Aceleración de zona en protección de distancia: cómo funciona

Qué es la aceleración de zona

La aceleración de zona es un esquema de teleprotección de subalcance pensado originalmente para relés de distancia de medición conmutada, en los que una misma unidad de medida cambiaba de alcance por pasos. La idea:

• La zona 1 de un extremo (subalcance, alrededor del 80 % de la línea) dispara su interruptor y envía una señal al extremo remoto.
• El extremo remoto, al recibirla, acelera su protección: extiende el alcance de su zona de medida hasta un sobrealcance o salta el retardo de su zona 2, y dispara sin demora si la falla queda dentro.

Es una de las lógicas de la función 85 de ANSI/IEEE C37.2 que complementan la protección de distancia 21. La comparación con los demás está en la guía de esquemas de teleprotección.

Cómo funciona: lógica y señales

Secuencia ante una falla al 85 % de la línea desde A:

1. Arranca la zona 1 de B, que dispara su interruptor y envía la señal.
2. A recibe la señal y extiende su zona de medida (o habilita su zona 2 sin retardo).
3. La medida extendida ve la falla y A dispara.

La diferencia con el esquema PUTT es sutil pero práctica. En el PUTT, el receptor ya tiene un elemento de sobrealcance arrancado y dispara en cuanto llega el permiso. En la aceleración clásica, la señal cambia el alcance de la medida, que debe volver a evaluar la falla: se suma ese tiempo al del canal. En los relés numéricos actuales, con todas las zonas midiendo en paralelo, la diferencia práctica se reduce y muchas veces la aceleración se implementa como «zona 2 sin retardo con señal recibida», lo que en la práctica se parece mucho a un PUTT.

Igual que en todos los esquemas de subalcance, la cobertura del 100 % exige que las zonas 1 de ambos extremos se solapen, y la señal de envío debe prolongarse un tiempo corto para que no se corte si el interruptor local abre antes.

La variante sin canal: extensión de zona 1

Hay una variante que no usa comunicación y suele llamarse extensión de zona 1. Funciona coordinada con el recierre automático 79:

1. Con el recierre listo, la zona 1 trabaja con un alcance extendido, más allá del extremo remoto.
2. Una falla en cualquier punto de la línea (y algo más allá) dispara sin retardo.
3. El recierre cierra el interruptor y la zona 1 vuelve a su alcance normal.
4. Si la falla persiste, ya con alcance normal, la protección la despeja selectivamente.

Sacrifica selectividad en el primer disparo: una falla en la línea siguiente puede abrir esta línea por un instante, pero el recierre la restablece. Tiene sentido en redes donde la mayoría de las fallas son transitorias y no hay canal disponible. Algunos fabricantes ofrecen además otras lógicas de aceleración local que no usan canal.

Canal y tiempos

Con canal, la aceleración pide lo mismo que un esquema permisivo: tiempo corto y buena obediencia. Una señal falsa por sí sola no dispara, porque la medida extendida también debe ver la falla. Si el canal se pierde, el esquema deja de acelerar y quedan zona 1 y zona 2 temporizada.

Ventajas y limitaciones

Ventajas:

• Lógica simple, sin eco ni guarda de inversión.
• La variante de extensión de zona 1 da velocidad sin canal.

Limitaciones:

• Más lenta que un PUTT o un POTT en su forma clásica, por la nueva medida tras la señal.
• Las zonas 1 deben solaparse: no sirve bien en líneas cortas ni con extremos débiles.
• La extensión de zona 1 sin canal pierde selectividad en el primer disparo y depende del recierre.

Cuándo se usa

La aceleración clásica aparece sobre todo en instalaciones antiguas de alta tensión con relés electromecánicos o estáticos de medición conmutada, y en algunas prácticas de empresas que la mantienen por tradición. La extensión de zona 1 se encuentra en líneas de subtransmisión y alta tensión sin canal, donde la empresa acepta un primer disparo no selectivo a cambio de velocidad.

Cómo lo implementa cada fabricante

En los relés numéricos actuales la aceleración rara vez aparece como esquema con ese nombre. Siemens SIPROTEC 4 7SA (DIGSI) tiene una zona de sobrealcance controlada, Z1B, que puede habilitar la teleprotección (modo PUTT con Z1B) o el recierre antes del primer ciclo. Hitachi Energy Relion 670 (PCM600) incluye una lógica de aceleración local (ZCLCPLAL) separada de la lógica de comunicación del esquema. SEL, GE Vernova (Multilin) y los MiCOM P44x (MiCOM Agile de GE Vernova y Easergy MiCOM de Schneider Electric) lo resuelven con su lógica de esquemas o con lógica programable que salta el retardo de zona 2 con la señal recibida. Por eso, al migrar un esquema antiguo a un relé nuevo, hay que reconstruir la intención original y no solo copiar alcances.

Por qué falla o dispara mal

• Disparo no selectivo: extensión de zona 1 activa cuando el recierre estaba bloqueado o fuera de servicio.
• Falla del tramo final despejada en zona 2: zonas 1 que no se solapan, señal recibida tarde o envío demasiado corto.
• Disparo indebido acelerado: zona 1 del emisor sobrealcanzando por transitorios de transformadores de tensión capacitivos o k0 mal calculado.

Cómo se prueba

Con inyección secundaria se verifican el envío por zona 1, el alcance extendido o la zona 2 acelerada con señal recibida, y la interacción con el recierre en la variante sin canal. El esquema completo se valida con una prueba end-to-end sincronizada por GPS en ambos extremos.

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Referencias

• IEEE C37.113-2025, Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines.
• IEEE C37.2, números de dispositivo de sistemas eléctricos.
• CIGRE, Technical Brochure 192, Protection using telecommunications (2001).
• Blackburn y Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.

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