Revista Técnica “energía”
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Rendimiento del Sistema Primario de Distribución por interrupciones
Get PDFThe frequency and duration of outages are one of the most critical issues among distribution companies today, whose studies allow guaranteeing the performance of the Distribution System in the event of random failures. Based on this approach, this article is developed, through which the performance of the Primary Distribution System (PDS) is evaluated in the event of random failures that occur in the networks, taking as a basis a methodology contained between the development of a reliability model framed in the relationship of the bathtub curve and the Poisson Probability for discrete random variables, concerning short-term planning (1 year); also, the probable time of failure of the Primary Distribution System is evaluated using the Monte Carlo Method. Therefore, it can be seen that atmospheric discharges and environmental effects are the main problems.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
Aplicación para la evaluación técnica de la “capacidad de inserción de generación distribuida” en redes eléctricas de distribución
Get PDFThe increase installation of Distributed Generation (DG) in distribution networks brings benefits to their operation, when the DG units are correctly located and well dimensioned. However, set out excessive penetration in inappropriate locations, it can lead to problems within the operation limits.
This paper presents a systematized application (computational tool) to evaluate the maximum DG capacity that can be connected in a network, ensuring the effective operation within pre-established quality parameters. It has been developed in open source software: Python and Distribution Simulator Systems (OpenDSS).
In particular, the application creates photovoltaic generators (PVSystem) and connected them in different locations under two alternatives: randomly selected nodes, or nodes list entered by the user. Also the user (engineer planner) can determine: amount of nodes, percentage of insertion and the number of evaluation days (N Montecarlo cases). In addition, the application allows simulating the uncertainty in demand and generation. In different simulation modes are evaluated lines currents and nodes voltages that reflect the performance of the network, in addition to energy losses and harmonic distortion indices. The application presents graphical and numerical results in pop-up screens and creates a report in * .csv format.El incremento de la instalación de Generación Distribuida (GD) puede traer beneficios a la operación de las redes de distribución, cuando las unidades son correctamente ubicadas y dimensionadas. Por el contrario, al presentarse una excesiva penetración de GD en ubicaciones inadecuadas puede conllevar problemas en los límites operacionales.
En este artículo se presenta una aplicación (herramienta computacional) sistematizada para evaluar la capacidad máxima de GD que se puede conectar a una red, garantizando la operación efectiva dentro de los parámetros de calidad preestablecidos. La misma ha sido desarrollada en software libre: Python y un Simulador de Sistemas de Distribución (OpenDSS).
En particular, la herramienta crea generadores fotovoltaicos (PVSystem) y los conecta en diferentes ubicaciones bajo dos alternativas: en barras seleccionadas aleatoriamente o en un listado de barras ingresadas por el usuario. El usuario (planificador) puede determinar: la cantidad de barras que puede conectarse GD, el porcentaje de inserción y el número de días de evaluación (N casos de Montecarlo). Además, la herramienta permite simular la incertidumbre en la demanda y la generación. En los diferentes modos de simulación se evalúan corrientes por las líneas y voltajes en las barras, que reflejan el desempeño de la red; además de las pérdidas de energía e índices de distorsión armónica. La herramienta presenta resultados gráficos y numéricos en pantallas emergentes y crea un informe en formato *.csv
Estudio Numérico Mediante CFD del Proceso de Enfriamiento con Intercambiadores de Calor en Sistemas Computacionales
Get PDFThis scientific article deals with the study and simulation of a radiator that is based on a cross-flow tubular heat exchanger, which has the purpose of cooling the processor, graphics card of a CPU or various hardware in computer systems. Various simulations are carried out in the ANSYS program having various inlet temperatures ranging from 75 °C to 90 °C and with different mass flows. The results show that, as the inlet temperature of the fluid to be cooled increases, the outlet of this fluid also increases. However, when mass flow is increased there is a decrease in heat rejection in computational devices.El presente artículo científico trata el estudio y simulación de un radiador que se basa en un intercambiador de calor tubular de flujo cruzado, el cual tiene un propósito de refrigerar el procesador, tarjeta gráfica de una CPU o diversos hardware en los sistemas de computación. Se realizan diversas simulaciones en el programa ANSYS teniendo varias temperaturas de ingreso que van en rangos desde 75 °C hasta 90 °C y con flujos másicos diferentes. Los resultados muestran que, al aumentar la temperatura de ingreso del fluido a refrigerar, la salida de este fluido tambien aumenta. Sin embargo, cuando se aumenta el flujo másico existe una merma en el rechazo de calor en los dispositivos computacionales
Análisis Técnico y Económico de la Implementación del Net Metering para diferentes tipos de Consumidores de Electricidad en el Ecuador
Get PDFThis article performs technical and economic analysis of the implementation of photovoltaic self-supply micro-factories (µCFV) for different types and sizes of end-users of electrical energy (EU) in Ecuador. In this context and considering the Ecuadorian regulatory framework, technical and economic aspects of this type of generation projects are analyzed to propose improvement possibilities that can benefit both distribution companies (ED) and final consumers.
The categorization of residential, commercial, and industrial customers is carried out in the main distribution companies of the country using a "Clustering" technique in which technical and economic analyses are linked, this to establish the types of EU for which the financial technical analysis of the feasibility of implementation of photovoltaic micro plants is carried out.
The dimensioning of micro photovoltaic plants, for each typical customer, is carried out with the help of simulation software PVSyst, by analyzing the energy inputs in each case. Finally, an economic analysis is carried out based on indicators such as the LCOE, Network Parity, the Internal Rate of Return (IRR), and the Estimated Time of Recovery of the Investment (TERI), determining the viability of each of the projects.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.
 
Planificación Óptima de Alimentadores Primarios en Redes de Distribución Subterráneas empleando Algoritmos Heurísticos
Get PDFThis paper presents a methodological proposal for Greenfield Planning of underground electrical distribution systems, using Dynamic Programming and optimization techniques based on heuristic algorithms. The goal of the methodology is the search a local optimal solution that allows determining the minimum necessary number of switchgear equipment, together with the associated number of primary circuits in Open Loop (OL) topological configuration and the optimal layout in the geo-referenced urban plane.
To solve the different optimization problems, various heuristic algorithms are used, such that: to determine the optimal number of switchgear equipment and its associated primary circuits Genetic Algorithm (AG) is used, in the layout of the OL primaries Ant Colony Optimization algorithm (ACO), and for the spatial sectorization of the primary circuits the K-medoids algorithm is applied.
The geographic coordinates and the power of the medium voltage to low voltage transformation centers (TC MV / LV), as well as the geo-referenced graph of the roads in the study area, are required as input parameters.
For the practical implementation of the methodological proposal, a computational tool has been developed in Matlab, which was used to prepare the planning of the underground electrical network of a large urban sector in the city of Ambato with a surface of 2.97 km².En el presente artículo se presenta una propuesta metodológica para la planificación tipo Greenfield de sistemas de distribución eléctrica subterránea, empleando técnicas de Programación Dinámica y optimización basadas en algoritmos heurísticos. La metodología tiene como objetivo, la búsqueda de una solución óptima local que permita determinar la cantidad mínima necesaria de equipos de maniobra, conjuntamente con el número asociado de circuitos primarios en configuración topológica Open Loop (OL) y su trazado óptimo en el plano urbano georreferenciado.
Para resolver los diferentes problemas de optimización se emplean varios algoritmos heurísticos, tal es así que: para determinar el número óptimo de equipos de maniobra y sus circuitos primarios asociados se emplea el Algoritmo Genético (AG), en el trazado de los primarios OL el algoritmo de Optimización de Colonia de Hormigas (ACO) y para la sectorización espacial de los circuitos primarios se aplica el algoritmo K-medoids.
Se requiere como parámetros de entrada, las coordenadas geográficas y la potencia de los centros de transformación de medio voltaje a bajo voltaje (CT MV/BV), así como el grafo georreferenciado de las vías en la zona de estudio.
Para la implementación práctica de la propuesta metodológica se desarrolló una herramienta computacional en Matlab, la cual fue empleada para la elaboración de la planificación de la red eléctrica subterránea de un amplio sector urbano de la ciudad de Ambato con una superficie de 2.97 km²
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
Get PDFThis paper presents the canonical correlation analysis (CCA) and Yule Walker (YW) analysis of PMU (Phasor Measurement Unit) measurements recorded in the framework of the MedFasee BT Argentina Project that observes the dynamics of the Sistema Argentino de Interconexión (SADI). The CCA and YW method are used to determine the low frequency oscillatory modes with low damping present in the voltage and frequency signals. These modes are characterized by their frequency, damping and pseudo-energy. The CCA and YW method is applied to ambient type data measurements of PMU´s. This study, besides allowing the detection of low damping modes, allowed to determinate different parameters of the methods as signal to be analyzed, which is a requirement for the preprocessing, as well as the definition of the analysis window, sampling period and system order.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
Control de Velocidad Directo de un Aerogenerador de 9 MW
Get PDFIn 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.El siguiente artículo muestra la descripción, implementación y validación de una estrategia de control para el seguimiento del punto máximo de potencia (MPPT) de un aerogenerador de inducción doblemente alimentado (DFIG). Esta estrategia se desarrolla conforme la teoría del control de velocidad indirecto (ISC) y la teoría de observadores de estado tomando como variable de ingreso la velocidad angular de la hélice. Este mecanismo de control permite realizar el seguimiento del MPPT, llevando así el Coeficiente de Potencia (Cp) a su valor optimo durante la operación del aerogenerador. El controlador, entre sus características principales, está configurado para trabajar con la incorporación de estímulos aleatorios de viento lo cual permite anticipar su respuesta a una perturbación. Para los experimentos se seleccionó un aerogenerador de 1,5 MW, este modelo se implementó por medio de Matlab y el software Fatiga, Aerodinámica, Estructuras y Turbulencia FAST
Predicción del Margen de Estabilidad de Corredores de Transmisión Aplicando Criterios de Minería de datos y Algoritmos de Machine Learning
Get PDFVoltage Stability refers to the ability of the system to maintain acceptable voltages in all busbars, considering normal operating conditions and after being subjected to a disturbance. The present work predicts the critical parameters of the system based on the P-V Curve determined by the Thévenin\u27s Equivalent in a transmission corridor. A dataset is obtained via Monte Carlo simulations performed on the 39-bus test system model in PowerFactory controlled by Python. Given an operating condition, N simulations are performed to establish different system operating conditions under variations in the values of each of the system loads. From the obtained dataset, Data Mining is applied to train regression models based on artificial neural networks and support vector machines to predict the maximum power transfer condition. Afterwards, the MSE (Mean-squared error) is used to analyze the performance of the regression models. The proposed methodology can be applied in control centers to predict the maximum transfer power point of a congested transmission corridor. This prediction offers early warning signs in operations and might allow structuring criteria for security constrained dispatch in planning.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
Métodos de ajuste de Weibull de dos parámetros en series de viento y estimación del Potencial Eolo-eléctrico.
Get PDFThe aim of the present work is to compare interpolation methods of the probability density function with Weibull distribution. This process is fundamental for the wind resource analysis through the Electric-wind potential estimation. The information of this study corresponds to temporal series of wind data from 7 meteorological stations, located in the Provinces of Galápagos, Carchi, Tungurahua, Bolívar, and Loja. These series were processed by the interpolation methods of linearization, graphical, moments and maximum likelihood estimation (MLE). The comparison is based on the interpolation graphics with the relative frequencies of wind data, and the residual analysis according to regression methods. Moreover, it analyzed the contrast of the mean of wind speed, mean square error (MSE) and correlation index, among the methods studied. This analysis is the basis for the Electric-wind potential estimation, according to the methodology proposed by Jijón et al. [1], based on the wind mean calculated by each method. In the results of this work, the MLE method had the lowest MSE and the highest correlation index by the most wind data series analyzed; and the linearization method had the lowest mean. In consequence, the Electric-wind potential shows the high sensibility under the mean of wind speeds calculated by every method. According to the limitation identified in each method, it is recommended that this type of analysis might be replicable to study prioritized places for wind farms. El presente estudio tiene el objetivo de comparar cuatro métodos de interpolación de la función de densidad de probabilidad con distribución de Weibull. Este proceso es fundamental para el análisis del recurso eólico a través de la estimación del potencial Eolo-eléctrico. La información del trabajo corresponde a series temporales de viento de 7 estaciones meteorológicas situadas en las Provincias de Galápagos, Carchi, Tungurahua, Bolívar y Loja. Las series fueron procesadas a través de los métodos de linealización, empírico, momentos y estimador por máxima verosimilitud (MLE). La comparación se basó en los gráficos de interpolación con las frecuencias relativas de las series de viento; y el análisis de los residuos obtenidos de la regresión. Además, se realizó el contraste de: la media de viento, el error cuadrático medio (ECM) y la correlación, entre los métodos en estudio. Este análisis es la base para el calculó del potencial Eolo-eléctrico propuesto por Jijón et al. [1], basado en las medias de viento de cada método. En este trabajo, se pudo observar que el método de MLE fue el que menor ECM y correlación más alta presentó en la mayoría de las bases analizadas; y el método de linealización fue el que tuvo la media de viento más baja. En consecuencia, el potencial Eolo-eléctrico demostró la alta sensibilidad basado en las diferencias en las medias de velocidad de viento, estimadas por cada método. Por las limitaciones identificadas en cada método analizado, se recomienda que este tipo de análisis sea replicable para el estudio de emplazamientos eólicos
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
Get PDFThis research proposes a control methodology applied to a Wind Power Generation Systems (WEGS) for Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique based on a Fuzzy observer and complemented by a PI controller using the Direct Speed Control (DSC) method. This approach permits commanding the rotor side reference current through the variations of torque and electrical power in a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) model. Consequently, the speed of the generator is controlled in order to obtain a rapid response of the maximum Power Coefficient (). The construction of this strategy starts with direct measurements of the electrical and mechanical variables using computational tools such as FAST and Matlab-Simulink for the wind turbine model simulations. This DSC strategy presents a rapid performance of the tracking considering the dynamics of a 1.5MW wind turbine and this strategy has been compared to a traditional PI controller improving the extraction of the output power.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