Utilización de redes ANFIS y señales de corriente para localización de la zona de falla en sistemas de distribución de energía eléctrica

Using ANFIS networks and current signals for locating faults in power distribution systems

El problema de la localización de fallas en sistemas de distribución de energía eléctrica es muy importante debido a los requerimientos de continuidad del servicio, impuestos por las normativas de calidad propias del mercado eléctrico actual. En este artículo se presenta una alternativa de localización de fallas que sólo utiliza las señales de corriente medidas en la subestación de distribución, el conocimiento de la calibración del sistema de protecciones y redes neurodifusas ANFIS. A partir de las pruebas realizadas en un sistema de distribución prototipo, se obtienen buenos resultados para la localización de la zona donde se originó la falla. Estos resultados muestran la variación de la precisión del localizador ante el uso de diferentes características o descriptores de la señales de corriente. En el mejor de los casos, el error encontrado es inferior al 1%; pero también se presentan dos alternativas adicionales para las cuales el error es inferior al 4%, lo cual valida plenamente la propuesta aquí presentada.

Introducción

La calidad de la energía se ha convertido en un tema de estudio de gran interés tanto para los operadores de red como para los usuarios. Entre los aspectos más importantes de la calidad se tienen en cuenta la forma de onda y la continuidad del servicio. La importancia de estos aspectos está relacionada con el mercado desregulado que actualmente poseen varios países (Bollen, 2000).

La localización oportuna del sitio de falla está asociada a la reducción del tiempo de las interrupciones o pérdida de la continuidad del servicio. Con el fin de mejorar la prestación del servicio las empresas operadoras de red tienen la necesidad de localizar fallas en sistemas de distribución, pues esto mejora la continuidad del servicio y evita penalizaciones por la CREG, en caso de violación de los índices DES y FES (Mora et al., 2004, pp. 45-52).

El problema de la localización de fallas en sistemas de distribución es complejo debido a que estas presentan un alto número de ramificaciones. Las metodologías basadas en el modelo eléctrico de la red entregan como respuesta una distancia (asociada a la impedancia de falla), desde la subestación hasta el lugar donde ha ocurrido la falla (Takagi et al., 1981; Das, 1998; Novosel et al., 1998; Choi et al., 2004). Debido a la alta ramificación de la red, la distancia estimada se ajusta para varios ramales del sistema, de modo que existe un problema de múltiple estimación en la localización de la falla. Esto complica la tarea de ubicar el ramal que está bajo ella (Mora et al., 2005).

Como alternativa de solución al problema de localización  de fallas en sistemas de distribución, se propone una metodología que requiere de una base de datos de corriente en el dominio del tiempo y sus valores eficaces, medidos en el nodo de la subestación. En estas señales está contenida la información de la actuación de las protecciones del sistema cuando este está sometido a una falla.