Algunos sistemas de distribución de media-tensión tienen sus neutros flotantes o conectados a través de una bobina de supresión de arco. En tales situaciones, una falla monofásica-a-tierra genera solo unos pocos amperios como máximo, tal vez hasta decenas de amperios, por lo que los relés de protección normalmente se niegan a funcionar. El conductor puede permanecer activo durante un tiempo considerable, lo que reduce el número de interrupciones momentáneas del suministro eléctrico pero al mismo tiempo dificulta la búsqueda de la ubicación del fallo. La práctica convencional se basa en el cambio manual del alimentador y en inspecciones de patrulla. En alimentadores largos, líneas muy ramificadas o rutas mixtas aéreas y de cable, este proceso consume mucho tiempo. Los sistemas distribuidos de localización y monitoreo de fallas a tierra de baja corriente- abordan ese problema al extender la detección de fallas desde la subestación hasta la propia línea.
El sistema consta de nodos de monitoreo ubicados a lo largo del alimentador y una plataforma de análisis central. Los nodos se instalan en seccionalizadores, gabinetes derivados, unidades principales en anillo y puntos similares. Cada nodo captura continuamente voltaje de secuencia cero-, corriente de secuencia cero-y, en algunos modelos, formas de onda de corriente transitoria trifásica-. Los datos regresan a través de redes privadas inalámbricas, 4G/5G, fibra o operador de línea eléctrica. El procesamiento de borde también se puede realizar localmente antes de la transmisión. La sincronización de tiempo a nivel de milisegundos-es suficiente para la ubicación de la sección; no es necesario el hardware de temporización de alta-precisión que se utiliza en las redes de transmisión.
La lógica de ubicación no se basa en una única cantidad eléctrica. Dentro de decenas de milisegundos después de que ocurre una falla a tierra de baja-corriente, la corriente transitoria de secuencia cero-corriente arriba y aguas abajo de la falla muestra claras diferencias en polaridad, caída de amplitud y similitud de forma de onda. Cuando hay bobinas de supresión de arco, los componentes de frecuencia eléctrica de estado estable-pueden compensarse hasta el punto en que la dirección se vuelve confusa, pero los componentes transitorios de alta-frecuencia aún transportan información de ubicación. El sistema extrae estas características transitorias y compara registros de nodos adyacentes. Si la polaridad de la corriente de secuencia cero-se invierte entre dos nodos, o si la energía transitoria cae bruscamente, la sección de falla se encuentra entre ellos. Para las secciones de cable, las comprobaciones de similitud de formas de onda reducen aún más las indicaciones falsas causadas por el ruido y las interferencias.
Para los equipos de campo, el cambio práctico es sencillo. En lugar de saber sólo qué alimentador tiene una falla a tierra, los operadores reciben un número de sección o rango de polos. La distancia de inspección se reduce de varios kilómetros a unos pocos cientos de metros y, en consecuencia, el tiempo de reparación se reduce. Los más beneficiados son los alimentadores aéreos y de cable mixtos con muchas derivaciones. El hardware debe tolerar grandes cambios de temperatura, condensación y rayos cuando se monta en postes. La energía normalmente se obtiene de transformadores de voltaje, evitando la necesidad de una línea de suministro separada.
Durante la planificación y selección del equipamiento, algunos puntos merecen atención. La frecuencia de muestreo y el ancho de banda del nodo deben cubrir señales transitorias, no solo valores RMS de estado estable-. Si se interrumpe la comunicación, el nodo debe almacenar los datos localmente y retransmitirlos más tarde para que no se pierdan las fallas a tierra intermitentes. El algoritmo central debe funcionar con diferentes métodos de conexión a tierra del neutro y no debe perder precisión cuando una bobina de supresión de arco se activa o desactiva. Un enfoque común es ejecutar una instalación piloto en un alimentador representativo, recopilar datos y luego expandirlo a otras líneas.
La idea central no es forzar una corriente de falla mayor para revelar el problema. En cambio, los nodos distribuidos capturan señales transitorias débiles pero distintivas y reducen el área de la falla a un rango que las cuadrillas pueden inspeccionar rápidamente. Esto hace que el sistema sea ideal para redes de distribución con conexión a tierra de baja-corriente, donde la localización de fallas rápida y confiable ha sido durante mucho tiempo un desafío.
