Revista Técnica “energía”
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Metodología para Modelación Estacionaria y Dinámica del S.N.I en HYPERsim, Aplicación del Modelo en Análisis de Transitorios Electromagnéticos para Sistemas de 500 kV
Get PDFThis paper shows a well-detailed electrical modelling of the Ecuadorian Power System (S.N.I) in HYPERsim that is a real-time simulation platform. The model includes transmission lines, power transformers, reactors, capacitor banks, and the sets of generator – AVR – PSS for Coca Codo Sinclair (CCS) and Sopladora hydropower plants. Likewise, two methodological proposals for validating this electrical model, in steady and dynamic states, are presented. They are based on load flow analysis and control system responses of CCS and Sopladora power plants, respectively. The main contribution of this research is the potential usage of the electrical model for carrying out specialized studies, even including physical devices or real systems in HYPERsim owned by the Ecuadorian System Operator CENACE. For instance, an integration between this model with PMUs and the wide are measurement system (WAMS) of CENACE is planned in the medium-term, which lets to train power system operators under oscillatory instability scenarios in real time. Meanwhile, and as a first application, a brief study of electromagnetic transients during the switching of El Inga-Tisaleo-Chorrillos 500 kV transmission grid is detailed.Este artículo presenta un modelamiento detallado del Sistema Nacional Interconectado (S.N.I) ecuatoriano en el software de simulación en tiempo real HYPERsim, que incluye líneas de transmisión, transformadores, reactores, capacitores y el grupo generador – AVR – PSS de las centrales hidroeléctricas Coca Codo Sinclair (CCS) y Sopladora. Adicionalmente, se presentan dos metodologías para la validación del sistema construido, tanto en estado estacionario como estado dinámico sustentadas en análisis de flujo de potencia y la respuesta de los sistemas de control de CCS y Sopladora, respectivamente. La importancia de este trabajo radica en el potencial del modelo construido para desarrollar estudios especializados, inclusive incluyendo o integrando equipos físicos (PMUs, IEDS) y/o sistemas reales (SCADA, WAMS) con el simulador digital en tiempo real del Operador Nacional de Electricidad CENACE. Por ejemplo, se prevé una integración entre el simulador con PMUs y con el sistema WAMS de CENACE, a mediano plazo, para el entrenamiento en tiempo real de operadores bajo escenarios de inestabilidad oscilatoria. Mientras tanto, y como una de las primeras aplicaciones del modelo desarrollado, se muestra un análisis de transitorios electromagnéticos durante la energización del corredor de transmisión El Inga-Tisaleo-Chorrillos 500 kV del S.N.I
Primer Laboratorio de Ensayos Estructurales Virtuales de Autobuses en Latinoamérica: Innovación y Acreditación
Get PDFTraffic accidents cause more than 5000 fatalities per year in Ecuador. And when talking about public transport, bus overturns cause concern with no less alarming figures, and that are increasing. Given this perspective, it is necessary for buses to be tested and to ensure that they protect the integrity of people before they go out. Does this involve destroying buses and injuring people to prove they are safe? No way. Thanks to the technology incursion of the fourth industrial revolution, it is possible to model, simulate, optimize and have a better understanding of what happens during an impact or rollover. The Finite Element Method is used to execute rollover tests, but a well-planned and implemented systematization is necessary for the method to be applied properly. The main innovation is the use of an appropriately applied technology, which manages to verify the safety of buses that circulate in Ecuador and Latin America, avoiding destroying buses, saving raw materials of already built buses, not wasting hours / man. Save lives.Los accidentes de tránsito causan más de 5000 víctimas mortales por año en el Ecuador. Y al hablar de transporte público, las volcaduras de autobuses causan preocupación con cifras no menos alarmantes, y que van en aumento. Ante esta perspectiva, es necesario que los autobuses sean probados y se garantice que protegen la integridad de las personas antes de que salgan a circulación. ¿Implica esto destruir buses y herir personas para probar que son seguros? De ninguna manera. Gracias a la incursión de tecnologías de la cuarta revolución industrial, es posible modelar, simular, optimizar y tener un mejor entendimiento de lo que sucede durante un impacto o volcadura. El Método de elementos finitos es usado para ejecutar ensayos de volcadura, pero es necesaria una sistematización bien planificada e implementada para que el método se aplique de manera adecuada. La innovación principal lo constituye el uso de una tecnología aplicada de manera adecuada, que logra verificar la seguridad de los autobuses que circulan en Ecuador y Latinoamérica, evitando destruir autobuses, ahorrando materias primas de autobuses ya construidos, no desperdicio de horas/hombre. Logra salvar vidas
Simulación causal para el consumo eléctrico residencial
Get PDFThe dynamic model use causal diagrams pretends to identify all factors involved behavior from specific system. This paper introduces a dynamic model based on causal diagrams that look at recognize it behavior and household energy consumption. Methodology applied includes random variables that looking for reply stochastic behavior inside house over day, the intention to apply a causal model implies identify interaction and dependency existing between variables. That means conditional and immediately response, such as criteria reflects in binary variables use, that represents ON / OFF states such as Boolean states TRUE / FALSE. For simulation, is considered typically values from consumption in electrical devices for household average in Quito, use time and turn on probability under specifically conditions. Simulation is running at VENSIM specific software for dynamics models. Results shows that proposed methodology presents is 24.95 % error respect to real measurements.Un modelo dinámico basado en diagramas causales pretende identificar todos los factores involucrados en el comportamiento de un fenómeno especifico. El presente artículo implementa un modelo dinámico basado en diagramas causales que busca identificar el comportamiento y respectivo consumo eléctrico residencial. La metodología aplicada involucra variables aleatorias que buscan replicar el comportamiento estocástico al interior de una vivienda durante el día, la intención de aplicar un modelo causal radica en la interacción y dependencia existente entre variables, es decir el condicionamiento que debe existir entre la ejecución de una actividad y su consecuente respuesta, tales criterios se ven reflejados en el uso de variables binarias, que simulan estados de encendido/apagado así como estados booleanos verdadero/ falso. Para la simulación, se consideran valores de consumo típicos en electrodomésticos para una residencia promedio en la ciudad de Quito, temporalidad de uso y su probabilidad de encendido bajo determinadas condiciones. La simulación se ejecuta en VENSIM, al tratarse de un software diseñado para trabajar con modelos dinámicos. Los resultados obtenidos establecen que la metodología propuesta presenta 24.95% de error con respecto a mediciones reales
Óptimo dimensionamiento y ubicación de generación fotovoltaica en una microred georeferenciada utilizando generación de columnas
Get PDFWithin the Electricity Distribution Systems (EDS), consumers have the energy demand, which is the main topic of discussion, which is necessary to satisfy it. From this point on, it is important to consider that the fact of delivering energy from the centralized generation points to the loads implies a great investment and expense, if the following considerations are put on the table: energy losses, operating costs, levels of voltage, etc.
Distributed Generation (DG), using non-standard renewable energy (NSRE), opens a space as a possible solution to specific problems, since the GD is located at strategic points and close to loads and has the capacity to meet demand required in said node, as well as delivering power to the EDS, if necessary; Therefore, the technical, economic and operational problems that may exist are minimized.
This document will present the optimal location and dimensioning of the DG units with photovoltaic technology that will be introduced to the EDS by means of an algorithm, which will allow to minimize operating costs, based on the method of generating columns that will be implemented; In addition to generating a micro network without routing, which represents a scenario, as real as possible, from georeferencing with the help of graph theory to be implemented.Dentro de los Sistemas de Distribución Eléctrica (SDE), los consumidores generan la demanda energética, lo que es tema principal de discusión, puesto que es necesario satisfacer la misma. A partir de este punto, es importante considerar que el hecho de entregar energía desde los puntos de generación centralizada hasta las cargas supone una gran inversión y gasto, si se pone sobre la mesa las siguientes consideraciones: pérdidas de energía, costos de operación, niveles de voltaje, etc.
La Generación Distribuida (GD), usando energías renovables no convencionales (ERNC), abre un espacio como posible solución a los problemas mencionados, dado que la GD se ubica en puntos estratégicos y cercanos a las cargas y cuentan con la capacidad de satisfacer la demanda requerida en dicho nodo, como también entregar energía al SDE, de ser necesario; por lo que se logra minimizar los problemas técnicos, económicos y operativos que puedan existir.
En este documento se expone la óptima ubicación y dimensionamiento de las unidades de GD con tecnología fotovoltaica que serán introducidas al SDE por medio de un algoritmo, que permita minimizar los costos de operación, basado en el método de generación de columnas que será implementado; además de generar una micro red sin enrutamiento, que represente un escenario, lo más real posible, a partir de la georreferenciación con ayuda de la teoría de grafos que se implementará en MATLAB
Metodología de cálculo de pérdidas de potencia y energía en el sistema de alumbrado público del Ecuador
Get PDFThe purpose of this study is to analyze the losses produced by the energy consumption in lighting auxiliary equipment and the operating time of the public lighting system of Ecuador. It starts with the treatment of information from geo-referenced databases, presented by the electric utility companies to the Electricity Regulation and Control Agency. The information is processed in a specialized software; the luminaires are stratified using the power and type of light source as variables. A second analysis studies the operating time using the time equation. The results of these analyzes serve to calculate the energy and power consumption in the luminaires and their auxiliaries by varying the operating time in each of the electric utility companies according to their geographical position. The results are compared with the provisions of the current Regulation. Finally, a proposal for the consumption of auxiliaries based on international regulations and real data is presented, in addition to a procedure for receiving the information of the public lighting system in order to adjust the values of consumption of the auxiliaries established in the current Regulation (ARCONEL 006/18).Este estudio tiene como finalidad analizar las pérdidas que producen el consumo de energía en los auxiliares de las luminarias y el tiempo de funcionamiento del sistema de alumbrado público de Ecuador. Se parte del tratamiento de información de las bases de datos georreferenciadas, que presentan las empresas distribuidoras a la Agencia de Regulación y Control de Electricidad. Con ayuda de software especializado se ejecuta el tratamiento de la información; se estratifica las luminarias usando como variables la potencia y tipo de fuente de luz. Un segundo análisis estudia el tiempo de funcionamiento empleando para ello la ecuación del tiempo. Los resultados de estos análisis sirven para calcular la energía y potencia que consumen las luminarias y sus auxiliares variando los tiempos de encendido en cada una de las empresas distribuidoras según su posición geográfica. Los resultados se comparan con lo establecido la Regulación vigente. Finalmente, se presenta una propuesta de cálculo de consumo de energía en los equipos auxiliares del sistema de alumbrado público y un procedimiento para recepción de información del alumbrado público con el fin de ajustar los valores de los consumos de los auxiliares establecidos en la Regulación vigente (ARCONEL 006/18
Evaluación de Coherencia en el Sistema Nacional Interconectado Ecuatoriano empleando Mediciones Sincrofasoriales
Get PDFThis paper presents the coherency evaluation of the dynamic coherency in the Ecuadorian power system, using measurements obtained from Synchrophasor Measurement Units (PMUs) located at the main substations of the backbone transmission system.
Based on the time series delivered by the PMUs, such as frequency, rate of change of frequency, voltage or current phasors, data mining techniques are applied to determine the coherent areas. Several batch clustering techniques has been applied to analyze post-contingency signals in an offline environment. For real time analysis, new algorithms based on stream data concepts have been implemented.
For the evaluation of coherent areas using post-contingency data, validation indexes are used to measure the quality of the clustering process, these indexes are calculated based on the density of the data within the same group or the distance between different groups. For the real time coherency analysis, recursive clustering algorithms are studied and implemented. These algorithms are capable of identifying the number of groups, as well as their composition, through the change of its parameters according to the last received information.Este documento presenta la evaluación de la coherencia dinámica en el Sistema Nacional Interconectado Ecuatoriano (SNI) empleando mediciones obtenidas por Unidades de Medición Sincrofasorial (PMUs) ubicadas en las principales subestaciones del SNI.
A partir de las series de tiempo de frecuencia, tasa de cambio de la frecuencia, fasores de voltaje o corriente entregadas por las PMU, se aplican técnicas de minería de datos para determinar las áreas coherentes existentes. Varias técnicas de agrupamiento en bloque han sido empleadas para el análisis post-contingencia realizado fuera de línea, y también se han implementado nuevas propuestas para el análisis de información en tiempo real basado en el concepto de flujos de datos.
Para la determinación post-contingencia de las áreas coherentes se emplean índices de validación que permiten medir la calidad de las agrupaciones en función de la densidad de los datos dentro de un mismo grupo o la distancia entre diferentes grupos. En cambio, para la evaluación de coherencia en tiempo real, se analizan e implementan algoritmos recursivos de agrupamiento como herramienta para el análisis. Estos algoritmos son capaces de identificar el número de grupos presentes, así como su composición, mediante la adaptación de sus parámetros acorde con la última información recibida
Modeling of DSTATCOM Devices to Improve Dynamic Voltage Stability in a Microgrid with High Penetration of Motor Loads
Get PDFThis paper proposes and validates models of FACTS technology devices of the Synchronous Static Compensator for Distribution (DSTATCOM) type. In the first instance, a simplified DSTATCOM modeling performed through a controlled current source is presented. Subsequently, a DSTATCOM modeled through control strategies is exposed considering a PWM (Pulse-Width Modulation) converter. The proposed models of DSTATCOM devices are validated in a CIGRÉ Electrical Microgrid (MG) test system. The presence of induction motor type loads in the MG requires a considerable demand for reactive power, this causes inconveniences to maintain the Dynamic Voltage Stability (DVE). This situation is aggravated by the occurrence of failures that trigger an isolated operation of the MG. To solve these problems, a DSTATCOM device will be used. The optimal connection and location of DSTATCOM in the MG is done through an exhaustive search algorithm, considering the premise of the best performance in terms of DVE made through dynamic simulations in PowerFactory DIgSILENT. Comparatively, the results obtained for the two models performed are presented, showing the improvement of the DVE in the isolated operation of the MG with both models. Depending on the detail and scope of the studies in the MG system, you can choose between the developed DSTATCOM models. All details of models, control diagrams and data of DSTATCOM devices are provided in this document.A través de este artículo se propone y valida modelos de dispositivos de tecnología FACTS de tipo Compensador Estático Sincrónico para Distribución (DSTATCOM). En primera instancia, se presenta el modelado de un DSTATCOM simplificado realizado a través de una fuente de corriente controlada. Posteriormente, se expone un DSTATCOM modelado a través de estrategias de control considerando un conversor PWM (Pulse-Width Modulation - Modulación por ancho de pulsos). Los modelos propuestos de dispositivos DSTATCOM se validan en un sistema de prueba de Microrred Eléctrica (MRE) de la CIGRÉ. La presencia de cargas de tipo motor de inducción en la MRE requiere una considerable demanda de potencia reactiva, esto ocasiona inconvenientes para mantener la Estabilidad Dinámica de Tensión (EDT). Ésta situación se agrava ante la ocurrencia de fallas que desencadenen una operación aislada de la MRE. Para solucionar estos inconvenientes se hará uso de un dispositivo DSTATCOM. La conexión y ubicación óptima del DSTATCOM en la MRE se realiza a través de un algoritmo de búsqueda exhaustiva, considerando la premisa del mejor rendimiento en términos de EDT realizado a través de simulaciones dinámicas en PowerFactory DIgSILENT. Comparativamente se presentan los resultados obtenidos para los dos modelos realizados, demostrándose la mejora de la EDT en la operación aislada de la MRE con ambos modelos. Dependiendo del detalle y alcance de los estudios en el sistema de MRE, se puede elegir entre los modelos DSTATCOM desarrollados. Todos los detalles de modelos, esquemas de control y datos de los dispositivos DSTATCOM son proporcionados en este documento
Metodología para la determinación de indicadores de Eficiencia Eléctrica en la Zona Residencial
Get PDFThis document presents an energy management model through the creation of efficiency indicators that allow reducing the consumption of electricity in the residential zone without altering the efficiency and quality of service in it, to achieve an efficient model and that show a significant saving in electricity consumption has been implemented a demand analysis in several households with different consumption and quantity of household appliances through measurements and surveys that constant the data obtained from the daily measurements and thus get the critical points that must be treated for the subsequent development of the necessary indicators that help to improve the system, which leads to the above-mentioned efficient and introduce it in a management model that can be used to raise awareness and guide the user to implement improvements In the residence.En este documento se presenta un modelo de gestión energética a través de la creación de indicadores de eficiencia que permitan reducir el consumo de electricidad en la zona residencial sin alterar la eficiencia y la calidad de servicio en el mismo, para lograr un modelo eficiente y que muestre un ahorro significativo en el consumo eléctrico se ha implementado un análisis de la demanda en varios hogares con distinto consumo y cantidad de electrodomésticos mediante mediciones y encuestas que constante los datos obtenidos de la mediciones diarias y así obtener los puntos críticos que se deban tratar para el posterior desarrollo de los indicadores necesarios que ayuden a la mejora del sistema, lo que conlleve a que sea eficiente lo anteriormente mencionado e introducirlo en un modelo de gestión que se pueda usar en busca de concientizar y guiar al usuario para que se implemente mejoras en la residencia
Diseño de un Sistema de Alumbrado LED a través de Energía Fotovoltaica para Brindar Niveles de Calidad de Iluminación en el Parqueadero N° 1 de la Universidad Técnica de Cotopaxi
Get PDFIn the present project was done the design and analysis of a system of external illumination by means of technology LED, was carried out which is energized by means of concentrated photovoltaic generation. Considering that, in the parking lot, there is an average illumination lower than the permitted, levels, is proposed to improve the lighting through the Dialux evo software, obtaining the following results from this design: 518 lx for access, 132,83 lx in the circulation strip and 113,75 lx in parking spaces, in accordance with the NTE INEN 2 248 standard, whose electric power density for lighting is 1,88 W/m2. Through a bibliographic research, the technical data of the LED luminaires of 245 W and 134 W were compiled, with a luminous efficiency of 145 lm/W and 146 lm/W respectively. In addition, the photovoltaic system consists of 28 monocrystalline panels of 360 W/24 V, the accumulation system will consist of 28 deep discharge batteries at 240 Ah/12 V, two PWM load controllers of 110 A/48 V and the inverter of 5 000 VA/48 V. With a new value for the kWh of USD 0,681 2 it is possible to have a VAN of 66 525,60 y el TIR igual a 25,35 %, indicando que el proyecto resulta rentable
Mejoramiento de la Estabilidad de Tensión con un DSTATCOM en una Microrred Integrada por GD Solar Fotovoltaica y Convencional
Get PDFAt present, the positioning of the Distributed Generation (DG) and Electric Microgrids (MGs) systems has taken on large shares around the world. Therefore, the research needs related to the control, operation, stability, and resilience of these systems have marked a new paradigm of electric power supply systems. This article aims to improve the voltage stability by including a DSTATCOM device of FACTS technology in an MG integrated by DG of type Solar Photovoltaic and Conventional. The methodology developed is applied in the MG test system of the CIGRÉ, with the premise of analysis two operative mechanisms concerning the occurrence of a contingency, with which the MG will operate in isolation. The analysis is carried out through dynamic simulations in the time domain, where the dynamic behavior of the voltage is analyzed and evaluated, after the grid-MG systems have been subjected to disturbances, triggering the operation on the electric island of the MG. The results shown by the models and control algorithms developed operate satisfactorily, in addition, the applicability and benefits in the installation of DSTATCOM devices in MG systems are demonstrated to improve the operating conditions especially in terms of voltage stability.En la actualidad el posicionamiento de los sistemas de Generación Distribuida (GD) y Microrredes Eléctricas (MREs) han tomado connotadas participaciones alrededor del mundo. Por lo tanto, las necesidades investigativas en torno al control, operación, estabilidad y resiliencia de estos sistemas han marcado un nuevo paradigma de los sistemas de suministro de energía eléctrica. El objetivo de este artículo es mejorar la estabilidad de tensión mediante la inclusión de un dispositivo DSTATCOM de tecnología FACTS en una MRE integrada por GD de tipo Solar Fotovoltaica y Convencional. La metodología desarrollada se aplica en el sistema de prueba de MRE de la CIGRÉ, con la premisa de analizar dos escenarios operativos en relación a la ocurrencia de una contingencia, con lo cual la MRE operará en forma aislada. El análisis se realiza a través de simulaciones dinámicas en el domino del tiempo, donde se analiza y evalúa el comportamiento dinámico de la tensión, después de que los sistemas red-MRE han sido sometidos a perturbaciones, desencadenando la operación en isla eléctrica de la MRE. Los resultados muestran que los modelos y algoritmos de control desarrollados operan satisfactoriamente, además se demuestra la aplicabilidad y beneficios en la instalación de dispositivos FACTS tipo DSTATCOM en sistemas de MREs para mejorar las condiciones operativas en especialmente en términos de estabilidad de tensión