Introducción y arquitectura del relé numérico

<p>La mayoría de nosotros conocemos los relés electromagnéticos y los relés estáticos, pero es posible que la mayoría de nosotros no estemos bien familiarizados con los relés numéricos. Si defino un relé numérico, hablando honestamente, parecerá bastante difícil, pero en realidad son muy fáciles de usar y de implementar diferentes tipos de esquemas de protección. Sin embargo, voy a definir un relé numérico.

Los relés numéricos son dispositivos en los que las cantidades eléctricas medidas se muestrean secuencialmente y luego se convierten en datos numéricos que se procesan matemática o lógicamente para tomar la decisión de emitir el comando de disparo.

Los relés numéricos son básicamente relés digitales para los que los fabricantes han desarrollado hardware específico que se puede utilizar junto con el software adecuado para satisfacer diferentes necesidades de protección.

Un relé digital consta de hardware y software. La parte del hardware se describe brevemente a continuación.

UPC: CPU significa Unidad Central de Procesamiento, que es responsable del procesamiento de los algoritmos de protección y el filtrado digital.

Memoria:La memoria es de dos tipos. Uno es RAM (memoria de acceso aleatorio) y ROM (memoria de solo lectura). La RAM sirve para retener los datos de entrada al relé y procesar los datos durante la compilación del algoritmo.

La ROM se utiliza para almacenar el software necesario para el funcionamiento de Relay. Tambi√©n se necesita ROM para almacenar datos de eventos y perturbaciones. El registro de eventos y perturbaciones es una funci√≥n imprescindible para un rel√© digital porque estos datos se utilizan para solucionar cualquier evento. Un rel√© num√©rico t√≠pico puede almacenar hasta 520 eventos y 50 perturbaciones. La caracter√≠stica m√°s atractiva de dicho rel√© es que funciona en FIFO (primero en entrar, primero en salir). Supongamos que si el n√ļmero de perturbaciones supera las 50, el rel√© eliminar√° la √ļltima perturbaci√≥n y registrar√° una nueva perturbaci√≥n.

Módulo de entrada: El sencillo analógico del sistema de alimentación se reduce mediante el transformador de corriente y el transformador de potencial y luego se alimenta al relé numérico mediante un filtro de paso bajo. El filtro de paso bajo está incorporado en el módulo de entrada para eliminar cualquier ruido inducido en la línea debido al efecto de corona o inducción de la línea de alto voltaje cercana. La salida del filtro luego se alimenta a Muestra y retención (S/H)circuito.

A Circuito de muestreo y retención (S/H) se utiliza para mantener constante el valor instantáneo que cambia rápidamente durante el período de conversión para el procesamiento.

Adem√°s de la entrada anal√≥gica, los rel√©s num√©ricos tambi√©n est√°n dise√Īados para aceptar entrada digital. Se proporcionan terminales separados para las entradas anal√≥gicas y digitales.

Multiplexor y convertidor analógico a digital:

La CPU acepta la entrada en forma digital, pero la entrada del Transformador de corriente CT y el Transformador de potencial PT son de naturaleza anal√≥gica. Por lo tanto, se utiliza un convertidor A/D para convertir la se√Īal anal√≥gica en se√Īal digital. En caso de que m√°s de una cantidad anal√≥gica se convierta en forma digital, el multiplexor se usa para seleccionar cualquier entrada anal√≥gica a la vez para convertirla en forma digital.

Módulo de salida:

El m√≥dulo de salida proporcionado en el rel√© num√©rico son contactos digitales que se activan cuando la CPU toma una decisi√≥n de disparo. Estos contactos digitales de salida son un pulso que se genera como se√Īal de respuesta. El tiempo del pulso puede ser cambiado por el usuario.

Módulo de comunicación/entrada digital: Los Relés Numéricos cuentan con puertos seriales y paralelos para la interconexión con el sistema de control y comunicación de la subestación. Los contactos de salida digital de los relés numéricos se utilizan para el cableado con los relés auxiliares para extender el comando de disparo al disyuntor.

Software: Los rel√©s num√©ricos est√°n equipados con software para comunicarse con un dispositivo externo para programar el rel√© o se puede programar navegando a trav√©s del men√ļ de rel√©s.

Hardware para Medici√≥n: En principio, la configuraci√≥n de hardware discutida anteriormente se puede usar tanto para la funci√≥n de medici√≥n como para la de protecci√≥n. Sin embargo, considerando el orden de diferencia entre las magnitudes de corriente en caso de falla y carga, puede haber p√©rdida de precisi√≥n durante las aplicaciones de medici√≥n. Considere un caso hipot√©tico en el que la corriente de carga m√°xima es de 100 A y la corriente de falla m√°xima es 20 veces esta corriente de carga, es decir, 2000 A. Use un convertidor A/D unipolar de 12 bits para muestrear la se√Īal de corriente. Esto implica que la resoluci√≥n del convertidor A/D es 2000/(212-1)=0,488 A. Esta resoluci√≥n puede ser inadecuada para prop√≥sitos de medici√≥n.

Una soluci√≥n es aumentar la resoluci√≥n, es decir, el n√ļmero de bits en el convertidor A/D. Por ejemplo, se puede usar un convertidor A/D de 16 bits en lugar de un convertidor A/D de 12 bits.

Sin embargo, aumentar la cantidad de bits del convertidor A/D tambi√©n afecta la selecci√≥n del procesador. Una buena pauta de dise√Īo es elegir un procesador con el doble de bits de convertidor A/D. Esto asegura que los problemas de truncamiento y precisi√≥n num√©rica asociados con la aritm√©tica de precisi√≥n finita no causen una p√©rdida significativa de precisi√≥n. Por ejemplo, con un convertidor A/D de 16 bits, el procesador de 32 bits es la elecci√≥n natural. Alternativamente, se puede usar un amplificador de ganancia variable junto con el convertidor A/D. A corrientes bajas, se utiliza una configuraci√≥n de ganancia alta y, a corrientes altas, se prefiere una configuraci√≥n de ganancia baja. Sin embargo, durante el cambio de una configuraci√≥n a otra, se puede producir una p√©rdida de informaci√≥n. Por lo tanto, una soluci√≥n simple ser√≠a mantener separadas las funciones de medici√≥n y protecci√≥n.

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