Fundamentos De Medición Pmu

XIII ERIAC DÉCIMO TERCER ENCUENTRO REGIONAL IBEROAMERICANO DE CIGRÉ
Puerto Iguazú Argentina

24 al 28 de mayo de 2009

XIII/PI-B5 -14

Comité de Estudio B5 - Protecciones de Sistemas y Automatización de Subestaciones

FUNDAMENTOS DE LA MEDICIÓN DE SINCROFASORES

Roberto Cimadevilla* ZIV P+C - España

Resumen - Cada vez más compañías eléctricas optan por instalar unidades de mediciónfasorial (PMUs) en la red, con el fin de aprovechar las múltiples ventajas que ofrece la medida de fasorial. Con la finalidad de facilitar al usuario la aplicación de las PMUs, este artículo repasa los conceptos más importantes en la medida de sincrofasores, describe varios de los algoritmos empleados hoy en día para la obtención de dichos fasores y propone algunos métodos de prueba. PalabrasClave: PMU (Phasor Measurement Unit), DFT (Discrete Fourier Transform), GPS, Antialiasing, TVE (Total Vector Error).

1.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas eléctricos de hoy en día se encuentran cada vez más debilitados y sobrecargados, lo que ha reducido los márgenes de estabilidad. Las restricciones medioambientales están limitando la expansión de la red de transporte, a la vez que, alejan, cada vezmás, la generación del consumo final. Por otra parte, la gran presión del mercado eléctrico fuerza a las compañías eléctricas a aprovechar al máximo sus activos. Por ello, y dada la mayor calidad del suministro eléctrico exigida hoy en día, es necesario operar el sistema de una manera más eficiente. Las unidades de medición fasorial (Phasor Measurement Units - PMUs) presentan un importante númerode aplicaciones que permiten aumentar la eficacia de la red, por lo que cada vez más compañías eléctricas optan por emplearlas. Una PMU es un equipo de medida, protección y control, por lo que es necesario, por parte del usuario, definir unas especificaciones técnicas de acuerdo con las aplicaciones para las que se empleará dicho equipo. Algunos de los aspectos a definir pueden ser: sincrofasoresrequeridos (tensiones / intensidades, de fase / de secuencia), precisión en el cálculo de sincrofasores para diferentes condiciones, máximo tiempo de respuesta del proceso de filtrado, tasas de reporte necesarias, contenido de la trama enviada (número de señales digitales y analógicas, formato de los fasores y de la frecuencia, etc), características de registro, integración de la función de PMU enrelés de protección o registradores oscilográficos, etc. Por otra parte también se requiere la definición de un plan de pruebas que permita confirmar si la PMU cumple con los requisitos especificados. La norma IEEE C37.118 [1]es de gran ayuda a la hora de definir tanto la especificación técnica como el plan de pruebas, no obstante hay que tener en cuenta que existen aplicaciones cuyosrequerimientos están fuera de los especificados en dicha norma. El conocimiento de los algoritmos de las PMUs que existen hoy en día en el mercado facilita mucho la definición de los documentos antes citados. Este artículo revisa los conceptos más importantes en la medida de sincrofasores; repasa la definición de sincrofasor, algunos de los puntos más importantes de la norma C37.118, y describe losdiferentes algoritmos empleados hoy en día para la estimación de sincrofasores. También describe brevemente métodos de prueba.

* Parque Tecnológico, Edificio 210, 48170 Zamudio, Vizcaya (España) – r.cimadevilla@ziv.es

2.
2.1.

MEDIDA DE SINCROFASORES
Concepto de fasor

Las tensiones e intensidades de la red eléctrica son ondas senoidales que vienen representadas, de forma genérica, por laecuación x(t ) = Xm ⋅ cos( wt + φ ) (1), donde Xm representa el valor de pico de la onda, φ la fase, en radianes, en el instante t=0, y w = 2π f la frecuencia en rad/sg. Dicha onda coseno puede ser representada por la proyección en el eje de abscisas, o parte real, de un vector (representado en el plano complejo Re-Im), que rota a una velocidad w, y que forma, en el instante t=0, un ángulo φ con...