¿Por qué el registrador digital de fallas es tan necesario en los sistemas de protecciones? ¿Para qué sirve?
El registrador digital de fallas, conocido como DFR por sus siglas en inglés «Digital Fault Recorder«, se encarga de hacer un registro detallado de las perturbaciones del sistema eléctrico para que los Ingenieros de Protecciones puedan hacer un análisis posterior a la falla e identificar la causa inicial de la perturbación y los efectos posteriores que ocasionó.
Con esto, podrán establecer las acciones adecuadas para corregir las partes del sistema eléctrico que estén más propensas a repetir las mismas perturbaciones.
¿Cómo funciona el Registrador Digital de Fallas?
El DFR es una función que se le agrega a los relés numéricos y que se configura vía software para que opere bajo ciertos valores umbrales. De modo que, cuando ocurre una perturbación en el sistema, el relé procede a iniciar la función DFR para operar con las siguientes características:
- Grabación de la forma de onda de las entradas analógicas del relé.
- Grabación de las entradas digitales del relé.
- Almacenamiento de varios registros de fallas, listos para descargar y para ser analizados por los Ingenieros de Protecciones.
- Registro de tiempo de varios segundos por cada perturbación.
- Activación desde cualquier canal de entrada analógica o digital. También puede activarse desde una cantidad derivada de una combinación de entradas, o manualmente.
- Detección de la distancia hacia la ubicación de la falla para uno o más alimentadores.
- Tiempo de grabación variable previa al disparo y posterior al disparo.
- Sincronización horaria (IRIG-B, GPS, entre otros).
- Tasas de muestreo programables.
- Formatos estándar de transferencia de datos (IEEE COMTRADE, IEC-610255-24, entre otros).
- Enlaces de comunicación al centro de control (Ethernet, módem, entre otros).
- Autocontrol y autodiagnóstico.
A continuación, definiremos con más detalle de qué se tratan las principales características del DFR.
Entradas Analógicas del Relé
Las entradas analógicas del relé son las que reciben las señales de corrientes y voltajes en la ubicación del registrador de fallas. Usualmente, se hace la conversión A/D de estas señales para que tengan alta resolución y garantizar la captura precisa de las formas de onda.
Entradas Digitales del Relé
Las entradas digitales del relé son las que reciben las señales de apertura del interruptor de potencia, la señal de operación del relé de protección, las señales entre disparos, entre otras, de modo que se pueda generar una imagen completa de la secuencia de eventos.
El registro de las señales digitales ayuda a verificar si la secuencia de operaciones posterior a la falla ha sido adecuada o no. Y, en caso de que se identifique que la secuencia de operaciones haya sido inapropiada, los Ingenieros podrán tomar acción para corregir las secuencias incorrectas.
Almacenamiento del Relé
Es indispensable que los relés con función de registrador de fallas tengan suficiente memoria para capturar y almacenar los datos de varias fallas antes de transferirlos para su análisis. Esto es con el objetivo de evitar la pérdida de los datos de las perturbaciones.
Arreglos de Activación del Registrador de Fallas
Sería perjudicial que el registrador de fallas no capture algunos eventos debido a que la configuración de la activación haya sido inadecuada. Por lo que es necesario que se configuren arreglos de activación flexibles entre umbrales de cualquier canal analógico o digital.
Tiempo de Grabación Variable
Los DFR deben tener la capacidad de capturar eventos en una amplia gama de escalas de tiempo. Esto es debido a que usualmente las perturbaciones del sistema de energía tienen duraciones variables, algunas duran pocos segundos, mientras otras pueden durar varios minutos.
Además, si el relé tiene tiempo de grabación variable entonces tendrá provisión de frecuencias de muestreo programables. Por lo que se podrán capturar transitorios a corto plazo con suficiente resolución. Y, al mismo tiempo, se podrán capturar suficientes transitorios a largo plazo trayendo la ventaja de permitir que se lleve a cabo un análisis de eventos aún más detallado.
Cabe destacar que el registro de cada perturbación se suele dividir en tres secciones: período de tiempo antes de la falla, período de tiempo durante la falla, y período de tiempo posterior a la falla. Y cada uno de esos períodos puede tener diferentes tasas de muestreo.
Sincronización Horaria
Es necesario que los relés incluyan la sincronización de tiempo, ya que esto permite que la grabación de un relé se alinee con la grabación de otro relé que haya registrado el mismo evento. De esta forma, se podrá obtener una imagen más completa de los eventos y realizar análisis óptimos.
Transferencia de Datos del Registrador de Fallas
La importancia de que los relés DFR tengan la disponibilidad de descargar la información registrada reside en que las subestaciones donde están instalados normalmente no están tripuladas. En este sentido, existen estándares que facilitan el intercambio de datos, de los cuales el más conocido es el IEEE COMTRADE. Adicionalmente, existen innumerables softwares para PC que facilitan el procesamiento de los datos descargados de los DFR, con la capacidad de realizar análisis de todo tipo para facilitar la toma de decisiones de corrección de la red.
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Referencias Bibliográficas
ALSTOM GRID (2011). Network Protection and Automation Guide. Edition May 2011.
Taylor and Francis Group, LLC. (2006). Protective Relaying, Principles and Applications. Third Edition.
SIEMENS Brochure: SIPROTEC 7KE85 Profile (siemens.com)