t e ( Vai+Vbi+Vci )>0.05∗p :

cont = cont+1i f cont == N/2 :

f a l t a t = False

# ahora s i , s i f a l t a t es true , es seguro una f a l t a t r i f a s i c ai f f a l t a t :

s e l f . faultType = ’FFF ’i 0 = d e t i 0 s ( matrizmodulos , matr izangulos , I co l max )R = regimen ( matrizmodulos , matr izangulos , I co l max , i0 ,N)matregmod = R[ 0 ]matregang = R[ 1 ]i n d i c e = R[ 2 ]I max mod = matregmod [ s e l f . num samples−1, I co l max ]

142

D.8. Fault.py

I med mod = matregmod [ s e l f . num samples−1, I co l med ]I min mod = matregmod [ s e l f . num samples−1, I c o l m i n ]I max ang = matregang [ s e l f . num samples−1, I co l max ]I med ang = matregang [ s e l f . num samples−1, I co l med ]I min ang = matregang [ s e l f . num samples−1, I c o l m i n ]conjunto = arange ( i 0+ind i ce , i 0+i n d i c e+s e l f . num samples )

i f not f a l t a t :

i f Lo[1]<Lo [ 2 ] ∗ 0 . 5 :s e l f . faultType = ’FT ’i 0 = det i 0a ( matrizmodulos , matr i zangulos )

R = regimen ( matrizmodulos ,matr izangulos ,I co l max , i0 , s e l f . num samples )matregmod = R[ 0 ]matregang = R[ 1 ]i n d i c e = R[ 2 ]

I max mod =matregmod [ s e l f . num samples−1,

I co l max ]I med mod = matregmod [ s e l f . num samples−1, I co l med ]I min mod = matregmod [ s e l f . num samples−1, I c o l m i n ]I max ang = matregang [ s e l f . num samples−1, I co l max ]I med ang = matregang [ s e l f . num samples−1, I co l med ]I min ang = matregang [ s e l f . num samples−1, I c o l m i n ]conjunto = arange ( i 0+ind i ce , i 0+i n d i c e+s e l f . num samples )

else :i0 max = det i 0a ( matrizmodulos , matr i zangulos )

Rmax =regimen ( matrizmodulos , matr izangulos , I co l max , i0 max , s e l f . num samples )

indice max=Rmax [ 2 ]matregmod max=Rmax [ 0 ]matregang max=Rmax [ 1 ]i0 med = det i 0a ( matrizmodulos , matr i zangulos )

Rmed =regimen ( matrizmodulos , matr izangulos , I co l med , i0 med , s e l f . num samples )

indice med=Rmed [ 2 ]#matregmod med=Rmed [ 0 ]matregang med=Rmed [ 1 ]

conj max=set ( arange ( i0 max+indice max , i0 max+indice max+s e l f . num samples ) )

conj med=set ( arange ( i0 med+indice med , i0 med+indice med+s e l f . num samples ) )

conjunto = conj max&conj medconjunto = l i s t ( conjunto )

143


i f conjunto ! = [ ] :I max mod =

matrizmodulos [ conjunto [ len ( conjunto )−1] ,I co l max ]I med mod =

matrizmodulos [ conjunto [ len ( conjunto )−1] ,I co l med ]I min mod =

matrizmodulos [ conjunto [ len ( conjunto )−1] ,I c o l m i n ]

I max ang =matr izangulos [ conjunto [ len ( conjunto )−1] ,I co l max ]

I med ang =matr izangulos [ conjunto [ len ( conjunto )−1] ,I co l med ]

I min ang =matr izangulos [ conjunto [ len ( conjunto )−1] ,I c o l m i n ]

i f I med mod > I max mod ∗ 0 . 5 :i f I min mod>0.9∗ I max mod and I med mod>0.9∗ I max mod :

Va = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l max −1]∗exp (1 j ∗matregang max [ s e l f . num samples−1, I co l max −1])

Vb = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l med −1]∗exp (1 j ∗matregang med [ s e l f . num samples−1, I co l med −1])

Vc = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l min −1]∗exp (1 j ∗matregang med [ s e l f . num samples−1, I co l min −1])

i f Va+Vb+Vc<0.05∗p :s e l f . faultType = ’FFF ’

else :s e l f . faultType = c r i t e r i o f a s e ( I max ang , I med ang )

else :i f I med mod > I max mod ∗ 0 . 7 :

s e l f . faultType = c r i t e r i o f a s e ( I max ang , I med ang )else :

V I max mod =matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l max −1]V I med mod =matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l med −1]

i fV I max mod − V I med mod<0 .05∗V I max mod :

s e l f . faultType = ’FFT ’else :

s e l f . faultType = ’FT ’else :

s e l f . faultType = ’FT ’#s e l f . f a u l t T y p e = c r i t e r i o f a s e ( I max ang , I med ang )

#f a l t a ver con l o s casos mayor o i g u a l

144

D.8. Fault.py

e l i f conjunto ==[] :conjunto=

arange ( i0 max+indice max , i0 max+indice max+s e l f . num samples )I max mod = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l max ]I med mod = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l med ]I min mod = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I c o l m i n ]I max ang = matregang max [ s e l f . num samples−1, I co l max ]I med ang = matregang med [ s e l f . num samples−1, I co l med ]I min ang = matregang med [ s e l f . num samples−1, I c o l m i n ]i f I med mod > I max mod ∗ 0 . 5 :

i f I min mod>0.9∗ I max modandI med mod>0.9∗ I max mod :

Va =matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l max −1]∗exp (1 j ∗matregang max [ s e l f . num samples−1, I co l max −1])

Vb =matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l med −1]∗exp (1 j ∗matregang med [ s e l f . num samples−1, I co l med −1])

Vc =matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l min −1]∗exp (1 j ∗matregang med [ s e l f . num samples−1, I co l min −1])

i f Va+Vb+Vc<0.05∗p :s e l f . faultType = ’FFF ’

else :s e l f . faultType = c r i t e r i o f a s e ( I max ang , I med ang )

else :i f I med mod > I max mod ∗ 0 . 7 :s e l f . faultType = c r i t e r i o f a s e ( I max ang , I med ang )

else :V I max mod = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l max −1]V I med mod = matregmod max [ s e l f . num samples−1, I co l med −1]

i f V I max modV I med mod <0 .05∗V I max mod :

s e l f . faultType = ’FFT ’else :

s e l f . faultType = ’FT ’else :

s e l f . faultType = ’FT ’

I max = I max mod∗exp (1 j ∗ I max ang )I med = I med mod∗exp (1 j ∗ I med ang )I min = I min mod∗exp (1 j ∗ I min ang )s e l f . I =[I max , I med , I min ]s e l f . conjunto = conjunto

i f s e l f . faultType==’FT ’ :s e l f . c o l f a u l t p h a s e s = [ I co l max , I co l med , I c o l m i n ]i f s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 1 :

s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ’A ’ ]

145


e l i f s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 3 :s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ’B ’ ]

e l i f s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 5 :s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ’C ’ ]

e l i f s e l f . faultType == ’FFF ’ :s e l f . c o l f a u l t p h a s e s = [ I co l max , I co l med , I c o l m i n ]s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ]

else :s e l f . c o l f a u l t p h a s e s = [ I co l max , I co l med , I c o l m i n ]

i f ( s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 1 ands e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 1 ] == 3) or( s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 3 ands e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 1 ] == 1 ) :s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ’A ’ , ’B ’ ]e l i f ( s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 1 ands e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 1 ] == 5) or( s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 5 ands e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 1 ] == 1 ) :s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ’A ’ , ’C ’ ]e l i f ( s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 3 ands e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 1 ] == 5) or( s e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 0 ] == 5 ands e l f . c o l f a u l t p h a s e s [ 1 ] == 3 ) :s e l f . f a u l t p h a s e s = [ ’B ’ , ’C ’ ]

def mdistanc ia ( s e l f , Zl0 , Zl1 , l ong i tudeL ine ) :”””Calcu la l a d i s t a n c i a de una f a l t a f a s e t i e r r apor e l metodo de l a Simple Reactancia ,Takagi y Novosel

”””matrizmodulos = s e l f . matrizmodulosmatr izangulos = s e l f . matr i zangulosf a s e s f a l t a=s e l f . c o l f a u l t p h a s e sconjunto = s e l f . conjuntomSR=empty ( len ( conjunto ) )mT=empty ( len ( conjunto ) )mNmax=empty ( len ( conjunto ) )mNmin=empty ( len ( conjunto ) )

a = exp (1 j ∗ pi /3)

K = Zl0 /Zl1−1

Iapre = matrizmodulos [ 1 , 1 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 1 ] )Ibpre = matrizmodulos [ 1 , 3 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 3 ] )I cp r e = matrizmodulos [ 1 , 5 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 5 ] )

146

D.8. Fault.py

Vapre = matrizmodulos [ 1 , 0 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 0 ] )Vbpre = matrizmodulos [ 1 , 2 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 2 ] )Vcpre = matrizmodulos [ 1 , 4 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , 4 ] )

for i in conjunto :

Vg = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [0 ] −1 ]∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 0 ] −1 ] ) #t e n s i o n de f a l l aVa = matrizmodulos [ i , 0 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 0 ] )Vb = matrizmodulos [ i , 2 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 2 ] )Vc = matrizmodulos [ i , 4 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 4 ] )

I f = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [ 0 ] ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 0 ] ] ) #c o r r i e n t e de f a l l aIa = matrizmodulos [ i , 1 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 1 ] )Ib = matrizmodulos [ i , 3 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 3 ] )I c = matrizmodulos [ i , 5 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 5 ] )

Ig0 = ( Ia+Ib+Ic )/3Ig1 = ( Ia + a∗ Ib + a∗∗2∗ I c )/3Vg1 = (Va + a∗Vb + a∗∗2∗Vc)/3

Ig1pre = ( Iapre + a∗ Ibpre + a∗∗2∗ I cp r e )/3Vg1pre = ( Vapre + a∗Vbpre + a∗∗2∗Vcpre )/3

Ig = I f + K∗ Ig0

d e l t a I g = I f − Iapre

Zload = Vg1pre/ Ig1pre−Zl1Zg1 = −(Vg1−Vg1pre )/ ( Ig1−Ig1pre )

k1 = 1+Zload / Zl1 + Vg/( Zl1 ∗ Ig )k2 = Vg/( Zl1 ∗ Ig )∗(1+ Zload / Zl1 )k3 = d e l t a I g /( Zl1 ∗ Ig )∗(1+( Zload+Zg1 )/ Zl1 )

a=r e a l ( k1 )b=imag ( k1 )c=r e a l ( k2 )d=imag ( k2 )e=r e a l ( k3 )f=imag ( k3 )

mNmax[ i−conjunto [ 0 ] ] =( ( a−e∗b/ f )+ s q r t ( ( a−e∗b/ f )∗∗2−4∗( ce∗d/ f ) ) ) / 2

mNmin[ i−conjunto [ 0 ] ] =( ( a−e∗b/ f )− s q r t ( ( a−e∗b/ f )∗∗2−4∗( ce∗d/ f ) ) ) / 2

147


mSR[ i−conjunto [ 0 ] ] =imag (Vg/ Ig )/ imag ( Zl1 ) #simple r e a c t a n c i amT[ i−conjunto [ 0 ] ] =

imag (Vg∗ conj ( d e l t a I g ) )/ imag ( Zl1 ∗ Ig ∗ conj ( d e l t a I g ) ) #t a k a g i

s e l f .DSR = sum(mSR∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )s e l f .DT = sum(mT∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )DNmax = sum(mNmax∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )DNmin = sum(mNmin∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )

i f DNmax>0 and DNmax<l ong i tudeL ine :s e l f .DN=DNmax

else :s e l f .DN=DNmin

s e l f .DSR = round( s e l f .DSR, 2)s e l f .DT = round( s e l f .DT, 2)s e l f .DN = round( s e l f .DN, 2)

def b t d i s t a n c i a ( s e l f , Zl0 , Zl1 , l ong i tudeL ine ) :”””Calcu la l a d i s t a n c i a de una f a l l a b i f a s i c a yt r i f a s i c a por e l metodo de l a s impleReactancia , Takagi y Novosel

”””matrizmodulos = s e l f . matrizmodulosmatr izangulos = s e l f . matr i zangulosf a s e s f a l t a=s e l f . c o l f a u l t p h a s e sconjunto = s e l f . conjuntomSR=empty ( len ( conjunto ) )mT=empty ( len ( conjunto ) )mNmax=empty ( len ( conjunto ) )mNmin=empty ( len ( conjunto ) )

a = exp (1 j ∗ pi /3)

Iapre = matrizmodulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 0 ] ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 0 ] ] )Ibpre = matrizmodulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 1 ] ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 1 ] ] )I cp r e = matrizmodulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 2 ] ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 2 ] ] )Vapre = matrizmodulos [ 1 , f a s e s f a l t a [0 ] −1 ]∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 0 ] −1 ] )Vbpre = matrizmodulos [ 1 , f a s e s f a l t a [1 ] −1 ]∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 1 ] −1 ] )Vcpre = matrizmodulos [ 1 , f a s e s f a l t a [2 ] −1 ]∗exp (1 j ∗matr izangulos [ 1 , f a s e s f a l t a [ 2 ] −1 ] )

148

D.8. Fault.py

for i in conjunto :Va = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [0 ] −1 ]∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 0 ] −1 ] )#t e n s i o n de f a l l a de una f a s eVb = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [1 ] −1 ]∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 1 ] −1 ] )#t e n s i o n de f a l l a de o t ra f a s eVc = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [2 ] −1 ]∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 2 ] −1 ] )Vg = Va−Vb

Ia = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [ 0 ] ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 0 ] ] )#c o r r i e n t e de f a l l a de una f a s eIb = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [ 1 ] ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 1 ] ] )#c o r r i e n t e de f a l l a de o t ra f a s eI c = matrizmodulos [ i , f a s e s f a l t a [ 2 ] ] ∗exp (1 j ∗matr izangulos [ i , f a s e s f a l t a [ 2 ] ] )Ig = Ia−Ib

Ig1 = ( Ia + a∗ Ib + a∗∗2∗ I c )/3Vg1 = (Va + a∗Vb + a∗∗2∗Vc)/3

Ig1pre = ( Iapre + a∗ Ibpre + a∗∗2∗ I cp r e )/3Vg1pre = ( Vapre + a∗Vbpre + a∗∗2∗Vcpre )/3

d e l t a I g = Ia−Iapre−(Ib−Ibpre )

Zload = Vg1pre/ Ig1pre−Zl1Zg1 = −(Vg1−Vg1pre )/ ( Ig1−Ig1pre )

k1 = 1+Zload / Zl1 + Vg/( Zl1 ∗ Ig )k2 = Vg/( Zl1 ∗ Ig )∗(1+ Zload / Zl1 )k3 = d e l t a I g /( Zl1 ∗ Ig )∗(1+( Zload+Zg1 )/ Zl1 )

a=r e a l ( k1 )b=imag ( k1 )c=r e a l ( k2 )d=imag ( k2 )e=r e a l ( k3 )f=imag ( k3 )

mNmax[ i−conjunto [ 0 ] ] =( ( a−e∗b/ f )+ s q r t ( ( a−e∗b/ f )∗∗2−4∗( ce∗d/ f ) ) ) / 2

mNmin[ i−conjunto [ 0 ] ] =( ( a−e∗b/ f )− s q r t ( ( a−e∗b/ f )∗∗2−4∗( ce∗d/ f ) ) ) / 2

149


mSR[ i−conjunto [ 0 ] ] =imag (Vg/ Ig )/ imag ( Zl1 ) #simple r e a c t a n c i amT[ i−conjunto [ 0 ] ] =imag (Vg∗ conj ( d e l t a I g ) )/imag ( Zl1 ∗ Ig ∗ conj ( d e l t a I g ) ) #t a k a g i

s e l f .DSR = sum(mSR∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )s e l f .DT = sum(mT∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )

DNmax = sum(mNmax∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )DNmin = sum(mNmin∗ l ong i tudeL ine )/ len ( conjunto )

i f DNmax>0 and DNmax<l ong i tudeL ine :s e l f .DN=DNmax

else :s e l f .DN=DNmin

s e l f .DSR = round( s e l f .DSR, 2)s e l f .DT = round( s e l f .DT, 2)s e l f .DN = round( s e l f .DN, 2)

def s e t samp l e s ( s e l f ,N) :s e l f . num samples = N

def c r i t e r i o f a s e ( I max ang , I med ang ) :i f I max ang>I med ang :

i f I max ang−10∗pi /180 < I med ang + pi < I max ang+10∗pi /180 :f a l t a = ’FF ’

else :f a l t a = ’FFT ’

else :i f I med ang−10∗pi /180 < I max ang + pi < I med ang+10∗pi /180 :

f a l t a = ’FF ’else :

f a l t a = ’FFT ’return f a l t a

D.9. twoEnded.py# −∗− coding : u t f−8 −∗−”””Metodo de dos t e r m i n a l e s”””

from numpy import abso lute , sqrt , r ea l , conj , pi , exp , empty , mean

def twoEnded ( f a l t a 1 , f a l t a 2 , Zl2 , long ) :

150

D.9. twoEnded.py

a = exp (1 j ∗2∗ pi /3)Ig2v = empty ( len ( f a l t a 1 . conjunto ) , dtype=’ complex128 ’ )for i in f a l t a 1 . conjunto :

Iga = f a l t a 1 . matrizmodulos [ i , 1 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 1 . matr i zangulos [ i , 1 ] )Igb = f a l t a 1 . matrizmodulos [ i , 3 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 1 . matr i zangulos [ i , 3 ] )Igc = f a l t a 1 . matrizmodulos [ i , 5 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 1 . matr i zangulos [ i , 5 ] )Ig2v [ i−f a l t a 1 . conjunto [ 0 ] ] = ( Iga + a∗∗2∗ Igb + a∗ Igc )/3

Ig2 = mean( Ig2v )

Ih2v = empty ( len ( f a l t a 2 . conjunto ) , dtype=’ complex128 ’ )for i in f a l t a 2 . conjunto :

Iha = f a l t a 2 . matrizmodulos [ i , 1 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 2 . matr i zangulos [ i , 1 ] )Ihb = f a l t a 2 . matrizmodulos [ i , 3 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 2 . matr i zangulos [ i , 3 ] )Ihc = f a l t a 2 . matrizmodulos [ i , 5 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 2 . matr i zangulos [ i , 5 ] )Ih2v [ i−f a l t a 2 . conjunto [ 0 ] ] = ( Iha + a∗∗2∗ Ihb + a∗ Ihc )/3

Ih2 = mean( Ih2v )

Vg2v = empty ( len ( f a l t a 1 . conjunto ) , dtype=’ complex128 ’ )for i in f a l t a 1 . conjunto :

Vga = f a l t a 1 . matrizmodulos [ i , 0 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 1 . matr i zangulos [ i , 0 ] )Vgb = f a l t a 1 . matrizmodulos [ i , 2 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 1 . matr i zangulos [ i , 2 ] )Vgc = f a l t a 1 . matrizmodulos [ i , 4 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 1 . matr i zangulos [ i , 4 ] )Vg2v [ i−f a l t a 1 . conjunto [ 0 ] ] = (Vga + a∗∗2∗Vgb + a∗Vgc)/3

Vg2 = mean(Vg2v)

Vh2v = empty ( len ( f a l t a 2 . conjunto ) , dtype=’ complex128 ’ )for i in f a l t a 2 . conjunto :

Vha = f a l t a 2 . matrizmodulos [ i , 0 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 2 . matr i zangulos [ i , 0 ] )Vhb = f a l t a 2 . matrizmodulos [ i , 2 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 2 . matr i zangulos [ i , 2 ] )Vhc = f a l t a 2 . matrizmodulos [ i , 4 ] ∗ exp (1 j ∗ f a l t a 2 . matr i zangulos [ i , 4 ] )Vh2v [ i−f a l t a 2 . conjunto [ 0 ] ] = (Vha + a∗∗2∗Vhb + a∗Vhc)/3

Vh2 = mean(Vh2v)

A=( abso lu t e ( Zl2 ∗ Ig2 ))∗∗2−( abso lu t e ( Zl2 ∗ Ih2 ) )∗∗2 ;B=−2∗ r e a l (Vg2∗ conj ( Zl2 ∗ Ig2 )+(Vh2−Zl2 ∗ Ih2 )∗ conj ( Zl2 ∗ Ih2 ) ) ;C=( abso lu t e (Vg2))∗∗2−( abso lu t e (Vh2−Zl2 ∗ Ih2 ) )∗∗2 ;

mmax=(−B+s q r t (B∗∗2−4∗A∗C))/ (2∗A)mmin=(−B−s q r t (B∗∗2−4∗A∗C))/ (2∗A)

D = 0

i f 0<mmax<1:D = mmax∗ long

e l i f 0<mmin<1:

151


D = mmin∗ longelse :

raise ( )

return D

D.10. WinCalc.py# −∗− coding : u t f−8 −∗−”””WinCalc es l a ventana de c a l c u l o , permite ob tener r e s u l t a d o s y ver g r a f i c a s”””import t k i n t e r as tkfrom t k i n t e r import messageboximport u t i l s g r a p h i c s as g r a ffrom Calc import Calcfrom AppTwo import AppTwo

class WinCalc ( tk . Frame ) :”””Ventana para r e a l i z a r c a l c u l o s y ver sus g r a f i c a s”””

def i n i t ( s e l f , parent , c f g ) :tk . Frame . i n i t ( s e l f , parent )s e l f . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

s e l f . i s o k =False # bandera booleana para v e r i f i c a rc o r r e c t a c r ea c i on de ventana

s e l f . c f g = c fgs e l f . w ind s i z e =

int (round( s e l f . c f g . data [ ’ sample rate ’ ] /s e l f . c f g . data [ ’ f r equency ’ ] ) )

#s e l f . s a m p l e t o t a l = s e l f . c f g . data [ ’ s a m p l e t o t a l ’ ]

try :s e l f . c a l c = Calc ( c f g )

except IOError as e r r :messagebox . showerror ( ’ Read e r r o r : ’ , str ( e r r ) )s e l f . des t roy ( )s e l f . i s o k = Falsereturn

except KeyError as e r r :messagebox . showerror ( ’Key e r r o r : ’ , str ( e r r ) )s e l f . des t roy ( )s e l f . i s o k = Falsereturn

except Asse r t i onErro r as e r r :

152

D.10. WinCalc.py

messagebox . showerror ( ’ Entry e r r o r : ’ , str ( e r r ) )s e l f . des t roy ( )s e l f . i s o k = Falsereturn

s e l f . t i po = tk . Str ingVar ( )s e l f . s r = tk . DoubleVar ( )s e l f . t akag i = tk . DoubleVar ( )s e l f . nov = tk . DoubleVar ( )


s e l f . i s o k = True

def c r e a t e w i d g e t s ( s e l f ) :”””Crea w i d g e t s de l a GUI de c a l c u l o”””

s e l f . l ogo = tk . PhotoImage ( f i l e=’ f p l . png ’ )

s e l f . bu t ton ca l c = tk . Button (s e l f ,t ex t=” Calcu lar d i s t a n c i a ” ,command=( s e l f . c a l l b a c k c a l c u l o )

)s e l f . bu t ton ca l c . pack ( pady=5)s e l f . button graphicsM = tk . Button (

s e l f ,t ex t=”Ver g r a f i c a s de modulos de f a s o r e s ” ,s t a t e=” d i s a b l e ” ,command=( s e l f . grafM )

)s e l f . button graphicsM . pack ( pady=5)s e l f . button graphicsF = tk . Button (

s e l f ,t ex t=”Ver diagrama f a s o r i a l ” ,s t a t e=” d i s a b l e ” ,command=( s e l f . grafF )

)s e l f . button graphicsF . pack ( pady=5)s e l f . button graph ic sS = tk . Button (

s e l f ,t ex t=”Ver s e n a l e s de c o r r i e n t e y t en s i on ” ,s t a t e=” d i s a b l e ” ,command=( s e l f . g ra fS )

)s e l f . button graph ic sS . pack ( pady=5)s e l f . button twoEnded = tk . Button (

s e l f ,t ex t=” Calcu lar por metodo de dos t e rmina l e s ” ,

153


s t a t e=” d i s a b l e ” ,command=( s e l f . cal lback twoEnded )

)s e l f . button twoEnded . pack ( pady=5)

s e l f . imagen = tk . Label ( s e l f , image=s e l f . l ogo ) . pack ( s i d e=’ bottom ’ )

f r a m e d i s t a n c i a = tk . Frame( s e l f )tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,

t ex t = ’ Tipo de Falta : ’ ) . g r i d ( row=1,column=1)tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,

t e x t v a r i a b l e=s e l f . t i po ) . g r i d ( row=2,column=1)tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,

t ex t=’ | − Metodo de SimpleReactancia ’ ) .g r i d ( row=1,column=2)

tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,t e x t v a r i a b l e=s e l f . s r ) . g r i d ( row=2,column=2)

tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,t ex t= ’ | − Metodo de Takagi − ’ ) . g r i d ( row=1,column=3)

tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,t e x t v a r i a b l e=s e l f . t akag i ) . g r i d ( row=2,column=3)

tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,t ex t = ’ | − Metodo de Novosel − ’ ) . g r i d ( row=1,column=4)

tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,t e x t v a r i a b l e=s e l f . nov ) . g r i d ( row=2,column=4)

f r a m e d i s t a n c i a . pack ( pady=20)

def c a l l b a c k c a l c u l o ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para e j e c u t a r c a l c u l o s de f a l t a”””f a l t a = s e l f . c a l c . c a l c u l o ( )

t i p o v a l = f a l t a . faultType +’ − Defecto en l a f a s e ’ + ’ ’ . j o i n ( f a l t a . f a u l t p h a s e s )s e l f . t i po . set ( t i p o v a l )tipoDSR = str ( f a l t a .DSR) + ’ km ’s e l f . s r . set ( tipoDSR )tipoDT = str ( f a l t a .DT) + ’ km ’s e l f . t akag i . set ( tipoDT )tipoDN = str ( f a l t a .DN) + ’ km ’s e l f . nov . set ( tipoDN )s e l f . f a s e s = f a l t a . f a u l t p h a s e ss e l f . c o l s = f a l t a . c o l f a u l t p h a s e ss e l f . I = f a l t a . I

s e l f . button graphicsM . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )s e l f . button graphicsF . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )s e l f . button graph ic sS . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )

154

D.11. WinCalcTwo.py

s e l f . button twoEnded . c o n f i g ( s t a t e=’ normal ’ )

def cal lback twoEnded ( s e l f ) :

v ca l c = tk . Topleve l ( s e l f )v ca l c . wm t i t l e ( ’ Fault Point Locat ion ’ )app2 = AppTwo( vca lc , s e l f . c a l c )app2 . pack ( )

def grafM ( s e l f ) :”””Des p l i ega Graf ico de Modulos de Fasores”””#g r a f . g r a f t ( s e l f . mm, s e l f . f a s e s , s e l f . s a m p l e t o t a l ,s e l f . w ind s i z e )g r a f . grafM ( s e l f . c a l c .mm, s e l f . f a s e s , s e l f . c f g . data[ ’ s amp l e to ta l ’ ] , s e l f . w ind s i z e )

def grafF ( s e l f ) :”””Des p l i ega Diagrama F a s o r i a l de C orr i en t e s − I n s t a n t e de f a l l a”””g r a f . f a s o r e s ( s e l f . I , s e l f . c o l s , s e l f . f a s e s )

def gra fS ( s e l f ) :”””Des p l i ega s e n a l e s en e l tiempo”””g r a f . g ra fS ( s e l f . c a l c .M, s e l f . f a s e s , s e l f . c f g . data [ ’ t imes ’ ] )

D.11. WinCalcTwo.py# −∗− coding : u t f−8 −∗−”””WinCalcTwo es l a ventana de c a l c u l o para e l Metodo de dos t e r m i n a l e s”””

import t k i n t e r as tkfrom t k i n t e r import messageboxfrom Calc import Calcfrom twoEnded import twoEnded

class WinCalcTwo( tk . Frame ) :

def i n i t ( s e l f , parent , c fg , c a l c 1 ) :tk . Frame . i n i t ( s e l f , parent )s e l f . pack ( padx=(10 , 10) , pady=(10 , 10) )

s e l f . i s o k =False # bandera booleana para v e r i f i c a r

155


c o r r e c t a c r ea c i on de ventana

s e l f . c f g = c fgs e l f . c a l c 1 = c a l c 1s e l f . w ind s i z e =

int (round( s e l f . c f g . data [ ’ sample rate ’ ] /s e l f . c f g . data [ ’ f r equency ’ ] ) )

try :s e l f . c a l c 2 = Calc ( c f g )

except IOError as e r r :messagebox . showerror ( ’ Read e r r o r : ’ , str ( e r r ) )s e l f . des t roy ( )s e l f . i s o k = Falsereturn

except KeyError as e r r :messagebox . showerror ( ’Key e r r o r : ’ , str ( e r r ) )s e l f . des t roy ( )s e l f . i s o k = Falsereturn

except Asse r t i onErro r as e r r :messagebox . showerror ( ’ Entry e r r o r : ’ , str ( e r r ) )s e l f . des t roy ( )s e l f . i s o k = Falsereturn

s e l f . d i s t a n c i a = tk . Str ingVar ( )# s e l f . s r = t k . DoubleVar ( )


s e l f . i s o k = True

def c r e a t e w i d g e t s ( s e l f ) :”””Crea w i d g e t s de l a GUI de c a l c u l o”””

s e l f . l ogo = tk . PhotoImage ( f i l e=’ f p l . png ’ )

s e l f . bu t ton ca l c = tk . Button (s e l f ,t ex t=” Calcu lar d i s t a n c i a ” ,command=( s e l f . c a l l b a c k c a l c u l o )

)s e l f . bu t ton ca l c . pack ( pady=5)

s e l f . imagen = tk . Label ( s e l f , image=s e l f . l ogo ) . pack ( s i d e=’ bottom ’ )

f r a m e d i s t a n c i a = tk . Frame( s e l f )

156

D.12. utils regimen.py

tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,t ex t = ’ Di s tanc ia ca l cu l ada : ’ ) . pack ( )

tk . Label ( f r ame d i s tanc i a ,t e x t v a r i a b l e=s e l f . d i s t a n c i a ) . pack ( )

f r a m e d i s t a n c i a . pack ( pady=20)

def c a l l b a c k c a l c u l o ( s e l f ) :”””C a l l b a c k de boton , para e j e c u t a r c a l c u l o s de f a l t a”””f a l t a 2 = s e l f . c a l c 2 . c a l c u l o ( )f a l t a 1 = s e l f . c a l c 1 . c a l c u l o ( )s e l f .D =twoEnded ( f a l t a 1 , f a l t a 2 , s e l f . c a l c 1 . Zl1 ,s e l f . c a l c 1 . l o n g i t u d e l i n e )s e l f .D = round( s e l f .D, 2)d i s t = str ( s e l f .D) + ’ km ’s e l f . d i s t a n c i a . set ( d i s t )

D.12. utils regimen.py”””Funciones de u t i l i d a d para c a l c u l a r regimen”””

from numpy import exp , abso lute , array , mean , std , appendfrom operator import indexOf

def de t i 0a ( matrizmodulos , matr i zangulos ) :”””Deteccion de i0 para f a l t a s as im etr i ca s , re torna i0”””i=0bandera = Truecond i t i on =0.05∗abs ( matrizmodulos [0 ,0 ]+matrizmodulos [0 ,2 ]+ matrizmodulos [ 0 , 4 ] ) / 3while bandera :

V1 = matrizmodulos [ i , 0 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 0 ] )V2 = matrizmodulos [ i , 2 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 2 ] )V3 = matrizmodulos [ i , 4 ] ∗ exp (1 j ∗matr izangulos [ i , 4 ] )bandera = abso lu te (V1 + V2 + V3) < cond i t i oni f bandera :

i=i+1return i

def d e t i 0 s ( matrizmodulos , matr izangulos , I c o l ) :”””Deteccion de i0 para f a l t a s t r i f a s i c a s , re torna i 0”””Ip re = matrizmodulos [ 1 , I c o l ]

157


i=0while matrizmodulos [ i , I c o l ]<1.5∗ Ip re :

i=i+1return i

def regimen ( matrizmodulos , matr izangulos , columna , i0 , N) :#, cond in , cond out

”””Hal la l a matr iz de regimen de l a f a l t aEl argumento columna es l a columna de c o r r i e n t eo t e n s i o n sobre l a que me baso para h a l l a r l amatr iz de regimen”””# Si f l a g z o n e es t r u e es porque se e s t aen e l area de l a f a l t a propiamente# S es e l v e c t o r de d e s v i a c i o n e s es tandar# Tomo e l conjunto de datos que t i e n e n l a menorde sv i a c i o n estandar (N muestras )

cond in = 0.05cond out = 0 .1S=array ( [ ] )f l a g z o n e=Falsei=i 0while not f l a g z o n e :

i n t e r v a l o = matrizmodulos [ i : i+N, columna ]promedio = mean( i n t e r v a l o )de sv i a c i o n = std ( i n t e r v a l o )f l a g z o n e = de s v i a c i on < cond in ∗promedioS = append (S , d e sv i a c i on )i = i+1i e = i

while ( f l a g z o n e and( d e sv i a c i o n < cond out ∗promedio ) ) :i n t e r v a l o = matrizmodulos [ i : i+N, columna ]promedio = mean( i n t e r v a l o )de sv i a c i o n = std ( i n t e r v a l o )S = append (S , d e sv i a c i on )i = i+1

# i f i == i e +4∗N:# r a i s e ( NoDetectionOutZoneException )

i n d i c e = indexOf (S ,min(S ) )

matrizregimenmod = matrizmodulos [ i 0+i n d i c e : i 0+i n d i c e+N , : ]#matriz de regimen de f a l l a − modulosmatrizregimenang = matr izangulos [ i 0+i n d i c e : i 0+i n d i c e+N , : ]#matriz de regimen de f a l l a − f a s e

158

D.13. utils graphics.py

return matrizregimenmod , matrizregimenang , i n d i c e

D.13. utils graphics.py# −∗− coding : u t f−8 −∗−”””Funciones de u t i l i d a d para mostrar l a s g r a f i c a s”””

from matp lo t l i b . pyplot import subplots , axesfrom numpy import angle , abso lute , arange

def grafM ( matrizmodulos , f a s e s f a l l a d a s , n ,N) :

fa l taA =’ ’f a l t aB =’ ’f a l taC =’ ’

i f len ( f a s e s f a l l a d a s )==1:i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ ] :

f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’B ’ ] :

f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’C ’ ] :

f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’e l i f len ( f a s e s f a l l a d a s )==2:

i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ , ’B ’ ] :f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’

e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ , ’C ’ ] :f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’

e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’B ’ , ’C ’ ] :f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’

e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’

f i g , axes = subp lo t s (1 , 2 ,num=’ Gra f i co s − Modulo de Fasores ’ )

axes [ 0 ] . p l o t ( arange (n) [ 0 : n−N+1] , matrizmodulos [ : , 0 ] , c o l o r=’ r ’ , l a b e l=’ Fase A ’+fa l taA )axes [ 0 ] . p l o t ( arange (n) [ 0 : n−N+1] , matrizmodulos [ : , 2 ] , c o l o r=’b ’ , l a b e l=’ Fase B ’+fa l taB )axes [ 0 ] . p l o t ( arange (n) [ 0 : n−N+1] , matrizmodulos [ : , 4 ] , c o l o r=’ g ’ , l a b e l=’ Fase C ’+fa l taC )axes [ 0 ] . s e t x l a b e l ( ’ Total de Muestras ’ )axes [ 0 ] . s e t y l a b e l ( ’ Modulo − Fasores de Tension (V) ’ )axes [ 0 ] . l egend ( )

159


axes [ 1 ] . p l o t ( arange (n) [ 0 : n−N+1] , matrizmodulos [ : , 1 ] , c o l o r=’ r ’ , l a b e l=’ Fase A ’+fa l taA )axes [ 1 ] . p l o t ( arange (n)[ 0 : n−N+1] , matrizmodulos [ : , 3 ] , c o l o r=’b ’ , l a b e l=’ Fase B ’+fa l taB )axes [ 1 ] . p l o t ( arange (n)[ 0 : n−N+1] , matrizmodulos [ : , 5 ] , c o l o r=’ g ’ , l a b e l=’ Fase C ’+fa l taC )axes [ 1 ] . s e t x l a b e l ( ’ Total de Muestras ’ )axes [ 1 ] . s e t y l a b e l ( ’ Modulo − Fasores de Corr i ente (A) ’ )axes [ 1 ] . l egend ( )f i g . s u p t i t l e ( ’ Modulo de Fasores ’ )f i g . show ( )

def f a s o r e s ( I , columnas , f a s e s ) :

f a l taA =’ ’f a l t aB =’ ’f a l taC =’ ’f i g , ax = subp lo t s (1 , 1 ,num =’ Diagrama F a s o r i a l ’ )ax = axes ( po la r=True )

i f columnas ==[1 ,3 ,5 ] :ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 0 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 0 ] ) ] , c o l o r=’ r ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 1 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 1 ] ) ] , c o l o r=’b ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 2 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 2 ] ) ] , c o l o r=’ g ’ )fa l taA = ’ ( en f a l t a ) ’i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ ] :

f a l t aB = ’ ( en f a l t a ) ’e l i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :

f a l t aB = ’ ( en f a l t a ) ’f a l taC = ’ ( en f a l t a ) ’

e l i f columnas ==[1 ,5 ,3 ] :ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 0 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 0 ] ) ] , c o l o r=’ r ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 2 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 2 ] ) ] , c o l o r=’b ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 1 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 1 ] ) ] , c o l o r=’ g ’ )fa l taA = ’ ( en f a l t a ) ’i f f a s e s == [ ’A ’ , ’C ’ ] :

f a l taC = ’ ( en f a l t a ) ’e l i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :

f a l t aB = ’ ( en f a l t a ) ’f a l taC = ’ ( en f a l t a ) ’

e l i f columnas ==[3 ,1 ,5 ] :ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 1 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 1 ] ) ] , c o l o r=’ r ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 0 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 0 ] ) ] , c o l o r=’b ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 2 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 2 ] ) ] , c o l o r=’ g ’ )f a l t aB = ’ ( en f a l t a ) ’i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ ] :

160

D.13. utils graphics.py

f a l taA = ’ ( en f a l t a ) ’e l i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :

f a l taA = ’ ( en f a l t a ) ’f a l taC = ’ ( en f a l t a ) ’

e l i f columnas ==[5 ,1 ,3 ] :ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 1 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 1 ] ) ] , c o l o r=’ r ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 2 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 2 ] ) ] , c o l o r=’b ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 0 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 0 ] ) ] , c o l o r=’ g ’ )f a l taC = ’ ( en f a l t a ) ’i f f a s e s == [ ’A ’ , ’C ’ ] :

f a l taA = ’ ( en f a l t a ) ’e l i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :

f a l taA = ’ ( en f a l t a ) ’f a l t aB = ’ ( en f a l t a ) ’

e l i f columnas ==[3 ,5 ,1 ] :ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 2 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 2 ] ) ] , c o l o r=’ r ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 0 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 0 ] ) ] , c o l o r=’b ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 1 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 1 ] ) ] , c o l o r=’ g ’ )f a l t aB = ’ ( en f a l t a ) ’i f f a s e s == [ ’B ’ , ’C ’ ] :

f a l taC = ’ ( en f a l t a ) ’e l i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :


e l i f columnas ==[5 ,3 ,1 ] :ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 2 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 2 ] ) ] , c o l o r=’ r ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 1 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 1 ] ) ] , c o l o r=’b ’ )ax . p l o t ( [ 0 , ang le ( I [ 0 ] ) ] , [ 0 , abso lu t e ( I [ 0 ] ) ] , c o l o r=’ g ’ )f a l taC = ’ ( en f a l t a ) ’i f f a s e s == [ ’B ’ , ’C ’ ] :

f a l t aB = ’ ( en f a l t a ) ’e l i f f a s e s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :


ax . l egend ( ( ’ Fase A ’+faltaA , ’ Fase B ’+fa l taB , ’ Fase C ’+fa l taC ) )f i g . s u p t i t l e ( ’ Diagrama F a s o r i a l de Cor r i en t e s (A) − In s tant e de f a l l a ’ )f i g . show ( )

def gra fS (M, f a s e s f a l l a d a s , t imes ) :

f a l taA =’ ’f a l t aB =’ ’f a l taC =’ ’

i f len ( f a s e s f a l l a d a s )==1:i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ ] :

f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’B ’ ] :

f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’

161


e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’C ’ ] :f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’

e l i f len ( f a s e s f a l l a d a s )==2:i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ , ’B ’ ] :

f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’

e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ , ’C ’ ] :f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’

e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’B ’ , ’C ’ ] :f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’

e l i f f a s e s f a l l a d a s == [ ’A ’ , ’B ’ , ’C ’ ] :f a l taA = ’ (En f a l t a ) ’f a l t aB = ’ (En f a l t a ) ’f a l taC = ’ (En f a l t a ) ’

f i g , axes = subp lo t s (2 , 1 , sharex=True ,num=’ Sena l e s en e l Tiempo ’ )axes [ 0 ] . p l o t ( times ,M[ : , 1 ] , c o l o r=’ r ’ , l a b e l=’ Fase A ’+fa l taA )axes [ 0 ] . p l o t ( times ,M[ : , 3 ] , c o l o r=’b ’ , l a b e l=’ Fase B ’+fa l taB )axes [ 0 ] . p l o t ( times ,M[ : , 5 ] , c o l o r=’ g ’ , l a b e l=’ Fase C ’+fa l taC )axes [ 1 ] . p l o t ( times ,M[ : , 0 ] , c o l o r=’ r ’ , l a b e l=’ Fase A ’+fa l taA )axes [ 1 ] . p l o t ( times ,M[ : , 2 ] , c o l o r=’b ’ , l a b e l=’ Fase B ’+fa l taB )axes [ 1 ] . p l o t ( times ,M[ : , 4 ] , c o l o r=’ g ’ , l a b e l=’ Fase C ’+fa l taC )axes [ 0 ] . l egend ( )axes [ 1 ] . l egend ( )axes [ 0 ] . s e t x l a b e l ( ’ Tiempo ( s ) ’ )axes [ 0 ] . s e t y l a b e l ( ’ Cor r i ente (A) ’ )axes [ 1 ] . s e t x l a b e l ( ’ Tiempo ( s ) ’ )axes [ 1 ] . s e t y l a b e l ( ’ Tension (V) ’ )f i g . s u p t i t l e ( ’ Sena l e s de Corr i ente y Tension ’ )f i g . show ( )

D.14. calcularFPL.py”””S c r i p t para hacer l lamada de c a l c u l o FPL desde termina l

l lamar a e s t e s c r i p t con python3 y opcion−−h e l p para ver argumentos r e q u e r i d o s

Orden de l o s parametros , es e l s i g u i e n t e :c fg , name line , zero imp , d i rec t imp , l o n g l i n e , t r e l a t i o n , format .

Donde :> c f g − ar ch iv o c f g d e l r e g i s t r o ( e j : C:\ f o l d e r \ ar ch iv o . c f g )> name l ine − nombre de l a l i n e a que u t i l i z a e l TREMA ( e j : PAY − SAL)> zero imp − impedancia de secuenc ia zero de l a l i n e a ( e j : 14.7+24.4 j )> d i r e c t i m p − impedancia de secuenc ia d i r e c t a de l a l i n e a ( e j : 14.7+24.4 j )> l o n g l i n e − l a r g o de l a l i n e a ( e j : 60 .1)> format − formato asoc iado a l equipo en c u e s t i o n

162

D.14. calcularFPL.py

> t r e l a t i o n − r e l a c i o n d e l t r a f o d e l r e l e ( e j : 8 . 0 )( e j : c u r r e n t s n e u t r a l /5−1−6−2−7−3)

La ruta d e l . dat no sera n e c e s a r i adeb ido a que e l modulo de c a l c u l o l o t r a eautomaticamente con e l mismo nombreque e l a rch i vo c f g pero con e x t e n s i o n . dat .So lo b a s t a con que l o s dos a r c h i v o s ( c f g y dat )se encuentren en l a misma carpe ta .”””import argparseimport osfrom Calc import Calcfrom Cfg import Cfg

def main ( ) :”””Ejecuta l a func ion p r i n c i p a l , l l e v a n d o a cabo l arecuperac ion de l o s argumentos ,creac ion de l o s o b j e t o s de c o n f i g u r a c i o n yc a l c u l o , y f i n a l m e n t e imprimiendo l o sr e s u l t a d o s en l a s a l i d a es tandar”””

par s e r =argparse . ArgumentParser ( prog=’FPL ’ ,d e s c r i p t i o n=’ Este programa c a l c u l a FPL ’ )

par s e r . add argument ( ’ c f g ’ , type=str ,help=’ arch ivo c f g de l r e g i s t r o( e j en Windows : C:\\ f o l d e r \\ arch ivo . c f g ) ’ )pa r s e r . add argument ( ’ name l ine ’ , type=str ,help=’ nombre de l a l i n e a que u t i l i z a e l TREMA( e j : PAY − SAL) ’ )par s e r . add argument ( ’ zero imp ’ , type=complex ,help=’ impedancia de s e cuenc i a zero de l a l i n e a( e j : 14.7+24.4 j ) ’ )pa r s e r . add argument ( ’ d i r e c t imp ’ , type=complex ,help=’ impedancia de s e cuenc i a d i r e c t a de l a l i n e a( e j : 14.7+24.4 j ) ’ )pa r s e r . add argument ( ’ l o n g l i n e ’ , type=f loat ,help=’ l a rgo de l a l i n e a ( e j : 6 0 . 1 ) ’ )pa r s e r . add argument ( ’ t r e l a t i o n ’ , type=f loat ,help=’ r e l a c i o n de l t r a f o de l r e l e( e j : 8 . 0 ) ’ )pa r s e r . add argument ( ’ format ’ , type=str ,help=’ formato asoc iado a l equipo en cue s t i on( e j : c u r r e n t s n e u t r a l /5−1−6−2−7−3) ’ )

args = par s e r . p a r s e a r g s ( )

163


c f g = Cfg ( os . path . s p l i t e x t ( args . c f g ) [ 0 ] )c f g . open ( )c f g . parse ( )

params = vars ( args )c a l c = Calc ( cfg , params )f a l t a = c a l c . c a l c u l o ( )

t i po = f a l t a . faultType +’ − Defecto en l a f a s e ’ + ’’ . j o i n ( f a l t a . f a u l t p h a s e s )dsr = ’ \nDSR ’ + str ( f a l t a .DSR) + ’ km ’dt = ’ \nDT ’ + str ( f a l t a .DT) + ’ km ’dn = ’ \nDN ’ + str ( f a l t a .DN) + ’ km ’

print ( t i po + dsr + dt + dn)print ( ’ \nValores Crudos : \n ’ + ’’ . j o i n ( [ str ( f a l t a .DSR) , str ( f a l t a .DT) ,str ( f a l t a .DN) ] ) )

i f name == ’ ma in ’ :main ( )

164

Referencias

[1] Cortocircuitos. Apuntes del curso de Redes Electricas de la Facultad de In-genierıa, IIE-FING-UdelaR.

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/comtrade.

[3] https://es.wikipedia.org/wiki/desviacion tıpica.

[4] https://es.wikipedia.org/wiki/matlab.

[5] https://es.wikipedia.org/wiki/media aritmetica.

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[7] Publicacion Tecnica no 071 Protecciones electricas en MT de Schneider Elec-tric.

[8] C37.111-1991 - ieee standard common format for transient data exchange(comtrade) for power systems. IEEE, 1991.

[9] C37.111-1999 - ieee standard common format for trainsient data exchange(comtrade) for power systems. IEEE, 1999.

[10] C37.111-2013 - ieee/iec measuring relays and protection equipment part 24:Common format for transient data exchange (comtrade) for power systems.IEEE, 2013.

[11] Protecciones numericas. Conceptos Avanzados sobre Proteccion de SistemasElectricos de Potencia, IIE-FING-UdelaR. 2016.

[12] Daniel Cancela, Elıas Carnelli, Julian Malcon, and Juan Zorrillade San Martın. Trema: Beneficios del uso de una herramienta unica de co-municacion automatica y normalizacion de eventos de reles de proteccion yregistradores de perturbaciones. Administracion Nacional de Usinas y Tras-misiones Electricas (U.T.E.), 2006.

[13] AL Dalcastagne and SL Zimath. A study about the sources of error ofimpedance-based fault location methods. In Transmission and Distribu-tion Conference and Exposition: Latin America, 2008 IEEE/PES, pages 1–6.IEEE, 2008.

Referencias

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[15] Ignacio Dıaz Chiguano, Diego. Localizacion de fallas en lıneas aereas detransmision, aplicacion de un algoritmo digital para lıneas paralelas. B.S.thesis, QUITO/EPN/2009, 2009.

[16] Mohamed El-Hadidy, Hayat Farouk, and Bahaa Soudy. Zero sequence com-pensation factor effect on distance protection ground reach (practical study).Egyptian Electricity Transmission Company (EETC), 2012.

[17] John J Grainger and William D Stevenson. Analisis de sistemas de potencia.McGraw-Hill, 1996.

[18] Ever Benjamın Huerta Leija. Localizacion de fallas en lıneas de transmision.PhD thesis, Universidad Autonoma de Nuevo Leon, 2014.

[19] Karl Zimmerman and David Costello. Impedance-based fault location expe-rience. In Rural Electric Power Conference, 2006 IEEE, pages 1–16. IEEE,2006.

[20] Juan A. Zorrilla de San Martın, Jose Munsch, Jorge Cancela, Cecilia Luzardo,Aldo Filippini, and Gabriel Nicolon. Trema (trasmision de registros, medidasy ajustes): Unificando babel en el sistema electrico. Administracion Nacionalde Usinas y Trasmisiones Electricas (U.T.E.).

166

Indice de tablas

3.1. Definicion de las nomenclatura utilizada para los diferentes tipos defalta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

6.1. Tabla comparativa de resultados de distancia. . . . . . . . . . . . . 846.2. Tabla comparativa con distancia real . . . . . . . . . . . . . . . . . 856.3. Tabla comparativa con distancia real . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.4. Tabla de resultados - Referencia Bonete B . . . . . . . . . . . . . . 896.5. Tabla de resultados - Referencia Young . . . . . . . . . . . . . . . . 896.6. Tabla de errores - Referencia Bonete B . . . . . . . . . . . . . . . . 896.7. Tabla de resultados - Integracion con TREMA . . . . . . . . . . . 90

B.1. Orden de las senales analogicas en el formato . . . . . . . . . . . . 111

Indice de figuras

2.1. Equivalente de Thevenin en un punto de la red. . . . . . . . . . . . 6

2.2. Redes de secuencia: directa, inversa y homopolar. . . . . . . . . . . 6

2.3. Diagrama con los diferentes tipos de falta: FT, FF, FFT, FFF, FFFT 7

3.1. Diagrama de una lınea con dos terminales en una Red de Transmision. 12

3.2. Diagrama fasorial que muestra el error en el metodo de Simple Reac-tancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.3. El Teorema de Superposicion permite descomponer el circuito du-rante la falta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.4. Metodo de Novosel. Lınea de transmision radial. . . . . . . . . . . 18

3.5. Red de secuencia negativa durante una Falta a Tierra. . . . . . . . 20

3.6. Efecto de la no transposicion de las lıneas para los dos metodos. . 23

3.7. Efecto de la resistividad de la tierra. . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.8. Efecto de la resistencia de falta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.9. Efecto de la carga del sistema: comparacion metodo de Takagi ySimple Reactancia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.10. Efecto de la no homogeneidad del sistema: comparacion metodo deTakagi y Simple Reactancia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.11. Efecto del acoplamiento mutuo de redes de secuencia cero. . . . . . 28

3.12. Efecto del modelado de la lınea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.1. Ventana movil de 1 ciclo y 16 muestras por ciclo, en los instantesconsecutivos (i− 3), (i− 2), (i− 1), i. . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.2. Medida de corriente cuando ocurre un cortocircuito. . . . . . . . . 49

5.3. Modelo de entrada y salida de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

5.4. Ejemplo de interfaz del software Fault Point Location. . . . . . . . 54

5.5. Base de datos - Ejemplo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

5.6. Interfaz de inicio del FPL Software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.7. Seleccion del archivo *.cfg en directorio. . . . . . . . . . . . . . . . 64

5.8. Interfaz luego de seleccionar archivo *.cfg. . . . . . . . . . . . . . . 64

5.9. Ventana de informacion adicional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.10. Interfaz luego de abrir la ventana de calculo. . . . . . . . . . . . . 66

5.11. Interfaz luego de calcular la distancia. . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.12. Senales en el Tiempo del evento - Ejemplo. . . . . . . . . . . . . . 67

5.13. Graficos de Modulo de los Fasores del evento - Ejemplo. . . . . . . 67

Indice de figuras

5.14. Diagrama Fasorial del evento - Ejemplo. . . . . . . . . . . . . . . . 685.15. Momento previo al resultado de distancia - Ejemplo. . . . . . . . . 695.16. Resultado de distancia - Ejemplo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

6.1. Senales de voltaje y corriente (Evento No1) . . . . . . . . . . . . . 726.2. Senales de Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento No1) . 726.3. Captura programa FPL (Evento No1) . . . . . . . . . . . . . . . . 736.4. Modulos de fasores - Tension y Corriente (Evento No1) . . . . . . 746.5. Modulos de fasores - Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento

No1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 746.6. Diagrama fasorial - ZRF del Evento No1 . . . . . . . . . . . . . . . 756.7. Senales de Tension y Corriente (Evento No2) . . . . . . . . . . . . 766.8. Senales de Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento No2) . 766.9. Captura programa FPL (Evento No2) . . . . . . . . . . . . . . . . 776.10. Modulos de fasores - Tension y Corriente (Evento No2) . . . . . . 786.11. Modulos de fasores - Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento

No2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786.12. Diagrama fasorial - ZRF del Evento No2 . . . . . . . . . . . . . . . 796.13. Senales de Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento No3) . 806.14. Senales de Tension y Corriente (Evento No3) . . . . . . . . . . . . 816.15. Captura programa FPL (Evento No3) . . . . . . . . . . . . . . . . 816.16. Modulos de fasores - Tension y Corriente (Evento No3) . . . . . . 826.17. Modulos de fasores - Tension y Corriente - Intervalo de falta (Evento

No3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826.18. Diagrama fasorial - ZRF del Evento No3 . . . . . . . . . . . . . . . 836.19. Resultado de distancia por Metodo de dos terminales PAY - SAL . 876.20. Resultado de distancia por Metodo de dos terminales SAL - PAY . 876.21. Senales de tension y corriente desde Bonete B - Zoom en intervalo

de la falta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

B.1. Interfaz de inicio del FPL Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102B.2. Seleccion del archivo *.cfg en directorio. . . . . . . . . . . . . . . . 103B.3. Interfaz luego de seleccionar archivo *.cfg. . . . . . . . . . . . . . . 103B.4. Ventana de informacion adicional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104B.5. Interfaz luego de abrir la ventana de calculo. . . . . . . . . . . . . 105B.6. Interfaz luego de calcular la distancia. . . . . . . . . . . . . . . . . 106B.7. Senales en el Tiempo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106B.8. Graficos de Modulo de los Fasores - Tensiones y Corrientes. . . . . 107B.9. Diagrama Fasorial - Regimen de la falta. . . . . . . . . . . . . . . . 107B.10.Interfaz de seleccion de archivo *.cfg - Dos terminales. . . . . . . . 108B.11.Interfaz luego de seleccionar el segundo archivo *.cfg. . . . . . . . . 108B.12.Momento previo al resultado de distancia. . . . . . . . . . . . . . . 109B.13.Resultado de distancia - Metodo de dos terminales. . . . . . . . . . 109B.14.Base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

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