Relés de Protección 

La función principal del relé de protección es detectar fallas o sobrecargas en el lado primario lo más rápido posible. Utiliza interruptores para aislar selectivamente los activos afectados o las partes de la red del resto de la red o de la subestación. Esto protege a las personas y los equipos afectados o adyacentes, reduce al mínimo las interrupciones del servicio y desempeña un papel clave a la hora de proporcionar un suministro altamente confiable y garantizar una alta disponibilidad. También permite un funcionamiento rentable, ya que la pérdida de equipos y las interrupciones prolongadas del servicio conllevan costos enormes. Los relés de protección deben someterse a pruebas regularmente para garantizar que puedan funcionar correctamente durante una emergencia.

El momento y los intervalos de las pruebas dependen de las regulaciones específicas de cada país y de las estrategias individuales definidas por el operador del sistema.

En términos generales, hay cuatro fases en el ciclo de vida de un relé de protección, en las que se realizan distintos tipos de pruebas:

• Pruebas tipo y pruebas de aceptación son realizadas durante las fases de producción y desarrollo por los fabricantes de los relés de protección
• Las pruebas de laboratorio se llevan a cabo cuando se están planificando nuevas subestaciones
• Las pruebas de aceptación en sitio y las pruebas de puesta en servicio se realizan en las subestaciones
• Las pruebas funcionales y de mantenimiento periódicas se realizan in sitio durante la operación

Las condiciones marco para las pruebas durante la puesta en servicio y el mantenimiento regular que deben cumplir las empresas de servicios públicos están especificadas en directrices propias de cada país, como el Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) en Alemania o la North American Electric Reliability Corporation (NERC) en los Estados Unidos. Los fabricantes de relés de protección luego comprueban su conformidad, por ejemplo, con el estándar IEC 60255, que define las reglas y los requisitos para los relés de medición y equipos de protección.

Esta pregunta solo puede ser respondida caso por caso por los operadores de cada sistema. En cierta medida, puede estar regulada por directrices o normativas específicas de cada país. En principio, es recomendable realizar pruebas si, tras las pruebas iniciales de puesta en servicio , se observa un cambio en el sistema de protección, como una actualización del firmware. Sin embargo, los relés de protección permanecen en funcionamiento durante largos períodos de tiempo y pueden producirse cambios que pasen desapercibidos. Los intervalos de mantenimiento y los respectivos alcances de las pruebas se definen para detectar este tipo de cambios.

Numerosos factores se deben considerar al definir los intervalos de prueba, tales como:

• La criticidad de la sección de la red protegida para la seguridad general del suministro
• La antigüedad y el tipo del relé de protección
• Las leyes, regulaciones o directrices específicas de cada país
• El número de ingenieros de protección disponibles y su nivel de capacitación
• Su nivel de experiencia con determinados tipos de dispositivos

Dado que estos factores son variables, los intervalos de prueba también pueden cambiar dinámicamente. Por lo tanto, se debe establecer una estrategia de pruebas uniforme con documentación integrada en un sistema general de gestión de la calidad.

Cuando está probando relés de protección, la prioridad número uno es su propia seguridad. Al prepararse para realizar pruebas en relés de protección, se deben respetar todas las medidas de seguridad y protección pertinentes antes de dar inicio a las pruebas.

Aspectos de la prueba de relés de protección

1. Evaluación visual del estado del relé
2. Verificación del cableado tras la puesta en servicio o recableado
3. Prueba y correspondientes ajustes del relé de protección según los requisitos predefinidos
4. Verificación de la funcionalidad del relé mediante la prueba de funciones de protección individuales
5. Comprobar si los valores de los tiempos de arranque y disparo se encuentran dentro de los límites definidos
6. Verificación del comportamiento del relé desde una perspectiva del sistema

Sí, los planes de prueba se pueden ajustar fácilmente en ambos sentidos. Lo único que se necesita son las licencias de los módulos correspondientes de Test Universe.

Para adaptar eficientemente los planes de prueba a una configuración de prueba IEC 61850, utilice los datos del Lenguaje de Configuración del Sistema (SCL) como punto de partida. Esto agiliza la configuración y evita errores.

En Test Universe, el cambio entre GOOSE y E/S binarias convencionales se puede realizar simplemente añadiendo o quitando el módulo de configuración GOOSE. Posteriormente, puede reutilizar fácilmente los planes de prueba existentes creados para relés de protección convencionales en sus subestaciones digitales, sustituyendo el cableado por mensajes GOOSE.

Adaptar un plan de prueba existente a Sampled Values también es sencillo, ya que todas las salidas analógicas se configuran en una sola ubicación. En Test Universe, es posible que se requieran algunas adaptaciones al Equipo en Prueba, ya que la mayoría de los planes de prueba en Test Universe se basan en valores secundarios, mientras que los Sampled Values se definen como valores primarios. En aplicaciones típicas, recomendamos cambiar la relación del transformador de medida a 1 y verificar los factores residuales establecidos y los valores máximos.

En las pruebas de extremo a extremo, se comprueban simultáneamente todos los extremos de un tramo de una línea protegida o de un área de instalación eléctrica protegida. Las rutinas de prueba en todos los extremos deben estar sincronizadas entre sí. Una prueba de extremo a extremo basada en el sistema puede centrarse en verificar funciones de protección individuales como en el comportamiento correcto del sistema de protección en su conjunto.

El mayor desafío en las pruebas de extremo a extremo es la coordinación de las pruebas. Las soluciones de prueba de protección que facilitan la ejecución de las pruebas y documentan los resultados desde un solo lado reducen considerablemente la complejidad de las pruebas y los costos de personal. Realización de pruebas de extremo a extremo basadas en el sistema con RelaySimTest le permite ejecutar la prueba desde un solo extremo y realizar ajustes según sea necesario.

Hasta hace poco, las pruebas de las funciones de protección de ondas viajeras no se realizaban durante la puesta en servicio de los relés, ya que resultaban muy complicadas. Por eso, OMICRON desarrolló el accesorio TWX1, la primera solución del mundo que permite probar las funciones de protección de ondas viajeras de forma sencilla, incluso con equipos de prueba de protección convencionales.

La configuración de la prueba es la misma que la de una prueba de extremo a extremo, con la adición de dos accesorios TWX1. Con RelaySimTest, la prueba se puede realizar desde un solo lado y los resultados se documentan automáticamente. Para ello, se ingresan los datos del sistema y de la línea en RelaySimTest. Los casos de prueba deseados se definen colocando diferentes tipos de fallas en las posiciones deseadas en el modelo del sistema eléctrico. Luego, la simulación calcula automáticamente la señal transitoria y los impulsos de onda viajera. Durante la ejecución, el equipo de prueba CMC suministra la señal transitoria, y el accesorio TWX1 superpone los impulsos de onda viajera en la tensión y corriente trifásica con una precisión de nanosegundos. La señal generada se puede utilizar para probar eficazmente tanto la protección de onda viajera como la función de localización de los relés de protección de onda viajera.

Prueba sencilla de relés de protección de onda viajera

Los estándares IEC 60255-1xx especifican los requisitos funcionales para las funciones de protección. En esta serie de estándares, «xx» representa el número de función de protección IEEE/ANSI C37.2; por ejemplo, IEC 60255-151 especifica los requisitos para la protección de sobrecorriente (51), pero también abarca funciones relacionadas como subcorriente (37) y sobrecorriente de secuencia negativa (46).

Los estándares IEC 60255-1xx también especifican los requisitos de precisión en estado estacionario y el rendimiento transitorio de la función de protección. Por lo general, Test Universe es ideal para verificar la precisión en estado estacionario, mientras que RelaySimTest cubre el rendimiento transitorio.

Muchos fabricantes de relés confían en nuestra solución para realizar pruebas tipo exhaustivas en sus relés e IEDs con el fin de verificar el cumplimiento de estos estándares. Las empresas de servicios públicos pueden realizar un subconjunto de dichas pruebas para comparar y seleccionar los tipos de relés adecuados (pruebas de aceptación).

OMICRON Engineering Services brinda apoyo para estas tareas de prueba.

Se puede distinguir entre el enfoque basado en los ajustes para las pruebas de relés de protección (actualmente el más utilizado) y el enfoque basado en el sistema. Además, se puede diferenciar entre la ejecución manual y la automatizada.

Con un esfuerzo mínimo, las pruebas de protección basadas en el sistema pueden verificar que los componentes individuales de un sistema de protección se comportarán correctamente como un grupo durante una falla. Este enfoque permite la detección de errores ocultos en los ajustes, la lógica y el diseño de los sistemas de protección, independientemente del tipo de relé o del fabricante. RelaySimTest proporciona las herramientas que necesita para preparar y ejecutar pruebas de sistema de manera óptima.

Las pruebas de protección basadas en los ajustes se centran en las funciones de protección y los valores de ajuste asociados de cada relé de protección. Los relés de protección modernos ofrecen miles de configuraciones, por lo que las pruebas automatizadas son muy superiores a un enfoque manual. Test Universe ofrece una amplia gama de opciones para la estandarización y la automatización, incluida la generación totalmente automática de informes de pruebas. Los planes de pruebas le permiten probar con la máxima eficiencia. Combinarlos con la inmensa funcionalidad de nuestro software de pruebas proporciona la flexibilidad necesaria para probar en detalle los relés de protección y otros activos secundarios.

Enfoques de prueba

• Pruebas de protección basadas en el sistema: RelaySimTest
• Pruebas de protección basadas en los ajustes: Test Universe

Ver video

Para un análisis en profundidad, escuche nuestro podcast: Prueba de protección: enfoques basados en los ajustes y basados en el sistema

El término «automatización» se utiliza a menudo prematuramente, especialmente cuando se trata de pruebas de protección. En realidad, los ingenieros de protección se enfrentan a activos de muchos fabricantes diferentes, lo que dificulta considerablemente la automatización completa de los procedimientos de prueba. En algunos casos, los proveedores hablan de automatización cuando su solución solo automatiza partes concretas de las pruebas de protección. Por lo tanto, se recomienda tomar precaución.

Para lograr un alto grado de automatización en las pruebas de protección se requieren plantillas de prueba adaptables para relés de protección de diferentes fabricantes y la capacidad de combinar de manera flexible módulos de prueba individuales en los planes de prueba. La eficiencia puede mejorarse definiendo estándares uniformes para las pruebas de relés de protección. La documentación totalmente automatizada de los resultados de las pruebas también es un requisito básico, ya que implica un esfuerzo considerable cuando se realiza manualmente. Nuestra Protection Testing Library (PTL) le permite utilizar procedimientos de prueba automatizados para una amplia gama de aplicaciones tanto con Test Universe como con RelaySimTest. Además, estas plantillas de prueba se pueden personalizar fácilmente para adaptarse a sus necesidades específicas, aumentando así aún más la automatización. En comparación con los esfuerzos de las pruebas de protección manuales, se puede lograr una reducción de hasta el 80 por ciento.

Plantillas de prueba disponibles

Ofrecemos un conjunto de potentes programas de pruebas y diversos módulos adicionales, entre los que se incluyen

• Test Universe
• RelaySimTest
• CMC CT-Check
• CMC Swift
• EnerLyzer
• CMEngine

Puede adaptar estas opciones a sus necesidades o elegir uno de los cuatro paquetes de software disponibles para operar el CMC 500 y el CMC 430:

• Essential
  ofrece funciones y módulos básicos, que se pueden ampliar individualmente.
• Standard
  proporciona todos los módulos que se utilizan habitualmente para pruebas de protección basadas en los ajustes.
• Enhanced
  amplía el paquete Standard con funciones para pruebas basadas en el sistema y simulación de transitorios, así como una interfaz de programación flexible.
• Complete
  cubre todas las funciones y módulos de software proporcionados para el equipo de prueba CMC.

Nuestra herramienta de configuración puede ayudarle a seleccionar la mejor combinación para sus aplicaciones.