Optimización en tiempos de operación en la coordinación del Relé 51
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Date
2026-10-14
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Publisher
Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC). Ciencias de la Ingeniería y Aplicads. Electricidad
Abstract
In the present paper, the optimization of operating times of the 50/51 relay in a radial system was carried out using a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model within a Python–DIgSILENT PowerFactory co-simulation environment, which enabled the automation of the coordination. The Python algorithm extracted the topology, load currents, and short circuits. The linearization of the curves along with the HiGHS solver allowed minimizing the time dial settings while maintaining the required coordination time margin. The model dynamically assigned Overload Factors, examined the instantaneous unit 50 to avoid overreach, and accounted for faults involving Delta-Star connected transformers. The methodology was validated in the CIGRE MV and IEEE 33-bus systems equipped with ABB Relion REF615 and Siemens SIPROTEC 7SJ62 relays respectively, using the IEC Normal Inverse curve and the ANSI Normally Inverse curve, where the results showed selectivity in all coordination pairs for an established discrimination margin. In the comparative analysis of the results between the curves, a 34.05% reduction in the sum of operating times was evidenced in the ANSI curve compared to the IEC curve due to the characteristics of each of them.
Description
En el presente trabajo se realizó la optimización en los tiempos de operación del relé 50/51 en un sistema radial mediante un modelo de Programación Lineal Entera Mixta (MILP) en un entorno de co-simulación Python–DIgSILENT PowerFactory, el cual permitió la automatización de la coordinación. El algoritmo en Python extrajo la topología, corrientes de carga y cortocircuitos, la linealización de las curvas junto al solver HiGHS permitieron minimizar los diales garantizando un margen de coordinación dentro de los rangos. El modelo asignó dinámicamente Factores de Sobrecarga, evaluó la unidad instantánea 50 para evitar sobrealcances y adaptó la evaluación ante fallas en transformadores en conexión Delta-Estrella. La metodología se evaluó en los sistemas CIGRE MV e IEEE 33 Barras equipados con relés ABB Relion REF615 y Siemens SIPROTEC 7SJ62 respectivamente, usando la curva IEC Normal Inversa y la curva ANSI Normalmente Inversa, donde los resultados mostraron selectividad en todos sus pares de coordinación ante un margen de discriminación establecido. En el análisis comparativo de resultados entre las curvas, se evidenció una reducción del 34.05% en la sumatoria de los tiempos de operación en la curva ANSI frente a la curva IEC debido a las características propias de cada una de ellas.
Keywords
Protección de sobrecorriente, MILP, Coordinación, Co-simulación
Citation
Portilla Mora, J. A., & Solórzano Sánchez, E. E. (2026). Optimización en tiempos de operación en la coordinación del Relé 51 [Tesis de ingeniería, Universidad Técnica de Cotopaxi]