Undergraduate Teaching of Electric Network Protection Using Simulations and Lab Experiments

Authors

Keywords:

overcurrent protection, Power system protection, relay, e-learning

Abstract

The protection of the electric power system (EPS) components such as synchronous generators, transformers, transmission lines, and substations is important because it allows having continuity in the electricity service when disturbances are present. It also avoids a possible permanent damage to the elements of the EPS. The relays monitor variables as voltages, currents, harmonics, frequency, active and reactive power. The function of the relay is to detect an abnormal operating condition, and with the aid of breakers a faulted equipment can be isolated by disconnecting only a small portion of the EPS, so that a small number of consumers are affected. The relay setting adjustment is important because it must operate in a safe, reliable and coordinated way. The above can be achieved by teaching to students the philosophy, theory, adjustments, and coordination of relays in an electrical network, and by using computer simulations a more effective teaching and learning can be achieved. However, to have a more complete contribution in learning the relay coordination philosophy, the usage of a laboratory is highly recommended. In this paper, a hybrid approach for teaching electric network protection is presented. It is aimed at undergraduate students of electric engineering and it is based on the use of computer simulation of mathematical models and laboratory experiments. To demonstrate the proposed teaching approach, computer simulations and lab experiments of an overcurrent inverse time relay were carried out in radial and parallel electrical networks where different case studies were successfully tested.

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Author Biographies

Carlos Morales , TNM Instituto Tecnologico de La Laguna

Egresado de la Carrera de Ingeniería Industrial en Eléctrica en el Instituto Tecnológico de la Laguna en 1990. Obtuvo el grado de M.C en Ingeniería Eléctrica en 2012. Es profesor de tiempo completo de la carrera de Ingeniería Eléctrica en el mismo Instituto desde 1996. Sus áreas de interés son Máquinas y Redes Eléctricas, Protecciones de los sistemas eléctricos de Potencia.

Concepción Hernandez, TNM Instituto Tecnologico de La Laguna

Obtuvo el grado de Ingeniero en Ciencias Computacionales en el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey en 1990, México; y una Maestría en Ciencias en Fundamentos de Tecnologías Avanzadas de la Información en el Imperial College, Londres, en 1995. Fue investigadora en el Departamento de Simulación del Instituto de Electricidad y Energías Limpias, México, de 1991 al 2000. Obtuvo el Doctorado en Ciencias en Ingeniería Eléctrica en el Instituto Tecnológico de La Laguna en el 2007. Ha publicado 23 artículos en revistas y ha participado en congresos nacionales e internacionales. Sus intereses están relacionados con inteligencia artificial, redes eléctricas y optimización de dispositivos electromecánicos.

Marco A. Arjona, TNM Instituto Tecnologico de La Laguna

Profesor investigador en el Tecnológico Nacional de México Campus La Laguna, México, donde obtuvo el grado de Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica en 1990. Obtuvo el grado de Ingeniero Eléctrico en el Instituto Tecnológico de Durango en 1988. Estuvo en el departamento de simulación del Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias de 1991 a 1999. Obtuvo el doctorado en filosofía en Ingeniería Eléctrica en el Imperial College, Londres, en 1996. Ha publicado 50 artículos en revistas y ha participado en congresos nacionales e internacionales. Sus intereses de investigación comprenden el diseño, análisis y control de máquinas eléctricas, redes eléctricas y energía eólica.

Published

2021-06-07

How to Cite

Morales , C. ., Hernandez, C., & Arjona, M. A. (2021). Undergraduate Teaching of Electric Network Protection Using Simulations and Lab Experiments . IEEE Latin America Transactions, 19(5), 807–814. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/4057