Los sistemas de protección diferencial de línea (definidos por el número ANSI 87L) operan en base al principio de comparación de corriente. Es decir, parten de que la corriente que entra a un objeto protegido sano es la misma que sale de él.
En caso de una línea de transmisión trifásica, la zona de protección consta de conductores limitados por un conjunto de TCs en cada extremo. Adicionalmente, cada extremo tiene un relé de protección diferencial de línea (definido con el código ANSI 87L) que monitorea las corrientes de las tres fases. Esto se muestra en la siguiente Figura, y se indica la conexión a una sola fase por simplicidad.
La protección diferencial de línea requiere de un enlace de comunicación entre los relés de los terminales de la línea. Así, se pueden enviar los valores de corriente (magnitud y ángulo), medidos localmente, de un extremo a otro. De modo que, cada relé pueda realizar la comparación diferencial y ordenar disparo a su interruptor asociado de manera independiente.
Es decir, la protección diferencial de línea necesita del sistema de telecomunicaciones para efectuar su función básica. El objetivo primordial es la transmisión de la información (mediciones de magnitud y ángulo de las corrientes de fase) en forma analógica o digital. En este caso, sin comunicación no hay protección. Por lo tanto, se debe utilizar un sistema de protección de respaldo que no se vea afectado por la falta de ese enlace de comunicación.
Medios de Comunicación para la Protección Diferencial de Línea
Generalmente, los medios de transmisión para la protección diferencial de línea son:
- Hilo Piloto (para líneas cortas: menores de 10 km).
- Microondas.
- Fibra Óptica (para líneas largas: hasta 200 km).
1. Teleprotección Diferencial de Línea Utilizando Hilo Piloto
El hilo piloto es una conexión galvánica (cable físico) utilizado como medio de transmisión para el intercambio de información entre los extremos de la línea. La comparación de las cantidades secundarias medidas en los extremos de la línea puede ser en la forma de señales de corriente o de tensión. Para este medio de transmisión se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- La compensación de la capacitancia del cable piloto.
- Las tensiones inducidas y diferencias de potencial entre las dos subestaciones externas de la línea.
- Monitoreo del hilo piloto.
- La aplicación del Hilo Piloto de se limita a longitudes menores de 10 km.
2. Teleprotección Diferencial de Línea Utilizando Fibra Óptica o Técnicas de Modulación
Los relés de cada extremo, que conforman la protección diferencial de línea, pueden intercambiar la información que requieren a través de los siguientes medios.
- Fibra Óptica conectada directamente a los relés, para longitudes hasta de 105 km. En estos casos usan su propio protocolo y ancho de banda.
- Un canal dedicado usando una conexión que cumpla las especificaciones de la ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones, del inglés: International Telecommunication Union) entre los relés y un equipo de telecomunicaciones de onda portadora, microondas o fibra óptica que puede incluso multiplexar el canal con otros canales de servicios como voz y datos, para líneas de hasta 200km. Mayores distancias pueden tener inconvenientes ya que los amplificadores de la señal que se requieren retrasan demasiado la señal para el propósito de protección.
Las técnicas de modulación empleadas pueden ser:
- Sistema de protección de línea por frecuencia modulada FM.
- Sistema de protección diferencial de línea por modelación de pulsos codificados PCM (del inglés: Pulse Code Modulation).
- Digital, exigencia del canal, velocidad o distancia máxima por canal.
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Fuentes
Subestaciones de Alta y Extra Alta Tensión, Colombia: Ingenieros Consultores Mejía Villegas S.A., 2da edición, 1991, pp. 405-542.
Numerical Differential Protection Relay 7UT51, version 3.0, Siemens AG.
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