Sistema para localización de faltas en líneas subterráneas de distribución eléctrica de media tensión, mediante una red distribuida de sensores de corriente

Abstract

Uno de los elementos más importantes de una red eléctrica es su sistema de distribución y transporte. Sin embargo, este sistema puede verse afectado por agentes externos o por el propio deterioro de sus elementos. Estos eventos indeseables suelen denominarse “faltas” y se traducen habitualmente en una interrupción del suministro eléctrico. En este sentido, antes de poder emprender las acciones paliativas el operador de la red debe localizar el punto donde ésta se ha originado. A esta tarea se la conoce con el nombre de “localización de faltas”. Tradicionalmente, la localización de faltas ha consistido en distintos métodos de campo que mediante inspección visual recorrían el trazado de la línea en busca del origen de la falta. Con el tiempo, esta disciplina ha ido mejorando mediante el desarrollo de métodos más avanzados, capaces de estimar la distancia existente hasta el punto de falta. No obstante, estos desarrollos estaban más orientados a resolver el problema sobre redes de transporte, más instrumentalizadas y simples que las redes de distribución. Es más, esta problemática se ve agravada por la importante evolución que están sufriendo en los últimos años las redes eléctricas, persiguiendo el paradigma de “red inteligente” o Smart Grid, y donde una de sus características principales es una fuerte presencia de generación distribuida. Esta nueva filosofía de red, donde los flujos energéticos dejan de ser unidireccionales, haciendo inviable la aplicación de soluciones clásicas de localización, y plantea en este sentido, una activa línea de investigación, impulsada en gran medida por las propias compañías distribuidoras, cuyo interés estratégico confluye con su necesidad de mejorar los mecanismos de localización ante estos nuevos escenarios de operación. En este sentido el presente trabajo de tesis se enmarca en esa línea de investigación abordando temas como la definición y causa de las faltas, los procedimientos típicos ante un evento de falta, el marco normativo legal, así como los nuevos retos a los que se enfrentan los sistemas de distribución en una Smart Grids. Así pues, este análisis ha sido completado con un profundo examen de estado del arte en el ámbito de la localización de falta, estudiándose exhaustivamente algunos de los métodos de localización más importantes. Finalmente, como aportación principal del presente trabajo se proponen dos novedosos métodos de localización de faltas, orientados a resolver este problema en redes de distribución eléctrica subterránea de media tensión, y cuya principal característica es que únicamente requieren medidas de fasores corriente, a diferencia de los métodos tradicionales estudiados en la literatura que requieren medidas tanto de corriente como de tensión (no siendo fácil acceder a esta última en este tipo de redes). Por un lado, el primero de los métodos plantea explotar las características típicas de este tipo de redes, y mediante un análisis de las corrientes de malla, determinar la posición de la falta. Por otro lado, el segundo de los métodos, plantea una filosofía completamente distinta, que implica desplegar sobre el sistema una red distribuida de sensores de corriente, que de forma colaborativa es capaz de estimar los puntos donde se origine una fuga de corriente. En ambos casos, los resultados de ambos métodos han sido respaldados por un estudio comparativo con otros métodos de localización ya aceptados por la comunidad científica, poniendo dichos resultados de manifiesto la bondad de los métodos propuestos y por consiguiente, la calidad del presente trabajo de investigación.