Simulador de sistema (System Simulator)

Pasos hacia la respuesta del sistema de protección

  • Ocurre una mala operación en el sistema y se necesita entenderlo y explicarlo rápidamente a la administración
  • Se ha estado trabajando en una relativamente densa sección del sistema en la que hay, hipotéticamente, algunas condiciones de fallo que tienen evaluarse exhaustivamente
  • La compañía emplea esquemas de aperturas de simple polo y se necesita evaluar las respuestas a un fallo evolutivo o simultáneo

Un ingeniero en relés puede afrontar cualquiera de esas situaciones. Si se tiene a disposición un programa de análisis de eventos, escalonados, fácil de usar y controlado interactivamente, se pueden realizar ese tipo de estudios rutinariamente, para ganar una valiosa comprensión del comportamiento del sistema de protección, y aprovechar al máximo el tiempo de la jornada laboral.

La simulación de eventos escalonados, única, del Simulador de eventos, detalla la respuesta de cada relé desde el momento que se aplica el fallo hasta que el último disyuntor se abre para eliminarlo. No hay que declarar que dispositivo proporcionan protección primaria.

 

El Simulador de sistema interactivo CAPE, junto con su compañero de hornada, Verificación de relés, es una de las más poderosas herramientas en la industria de hoy para evaluar la respuesta de los sistemas de protección, desde el momento en que ocurre un fallo, hasta su eliminación. Con el Simulador de sistema se puede iniciar un fallo con el ratón y simular la reacción de 3,000 elementos de relés, esto es, simular el sistema real de protección con relés reales, disposiciones complejas de transformadores de medida, lógica real de contactos y tiempos de operación variables de disyuntores. Pueden ser simuladas a la vea la protección contra fallos de fase y de tierra. Los relés a distancia, de sobrecarga y de voltaje (tensión) también pueden ser simulados a la vez, al igual que el sistema de protección real. La simulación hace una pausa en cada operación de conmutación (evento), de tal manera que se puede examinar la condición de cualquier relé o panel de relés mediante uno de los informes apropiados CAPE, que se obtienen sólo con apuntar y hacer clic. Incluso se puede cambiar el fallo existente o añadir fallos simultáneos. Cuando se esté preparado, se hace clic en "Continuar la simulación" para ver la próxima operación de predicción. Se puede continuar la simulación cuantas veces haga falta, hasta aislar y eliminar el fallo.

Simulación de eventos escalonados

El componente crucial del Simulador de sistema que permite simular los sistemas de protección tan efectivamente, es el simulador de eventos escalonados, con respuesta de cada elemento de relé, desde el momento en que se aplica el fallo hasta que se abre el último disyuntor para eliminarlo. Al igual que en el módulo Verificación de relés, el Simulador de sistema determina automáticamente cuales Zonas locales de protección (LZOP) proporcionan protección primaria. Después que se inicia la simulación del fallo, el Simulador de sistema evalúa cada elemento de relé en la zona de simulación, determina cuál lógica de "viaje" (trip) es satisfecha y cuando serán dadas las señales de "viaje", abre el primer interruptor magnético (o más si son simultáneos), hace una pausa en la simulación y muestra una "instantánea" de la condición en el Diagrama de una línea. Típicamente, el diagrama mostrará automáticamente las trayectorias de disparo y los tiempos de apertura, reales o pronosticados, de los disyuntores. En ese momento ya se estará estimulado para hacer clic en el diagrama, para que que emerja (pop-up) cualquiera de los muchos tipos de informes del Simulador de sistema (descritos más adelante). Cuando se está listo para proceder, se hace clic en "Continuar la simulación". Se calculan los tiempos muertos parciales o de reestablecimiento de los discos de inducción, el fallo es reaplicado (o modificado), las intensidades y tensiones son recalculadas, la supervisión de elementos es reevaluada y la simulación continúa hasta la apertura del próximo interruptor magnético. De nuevo el Simulador de sistema realiza una pausa para permitir examinar la situación. La simulación escalonados continúa hasta que finalmente todos los fallos se eliminan y no ocurren más operaciones de disyuntores.

Instalación simple e interactuante

Iniciar una simulación es como aplicar un fallo: se apunta a una bus o terminación de línea y se hace clic. Emerge una ventana (pop-up) y se hace clic en una de las opciones, por ejemplo, "Simular un fallo a mitad de línea". En ese caso el programa pedirá que se escoja el tipo y localización del fallo. Se puede decidir también si poner varias líneas o generadores fuera de servicio. ¡Eso es todo! A partir de este momento la simulación procede por sí misma. Además del fallo deslizante, se puede escoger un fallo en el bus, un fallo próximo o un fallo de fin de línea. ¿Necesita realizar un estudio post mortem? Ahora se podrán aplicar fallos simultáneos o arbitrariamente complejos. Si se desea, se puede instalar, aplicar y estudiar el fallo, primero en Cortocircuito y después en Simulador de sistema para comenzar la simulación de eventos escalonados. A propósito, no se necesita un diagrama de una línea. CAPE proporciona una planilla alternativa que permite ejecutar cualquier estudio sin el diagrama.

Ventana de simulación automática

El proceso de simulación interactiva conducido por Simulador de sistema se centra normalmente en la región "alrededor" del fallo, que puede tener cientos de elementos de relés de importancia. Simulador de sistema comienza en el lugar del fallo y ensambla provisionalmente un conjunto de elementos de relé (hasta 3000), cuya respuestas simulará hasta que el fallo sea eliminado. A este conjunto se le llama "zona de simulación" y puede ser imaginada como si fuera una ventana alrededor del fallo. Simulador de sistema sigue pautas controladas por el usuario cuando ensambla la zona de simulación. Por ejemplo, se le puede decir que incluya todas las protecciones dentro de tres buses a partir del fallo, y que salte sobre varios acoplamientos mutuos para seleccionar otras protecciones que puedan ser afectadas inadvertidamente. Asimismo, se puede restringir el estudio de casi cualquier manera imaginable. Se puede desear considerar solamente esquemas de protección para tipos particulares de elementos de relé (por ejemplo, sólo de sobrecarga). Lo bueno es que uno no tiene que pensar acerca de seleccionar dispositivos primarios o de reserva, Simulador de sistema lo hace por uno.

Modelos realistas

La sofisticada simulación de eventos escalonados realizada por Simulador de sistema, de CAPE (descrita anteriormente) requiere de un juego, también sofisticado, de modelos de dispositivos. Se modelan traslaciones parciales (partial trravel) y restablecimientos (reset) en discos de inducción de relés electromecánicos de sobrecarga. Los modelos de elementos direccionales aceptan polarización de voltaje y corriente (tensión e intensidad) para arreglos realistas de VT y CT. Se modelan derivaciones (taps) separadas y requerimientos individuales mínimos múltiples en los valores de operación y polarización, además de las derivaciones de toma de productos mínimos de esos elementos. Cuando es importante, se modela el efecto de la impedancia de la fuente y la compensación de carga en la operación de elementos a distancia. CAPE modela las ecuaciones reales de comparadores u otros métodos usados por los relés. A un nivel más alto, se modela la supervisión interna o externa "control de torque" de un elemento por otro. Además, se representa apropiadamente la lógica de contactos del panel de relés que controlan un disyuntor. Características especiales del Editor de la base de datos, hacen fácil el describir esta lógica y utilizarla una y otra vez.

Recientemente una modelación CAPE pronosticó la operación fallida de un moderno relé digital a partir de un fallo de tierra alejado tres buses. El problema era que el comparador de reactancia usaba una polarización de voltaje de secuencia cero. El fallo ocurrió realmente pocas semanas después.

Informes emergentes (pop-up) rápidos

Una característica clave de Simulador de sistema son los informes. Todo lo que se pueda preguntar acerca de la simulación de sistemas de protección o está presente o a un clic de distancia. El informe más importante, por supuesto, es la pantalla gráfica de operaciones creada por el Diagrama de una línea. Las operaciones de los disyuntores se muestran de manera prominente mientras la simulación prosigue. Además, se puede escoger cualquier combinación de Zona local de protección (LZOP), tiempo de señal de disparo, tiempo de apertura de disyuntor, identificadores de relés y trayectoria de disparo de elementos para que sean mostrados en los campos de texto de las ramas terminales. Se ofrecen de manera emergente (pop-ups) cinco tipos de informes textuales. Si se apunta a cualquier rama terminal del Informe sumario de elementos, aparecerá una lista con cada elemento de relé en el LZOP, las relaciones en transformadores de medida, los valores de operación (por ejemplo, la impedancia aparente), los tiempos de operación y la lógica de contactos. Se puede solicitar versiones más amplias de este informe con un clic fuera de los objetos gráficos. Un reporte igualmente valioso llamado Resumen LZOP, realiza una lista de todos los LZOP en la zona de simulación, todos los tiempos de disparo, tiempos de operación de disyuntores y tiempos totales, para incrementar el tiempo de respuesta. El Informe Lógica de contactos (Contact Logic Report) ofrece el estado y tiempo de elementos que pueden influir el disparo de los disyuntores. El Informe Resumen de eventos (Event Summary Report) presenta la misma evaluación escalonada que Verificación de relés, esto es, el LZOP primario más rápido, el LZOP de reserva más rápido, comparaciones apropiadas y notificaciones de faltas de coordinación o violaciones CTI. Por último, el informe de Configuración de dispositivos muestra la configuración para un elemento específico, el dispositivo completo, el panel de relés completo (LZOP) o la zona completa de simulación. Aquí lo importante es la información, y Simulador de sistema proporciona cuánta se desea y cuando se desea.

Fallos complejos

Siempre hemos mantenido que Cortocircuito de CAPE (SC) es el mejor programa de análisis de fallo disponible globalmente. He aquí un ejemplo de por qué. SC es el "motor" de Simulador de sistema. Con él puede simular inicialmente casi cualquier fallo que se pueda definir: fallos de conexión entre diferentes niveles de tensión, fallos con impedancias complejas, combinaciones de fallos estándar y fases abiertas, conductores caídos y así sucesivamente. Por supuesto, se pueden inhibir operaciones de disyuntores de tal manera que no puedan abrir después de recibir la señal de disparo. Con los comando de Simulador de sistema Añadir fallo (Add Fault), Inicio y pausa (Start and Pause) y Continuar con pausa (Continue with Pause), es posible cambiar el escenario del fallo durante la simulación. Se puede suponer que nos estamos refiriendo a la modelación de condiciones de fallo que evolucionan. "Interesante", se puede comentar, "pero es algo que no se necesita estudiar muy a menudo". Se pudiera coincidir, pero el llamado "estudio post-mortem" puede ser urgente, demandado con gran presión por la gerencia. En cualquier caso, la característica Añadir fallo va más allá de fallos simultáneos y que evolucionan. Si cualquiera de los relés es capaz de cumplir un comando de disparo de simple polo y si se le ha indicado que lo haga, Simulador de sistema lo usará internamente para modelar automáticamente la operación de un disyuntor de simple polo. Para algunos ingenieros, esta puede ser una muy importante capacidad hoy en día. Para otros, bueno, todos conocemos cuán lentamente se construyen nuevas líneas de transmisión y también acerca de la dependencia que esto impone a los circuitos existentes. Si no es ahora, la conmutación simple polo pudiera utilizarse en el futuro.

Esquema (piloto) de teleprotección

CAPE ofrece un tipo de elemento auxiliar general al que llamamos elemento AUX. Este elemento puede simular la mayoría de las formas de comunicación en teleprotección. Hemos desarrollado bloques receptores y transmisores que pueden aceptar cualquier combinación del estado de los contactos en elementos remotos o locales, posiciones de los circuitos de los interruptores magnéticos y lógica de los contactos. El elemento AUX puede tener tiempos de establecimiento y de caída asociados con él. La mágica teleprotección CAPE permite modelar esquemas de teleprotección tales como el sobrerecorrido permisible de disparo (permissive overreach transfer trip, POTT) y el bloqueo comparativo direccional (directional comparison blocking, DCB). Los informes mencionados arriba son complementados con la presentación del estado de la lógica de los contactos y de la línea de tiempo de la lógica, a fin de ofrecer una mayor compresión de la respuesta del sistema de protección.

Una guía de teleprotección hace fácil modelar arreglos de teleprotección tales como sobrerecorrido permisible de disparo (POTT) y bloqueo comparativo direccional (DCB).

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Características

Simulación de eventos escalonados, única para sistemas de protección.

Configuración simple e interactiva.

Ventana de simulación generada automáticamente que combina protección de distancia, sobrecarga y voltaje.

Modelos realistas de elementos de relés, transformadores de medida, esquemas de protección por lógica de contactos y operación de disyuntores.

Informes emergentes rápidos con la información que se desea.

Habilidad para simular fallos complejos, operación de simple polo y fallo en disyuntores.

Habilidad para simular situaciones de teleprotección (piloto)

El análisis del Simulador de sistema por eventos escalonados es única

Depende de una completa y totalmente integrada base de datos de la red y su protección, usualmente modelos detallados de dispositivos de protección, un motor computacional de cortocircuito que puede analizar casi cualquier combinación de fallos complejos y la avanzada interfaz CAPE para facilidad de configuración y de informes.