¿Hasta qué punto son eficientes sus procesos de pruebas?
noviembre 4, 2024
Solo los relés de protección que funcionan correctamente protegen su equipo principal contra daños, mientras contribuyen a la confiabilidad de la red eléctrica. Por eso, los relés de protección deben someterse a pruebas exhaustivas a lo largo de todo su ciclo de vida, desde el desarrollo y la fabricación hasta la puesta en servicio y el mantenimiento periódico durante la operación. Nuestras soluciones de pruebas le permiten llevar a cabo estas tareas con facilidad, garantizando un sistema altamente confiable.
La rápida evolución de los relés de protección y la creciente complejidad de la red eléctrica plantean a los ingenieros de protección el reto de la transición a IEC 61850, así como la aparición de nuevos tipos y funciones en los dispositivos y esquemas de protección modernos. Mientras los enfoques de pruebas virtualizadas pueden ayudar a aliviar la situación, las regulaciones de ciberseguridad cada vez más estrictas exigen actualizaciones de firmware más frecuentes, lo que conlleva intervalos más cortos entre las pruebas de protección. Nuestras soluciones de pruebas le permiten enfrentar estas oportunidades y desafíos.
El aumento de la demanda de energía eléctrica ha llevado al límite las líneas eléctricas y las subestaciones existentes. Esto significa que las empresas de servicios públicos se enfrentan a muchos proyectos nuevos, grandes inversiones y un aumento considerable de las actividades de prueba. Agravada por la escasez de especialistas, la eficiencia de las pruebas ha pasado a ser una prioridad. Desde la elaboración de planes de prueba de alta calidad fuera de línea hasta la realización de pruebas de campo y la documentación automatizada de los resultados, nuestras modernas soluciones de prueba abarcan todo el espectro.
Los ingenieros de protección de hoy en día se enfrentan a una amplia gama de retos a la hora de realizar pruebas en relés convencionales, relés que utilizan Sampled Values o relés con entradas de sensores, todo esto exige una mayor versatilidad en las pruebas. Validar todo el sistema de protección mediante un enfoque basado en el sistema, evaluar cuidadosamente los dispositivos individuales mediante pruebas basadas en los ajustes, realizar inyecciones primarias y verificar los activos críticos, como los transformadores de corriente, contribuyen directamente a mejorar la confiabilidad de la red. Nuestras soluciones están diseñadas específicamente para satisfacer estos requisitos.
A medida que las amenazas cibernéticas en el sector energético siguen aumentando, las exigencias normativas se han vuelto mucho más estrictas en los últimos años. Para proteger eficazmente las infraestructuras críticas y garantizar el cumplimiento normativo, es necesario tener en cuenta todos los vectores de ataque, incluidos los equipos de prueba de relés de protección. Nuestra CMC 500, con seguridad cibernética reforzada, minimiza la vulnerabilidad de su subestación ante las amenazas cibernéticas. Hemos desarrollado este dispositivo dentro de nuestro proceso de gestión de riesgos de seguridad de productos a nivel corporativo, asegurando además un enfoque transparente y sistemático para el manejo y la divulgación continua de las vulnerabilidades.
Combinar un enfoque de pruebas basado en los ajustes y uno basado en el sistema es la forma más eficiente de garantizar que sus sistemas de protección funcionen de manera confiable y exactamente según lo previsto.
Los enfoques basados en los parámetros se centran en las funciones de protección y los valores de ajuste de su relé. Las plantillas flexibles y las opciones de automatización integrales son fundamentales, ya que le permiten estandarizar sus flujos de trabajo y realizar pruebas de manera altamente eficiente. Este enfoque garantiza que sus dispositivos de protección se prueben exhaustivamente con un esfuerzo mínimo.
Las pruebas de protección basadas en el sistema complementan perfectamente este enfoque, ya que se centran en cómo interactúan los activos del sistema de protección en condiciones realistas. Esto le permite detectar fácilmente errores ocultos en los ajustes, la lógica y el diseño de su sistema de protección, asegurando que se cumplan los requisitos definidos.
La rutina diaria de muchos ingenieros de protección incluye la realización de pruebas a relés de protección de todas las generaciones. Aunque los relés de protección electromecánicos y estáticos siguen en uso, el diseño de subestaciones totalmente digitales está ganando terreno poco a poco. Cada tipo de relé requiere capacidades diferentes de un equipo de prueba de protección.
Por lo tanto, un equipo de prueba flexible con múltiples salidas de corriente y tensión, así como la potencia necesaria, es un pre-requisito para pruebas de protección eficientes. Las múltiples funciones que se encuentran en los relés de protección plantean un desafío adicional. En muchos casos, nuestras sofisticadas soluciones de prueba pueden evitar las desactivaciones de las funciones de los relés durante las pruebas, que suelen llevar mucho tiempo. Ofrecemos opciones para probar sistemas de protección completos a fin de verificar que todo el concepto de protección esté funcionando.
La norma IEC 61850 se ha implantado con éxito en los sistemas eléctricos. Mediante el uso de protocolos estandarizados como GOOSE, Sampled Values y MMS, los dispositivos y sistemas pueden intercambiar datos, comandos y valores medidos sin problemas. Por lo tanto, cuando se conectan dispositivos de diferentes fabricantes a una red común, pueden comunicarse directamente entre sí. No se requiere ningún esfuerzo adicional para las señales binarias cableadas, y se puede reconfigurar fácilmente el sistema si es necesario. La estandarización de la IEC 61850 también ha facilitado las pruebas de mantenimiento programadas. Es casi imposible evitar este estándar al implementar subestaciones totalmente digitales.
OMICRON es pionera en IEC 61850, ofreciendo soluciones para probar subestaciones híbridas y totalmente digitales desde hace más de 20 años.
Nuestras soluciones permiten una integración fácil y perfecta de IEC 61850 en las plantillas de prueba existentes para relés convencionales. El cableado reducido que requieren nuestras soluciones hace que sus pruebas sean más eficientes que nunca.
Dado que los relés de protección y los equipos primarios en las subestaciones de media tensión se encuentran muy próximos entre sí, es posible utilizar conjuntamente relés de protección digitales y transformadores de medida de baja potencia (LPIT).
También ofrecemos el accesorio LLX1, que le permite probar fácilmente relés con entradas de sensores. El LLX1 simula sensores de corriente y tensión, tales como divisores de tensión, bobinas Rogowski o transformadores de corriente de baja potencia, proporcionando la señal de prueba a través de sus salidas de bajo nivel.
Con el aumento de la participación de las energías renovables en la matriz energética, las empresas de servicios públicos se enfrentan a nuevos retos. La generación distribuida, los flujos de carga bidireccionales y un mayor número de participantes en el mercado energético conforman el panorama actual. Este aumento de la complejidad exige conceptos de protección más avanzados, lo que requiere que los equipos de prueba cuenten con capacidades de prueba mucho más sofisticadas.
Los métodos de prueba estandarizados y automatizados facilitan la realización de las pruebas de configuración requeridas para los elementos de protección individuales. Aunque esto hace que el mayor número de pruebas sea más manejable, las pruebas adicionales del sistema son esenciales para garantizar la estabilidad y la confiabilidad de todo el sistema de protección. El enfoque basado en el sistema le permite tener en cuenta las interacciones complejas dentro de los sistemas de protección, mejorando significativamente la calidad de las pruebas.
Una automatización eficiente de las pruebas ahorra tiempo, reduce la carga de trabajo de los ingenieros de protección y evita las intervenciones manuales, que suelen dar lugar a errores. Tanto Test Universe como RelaySimTest ofrecen amplias capacidades para la realización de pruebas automatizadas. CMEngine proporciona una interfaz de programación flexible que permite personalizar los flujos de trabajo automatizados e integrarlos en sus aplicaciones de pruebas existentes, por ejemplo, en las pruebas de tipo y de rutina para fabricantes de relés.
noviembre 4, 2024
enero 12, 2026
julio 9, 2024
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:
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:
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
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.
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
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.
Ofrecemos un conjunto de potentes programas de pruebas y diversos módulos adicionales, entre los que se incluyen
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:
Nuestra herramienta de configuración puede ayudarle a seleccionar la mejor combinación para sus aplicaciones.
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