UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN
FACULTAD DE INGENIERIA
INSTITUTO DE ENERGIA ELECTRICA

DIPLOMATURA:

Estado Actual y Prospectiva de Protección de Sistemas Eléctricos De Potencia

UNIDAD EJECUTORA
Instituto de Energía Eléctrica (IEE), Facultad de Ingeniería (FI), UNSJ – CONICET

PROFESOR RESPONSABLE
Dr. Ing. John Morales

ASIGNACIÓN HORARIA
240 horas totales (135 horas de dictado de clases y 105 horas de prácticas y consultas)

Duración: Nueve semanas (6 semanas de clases teórico-prácticas y 3 semanas de prácticas y consultas)

Periodo: 06 de mayo al 05 de julio de 2024

MODALIDAD
Se desarrollará mediante el dictado de clases teóricas y prácticas con utilización de modelos digitales de cálculo. Las clases se impartirán de forma presencial en el Instituto de Energía Eléctrica.

SISTEMA DE EVALUACIÓN
Evaluación final teórico-práctica integradora.

CERTIFICACIÓN
Se emitirá certificado de aprobación a quienes alcancen un puntaje de 7/10 o mayor en la evaluación final y, además, cumplan con al menos el 70% de asistencia a las clases teóricas. Los certificados serán emitidos por el Departamento de Estudios de Posgrado de la FI – UNSJ.

DESTINATARIOS
Ingenieros Eléctricos, Electromecánicos y Profesionales Graduados afines de Instituciones Gubernamentales, Educativas y de I+D, Empresas del Sector Energético-Eléctrico.

MOTIVACIÓN
En la economía global, es clara la tendencia de la implementación del conocimiento científico al sistema productivo y estratégico de un país, lo que conlleva a un avance tecnológico muy importante. En el sector eléctrico se sugieren abordar mejoras de la eficiencia de las redes eléctricas, su operatividad, el manejo inteligente de datos, la
introducción de fuentes renovables de energía, esto con el objetivo que los sistemas eléctricos sean confiables, con la capacidad de transportar la energía eléctrica sin interrupciones en la continuidad del servicio. Por otra parte, se ha incentivado el desarrollo de Redes Eléctricas Inteligentes (REI) integradas a las Tecnologías de la Información y la comunicación TIC, como una de las soluciones para proteger, monitorear y optimizar el trabajo de los elementos de la red eléctrica, donde una de las aristas de este nuevo paradigma, es la monitorización y análisis automático para detectar, analizar y localizar anomalías en la red. Una de las características más importantes de una REI es su capacidad de restaurar automáticamente el servicio eléctrico a tantos usuarios como sea viable en el menor tiempo
posible. Los IEDs (Intelligent Electronic Devices), la automatización y protección de Subestaciones Transformadoras y la gestión inteligente de datos (utility IT) juegan un rol primordial para el análisis de fenómenos que se puedan presentar en la red eléctrica. Basado en lo anteriormente dicho, y con el fin de realizar un análisis completo de
protecciones eléctricas, es necesario realizar diferentes pasos o procesos, empezando desde el análisis de cortocircuitos, ajuste y coordinación de las funciones de protección, hasta finalmente realizar las pruebas en campo usando equipos portátiles de inyección. Lo anteriormente dicho, ha sido la metodología estándar aplicada a lo largo de muchas décadas por los ingenieros especialistas en protecciones eléctricas enfocados en relés del dominio
fasorial. Sin embargo, la tendencia tecnológica de protecciones eléctricas, ha permitido el desarrollo actual de equipos electrónicos inteligentes del dominio del tiempo, mismos que tienen características ultrarrápidas en comparación a los relés fasoriales. No obstante, una de las principales características de las Smart Grids son el alto nivel de penetración de los recursos energéticos distribuidos (DER) y los requisitos para mejorar la confiabilidad del
sistema de energía eléctrica bajo diferentes condiciones anormales. Se debe garantizar que después de presentarse un cortocircuito, los equipos de protección actúen en un tiempo muy rápido, aproximadamente menor a 160 milisegundos, esto con el fin de que los DER no sean desconectados. Con el fin de poder garantizar este tiempo de actuación, actualmente relés de protección del dominio del tiempo (basado en cantidades incrementales y en ondas
viajeras) son utilizados en líneas de transmisión. Si bien se han podido introducir en el mercado actual, relés de protección basado en el dominio del tiempo, estos equipos presentan grandes retos y desafíos para los ingenieros de
protecciones tanto desde el punto de vista del cálculo de corrientes incrementales de cortocircuito como el ajuste de sus funciones de protección.

Basado en lo anteriormente dicho y a otras características a cumplir por parte del sistema de protecciones, los objetivos del presente curso son:

OBJETIVOS

Objetivo General:
Brindar conocimientos relativos correspondientes la protección de sistemas eléctricos de potencia, incluyendo los métodos de cálculo de corrientes de cortocircuitos, ajuste y coordinación de esquemas de protección, pruebas de inyección, automatización de subestaciones basado en la norma IEC61850 y conceptos de procesamiento de señales
involucrados en el desarrollo relés de protección.

Objetivos Específicos:

• Formar al estudiante en las bases teóricas y aplicación de los sistemas eléctricos de potencia.
• Abordar en forma integral y holística la temática de la protección de sistema eléctricos de potencia tanto desde el punto de vista de docencia, transferencia e investigación.
• Estudiar y comprender los fundamentos de cálculo de corrientes de cortocircuitos tradicionales.
• Comprender los fundamentos del cálculo de cantidades incrementales de corrientes de cortocircuito.
• Identificar y analizar las causas de fallas y su comportamiento en diferentes elementos del Sistema Eléctrico de Potencia.
• Utilizar herramientas de softwares especializado para el análisis de fallas, ajuste y coordinación de protecciones como pruebas de inyección.
• Comprender la influencia de los Recursos Energéticos Distribuidos en las protecciones eléctricas.
• Comprender los fundamentos de protección de líneas de transmisión basado tanto en relés fasoriales como en relés del dominio del tiempo.
• Realizar ejemplos prácticos.
• Utilizar herramientas de softwares especializado tales como (DigSilent y ATP)
• Comprender los fundamentos de automatización de subestaciones.
• Comprender los fundamentos de pruebas de inyección de relés fasoriales y del dominio del tiempo.

CONTENIDOS MÍNIMOS

Módulo I: Fundamentos de los sistemas de protección. Repaso de conceptos sobre Estudios de Funcionamiento y Protección de líneas.
Términos y definiciones de protecciones eléctricas.
Cálculo de fallas simétricas y asimétricas.
Protección fasorial de líneas de transmisión.
Caracterización y protección de transformadores de potencia.
Configuraciones de barras y protección diferencial, direccional, comparación de fases

Módulo II: Protección de generadores. Protección de redes de distribución y protección de redes de baja tensión. Protecciones digitales
Protección contra fallas del estator, rotor y anomalías externas.
Estructura, funcionamiento y ajuste de equipos de protección para redes de
distribución.
Características de arranque de motores
Elementos de protección en redes industriales
Arquitectura de relés de protección.
Técnicas de procesamiento de señales aplicado a relés de protección.
Inteligencia artificial y machine learning aplicado a relés de protección.

Módulo III: Respuesta de falla de inversores de recursos energéticos distribuidos. Corrientes de cortocircuito aplicadas a recursos energéticos distribuidos y relés del dominio del tiempo. Ajuste de relés de protección basado en el dominio del tiempo y Pruebas de inyección de relés de protección.
Respuesta de fallas y proceso subtransitorio, transitorio y estable.
Cantidades incrementales y ondas viajeras aplicadas a relés de protección de ultra alta velocidad.
Equipos de inyección portátil para relés de protección fasoriales y del dominio del tiempo
Fundamentos de IEC 61850.
Historia, ventajas, objetivos.
Modelo de información.
Estructura Jerárquica.
Nodos Lógicos Asociados a Elementos.
Nodos Lógicos Asociados a Protecciones.
Ejemplos.

PROGRAMA ANALÍTICO

MODULO I:
1. Fundamentos de los sistemas de protección. Términos y definiciones utilizados la técnica de protecciones. Tipos de solicitaciones. Clasificación de los relés. Conceptos generales sobre protección de componentes.
2. Repaso de conceptos sobre Estudios de Funcionamiento. Conceptos sobre cálculo de fallas. Cálculo de fallas simétricas. Cálculo de fallas asimétricas. Componentes simétricas. Resolución de problemas prácticos. Conceptos sobre flujo de potencia. Conceptos de cálculo matriciales de redes. Modelación de componentes. Nodos P-Q, P-V y Snack. Cálculo de flujo de cargas por el método de Gauss-Seidel y Newton- Raphson. Problemas prácticos. Conceptos sobre estabilidad sincrónica de sistemas eléctricos. Estabilidad de ángulo del rotor. Características de la máquina sincrónica. Relación ángulo versus potencia. El fenómeno de estabilidad. Estabilidad de pequeñas y grandes perturbaciones. Ecuación Diferencial de Movimiento de la Máquina Sincrónica. Criterio de Estabilidad.
3. Protección de líneas. Protección de Sobrecorriente. Conceptos generales. Distintas características tiempo – corriente de los relés de sobrecorriente. Coordinación. Protección de distancia. Conceptos generales. Lugar de falla en el plano de impedancias aparentes. Lugar de carga en el plano de impedancias aparentes. Lugar de oscilaciones de potencia en el plano de impedancias aparentes. Elección de las características de los relés. Obtención de las características de los relés. Coordinación de los Relés de Distancia. Sistemas de teleprotección aplicados a la Protección de Distancia. Aplicación del recierre automático. Protección Diferencial. Conceptos generales. Medios de comunicación de las señales. Diferentes tipos de Protección Diferencial.
4. Protección de transformadores. Conceptos Generales. Sobrecargas de los Transformadores. Fallas en los Transformadores. Fallas en el interior de la cuba. Fallas en el exterior de la cuba. Perturbaciones en la Red que Afectan a los Transformadores. Fallas no eliminadas por sus protecciones específicas. Sobretensiones. Protección del
Transformador contra Sobrecargas. Protección térmica. Protección de Imagen Térmica. Protección del Transformador contra Fallas en el Interior y en el Exterior de la Cuba. Protección Diferencial. Protección de Tierra Restringida. Protección mediante detección de gases. Protección de Cuba. Protección del Transformador contra
Perturbaciones en la Red. Protección contra sobretensiones. Protección contra fallas en la red no eliminadas por sus protecciones específicas.
5. Protección de barras. Conceptos Generales. Tipos de Fallas que se Presentan en la Zona de Barras. Distintas Configuraciones de Barras. Barras simples. Barras con acoplamiento longitudinal. Barras con acoplamiento transversal. Barras en anillo. Criterios de Protección. Sistemas de Protección Específica. Protección Diferencial.
Protección Direccional. Protección por Comparación de Fases. Protección de Estructura.

MODULO II:
1. Protección de generadores. Fundamentos. Protección contra falla fase-fase del estator. Protección contra falla a tierra de campo. Protección contra falla a tierra del arrollamiento del estator. Protección contra frecuencias anormales. Protección de pérdida de campo. Protección por desbalance de corrientes (secuencia negativa).
Energización involuntaria. Otras.
2. Protección de redes de distribución. Introducción. Reconectadores automáticos. Clasificación de los reconectadores. Instalación y funciones de los reconectadores. Seccionalizadores. Fusibles. Fusibles de expulsión. Mecanismo de operación. Fusibles limitadores de la corriente. Construcción. Mecanismo de operación. Coordinación de la actuación de los dispositivos. Coordinación fusible-fusible. Coordinación de las curvas tiempo-corriente. Coordinación reconectador – fusible. Coordinación reconectador – reconectador. Reconectadores hidráulicos. Reconectadores con control electrónico. Coordinación relé – reconectador. Coordinación de Seccionalizadores con
reconectadores y relés. Coordinación relé – fusible. Ejemplos de ajuste y coordinación. Optimización de esquemas de protección.
3. Protección de redes de baja tensión. Introducción. Elementos de protección de redes de baja tensión. Fusibles, interruptores termomagnéticos, interruptores diferenciales. Tipos. Modelos. Principio de funcionamiento. Protección de líneas y cables de baja tensión. Líneas troncales. Líneas de derivación. Protección de cuadros de motores de baja tensión. Selección y coordinación de los dispositivos de protección. Ejemplos de aplicación.
4. Protecciones Digitales. Fundamentos. Arquitectura de los relés digitales. Algoritmos de filtrado digital. Prefiltrado analógico. Concepto de muestreo y filtro anti-aliasing. Algoritmos de protección basados en estimación de fasores y algoritmos basados en estimación de parámetros. Aplicaciones a distintas funciones de protección. Ejemplos.

MODULO III:
1. Respuesta de falla de inversores de recursos energéticos distribuidos. Topología de conexión. Enforque común de conexión. Respuesta de fallas. Normativa IEEE 1547. Etapa de la corriente de corto circuito. Subtransitorio. Transitoria. Estable.
2. Corrientes de cortocircuito aplicadas a recursos energéticos distribuidos y relés del dominio del tiempo. Cantidades incrementales. Conceptos de protección del dominio del tiempo. Métodos de cálculos de cantidades incrementales de corrientes de cortocircuito. Fallas de fase. Fallas de tierra. Cálculo de ejercicios propuestos. Aplicación del software DigSILENT PowerFactory. Determinación de ondas viajeras. Conceptos básicos. Transformada de Clarke. Aplicación del software ATPDraw.
3. Ajuste de relés de protección basado en el dominio del tiempo. Guía para el ajuste de relés del dominio del tiempo. Esquemas de protección basado en cantidades incrementales. Esquemas de protección basado en ondas viajeras. Ejercicios de aplicación.
4. Pruebas de inyección de relés de protección. Protecciones fasoriales. Pruebas de puesta en servicio o aceptación en sitio de relés fasoriales. Equipo de prueba. Ejemplos de configuración de esquemas. Requisitos técnicos para la prueba de protecciones basadas en el dominio del tiempo. Dificultades para la prueba y puesta en servicio de los elementos de ondas viajeras. Posibles soluciones. Simulación independiente de pulsos de ondas viajeras. Superposición de pulsos de ondas viajeras. Equipo de prueba portátil SEL-T4287
5. IEC 61850. Fundamentos de IEC 61850. Historia, ventajas, objetivos. Modelo de información. Estructura Jerárquica. Nodos Lógicos Asociados a Elementos. Nodos Lógicos Asociados a Protecciones. Ejemplos.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

• Módulo I: 6 al 17 de mayo de 2024
• Práctica Módulo I: 20 al 24 de mayo de 2024
• Módulo II: 27 de mayo al 7 de junio de 2024
• Práctica Módulo II: 10 al 14 de junio de 2024
• Módulo III: 17 al 28 de junio de 2024
• Práctica Módulo III: 1 al 2 de julio de 2024
• Práctica complementaria: 3 al 5 de julio de 2024

ARANCEL

$ 400.000 (pesos cuatrocientos mil) a residentes de Argentina y USD 1.200 (dólares mil doscientos) a extranjeros.
Se puede abonar en un pago o en 5 (cinco) cuotas sin interés, debiéndose pagar la primera cuota antes del inicio de la diplomatura. Consultar por descuentos y/o becas para alumnos de programas de posgrado; docentes y/o investigadores universitarios; egresados de la UNSJ; dos o más profesionales de la misma institución/empresa.

INSCRIPCIONES

Las preinscripciones se realizarán a través del Instituto de Energía Eléctrica (jmorales@iee-unsjconicet.org), (WhatsApp: +5492644038331) y la inscripción final en el Departamento de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingeniería – UNSJ.

COSTOS Y FINANCIAMIENTO

Los fondos serán administrados por el Departamento de Estudios de Posgrado de la FI -UNSJ, mediante la Fundación UNSJ, a quienes se destinará el porcentaje correspondiente por los gastos administrativos (15/100) y bancarios (0,25/1000). Toda la infraestructura y recursos tecnológicos necesarios para el dictado de la diplomatura serán provistos por el IEE.}