Gráficos de coordinación (Coordination Graphics)

Examen y ajuste de los dispositivos de protección con mayor facilidad

Gráficos de coordinación es una prestación interactiva que sirve para evaluar gráficamente la coordinación entre conjuntos seleccionados de dispositivos de protección, modificar la configuración de las derivaciones (taps) o los tamaños de los dispositivos, evaluar los efectos de las modificaciones y opcionalmente guardar las nuevas modificaciones en la base de datos.

Gráficos de coordinación muestra las características de operación de los elementos de sobrecarga y de los elementos a distancia,  y a veces de ambos a la vez. Se seleccionan los elementos de los dispositivos a ser mostrados, arrastrándolos desde el Árbol de datos, haciendo clic en el lugar donde están en el Diagrama de una línea o escogiéndolos de una ventana emergente (pop-up). De cualquier manera que se comience, los resultados de la búsqueda siempre se presentan de una manera natural, en orden descendente comenzando con la subestación. Lo mismo si se utiliza el Árbol de datos que la ventana emergente, los resultados de la búsqueda permanecen a pantalla competa, facilitando la tarea de buscar una y otra vez. Si se desea, se pueden guardar las selecciones en diferentes juegos que luego serían recuperadas rápidamente. CAPE se recuerda de la última pantalla en la que se trabajó y automáticamente la restaura en la próxima sesión de trabajo.

El usuario selecciona los elementos de dispositivos de protección a mostrar. Los Gráficos de coordinación muestran las características de operación de los elementos de sobrecarga, elementos a distancia, o ambos.

Curvas de sobrecarga y dispositivos de distancia

Los Gráficos de coordinación permiten mostrar hasta treinta sobrecargas o curvas de distancia (instantáneas o retardadas en el tiempo) al mismo tiempo, cada una con un color y estilo de línea diferente. Las curvas de sobrecarga son mostradas en ejes log-log de tiempo contra intensidad, con unidades y escalas controladas por el usuario. Los puntos de comprobación (test points) y el truncado de curvas (IOC/TOC) son opciones a ser mostradas. Los Gráficos de coordinación permiten un control similar sobre las curvas en elementos a distancia. Se pueden mostrar tantas redes contiguas como se quiera, y se pueden mostrar elementos a distancia localizados en cualquier parte de ellas. Pueden copiarse, ponerse cara a cara y combinarse aún varias líneas de transmisión separadas. Las líneas multiterminales son tratadas de una manera natural en CAPE. No solamente pueden mostrarse elementos localizados en cualquier lugar, sino que pueden tener virtualmente cualquier forma: circular, rectangular, poligonal, en forma de lente, tomate, tapaojos, cono de helado o cualquier otra forma que el fabricante de relés pueda soñar. Si un elemento a distancia tiene dos unidades ,se puede mostrar cualquiera de ellas o ambas. También pueden mostrarse los transformadores asociados. Todas las curvas o cualquiera de ellas pueden ser anotadas con las flexibles Cajas de información (Info Boxes) de CAPE, o todas las anotaciones pueden verse juntas en la zona de leyenda.

Respuesta a cualquier tipo de fallo

Una vez que se ha mostrado un conjunto de curvas de dispositivos de protección, se deseará especificar las contingencias y fallos de la red, de tal manera de poder comprobar la operación de esos dispositivos. Si se aplica cualquier fallo en el diagrama de una línea de Cortocircuito>, el fallo se mostrará inmediatamente con sus características. Más fácil aún, si se está trabajando con un diagrama RX, se debe aplicar el fallo directamente en él. Realmente no puede ser más simple. Los resultados se muestran gráficamente, en curvas y en forma tabular en la leyenda del Gráficos de coordinación. La leyenda puede ser deslizada, editada e impresa separadamente de los trazados de las curvas. Su ancho, la fuente y tamaño de letra también se puede seleccionar mediante el ratón.

CAPE SC permite definir y estudiar cualquier fallo arbitrario o desequilibrio, y no solamente los tipos tradicionales de fallos. Los fallos pueden comprometer muchos buses a la vez, muchos niveles de voltaje (tensión) a la vez, y con conexiones con cualquier valor de impedancia. Por tanto, los Gráficos de coordinación puede evaluar las respuestas de los dispositivos de protección en situaciones de la vida real, cada vez que sea necesario un "análisis post mortem". Si se desea, se puede mostrar gráficamente la respuesta de cada lazo de fase.

Alineación automática de curvas

Cuando haya sido aplicado un fallo durante la observación de una combinación de dispositivos primarios y de reserva, será más fácil evaluar la coordinación entre relés con sobrecarga si las curvas están alineadas como se puede haber hecho antes, en un cuadro ligero. La alineación es un corrimiento gráfico de la curva de sobrecarga de fondo, relativa a la curva primaria, tal que tal que el intervalo de tiempo de coordinación y las posibles faltas de coordinación son observadas claramente. La puesta a punto CAPE del alineamiento hará sonreír. Se podrá arrastrar el fallo con el ratón ¡mientras se observan las curvas, y los intervalos de tiempo desplegados se ajustan por sí mismos dinámicamente! El "arrastre" gráfico de las curvas descrito más abajo también es permitido durante la alineación.

La observación dinámica TCC permite ver fácilmente cómo los intervalos de coordinación de tiempo cambian mientras se arrastra el fallo alrededor de la red.

Características de distancia dinámica y otras observaciones especiales

Ningún otro programa ofrece observaciones especiales como CAPE lo hace para satisfacer sus necesidades. Como CAPE siempre trabaja con modelos detallados de relés, y puede modelar cualquier fallo de impedancia, mostrará de forma fácil la característica real de la distancia dinámica. Hacer un clic derecho en la curva de interés, seleccionar la observación especial y escoger del menú "Mostrar la característica de distancia dinámica". CAPE calculará y mostrará la característica mientras se observa. O se pude pedir a CAPE que muestre la máxima resistencia que el elemento a distancia puede ver, en forma gráfica como función del lugar del fallo. O se puede pedir un gráfico de la máxima impedancia de fallo que el elemento puede ver para un lugar particular del fallo (como función del ángulo de impedancia). ¿Desean ver los operadores del sistema la línea P-Q de límite de carga impuesta por los relés a distancia que la protegen? El Gráficos de coordinación también puede mostrarla.

Diagrama tiempo-distancia basado en fallos

Cuando se desee evaluar el comportamiento de la protección de fase o tierra a distancia, la sobrecarga direccional, la protección del producto V*I (o cualquier combinación de éstos), Gráficos de coordinación ofrece otra poderosa prestación única de CAPE, un diagrama de tiempo-distancia basado en fallos. Utilizando solamente el ratón, primeramente se selecciona una trayectoria cualquiera a través de la red. La trayectoria puede ser cerrada si así se desea. Al moverse de un bus al próximo se pueden tomar uno o más relés o elementos de distancia, sobrecarga, producto o direccionalidad que se desee sean "observados" por CAPE. Se pueden escoger elementos separados en cualquiera de las direcciones, hacia adelante o hacia atrás. Cuando se haya completado la trayectoria, Gráficos de coordinación aplica fallos deslizantes (sliding faults) para hallar el límite preciso de cada elemento en las líneas remotas. La operación de los relés a distancia está basada en los modelos detallados CAPE de comparadores internos, no en las impedancia aparentes extraídas de los diagramas RX (probablemente no se intentaría manualmente un análisis como éste). Finalmente, Gráficos de coordinación muestra el diagrama Tiempo-Distancia desplegado en ambas direcciones. Como los límites están basados en cálculos exactos de fallos, no en impedancias de línea ni configuración de límites, se tendrá el análisis más preciso en la coordinación de relés a distancia, que es una característica sin igual de los módulos Simulador de sistema y Verificación de relés, de CAPE.

Manipulación gráfica de curvas

Una característica conveniente de Gráficos de coordinación es la habilidad para arrastrar una curva de sobrecarga o distancia mediante el ratón. Las configuraciones de derivaciones (tap settings) y puntos de prueba necesarios para avenirse con la nueva posición son vueltos a calcular automáticamente. El arrastre puede cambiar la derivación tomada, el dial de tiempo, o varias derivaciones a distancia, en dependencia del tipo de curva arrastrada y la dirección en que ha sido movida. En todos los casos, solamente se permite el movimiento si las derivaciones son físicamente posibles. A menudo una derivación puede tener sólo ciertos valores discretos. En ese caso, CAPE establece la derivación permisible más cercana.

Se permiten otras tres manipulaciones gráficas. 1) Se puede añadir una constante de tiempo a una curva de tiempo-sobrecarga y de este modo considerar explícitamente el tiempo de operación de un disyuntor. 2) Multiplicar una curva de tiempo-sobrecarga por un factor constante. Si se multiplica la corriente (intensidad) puede observarse la necesidad de un transformador entre el fusible y el relé, mientras que si se multiplica el tiempo puede llegarse a la conclusión de que hay que modificar la curva de un fusible. 3) Adicionar dos curvas de tiempo-sobrecarga es una técnica que se puede utilizar para mostrar el tiempo de operación acumulado de un conjunto de curvas rápidas o lentas de reconectadores (reclosers).

Se puede cambiar temporalmente la configuración de un relé arrastrando la característica con el ratón, o directamente en una ventana de edición emergente (pop-up).

Ventanas emergentes (pop-up) de edición

El otro método de editar la configuración de relés es a través de planillas de edición emergentes. Cada planilla contiene muchos detalles del relé, su localización y las conexiones del transformador de medida. La configuración real de cada derivación (tap) se muestra en un botón o campo, que con un clic hace emerger una ventana con todos los valores alternativos. Para los elementos de distancia se puede editar cada zona y unidad apuntando a la curva con el ratón y haciendo clic con el ratón. Gráficos de coordinación fuerza las relaciones entre cantidades relacionadas, tales como el límite de disparo (reach) real o deseado, la configuración de las derivaciones y los puntos de comprobación (test points), de tal forma que el cambio en uno causa el recálculo automático de los otros. Típicamente, se puede desear introducir un nuevo límite de disparo deseado. Gráficos de coordinación recalcula las derivaciones necesarias (utiliza los algoritmos recomendados en los catálogos de los fabricantes, cuando están disponibles) y, en dependencia de las opciones al efecto, se alteran los puntos de comprobación de tensiones e intensidades. Como en el Editor de la base de datos, los valores originales (en la base de datos) pueden ser observados haciendo clic repetidamente en el botón para alternar entre Original y Modificado.

La planilla de edición de un elemento puede accederse de varias maneras. Se puede invocar la ventana de edición después de hacer clic en un curva mostrada, o se puede hallar el relé en el Árbol de datos y hacer clic en él. También se puede hacer clic en el botón "Cambiar la configuración del dispositivo" y posteriormente seleccionar el elemento de una planilla emergente. Se puede buscar un relé en la base de datos, independientemente de si está siendo mostrado o no.

Almacenamiento opcional de la configuración modificada

Los cambios de configuración realizados en el Gráfico de coordinación siempre se suponen hipotéticos y no son transferidos a la base de datos a no ser que se ejecute explícitamente un comando para guardarlos. Aún entonces, se puede restringir esta operación a relés individuales. Alternativamente, se puede abandonar la tentativa de configuración de algunos o todos los relés y comenzar de nuevo.

Dispositivos de distribución y curvas de daño a equipos

Los Gráficos de coordinación han estado extendiéndose continuamente para cubrir un amplio rango de dispositivos de protección para la distribución y curvas de daño a equipos asociados a los sistemas de potencia. En la biblioteca CAPE hay disponibles más de 2 000 fusibles que pueden ser situados, evaluados y modificados justamente como relés. Los tiempos de fusión mínima y de apertura total pueden ser trazados de forma independiente o conjunta. Se han puesto a punto modelos detallados de reconectadores (reclosers) que satisfacen los últimos diseños de los fabricantes, donde controladores y mecanismos de conmutación (switchgear) pueden comprarse a diferentes abastecedores. Ahora se están preparando modelos de interruptores de circuito de bajo voltaje. Una nueva prestación en Gráficos de coordinación modela el restablecimiento (reset) parcial de trinquetes (ratcheting) en un relé de sobrecarga arriba (del consumidor al abastecedor), cuando está sometido a una secuencia de múltiples operaciones de apertura y cerrado por reconectadores. Las curvas de daño mecánico y térmico en transformadores se dibujan interactivamente siguiendo el estándar ANSI 57.109-1985. Las curvas de daño en conductores se dibujan mediante la prestación "datos crudos" (raw data) de Gráficos de coordinación. Con el mismo procedimiento se puede dibujar cualquier curva de daño que la compañía prefiera.

Una función especial del Gráficos de coordinación evalúa el trinquete de un relé de sobrecarga durante operaciones sucesivas de los reconectadores "corriente abajo" y sugiere mejoras para los tiempos de retardo de reconexión que prevendrían operaciones  no premeditadas.

Juego estándar de prestaciones avanzadas CAPE:

Interfaz gráfica Visual C++, posibilidad de macros, posibilidad de hacer juegos, Lenguaje de programación CAPE para los usuarios, documentación de ayuda HTML con ventanas emergentes, línea de comandos, historias emergentes de usuarios fuertes y posibilidad de guardar las preferencias en todas las opciones con un simple clic.

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Características

Selección rápida de los dispositivos de protección desde el Árbol de datos o el Diagrama de una línea.

Presentación en clave de colores hasta de treinta sobrecargas o curvas de distancia, al mismo tiempo.

Presentación gráfica o tabular de las respuestas de los dispositivos de protección a cualquier tipo de fallo.

Alineamiento de la curva dinámica de sobrecarga para clarificar los márgenes de coordinación cuando se arrastra el lugar del fallo.

Característica de distancia dinámica y presentación especial de la impedancia fallida.

Diagrama único Tiempo-Distancia, de "doble vía", en base a fallos deslizantes automáticos para verificar sobrecargas, distancias, productos,  coordinación de relés direccionales, o una mezcla de todos.

Curva gráfica arrastrable que recalcula automáticamente las configuraciones.

Ventanas emergentes (pop-up) para editar directamente las configuraciones.

Almacenamiento opcional en la base de datos, de las modificaciones realizadas a las  configuraciones.

Presentación del efecto trinquete (ratcheting) de relés durante las operaciones de reconexión (recloser).

Simulación de la secuencia de operar/reestablecer de relés en serie, reconectadores y fusibles.

 

Paul McGuire