Modelación Matemática de los Sistemas de Control de Velocidad de Unidades de la Central Hidroeléctrica Coca Codo Sinclair

En el presente estudio, se desarrolló un proceso de modelación y validación de parámetros del sistema de control de velocidad, regulador y turbina, de las unidades de generación de la central hidroeléctrica Coca Codo Sinclair. Para este propósito, se utiliza la potencialidad del software DIgSILENT PowerFactory para implementar los bloques de funciones de transferencia. Posteriormente, el modelo se valida a través de la identificación paramétrica utilizando el algoritmo heurístico de optimización mapeo de media-varianza MVMO, sobre la base de registros obtenidos a través de unidades de medición fasorial (PMU) de un evento en tiempo real que ocurrió en el Sistema Nacional Interconectado (SNI). Para desarrollar el modelo en este estudio, se analizaron tres tipos de turbina Pelton y modelos de regulador de velocidad con diferente complejidad. La disponibilidad de un modelo validado y probado del sistema de control de velocidad de generadores garantizará simulaciones suficientemente precisas que representen con minuciosidad el comportamiento real de la central hidroeléctrica, lo cual es una premisa importante para la toma de decisiones adecuadas en relación con las acciones de control y técnico económicas.

Despacho Hidrotérmico de Mediano Plazo aplicado al Complejo Hidroeléctrico Paute Integral

En Ecuador, la energía hidroeléctrica excede el 90% de la energía eléctrica y el Complejo Hidroeléctrico Paute Integral es el más importante en generación eléctrica. Dadas las características de la infraestructura de este complejo, el despacho hidrotérmico de mediano plazo (MTHD, por sus siglas in inglés) es de gran importancia, ya que permitiría establecer reglas operativas que sin duda impactarían en el costo total de generación del sistema eléctrico del país. Es por esto que se presenta dos estudios de MTHD: el primero de tipo probabilístico con variables estocásticas para los caudales afluentes a las represas del complejo y para la carga a ser atendida. Este estudio se lo compara con un segundo modelo propuesto por el autor, el cual se basa en encontrar niveles óptimos diarios para cada represa bajo análisis realizando una simulación diaria del sistema. Al realizar la comparación de los dos modelos, en términos de reglas operativas son altamente coincidentes; sin embargo, en términos de energía producida por el Complejo Paute Integral, el segundo modelo, con mayor nivel de detalle, y mediante una efectiva coordinación de la operación entre centrales hidroeléctricas en cascada, logra aprovechar mejor el recurso hídrico y en consecuencia una mayor producción del complejo.

Predicción del Margen de Estabilidad de Corredores de Transmisión Aplicando Criterios de Minería de datos y Algoritmos de Machine Learning

La Estabilidad de Voltaje se refiere a la habilidad del sistema de mantener voltajes aceptables en todas las barras, considerando condiciones normales de operación y posterior a ser sometido a una perturbación. El presente trabajo predice los parámetros críticos del sistema basados en la Curva P-V determinada mediante el cálculo del Equivalente de Thévenin en un corredor de transmisión. Se obtiene un conjunto de datos (dataset) mediante simulaciones de Montecarlo efectuadas en el sistema de prueba de 39 barras en PowerFactory, controlado mediante Python. Dada una condición operativa se efectúan N simulaciones que permiten establecer distintas condiciones operativas del sistema ante variaciones de los valores de cada una de las cargas del sistema. A partir del dataset, se aplica Minería de Datos para entrenar modelos de regresión basados en redes neuronales artificiales y máquinas de soporte vectorial que predicen la condición de máxima transferencia de potencia. Posteriormente, el MSE (Mean-squared error) es usado para analizar el desempeño de los modelos de regresión. La metodología propuesta puede ser aplicada en centros de control para predecir el punto de máxima transferencia de potencia de un corredor de transmisión congestionado. Esta predicción brinda señales de alerta temprana en la operación, así como permite estructurar criterios de despacho con restricciones de seguridad en la planificación.

Estrategia de Control Fuzzy PI en una Turbina Eólica con Generador de Inducción Doblemente Alimentado para Maximizar la Extracción de Potencia en Presencia de Perturbaciones

Esta investigación propone una metodología de control aplicada a una técnica en Sistemas de Generación de Energía Eólica (WEGS) para el Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT) basada en un observador Fuzzy y complementada con un controlador PI mediante el método de Control Directo de Velocidad (DSC). Este enfoque permite controlar la corriente de referencia del lado del rotor a través de las variaciones de par y potencia eléctrica en un modelo de Generador de Inducción Doblemente Alimentado (DFIG). En consecuencia, la velocidad del generador se controla para obtener una respuesta rápida del máximo Coeficiente de Potencia (). La construcción de esta estrategia comienza con mediciones directas de las variables eléctricas y mecánicas utilizando herramientas computacionales como FAST y Matlab-Simulink para las simulaciones del modelo del aerogenerador. Esta estrategia DSC presenta un rápido desempeño en el seguimiento del considerando la dinámica de un aerogenerador de 1,5MW; esta estrategia ha sido comparada con un controlador PI tradicional mejorando la extracción de la potencia de salida.

Desarrollo de una Aplicación Informática para la Calibración y Coordinación del Relevador de Sobre Corriente 50/51

En el presente trabajo se realizó el desarrollo de una aplicación informática para la coordinación y calibración de los relevadores de sobrecorriente 50/51 para sistemas radiales, mediante esta aplicación se llegó a observar las gráficas de las curvas de los relevadores modificando las variables de entrada como son Corriente del Tap (51) y Corriente del Instantáneo (50), TCs, Tipos de Curvas y su Dial para cada una de ellas, con el fin de calibrar y coordinar las protecciones entre curvas mediante el tiempo de actuación entre los Relevadores, en el programa Coordinación de Protección de sobrecorriente eléctrica (CPSElectric) desarrollado mediante la herramienta de programación Matlab r2019a, que se usó una de las aplicaciones incorporadas de esta plataforma como es la App Designer siendo está una de las nuevas opciones de programación en Matlab r2019a que permite reducir el tiempo de desarrollo de interfaces y la facilidad del diseño de las Aplicaciones para lo cual nos permite que el programa sea más interactivo a la hora de su uso ya que está enfocado para formar parte de laboratorio de protecciones eléctricas de la Universidad Técnica de Cotopaxi mejorando el aprendizaje de los estudiantes a la hora de debatir sobre las protección de sobrecorriente 50/51, permitiendo obtener la visualización de resultados como son los tiempos de operación de las corrientes del Instantáneo (50) y su tiempo de margen de operación entre curvas de forma gráfica para garantizar los resultados se basó a diferentes normas estandarizadas como son la IEEE Std C37.112-2018 “Estándar para ecuaciones de características de tiempo inverso para relés de sobrecorriente” y la IEC 60255-3 “Relés de medidas y equipos de protección.”

Minería de Datos y Proyección a Corto Plazo de la Demanda de Potencia en el Sistema Eléctrico Ecuatoriano

En este artículo se presenta una herramienta computacional elaborada en lenguaje de programación Python para minería de datos y proyección a corto plazo de la demanda de potencia eléctrica del Sistema Nacional Interconectado (SNI), utilizando el enfoque predictivo del algoritmo de aprendizaje automático Random Forest. La implementación de la función Hyperopt para definir los principales hiperparámetros del algoritmo Random Forest junto con la aplicación de la ingeniería de características permiten ajustar un modelo adecuado de aprendizaje automático para las series de datos. Dicho algoritmo es implementado en tareas de mitigación de valores faltantes y valores atípicos para estructurar bases de datos completos y libres de desviaciones. El procedimiento para minería de datos y proyección de demanda muestra la confiabilidad y versatilidad de utilizar la herramienta computacional obteniendo resultados relevantes, como la disminución de anomalías en las series de datos para mejorar la precisión en las curvas de demanda eléctrica proyectadas.

Rendimiento del Sistema Primario de Distribución por interrupciones

La frecuencia y duración de las interrupciones es uno de los temas con mayor importancia entre las empresas distribuidoras en la actualidad, cuyos estudios permiten garantizar el rendimiento del Sistema de Distribución ante fallas aleatorias. En base a este enfoque, se desarrolla el siguiente artículo, mediante el cual se evalúa el rendimiento del Sistema Primario de Distribución (SPD ) ante fallas aleatorias que se presentan en las redes tomando como base una metodología contenida entre el desarrollo de un modelo de confiabilidad enmarcado en la relación de la curva de riesgo (curva de la bañera) y la Probabilidad de Poisson para variables aleatorias discretas, con relación a una planificación a corto plazo (1 año), en adición, se evalúa el tiempo probable de falla del Sistema Primario de Distribución mediante el Método de Monte Carlo. Con lo cual se puede observar que las descargas atmosféricas y efectos ambientales son el principal problema.

Análisis Técnico y Económico de la Implementación del Net Metering para diferentes tipos de Consumidores de Electricidad en el Ecuador

En el presente artículo se realiza un análisis técnico y económico de la implementación de micro centrales fotovoltaica de autoabastecimiento (µCFV) para varios tipos y tamaños de consumidores finales de energía eléctrica (CF) del Ecuador. En este contexto y considerando el marco normativo ecuatoriano, se analizan aspectos técnicos y económicos de este tipo de proyectos de generación con la finalidad de plantear posibilidades de mejora que puedan beneficiar tanto a las empresas distribuidoras (ED) como a los consumidores finales. La categorización de clientes residenciales, comerciales e industriales se realiza en las principales empresas distribuidoras del país mediante una técnica “Clustering” en la que se vinculan análisis técnicos y económicos, esto con el objetivo de establecer los tipos de CF para los que se realiza el análisis técnico financiero de factibilidad de implementación de micro centrales fotovoltaicas. El dimensionamiento de las micro centrales fotovoltaicas, para cada cliente tipo, se realiza con la asistencia del software de simulación PVSyst, analizándose en cada caso los aportes energéticos. Finalmente, se realiza un análisis económico a partir de indicadores como el LCOE, Paridad de Red, la Tasa Interna de Retorno (TIR) y el Tiempo Estimado de Recuperación de la Inversión (TERI), determinándose la viabilidad de cada uno de los proyectos.

Direct Speed Control of a 9 MW DFIG Wind Turbine

In the present work, a control strategy for Maximum Power Point Tracking (MPPT) of a wind turbine based on a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is described. This strategy is developed according to the theory of Di-rect Speed Control (DSC) which includes a state observer. This strategy con-siders the Low Shaft Speed (LSS) as an input and the Iqr reference current as the output. This control mechanism allows monitoring the MPPT; thus, changing the Power coefficient (Cp) to its optimal value during the operation of the wind turbine. The controller, among its main features, is configured to work with the incorporation of different wind inputs; fact that permits evaluating the system response to disturbances and variations. For simulations tests, a 1,5 MW wind turbine has been modeled in Matlab and Fatigue, Aero-dynamics, and Structures and Turbulence FAST software. The strategy has been compared to a PI MPPT controller and has demonstrated improvements in terms of speed and output power extraction.

Determinación de los modos oscilatorios en el SADI a partir del análisis de las mediciones de las PMU de datos tipo ambiente en Baja Tensión

Este trabajo presenta el análisis de correlación canónica (CCA) y de Yule Walker (YW) de las mediciones de las PMU (Phasor Measurement Unit) registradas en el marco del Proyecto MedFasee BT Argentina, que observa la dinámica del Sistema Argentino de Interconexión (SADI). Los métodos de CCA y YW se utilizan para determinar los modos oscilatorios de baja frecuencia con bajo amortiguamiento presentes en las señales de tensión y de frecuencia. Estos modos se caracterizan por su frecuencia, amortiguamiento y pseudoenergía. Los métodos CCA y YW se aplican a las mediciones de datos de tipo ambiente de las PMU. Este estudio además de permitir la detección de los modos con bajo amortiguamiento, permitido determinar diferentes parámetros de los métodos como señal a analizar, lo cual es un requisito para el preprocesamiento, así como la definición de la ventana de análisis, periodo de muestreo y orden del sistema.