Tesis-Proteccion-de-Distancia-21

Vista previa del material en texto

I 
 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
UNIDAD “ZACATENCO” 
“ESTUDIO DE ESQUEMAS DE PROTECCIÓN DE DISTANCIA CON CANAL DE 
COMUNICACIÓN PARA LÍNEAS DE TRANSMISIÓN” 
 
TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
INGENIERO ELECTRICISTA 
 
PRESENTAN 
AGUILAR SALDIVAR OSCAR URIEL 
PERALTA GARCIA OWEN ARAMIZ 
ASESORES 
Dr. GERMÁN ROSAS ORTIZ 
 Dr. DANIEL RUIZ VEGA 
 
 CIUDAD DE MÉXICO FEBRERO 2017 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 II 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 III 
RESUMEN 
 
Los sistemas de transporte y suministro de Energía Eléctrica como lo son las líneas de 
transmisión encargadas de ofrecer al consumidor un servicio continuo y de calidad 
siempre están expuestos a diferentes tipos de fallas las cuales pueden ocurrir en 
cualquier instante y provocar daños al sistema e interrupciones en el suministro de 
Energía Eléctrica. 
Por esta razón y para brindar una mayor seguridad y confiabilidad en la línea de 
transmisión se necesita una protección la cual tenga como objetivo despejar cualquier 
tipo de falla en el menor tiempo posible evitando que se generen daños graves a 
equipos y a personas asegurando que el suministro de energía sea continuo. 
El relevador de distancia es un elemento importante en la protección de líneas de 
transmisión ya que ofrece características que vuelven a este dispositivo seguro, rápido, 
y confiable, por lo que en este trabajo se considera conveniente utilizar a este elemento 
para la realización de pruebas en diferentes tipos de fallas y comprobar el 
comportamiento en diferentes casos que se implementaran así como algunos 
esquemas de protección del relevador y comparar cada uno de ellos para saber cual 
resulta más seguro y confiable. 
La construcción de este relevador y de la línea de transmisión que será puesta a prueba 
se realizara en la herramienta Simulink de Matlab, el cual nos ofrece bloques 
programables para la construcción de estos elementos y así obtener los resultados 
esperados. 
 
 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 IV 
ÍNDICE 
RESUMEN .............................................................................................................................................................. III 
ÍNDICE ................................................................................................................................................................... IV 
ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................................... IX 
ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................................................... XIX 
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................................................ XX 
JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................................................... XXI 
OBJETIVOS ......................................................................................................................................................... XXII 
GENERAL ................................................................................................................................................................ XXII 
ESPECÍFICOS .......................................................................................................................................................... XXII 
GLOSARIO DE TÉRMINOS .................................................................................................................................. XXIII 
CAPÍTULO 1 PROTECCIÓN DEL RELEVADOR DE DISTANCIA ..................................................................................... 1 
1.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................... 2 
1.2 SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA ...................................................................................................................... 2 
1.2.1 Estructura de un sistema eléctrico de potencia ........................................................................................... 2 
1.2.2 Líneas de transmisión .................................................................................................................................. 3 
1.2.2.1 Líneas de transmisión cortas .................................................................................................................................. 3 
1.2.2.2 Líneas de transmisión medianas ............................................................................................................................. 4 
1.2.2.3 Líneas de transmisión largas ................................................................................................................................... 5 
1.3 SISTEMAS DE PROTECCIÓN .................................................................................................................................. 6 
1.3.1 CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN ................................................................................... 6 
1.3.2 ZONA DE PROTECCIÓN DE LOS RELEVADORES ............................................................................................ 7 
1.3.3 CARActerÍsticas de la protección Primaria y de respaldo ............................................................................ 8 
1.3.3.1Protección Primaria (PP) .......................................................................................................................................... 8 
1.3.3.2 Protección de respaldo ........................................................................................................................................... 9 
1.3.4 protecciones para un sistema elÉctrico de potencia. ................................................................................... 9 
1.3.4.1 Protección de sobrecorriente. ................................................................................................................................ 9 
1.3.4.2 Tipos de relevadores de sobrecorriente. .............................................................................................................. 10 
1.3.4.3 Relevadores de corriente definida. ...................................................................................................................... 11 
1.3.4.4 Relevadores de tiempo definido o tiempo/corriente definidos. .......................................................................... 11 
1.3.4.5 Relevadores de tiempo inverso. ........................................................................................................................... 12 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 V 
1.3.4.6 Relevadores direccionales de C.A. ........................................................................................................................ 12 
1.3.4.7 La Protección Diferencial. ..................................................................................................................................... 13 
1.4 PROTECCIÓN DE DISTANCIA .............................................................................................................................. 14 
1.4.1 PRINCIPIO BASICO DE OPERACIÓN ............................................................................................................ 15 
1.4.2CARACTERÍSTICAS DE LOS RELEVADORES DE DISTANCIA .......................................................................... 15 
1.5 TIPOS DE RELEVADORES DE DISTANCIA ............................................................................................................. 16 
1.5.1 RELEVADOR DE DISTANCIA DE TIPO IMPEDANCIA .................................................................................... 16 
1.5.2 RELEVADORES DE DISTANCIA DE TIPO REACTANCIA ................................................................................. 17 
1.5.3 RELEVADORES DE DISTANCIA TIPO MHO .................................................................................................. 19 
1.5.4 RELEVADORES DE DISTANCIA CON CARACTERÍSTICA POLIGONAL ............................................................ 20 
1.6 VENTAJAS DE LOS RELEVADORES DE DISTANCIA ............................................................................................... 21 
1.7 CRITERIOS DE AJUSTE DEL RELEVADOR DE DISTANCIA ...................................................................................... 22 
1.7.1 Zona 1 ........................................................................................................................................................ 23 
1.7.2 Zona 2 ........................................................................................................................................................ 23 
1.7.3 Zona 3 ........................................................................................................................................................ 24 
1.8 TIPOS DE FALLA ...................................................................................................................................................... 25 
1.8.1 FALLA FASE A FASE .................................................................................................................................... 25 
1.8.2 FALLA FASE A TIERRA ................................................................................................................................. 32 
1.8.3 EJEMPLO BASICO DE UN RELEVADOR DE DISTANCIA ............................................................................ 36 
CAPITULO 2 ESQUEMAS DE RELEVADORES DE DISTANCIA EN LINEAS DE TRANSMISIÓN ..................................... 41 
2.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................. 42 
2.2 RELEVADOR DE DISTANCIA SIN CANAL DE COMUNICACIÓN ............................................................................................... 42 
2.3 RELEVADORES DE DISTANCIA CON COMUNICACIÓN ......................................................................................... 44 
2.4 ESQUEMAS DE DISPARO DE TRANSFERENCIA. ................................................................................................... 46 
2.4.1 DISPARO DIRECTO TRANSFERIDO EN SUBALCANCE (DUTT) ...................................................................... 46 
2.4.2 DISPARO PERMISIVO TRANSFERIDO EN SOBREALCANCE (POTT) .............................................................. 47 
2.4.3 DISPARO PERMISIVO TRANSFERIDO EN SUBALCANCE (PUTT) .................................................................. 49 
CAPITULO 3 DISEÑO DE UN ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE UNA LINEA DE TRANSMISIÓN EN SIMULINK DE 
MATLAB ............................................................................................................................................................... 52 
3.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................. 53 
3.2 MODELADO DE UNA LÍNEA DE TRASMISIÓN ...................................................................................................... 53 
3.2.1 GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA ...................................................................................................... 53 
3.2.2 BARRAS ...................................................................................................................................................... 53 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 VI 
3.2.3 TRANSFORMADORES DE CORRIENTE (TC’S) .............................................................................................. 53 
3.2.4 TRANSFORMADORES DE POTENCIAL (TP’S) ............................................................................................... 53 
3.2.5 INTERRUPTORES DE POTENCIA .................................................................................................................. 54 
3.2.6 RELEVADOR ELÉCTRICO ............................................................................................................................. 54 
3.2.7 SISTEMA DE COMUNICACIÓN .................................................................................................................... 54 
3.3 DIAGRAMA UNIFILAR DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN A SIMULAR. .................................................................... 55 
3.4 ESQUEMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN EN SIMULINK ................................................................................... 56 
3.4.1 Bloques que componen al modelo de la línea de Transmision en Simulink ............................................... 58 
3.4.1.1 Bloque grupo Generación -Transformación de C.A .............................................................................................. 58 
3.4.1.2 Bloque de Amortiguamiento RLC serie. ................................................................................................................ 59 
3.4.1.3 Bloque de línea modelo Pi .................................................................................................................................... 60 
3.4.1.4 Bloques de medición. ........................................................................................................................................... 61 
3.4.1.5 Bloque del Transformador de Corriente (TC) ....................................................................................................... 62 
3.4.1.6 Bloque del trasformador de Potencial (TP) .......................................................................................................... 63 
3.4.1.7 Bloque Interruptor de Potencia ............................................................................................................................ 64 
3.4.1.8 Bloque Generador de Fallas .................................................................................................................................. 65 
3.5 ESTRUCTURA GENERAL DE UN RELEVADOR DE DISTANCIA ............................................................................... 66 
3.5.1 UNIDAD de Conversión de la señal ............................................................................................................ 66 
3.5.2 UNIDAD de impedancia medida ................................................................................................................ 67 
3.5.3 UNIDAD zonas disparo ............................................................................................................................... 68 
3.5.4 UNIDAD de tipo de falla ............................................................................................................................. 69 
3.5.5 UNIDAD DE LA DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA ........................................................................................ 70 
3.6 ESQUEMA DEL RELEVADOR DE DISTANCIA EN SIMULINK .................................................................................. 71 
3.6.1 Bloque de Conversión de Señal ..................................................................................................................73 
3.6.2 Bloque de IMPEDANCIA MEDIDA ............................................................................................................... 75 
3.6.3 Bloque de Zonas de Disparo ...................................................................................................................... 78 
3.6.4 Bloque DE distancia al punto de Falla. ...................................................................................................... 80 
3.6.5 Bloque del tipo de falla .............................................................................................................................. 82 
3.6.6 Lógica de Disparo al interruptor ................................................................................................................ 86 
3.6.7 AJUSTE DE LA SEÑAL DE DISPARO AL INTERRUPTOR ................................................................................. 87 
CAPITULO 4 ANÁLISIS DE OPERACIÓN DE LOS ESQUEMAS DE PROTECCIÓN ........................................................ 88 
4.1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................... 89 
4.2 PRUEBAS REALIZADAS EN RELEVADOR SIN CANAL DE COMUNICACIÓN. ............................................................................... 89 
4.2.1 CASO FALLA MONOFASICA AL 30% ............................................................................................................ 90 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 VII 
4.2.2 CASO FALLA MONOFASICA AL 90% ........................................................................................................... 97 
4.2.3 CASO FALLA BIFASICA AL 30% .................................................................................................................. 102 
4.2.4 CASO FALLA BIFASICA AL 90% .................................................................................................................. 107 
4.2.5 CASO FALLA BIFASICA A TIERRA AL 30% .................................................................................................. 112 
4.2.6 CASO FALLA BIFASICA A TIERRA AL 90% .................................................................................................. 117 
4.2.7 CASO FALLA TRIFASICA AL 30% ................................................................................................................ 122 
4.2.8 CASO FALLA TRIFASICA AL 90% ................................................................................................................ 127 
4.3 PRUEBAS REALIZADAS EN RELEVADORES CON CANAL DE COMUNICACIÓN. ESQUEMA DUTT (DISPARO DIRECTO TRANSFERIDO EN 
SUBALCANCE) ............................................................................................................................................................ 132 
4.3.1 CASO FALLA MONOFASICA AL 30% .......................................................................................................... 133 
4.3.2 CASO FALLA MONOFASICA AL 90% .......................................................................................................... 140 
4.3.3 cASO FALLA BIFÁSICA AL 30% .................................................................................................................. 143 
4.3.4 CASO FALLA BIFASICA AL 90% .................................................................................................................. 149 
4.3.5 CASO FALLA TRIFASICA AL 30% ................................................................................................................ 152 
4.3.6 CASO FALLA TRIFASICA AL 90% ................................................................................................................ 158 
4.4 PRUEBAS REALIZADAS EN RELEVADORES CON CANAL DE COMUNICACIÓN. ESQUEMA POTT (DISPARO PERMISIVO TRANSFERIDO EN 
SOBREALCANCE .......................................................................................................................................................... 161 
4.4.1 CASO FALLA monofasicA AL 30% ............................................................................................................. 162 
4.4.2 CASO FALLA MONOFASICA AL 90% .......................................................................................................... 169 
4.4.3 cASO FALLA BIFASICA AL 30% .................................................................................................................. 172 
4.4.4 CASO FALLA BIFASICA AL 90% .................................................................................................................. 178 
4.4.5 CASO FALLA TRIFASICA AL 30% ................................................................................................................ 180 
4.4.6 CASO FALLA TRIFASICA AL 90% ................................................................................................................ 186 
4.4.7 Caso con resistencia de falla .................................................................................................................... 188 
4.5 PRUEBAS REALIZADAS EN RELEVADORES CON CANAL DE COMUNICACIÓN. ESQUEMA PUTT (DISPARO PERMISIVO TRANSFERIDO EN 
SUBALCANCE) ............................................................................................................................................................ 191 
4.5.1 CASO FALLA MONOFÀSICA AL 30% .......................................................................................................... 192 
4.5.2 CASO FALLA MONOFÀSICA AL 90% .......................................................................................................... 199 
4.5.3 CASO FALLA BIFÀSICA AL 30% .................................................................................................................. 202 
4.5.4 CASO FALLA BIFÀSICA AL 90% .................................................................................................................. 208 
4.5.5 CASO FALLA TRIFÀSICA AL 30% ................................................................................................................ 210 
4.5.6 CASO FALLA TRIFÁSICA AL 90% ................................................................................................................ 216 
4.6 RESULTADOS OBTENIDOS ....................................................................................................................................... 218 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 VIII 
CAPITULO 5 CONCLUSIONES...............................................................................................................................219 
5.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................... 220 
5.2 CONCLUSIONES ............................................................................................................................................... 220 
REFERENCIAS.......................................................................................................................................................222 
ANEXOS ...............................................................................................................................................................224 
ANEXO 1 FILTRO Mimic..................................................................................................................................... 225 
ANEXO 2 Algoritmo de Takagi. ......................................................................................................................... 227 
ANEXO 3 CÁLCULO de la impedancia total de la línea. .................................................................................... 229 
ANEXO 4. Ventana de Datos............................................................................................................................ 230 
 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 IX 
ÍNDICE DE FIGURAS 
FIGURA 1.1 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UNA LÍNEA CORTA. .................................................................................. 4 
FIGURA 1.2 CIRCUITO EQUIVALENTE PI .................................................................................................................. 5 
FIGURA 1.3 EJEMPLO DE PROTECCIONES PRIMARIAS DE UN SEP ........................................................................... 9 
FIGURA 1.4 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN TIEMPO-CORRIENTE DE LOS RELEVADORES DE SOBRECORRIENTE.
 ............................................................................................................................................................................. 10 
FIGURA 1.5 EFECTO DE LAS IMPEDANCIAS SOBRE EL NIVEL DE CORTOCIRCUITO. ................................................ 11 
FIGURA 1.5 UNA APLICACIÓN SIMPLE DEL RELEVADOR DIFERENCIAL. ................................................................. 14 
FIGURA 1.6 PRINCIPIO BÁSICO DE OPERACIÓN ................................................................................................... 15 
FIGURA 1.7 PLANO R/X ........................................................................................................................................ 16 
FIGURA 1.8 CARACTERÍSTICA GENERAL DE UN RELEVADOR TIPO IMPEDANCIA ................................................... 17 
FIGURA 1.9 CARACTERÍSTICA GENERAL DE UN RELEVADOR TIPO REACTANCIA. ................................................... 18 
FIGURA 1.10 A) CARACTERÍSTICA GENERAL DE UN RELEVADOR TIPO MHO, B) RELEVADOR TIPO MHO 
DESPLAZADO ........................................................................................................................................................ 19 
FIGURA 1.11 CARACTERÍSTICA GENERAL DE UN RELEVADOR TIPO POLIGONAL.................................................... 21 
FIGURA 1.12 CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE TIEMPO/DISTANCIA PARA TRES ZONAS PROTEGIDAS DE DISTANCIA 22 
FIGURA 1.13 VOLTAJE, CORRIENTE Y LA IMPEDANCIA VISTA POR EL RELEVADOR ................................................ 26 
FIGURA 1.14 CIRCUITO COMPONENTE SIMÉTRICO DE FALLA B-C ......................................................................... 27 
FIGURA 1.15 CIRCUITO COMPONENTE SIMÉTRICO PARA FALLA ENTRE FASES BC-G ............................................. 28 
FIGURA 1.16 CIRCUITO COMPONENTE SIMÉTRICO PARA UNA FALLA TRIFÁSICA .................................................. 30 
FIGURA 1.17 CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Y TENSIÓN PARA RELEVADORES DE DISTANCIA 
PARA FALLAS DE FASE .......................................................................................................................................... 31 
FIGURA 1.18 CIRCUITO COMPONENTE SIMÉTRICO PARA UNA FALLA DE FASE A-G .............................................. 33 
FIGURA 1.19 CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Y TENSIÓN PARA RELEVADORES DE DISTANCIA 
PARA FALLAS A TIERRA ........................................................................................................................................ 35 
FIGURA 1.20 SISTEMA PARA EL CÁLCULO DE LA IMPEDANCIA DE FALLA .............................................................. 36 
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729511
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729513
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729516
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729517
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729520
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729521
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729521
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 X 
FIGURA 2.1 LÓGICA DEL ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE DISTANCIA CONVENCIONAL .......................................... 43 
FIGURA 2.2 ESQUEMA DE PROTECCIÓN CONVENCIONAL PARA UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN ............................ 43 
FIGURA 2.3 LÓGICA DEL ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE DISTANCIA DUTT ........................................................... 46 
FIGURA 2.4 ESQUEMA DE PROTECCIÓN DUTT PARA UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN ............................................. 47 
FIGURA 2.5 LÓGICA DEL ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE DISTANCIA POTT ............................................................ 48 
FIGURA 2.6 ESQUEMA DE PROTECCIÓN POTT PARA UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN .............................................. 49 
FIGURA 2.7 LÓGICA DEL ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE DISTANCIA PUTT ............................................................ 50 
FIGURA 2.8 ESQUEMA DE PROTECCIÓN PUTT PARA UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN .............................................. 51 
FIGURA 3.3 MODELO DE LÍNEA EN SIMULINK ....................................................................................................... 57 
FIGURA 3.4 DIAGRAMA DE BLOQUES DE SC_CONSOLA ........................................................................................ 58 
FIGURA 3.5 PARÁMETROS DEL BLOQUE GENERACIÓN-TRANSFORMACIÓN ......................................................... 59 
FIGURA 3.6 PARÁMETROS DEL BLOQUE DE AMORTIGUAMIENTO ........................................................................ 60 
FIGURA 3.7 PARÁMETROS DEL BLOQUE SEGMENTO DE LÍNEA MODELO PI .......................................................... 61 
FIGURA 3.8 BLOQUES DE MEDICIÓN .................................................................................................................... 62 
FIGURA 3.9 PARÁMETROS DEL BLOQUE DE TRANSFORMADOR DE CORRIENTE ................................................... 62 
FIGURA 3.10 PARÁMETROS DEL BLOQUE DE TRANSFORMADOR DE POTENCIAL .................................................. 63 
FIGURA 3.11 PARÁMETROS DEL BLOQUE DE INTERRUPTOR DE POTENCIA ........................................................... 64 
FIGURA 3.12 PARÁMETROS DEL BLOQUE DE GENERADOR DE FALLAS .................................................................. 65 
FIGURA 3.13 ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA GENERAL DE UN RELEVADOR DE DISTANCIA ................................... 66 
FIGURA 3.14 ETAPA DE CONVERSIÓN DE LA SEÑAL .............................................................................................. 67 
FIGURA 3.15 ETAPA IMPEDANCIA MEDIDA .......................................................................................................... 67 
FIGURA 3.16 ETAPA DE ZONAS DISPARO .............................................................................................................. 69 
FIGURA 3.17 ETAPA DEL TIPO DE FALLA ............................................................................................................... 69 
FIGURA 3.18 ETAPA DE DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA ...................................................................................... 70 
FIGURA 3.19 BLOQUES DEL RELEVADOR DE DISTANCIA ....................................................................................... 71 
FIGURA 3.20 PARÁMETROS DEL BLOQUE DEL RELEVADOR DE DISTANCIA ........................................................... 72 
file:///C:/Users/TAY/Desktop/Tesis%20Proteccion%20de%20Distancia%2021%20Final.docx%23_Toc472729531
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XI 
FIGURA 3.21 BLOQUE DE CONVERSIÓN DE SEÑAL ................................................................................................73 
FIGURA 3.22 CONJUNTO DE BLOQUES PARA LA CONVERSIÓN DE SEÑAL ............................................................. 74 
FIGURA 3.23 BLOQUE DE IMPEDANCIA MEDIDA .................................................................................................. 75 
FIGURA 3.24 BLOQUES EMPLEADOS PARA LA ECUACIÓN 1.19 ............................................................................. 76 
FIGURA 3.25 A) BLOQUES PARA CALCULAR LA IMPEDANCIA ZAG; B) BLOQUES PARA CALCULAR LA IMPEDANCIA 
ZAB ...................................................................................................................................................................... 77 
FIGURA 3.26 CONJUNTO DE BLOQUES PARA OBTENER LA MEDICIÓN DE IMPEDANCIAS DE FALLA ...................... 78 
FIGURA 3.27 BLOQUE DE ZONAS DE DISPARO ...................................................................................................... 79 
FIGURA 3.28 CONJUNTO DE BLOQUES PARA OBTENER EL DISPARO DE ZONA 1 Y ZONA 2 ................................... 80 
FIGURA 3.29 BLOQUE DE LOCALIZACIÓN DE LA DISTANCIA DE FALLA .................................................................. 81 
FIGURA 3.30 CONJUNTO DE BLOQUES PARA OBTENER LA DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA ................................. 81 
FIGURA 3.31 BLOQUE DE TIPO DE FALLA .............................................................................................................. 82 
FIGURA 3.32 LÓGICA PARA FALLA AB-G ............................................................................................................... 83 
FIGURA 3.33 CONJUNTO DE BLOQUES PARA OBTENER EL TIPO DE FALLA ............................................................ 85 
FIGURA 3.34 LÓGICA DEL DISPARO AL INTERRUPTOR .......................................................................................... 86 
FIGURA 3.35 LÓGICA PARA SIMULAR LA OPERACIÓN DEL INTERRUPTOR............................................................. 87 
FIGURA 4.1 ESQUEMA SIN COMUNICACIÓN EN SIMULINK. .................................................................................. 90 
FIGURA 4.2 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA. ................................................................... 91 
FIGURA 4.3 OSCILOGRAMAS DE TENSIONES Y DE LOS RELEVADORES .................................................................. 91 
FIGURA 4.4 DIAGRAMA MHO FALLA AL 30% DE LA LÍNEA .................................................................................... 92 
FIGURA 4.5 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA A-G 30% ................................................................................ 93 
FIGURA 4.6 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 30% ............................................................................................. 93 
FIGURA 4.7 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA A-G 70% ................................................................................ 94 
FIGURA 4.8 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 70% ............................................................................................. 95 
FIGURA 4.9 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA ................................................ 96 
FIGURA 4.10 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB .............................................. 96 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XII 
FIGURA 4.11 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA. ................................................................. 97 
FIGURA 4.12 DIAGRAMA MHO FALLA AL 90% DE LA LÍNEA .................................................................................. 98 
FIGURA 4.13 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA A-G 90% .............................................................................. 98 
FIGURA 4.14 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 90% ........................................................................................... 99 
FIGURA 4.15 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA A-G 10% .............................................................................100 
FIGURA 4.16 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 10% ..........................................................................................101 
FIGURA 4.17 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................102 
FIGURA 4.18 OSCILOGRAMAS DE TENSIONES Y DE LOS RELEVADORES ...............................................................103 
FIGURA 4.19 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA BC 30% ...............................................................................103 
FIGURA 4.20 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 30% ..........................................................................................104 
FIGURA 4.21 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA BC 70% ...............................................................................105 
FIGURA 4.22 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 70% ..........................................................................................105 
FIGURA 4.23 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA .............................................106 
FIGURA 4.24 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB .............................................106 
FIGURA 4.25 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................107 
FIGURA 4.26 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA BC 90% ...............................................................................108 
FIGURA 4.27 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 90% ..........................................................................................109 
FIGURA 4.28 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA BC 10% ...............................................................................110 
FIGURA 4.29 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 10% ..........................................................................................111 
FIGURA 4.30 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................112 
FIGURA 4.31 OSCILOGRAMAS DE TENSIONES Y DE LOS RELEVADORES ...............................................................113 
FIGURA 4.32 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA BC-G 30%............................................................................113 
FIGURA 4.33 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 30% ..........................................................................................114 
FIGURA 4.34 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA BC-G 70%............................................................................115 
FIGURA 4.35 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 70% ..........................................................................................115 
FIGURA 4.36 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA .............................................116 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XIII 
FIGURA 4.37 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB .............................................116 
FIGURA 4.38 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................117 
FIGURA 4.39 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA BC-G 90%............................................................................118 
FIGURA 4.40 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 90% ..........................................................................................119 
FIGURA 4.41 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA BC-G 10%............................................................................120 
FIGURA 4.42 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 10% ..........................................................................................121 
FIGURA 4.43 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................122 
FIGURA 4.44 OSCILOGRAMAS DE TENSIONES Y DE LOS RELEVADORES...............................................................123 
FIGURA 4.45 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA ABC 30% .............................................................................123 
FIGURA 4.46 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 30% ..........................................................................................124 
FIGURA 4.47 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA ABC 70% .............................................................................125 
FIGURA 4.48 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 70% ..........................................................................................125 
FIGURA 4.49 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA .............................................126 
FIGURA 4.50 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB .............................................126 
FIGURA 4.51 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................127 
FIGURA 4.52 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA ABC 90% .............................................................................128 
FIGURA 4.53 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A 90% ..........................................................................................129 
FIGURA 4.54 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA ABC 10% .............................................................................130 
FIGURA 4.55 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B 10% ..........................................................................................131 
FIGURA 4.56 ESQUEMA DUTT EN SIMULINK ........................................................................................................132 
FIGURA 4.57 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................133 
FIGURA 4.58 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES ...................................................................134 
FIGURA 4.59 DIAGRAMA MHO FALLA AL 30% DE LA LÍNEA .................................................................................135 
FIGURA 4.60 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA A-G AL 30% .........................................................................136 
FIGURA 4.61 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% .....................................................................................136 
FIGURA 4.62 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA A-G AL 70% .........................................................................137 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XIV 
FIGURA 4.63 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% .....................................................................................138 
FIGURA 4.64 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA .............................................138 
FIGURA 4.65 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB .............................................139 
FIGURA 4.67 DIAGRAMA MHO FALLA AL 90% DE LA LÍNEA .................................................................................141 
FIGURA 4.68 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% .....................................................................................142 
FIGURA 4.69 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% .....................................................................................142 
FIGURA 4.70 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................143 
FIGURA 4.71 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES ...................................................................144 
FIGURA 4.72 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA BC AL 30% ..........................................................................145 
FIGURA 4.73 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% .....................................................................................145 
FIGURA 4.74 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA BC AL 70% ..........................................................................146 
FIGURA 4.75 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% .....................................................................................147 
FIGURA 4.76 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA .............................................148 
FIGURA 4.77 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB .............................................148 
FIGURA 4.78 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................149 
FIGURA 4.79 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% .....................................................................................150 
FIGURA 4.80 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% .....................................................................................151 
FIGURA 4.81 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................152 
FIGURA 4.82 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES ...................................................................153 
FIGURA 4.83 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA ABC AL 30% ........................................................................154 
FIGURA 4.84 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% .....................................................................................154 
FIGURA 4.85 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA ABC AL 70% ........................................................................155 
FIGURA 4.86 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% .....................................................................................156 
FIGURA 4.87 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA .............................................157 
FIGURA 4.88 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB .............................................157 
FIGURA 4.89 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................158 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XV 
FIGURA 4.90 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% .....................................................................................159 
FIGURA 4.91 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% .....................................................................................160 
FIGURA 4.92 ESQUEMA POTT EN SIMULINK ........................................................................................................161 
FIGURA 4.93 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA .................................................................162 
FIGURA 4.94 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES ...................................................................163 
FIGURA 4.95 DIAGRAMA MHO FALLA AL 30% DE LA LÍNEA .................................................................................164 
FIGURA 4.96 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA A-G AL 30% .........................................................................165 
FIGURA 4.97 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% .....................................................................................165 
FIGURA 4.98 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA A-G AL 70% .........................................................................166 
FIGURA 4.99 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% .....................................................................................167 
FIGURA 4.100 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA ...........................................168 
FIGURA 4.101 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB............................................168 
FIGURA 4.102 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................169 
FIGURA 4.103 DIAGRAMA MHO FALLA AL 90% DE LA LÍNEA ...............................................................................170 
FIGURA 4.104 OSCILOGRAMADEL RELEVADOR A AL 90% ...................................................................................171 
FIGURA 4.105 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% ...................................................................................171 
FIGURA 4.106 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................172 
FIGURA 4.107 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES. ................................................................173 
FIGURA 4.108 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA BC AL 30% ........................................................................174 
FIGURA 4.109 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% ...................................................................................174 
FIGURA 4.110 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA BC AL 70% ........................................................................175 
FIGURA 4.111 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% ...................................................................................176 
FIGURA 4.112 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA ...........................................177 
FIGURA 4.113 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB............................................177 
FIGURA 4.114 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................178 
FIGURA 4.115 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% ...................................................................................179 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XVI 
FIGURA 4.116 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% ...................................................................................179 
FIGURA 4.117 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................180 
FIGURA 4.118 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES .................................................................181 
FIGURA 4.119 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA ABC AL 30% ......................................................................182 
FIGURA 4.120 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% ...................................................................................182 
FIGURA 4.121 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA ABC AL 70% ......................................................................183 
FIGURA 4.122 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% ...................................................................................184 
FIGURA 4.123 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA ...........................................185 
FIGURA 4.124 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB............................................185 
FIGURA 4.125 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................186 
FIGURA 4.126 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% ...................................................................................187 
FIGURA 4.127 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% ...................................................................................187 
FIGURA 4.128 DIAGRAMA MHO FALLA AL 30% DE LA LÍNEA CON RESISTENCIA DE FALLA ...................................189 
FIGURA 4.129 OSCILOGRAMA RA AL 30% ............................................................................................................190 
FIGURA 4.130 OSCILOGRAMA RB AL 70% ............................................................................................................190 
FIGURA 4.131 ESQUEMA PUTT EN SIMULINK ......................................................................................................191 
FIGURA 4.132 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................192 
FIGURA 4.133 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES .................................................................193 
FIGURA 4.134 DIAGRAMA MHO FALLA AL 30% DE LA LÍNEA ...............................................................................194 
FIGURA 4.135 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA A-G AL 30% .......................................................................195 
FIGURA 4.136 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% ...................................................................................195 
FIGURA 4.137 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA A-G AL 70% .......................................................................196 
FIGURA 4.138 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% ...................................................................................197 
FIGURA 4.139 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA ...........................................197 
FIGURA 4.140 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB............................................198 
FIGURA 4.141 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................199 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XVII 
FIGURA 4.142 DIAGRAMA MHO FALLA AL 90% DE LA LÍNEA ...............................................................................200 
FIGURA 4.143 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% ...................................................................................201 
FIGURA 4.144 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% ...................................................................................201 
FIGURA 4.145 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................202 
FIGURA 4.146 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES .................................................................203 
FIGURA 4.147 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA BC AL 30% ........................................................................204 
FIGURA 4.148 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% ...................................................................................204 
FIGURA 4.149 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA BC AL 70% ........................................................................205 
FIGURA 4.150 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% ...................................................................................206 
FIGURA 4.151 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA ...........................................207 
FIGURA 4.152 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RB Y TIPO DE FALLA RB............................................207 
FIGURA 4.153 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................208 
FIGURA 4.154 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% ...................................................................................209 
FIGURA 4.155 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% ...................................................................................209 
FIGURA 4.156 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................210 
FIGURA 4.157 OSCILOGRAMAS DE TENSIÓN Y DE LOS RELEVADORES .................................................................211 
FIGURA 4.158 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G1 FALLA ABC AL 30% ......................................................................212 
FIGURA 4.159 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 30% ...................................................................................212 
FIGURA 4.160 OSCILOGRAMA DE TENSIÓN G2 FALLA ABC AL 70% ......................................................................213 
FIGURA 4.161 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 70% ...................................................................................214 
FIGURA 4.162 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DE FALLA RA Y TIPO DE FALLA RA ...........................................215 
FIGURA 4.163 PANTALLAS DISTANCIA AL PUNTO DEFALLA RB Y TIPO DE FALLA RB............................................215 
FIGURA 4.164 DIAGRAMA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA................................................................216 
FIGURA 4.165 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR A AL 90% ...................................................................................217 
FIGURA 4.166 OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR B AL 10% ...................................................................................217 
FIGURA A.1 CONSTRUCCIÓN DEL FILTRO MIMIC EN SIMULINK ...........................................................................226 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XVIII 
FIGURA A.2 VENTANA DE DATOS ........................................................................................................................230 
FIGURA A.3 UBICACIÓN DE LA VENTANA DE DATOS DENTRO DEL BLOQUE DE ZONAS DISPARO .........................231 
FIGURA A.4 LÓGICA VENTANA DE DATOS EN SIMULINK ......................................................................................231 
 
 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XIX 
ÍNDICE DE TABLAS 
 
TABLA 1.1 VALORES ASIGNADOS PARA IDENTIFICAR EL TIPO DE FALLA ............................................................... 84 
TABLA 1.2 DATOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA.............................................................................. 89 
TABLA 1.3 DATOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA.............................................................................132 
TABLA 1.4 DATOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA ............................................................................161 
TABLA 1.5 DATOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE PRUEBA.............................................................................191 
TABLA 1.6 RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS .............................................................................................218 
 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XX 
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
En las líneas de transmisión se pueden presentar fallas de corto circuito y de 
condiciones anormales de operación. Estas fallas y anomalías viajan a través de las 
líneas y los equipos de medición, subestaciones, transformadores, cargas conectados a 
ella pueden dañarse al tal grado de que se tengan que reemplazar y esto genera costos 
para la adquisición de nuevos elementos, además que alguno de ellos se necesita de 
mucho tiempo para ser fabricados. 
Por esto se modelará un esquema de protección de distancia con canal de 
comunicación que sea seguro, confiable, selectivo y de bajo costo que garantice su 
operación cuando se presenten estas fallas y anomalías en las líneas de transmisión. 
 
 
 
 
 
 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XXI 
JUSTIFICACIÓN 
 
El presente estudio de los esquemas de protección de distancia usando el simulador 
digital en tiempo real representa una gran importancia en las líneas de transmisión, ya 
que por ser un análisis de las posibles fallas que pueden presentarse, los relevadores a 
distancia protegerán a las líneas de cualquier tipo de anomalía. Utilizando esquemas de 
2 relevadores comunicados entre sí, dependiendo del tipo de falla y la longitud de la 
línea, se incrementará significativamente la calidad del servicio hacia los usuarios 
garantizando la seguridad de operación rápida y eficaz, reduciendo costos por daños 
ocasionados en las líneas y demás equipos que constituyen la red eléctrica presentes 
en subestaciones. 
En este trabajo se presentan principalmente los aspectos relacionados con el desarrollo 
de modelos en software de un relevador de distancia para simular en tiempo real el 
desempeño de los modelos para proteger a las líneas de transmisión de distintos tipos 
de fallas. 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XXII 
OBJETIVOS 
 
GENERAL 
Desarrollar un modelo en software de un relevador de distancia y validarlo mediante 
simulaciones. Utilizar este modelo para implementar un esquema de protección de 
distancia que use canales de comunicación. 
 
ESPECÍFICOS 
 
1) Desarrollar un modelo básico de relevador de distancia en la herramienta 
Simulink de Matlab y evaluar su desempeño con distintos casos de falla. 
 
2) Duplicar este modelo para proteger ambos extremos de una línea de transmisión 
y permitir intercambio de información mediante un canal de comunicación dentro 
del mismo ambiente de simulación. 
 
3) Identificar y proponer el uso de los diferentes principios de operación de 
esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 XXIII 
GLOSARIO DE TÉRMINOS 
 
SEP Sistema Eléctrico 
de Potencia 
CA Corriente Alterna 
TC Transformador de 
Corriente 
TP Transformador de 
Potencial 
DMT Disyuntor de 
Mediana Tensión 
X Reactancia 
L Inductancia 
XL Reactancia Inductiva 
R Resistencia 
I Corriente 
V Tensión 
W Potencia Activa 
VA Potencia Aparente 
km Kilómetros 
Vs Tensión de envío 
Vr Tensión recibida 
Is Corriente de envío 
Ir Corriente recibida 
Z Impedancia 
ZL Impedancia de Línea 
Y Admitancia 
C Capacitancia 
F Falla 
Zf Impedancia de Falla 
m Factor de 
Compensación 
Hz Frecuencia 
PLC Transmisión de 
datos por red eléctrica 
G1 Generación - 
Transformación 1 
G2 Generación - 
Transformación 2 
E1 Tensión de secuencia 
positiva 
E2 Tensión de secuencia 
negativa 
E0 Tensión de secuencia 
cero 
I1 Corriente de 
secuencia positiva 
I2 Corriente de 
secuencia negativa 
I0 Corriente de 
secuencia cero 
Va Voltaje de fase A 
Vb Voltaje de fase B 
Vc Voltaje de fase C 
Ia Corriente de fase A 
Ib Corriente de fase B 
Ic Corriente de fase C 
p.u.Sistema Por Unidad 
Zn1 Zona 1 
Zn2 Zona2 
D Disparo de Zona 
ms Milisegundos 
RA Relevador A 
RB Relevador B 
INT Interruptor 
ω Velocidad Angular 
RF Resistencia de Falla 
Fsamp Frecuencia de 
muestreo 
𝝉 Numero de Muestras
 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 1 
 PROTECCIÓN DEL RELEVADOR DE DISTANCIA 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 2 
1.1 INTRODUCCIÓN 
Las líneas de transmisión se ven afectadas gravemente por fallas de diferentes tipos, 
las cuales deben ser aisladas para evitar inestabilidad en el sistema, daño a los equipos 
y consumidores que estén conectados y la desconexión de alguna red adyacente a 
ellas. Los relevadores a distancia son un buen elemento de control de protección para 
las líneas de transmisión. Este elemento de protección reúne las condiciones 
necesarias de velocidad para proteger estos circuitos y de confiabilidad. 
La protección a distancia tiene la capacidad de distinguir entre fallas que se presenten 
en diferentes tramos de las líneas de trasmisión, dependiendo de la impedancia 
medida. Esencialmente este compara la corriente de falla vista por el relevador, contra 
la tensión en el punto de localización del relevador para determinar la impedancia de la 
línea hasta la falla. 
1.2 SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA 
Un sistema eléctrico de potencia se define como “El conjunto de elementos que 
constituyen la red eléctrica de potencia siendo su función; generar, transmitir y distribuir, 
la energía eléctrica hasta los usuarios, bajo ciertas condiciones y requerimientos” [15] 
1.2.1 ESTRUCTURA DE UN SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA 
 
Un sistema eléctrico de potencia básicamenteconsta de 4 subconjuntos: 
 Generación: Es la parte básica del sistema eléctrico de potencia, se encarga de 
entregar la energía eléctrica a la red eléctrica a partir de la transformación de 
diferentes tipos de energía primaria. 
 Transmisión: Transporta grandes cantidades de energía eléctrica a través de las 
líneas de transmisión que son los elementos más extensos del sistema de 
potencia, además interconectan a diferentes sistemas de potencia, de manera 
que lleguen a los centros de consumo. 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 3 
 Subtransmision: Este subconjunto se diferencia del subconjunto de transmisión, 
debido a que el primero no realiza interconexiones entre sistemas de potencia o 
centrales de generación, además que maneja una mayor potencia. 
 Distribución: Comprende técnicas y sistemas empleados para la conducción de 
la energía eléctrica con una magnitud considerable hasta los usuarios dentro del 
área de consumo. Este es el último elemento del sistema eléctrico de potencia 
antes de llegar al consumidor o usuario final. [15] 
Para este estudio se enfocara en la etapa de transmisión y en las líneas de transmisión. 
 
1.2.2 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 
Las líneas de transmisión constituyen los eslabones de conexión entre las centrales 
generadoras y las redes de distribución, y conduce a otras redes de potencia por 
medios de interconexiones. [16] 
Las líneas de transmisión normalmente funcionan con cargas trifásicas equilibradas, 
aunque no estén dispuestos sus conductores equiláteramente e incluso sin 
transposición, la influencia de la asimetría es pequeña, y se puede considerar como 
elementos trifásicos equilibrados. [15] 
Las líneas de transmisión por su longitud se clasifican de la siguiente manera: 
1.2.2.1 Líneas de transmisión cortas 
Las líneas cortas aéreas por lo general son de longitud menor a 80 Km, su modelo 
equivalente consta de resistencia e inductancias en serie. En este tipo de líneas, la 
susceptancia capacitiva se desprecia ya que en su totalidad es muy pequeña. [15] (Ver 
fig. 1.1). 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 4 
+ +
- -
Z=R+jωL
Vs Vr
Is Ir
 
Figura 1.1 Circuito equivalente de una línea corta. 
Vs= Tensión de envío Ir= Corriente recibida 
Is= Corriente de envío Vr= Tensión recibida 
Z= Impedancia 
 
1.2.2.2 Líneas de transmisión medianas 
En las líneas medianas aéreas la longitud comprende desde los 81 Km hasta los 240 
km de longitud. En este caso existe presencia de la susceptancia, por lo que se debe 
considerar la capacitancia total, así como la resistencia y la inductancia todos bajo el 
concepto de parámetros concentrados. A menudo se utiliza el modelo PI (π) donde se 
representa la admitancia total Y debida a la capacitancia total C de la línea dividida en 2 
partes iguales y colocadas en ambos extremos de la línea. (Ver Fig. 1.2) 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 5 
 
Z=R+jωL
Y/2 Y/2
Is Ir
VrVs
+ +
--
 
Figura 1.2 Circuito equivalente PI 
1.2.2.3 Líneas de transmisión largas 
Son líneas de transmisión que superan los 320 km. El cálculo del modelo equivalente 
debe ser más preciso debido a que los fenómenos asociados con este tipo de líneas 
son muy complejos, por lo que se consideran todos los parámetros de manera 
distribuida. En este tipo de líneas largas se utiliza una serie de modelos del circuito PI 
(Ver fig. 1.2) en cadena. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 6 
1.3 SISTEMAS DE PROTECCIÓN 
La función de la protección por relevadores es aislar rápidamente cualquier elemento 
conectado al sistema eléctrico de potencia que funcione de manera anormal. En 
general, los relevadores no evitan que se ocasionen daños en el equipo: operan 
después de que ya se ha producido algún daño. Su propósito es limitar, en la medida 
de lo posible, algún daño adicional al equipo, para minimizar el peligro para las 
personas, para evitar sobretensiones en otros equipos y, sobre todo, para aislar la falla 
al equipo conectado al sistema eléctrico de potencia tan rápidamente como sea posible 
para que la integridad y la estabilidad del sistema no se vean afectadas. En el aspecto 
de control de los sistemas de retransmisión también permite restaurar el sistema de 
alimentación a una configuración aceptable lo antes posible para que el servicio a los 
clientes no sea interrumpido, o en un caso más severo, pueda ser restaurado. [1] 
 
1.3.1 CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN 
Para que un sistema de protección con relevadores opere de manera eficaz debe de 
cumplir ciertos parámetros, lo cuales nos permitirán asegurar un mejor funcionamiento 
en el sistema. 
 Sensibilidad: Localizar las más pequeñas variaciones en algún punto del 
sistema. 
 Rapidez: Operación en un lapso de tiempo mínimo para cualquier anomalía 
minimizando cualquier tipo de daño. 
 Selectividad: Localización de un solo un tipo de anomalía en el sistema o 
equipos evitando operar ante otra variable u anomalía. 
 Confiabilidad: Es la certeza que se tiene para poder cumplir una función para 
los defectos al que se está diseñado. 
 Seguridad: Es la certeza de que las protecciones no dejaran de operar en 
alguna falla en el sistema. [1] 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 7 
1.3.2 ZONA DE PROTECCIÓN DE LOS RELEVADORES 
La propiedad de la seguridad de los relevadores, es decir, la condición de que no 
operen por fallas para las que no están diseñados, se define en términos de regiones 
de un sistema eléctrico de potencia llamados zonas de protección para que un 
relevador o un elemento de protección del sistema se encargue. El relevador se 
considera seguro si sólo responde a fallas dentro de su zona de protección. Los 
relevadores suelen tener aportaciones de varios transformadores de corriente (TC’s), y 
la zona de protección está limitada por estos TC’s. [2] 
Los TC’s proporcionan una ventana a través de la cual los relevadores 
correspondientes "pueden ver" el sistema eléctrico de potencia dentro de la zona de 
protección. Mientras los TC’s proporcionan la capacidad de detectar una falla dentro de 
la zona de protección, los disyuntores de mediana tensión (DMT’s) proporcionan la 
capacidad de aislar la falla desconectando todos los equipos de potencia dentro de la 
zona. Por lo tanto, un límite de la zona es generalmente definida por un TC y un DMT. 
Cuando el TC es parte del DMT, se convierte en un límite de la zona natural. 
Cuando el TC no es una parte integral del DMT, se debe prestar especial atención a la 
lógica de detección de fallas y la interrupción de fallas. Los TC’s siguen definiendo la 
zona de protección, pero los canales de comunicación deben utilizarse para 
implementar la función de disparo desde lugares remotos adecuados donde puede 
localizarse el DMT. [2] 
Con el fin de abarcar todos los equipos eléctricos por los sistemas de protección, las 
zonas de protección deben cumplir con los siguientes requisitos: 
 Todos los elementos del sistema de energía deben ser abarcados por al menos 
una zona. Una buena retransmisión práctica es asegurar que los elementos más 
importantes se incluyen en al menos dos zonas. 
 Las zonas de protección deben traslaparse para evitar que cualquier elemento 
del sistema quede desprotegido. Sin tal traslape, el límite entre dos zonas puede 
quedar sin protección. La región de traslape debe ser finita, pero pequeña, de 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
paralíneas de transmisión 
 
 8 
modo que se reduzca al mínimo la probabilidad de que se produzca una falla 
dentro de la región de traslape. 
También se debe considerar que hay un cierto grado de incertidumbre sobre la 
ubicación de los límites de una zona abierta de la protección, es por eso que se 
requiere un traslape para cubrir dicha incertidumbre. [2] 
 
1.3.3 CARACTERÍSTICAS DE LA PROTECCIÓN PRIMARIA Y DE 
RESPALDO 
Los esquemas de protección para cumplir con el objetivo de librar el equipo fallado, 
divide el sistema eléctrico de potencia en zonas de protección. Así se tiene un esquema 
de protección para cada uno de los elementos. [13] 
Estas zonas de protección; para generador, transformador, líneas, barras, etc. Se llevan 
a cabo con 2 protecciones: 
 Protección Primaria (PP) 
 Protección de respaldo (PR) 
 
1.3.3.1Protección Primaria (PP) 
Las protecciones primarias de cada uno de los equipos se diseñan para que estén entre 
ellas traslapadas con el objetivo principal de que no existan zonas muertas o zonas sin 
protección. (Ver fig. 1.3). Sus características son las siguientes: [13] 
 Su operación es instantánea. 
 Las Zonas de protección son cerradas y limitadas por los TC’s. 
 No se ajusta para proteger equipo adyacente. 
 Su zona de protección incluye interruptores de potencia. 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 9 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.3 Ejemplo de protecciones primarias de un SEP 
 
1.3.3.2 Protección de respaldo 
Las protecciones de respaldo son aquellas que tienen la responsabilidad de despejar la 
falla en segunda instancia, es decir, solamente deben operar en caso de que hayan 
fallado las protecciones primarias correspondientes. 
 Operan con retardo de tiempo. 
 La zona de protección es abierta, hacia adelante o hacia atrás. 
 Puede coordinarse para proteger equipo adyacente. 
 Su zona de protección no incluye interruptores de potencia. 
 
1.3.4 PROTECCIONES PARA UN SISTEMA ELÉCTRICO DE 
POTENCIA. 
Existen diferentes tipos de protecciones que se pueden utilizar en un sistema eléctrico 
de potencia, a continuación, se nombraran algunas de ellas. 
 
1.3.4.1 Protección de sobrecorriente. 
La protección de sobrecorriente es la más antigua, sencilla, económica y relativamente 
confiable. Su principio de operación se basa en el parámetro de la corriente de falla. 
Los tipos de relevadores empleados utilizan dos principios fundamentales: Atracción 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 10 
electromagnética, inducción electromagnética y últimamente se están diseñando 
relevadores con elementos en estado sólido. 
Los relevadores de sobrecorriente son la forma más común de protección en el manejo 
de las corrientes excesivas del sistema de potencia. Ellos no deben estar instalados 
únicamente como medio de protección contra sobrecargas (asociadas con la capacidad 
térmica de máquinas o líneas) ya que la protección de sobrecorriente primordialmente 
intenta operar solo bajo condiciones de falla. Sin embargo, los ajustes del relevador son 
establecidos para cubrir ambas condiciones (sobrecarga debido a fallas). [15] 
 
1.3.4.2 Tipos de relevadores de sobrecorriente. 
Basado en las características de operación del relevador, los relevadores de 
sobrecorriente pueden clasificarse en tres grupos: De corriente definida, de tiempo 
definido, y de tiempo inverso. (Ver fig. 1.4) [15] 
 
a. De corriente definida. b. De tiempo definido. c. De tiempo inverso.
t t t
t1
A A A
 
Figura 1.4 Características de operación tiempo-corriente de los relevadores de sobrecorriente. 
 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 11 
1.3.4.3 Relevadores de corriente definida. 
Este tipo de relevadores opera instantáneamente cuando la corriente alcanza un valor 
predeterminado. El ajuste es seleccionado de manera que, en la subestación más 
alejada de la fuente, el relevador operará para un valor bajo de corriente y las corrientes 
de operación del relevador aumentan progresivamente en cada subestación rumbo a la 
fuente. Así, el relevador con ajuste más bajo opera primero y desconecta la carga en el 
punto más cercano. Este tipo de protección tiene el inconveniente de tener poca 
selectividad a altos valores de corriente de cortocircuito. Otra desventaja es la dificultad 
para distinguir entre la corriente de falla en uno u otro punto cuando la impedancia entre 
esos puntos es pequeña en comparación hacia el lado de la fuente, conduciendo hacia 
la posibilidad de que se presente pobre discriminación. Lo anterior es visualizado 
revisando el método de coordinación por escalonamiento de corriente (Ver fig. 1.5) [15] 
 
Figura 1.5 Efecto de las impedancias sobre el nivel de cortocircuito. 
 
1.3.4.4 Relevadores de tiempo definido o tiempo/corriente definidos. 
Este tipo de relevadores permite ajustes variables para hacer frente a diferentes niveles 
de corriente utilizando diferentes tiempos de operación. Los ajustes pueden hacerse de 
tal manera que el interruptor más cercano a la falla sea disparado en el tiempo más 
corto y luego los interruptores restantes son disparados sucesivamente, usando 
tiempos diferidos, moviéndose atrás hacia la fuente. La diferencia entre los tiempos de 
disparo para la misma corriente es llamada el tiempo de discriminación. La coordinación 
entre estos relevadores se puede realizar con retardos de tiempo fijos de tal forma que 
el tiempo del más lejano sea el menor. El tiempo de operación es así independiente de 
los niveles de falla. La coordinación se denomina escalonamiento de tiempo. Como el 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión 
 
 12 
tiempo de operación para los relevadores de corriente definida puede ajustarse en 
pasos fijos, la protección es más selectiva. La gran desventaja con este método de 
discriminación es que las fallas cercanas a la fuente, que resultan en corrientes más 
grandes, puede ser despejada en un tiempo relativamente grande. Los ajustes de este 
tipo de relevador son hechos con un tap de corriente para seleccionar el valor al cual el 
relevador arrancará, más un dial para definir el tiempo exacto de la operación del 
relevador. Debe notarse que el ajuste del tiempo diferido es independiente del valor de 
la sobrecorriente requerida para que el relevador opere. Estos relevadores son muy 
usados cuando la impedancia de la fuente es grande comparada con la de los 
elementos del sistema de potencia que están siendo protegidos, cuando los niveles de 
fallan en el punto del relevador son similares a las del extremo del elemento protegido. 
[15] 
 
1.3.4.5 Relevadores de tiempo inverso. 
 La propiedad fundamental de los relevadores de tiempo inverso es que operan en un 
tiempo que es inversamente proporcional a la corriente de falla como se ilustra en la 
figura 1.5 c). Su ventaja sobre los relevadores de tiempo definido es que para corrientes 
muy altas, se pueden obtener tiempos de disparo mucho más cortos sin riesgo para la 
selectividad de la protección. Los relevadores de tiempo inverso están clasificados de 
acuerdo con su curva característica que indica la velocidad de operación 
(moderadamente inverso, inverso, muy inverso y extremadamente inverso). [15] 
 
1.3.4.6 Relevadores direccionales de C.A. 
Los relevadores direccionales de CA están capacitados para distinguir el flujo de 
corriente de una dirección a la otra en un circuito de CA reconociendo las diferencias en 
el ángulo de fase entre la corriente y la magnitud de polarización. La capacidad para 
distinguir entre el flujo de corriente de una dirección a la otra depende de la selección 
Estudio de esquemas de protección de distancia con canal de comunicación 
para líneas de transmisión