Revista Técnica “energía”
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Estudio Técnico para la Determinación de la Ubicación Óptima de Unidades de Medición Fasorial en el Sistema Eléctrico Ecuatoriano basado en Criterios de Observabilidad ante Contingencias
Get PDFPhasor measurement units PMU are devices that measure the Synchrophasor of sinusoidal waves of current and voltage in electrical power systems. The paper describes the characteristics of phasor measurement units and applications. Various methodologies are listed that allow the location of PMUs and an algorithm is selected to maintain an adequate level of visibility in a SEP. Then different methods for contingency analysis based on voltage stability are described. The Reactive Support Index was adapted in order to determine the contingency ranking in the Ecuadorian National Interconnected System S.N.I. Finally a location methodology of PMUs is applied that optimizes the number and keeps the observability of S.N.I. in great impact contingencies.Las unidades de medición fasorial PMU son dispositivos que permiten medir los sincrofasores de las ondas sinusoidales de corriente y voltaje en los sistemas eléctricos de potencia SEP. En el documento se describen las características de las PMU y sus aplicaciones. Se enumeran varias metodologías que permiten la ubicación de PMUs y se selecciona un algoritmo que permite mantener un nivel adecuado de visibilidad en un SEP. A continuación, se describen diferentes métodos para análisis de contingencias en base a estabilidad de voltaje. Se adaptó el Índice de Soporte de Potencia Reactiva RSI para determinar un ranking de contingencias en el Sistema Nacional Interconectado de Ecuador S.N.I. Finalmente se aplicó una metodología de ubicación de PMUs que optimice su número y mantenga la observabilidad del S.N.I. ante las fallas de mayor gravedad
Metodología basada en Sincrofasores para la Identificación de Parámetros de Líneas de Transmisión
Get PDFThis article shows the development of an application capable of calculating the parameters of the transmission lines using measurements provided by the Phasor Measurement Units (PMUs). After a treatment of these measurements, the parameters of the transmission lines can be calculated with greater accuracy and precision. The application consists basically of two parts: the first, the acquisition and processing of Synchrophasors from the Wide Area Monitoring System (WAMS) of the “Operador Nacional de Electricidad – CENACE”, which in essence is a system based on the use of PMUs; and the second, the calculation of transmission line parameters, using a constrained least squares algorithm. Finally, the application in its developed interface shows the identified parameters of the transmission line both graphically and statistically, with the results, in this article the comparison is made with the data stored in PowerFactory of CENACE, a tool used for the analysis of electrical power systems characterizing reliable and flexible techniques of modeling and algorithms; in the same way with a work related to the identification of parameters of transmission lines, which in summary performs the identification of errors in parameters and looks for alternatives of calculation for the correction of the wrong parameters.Este artículo muestra el desarrollo de una aplicación capaz de calcular los parámetros de las líneas de transmisión utilizando mediciones que proporcionan las Unidades de Medición Fasorial (PMUs). Luego de un tratamiento de estas mediciones, se pueden calcular los parámetros de las líneas de transmisión con mayor exactitud y precisión. El aplicativo consta elementalmente de dos partes: la primera, la adquisición y tratamiento de sincrofasores provenientes del Sistema de Monitoreo de Área Extendida (WAMS) del Operador Nacional de Electricidad CENACE, que en esencia es un sistema basado en el uso de PMUs; y la segunda, el cálculo de los parámetros de las líneas de transmisión, que utiliza un algoritmo de mínimos cuadrados sujeto a restricciones. Finalmente, el aplicativo en su interfaz desarrollada muestra los parámetros identificados de la línea de transmisión tanto de manera gráfica como estadística, con los resultados, en este artículo se realiza la comparación con los datos almacenados en PowerFactory de CENACE, herramienta utilizada para el análisis de sistemas eléctricos de potencia; de igual manera se realiza la comparación con el trabajo de otro autor, relacionado con la identificación de parámetros de líneas de transmisión, que en resumen realiza la identificación de errores en parámetros y busca alternativas de cálculo para la corrección de los parámetros errados
Procesado y Caracterización de Nitratos como Materiales de Cambio de Fase para Evaluar su Capacidad de Almacenamiento Energético
Get PDFThe present investigation focused on the analysis of phase change materials. To perform the study, three nitrate salts were selected. Sodium nitrate, potassium nitrate and finally sodium nitrite.
The characterization techniques used were the differential scanning calorimetry, analysis by thermogravimetry, analysis of infrared spectrometry using the Fourier transform and finally a study of the microstructure of the compounds with the scanning electron microscope.
As a result of the study, the energy storage potential of nitrates for specific applications in energy systems using renewable resources was determined. In addition, the behavior of the analyzed materials was analyzed, working together as binary and ternary compounds. Therefore, this research aims to contribute to the issue of energy storage with phase change materials, with relevant results. To this end, methodologies tested by researchers worldwide and adequate thermal characterization equipment have been used. The obtained fusion enthalpy results allow us to conclude that these materials are suitable for energy storage systems.La presente investigación se enfocó en el análisis de los materiales de cambio de fase. Para realizar el estudio, se seleccionaron tres sales de nitrato. Nitrato de sodio, nitrato de potasio y finalmente nitrito de sodio.
Las técnicas de caracterización utilizadas fueron la calorimetría diferencial de barrido, análisis mediante termogravimetría, análisis de espectrometría infrarroja mediante la transformada de Fourier y finalmente se realizó un estudio de la microestructura de los compuestos con el microscopio electrónico de barrido.
Como resultado del estudio, se llegó a determinar el potencial de almacenamiento energético de los nitratos para aplicaciones específicas en sistemas energéticos que utilizan recursos renovables. Además, se analizó el comportamiento de los materiales analizados trabajando en conjunto como compuestos binarios y ternarios.
Por todo ello, esta investigación pretende aportar a la temática de almacenamiento de energía con materiales de cambio de fase, con resultados relevantes. Para ello, se han utilizado metodologías probadas por investigadores a nivel mundial y equipamiento adecuado de caracterización térmica Los resultados obtenidos de entalpía de fusión, permiten concluir que estos materiales son adecuados para sistemas de almacenamiento energético
Determinación de límites de seguridad estática de ángulo en el SNI a partir de mediciones sincrofasoriales
Get PDFThe power electric systems are made up of different elements that show particular dynamic behaviors, that is why each electrical system requires studies and own evaluations that allow to know its operational dynamics and to establish security indexes or limits in order to prevent total or partial collapses. This document presents a methodology to identify safe limits of angular difference in electric power system also known as static angle stability limits. For the elaboration of this work, the use of modern technological tools for monitoring and analysis of power systems is highlighted, such as the Extended Area Monitoring System (WAMS) implemented in the CENACE, and additionally, the data analysis technique is used of the iterated logarithm law to identify the normal operating band limits of the angular differences between the 230 kV bars of the National Interconnected System of Ecuador, taking as reference the 500 kV bus from the Coca Codo Sinclair substation. The identification of these limits will alert the system operator to possible problems of static angle stability and thus create an operational awareness in order to establish protection and control measures to increase the levels of security and reliability in the supply of electricity.Los sistemas electicos de potencia están conformados por distintos elementos que presentan comportamientos dinámicos particulares, es por ello que cada sistema eléctrico requiere de estudios y evaluaciones propias que permitan conocer su dinámica operativa y establecer índices o límites de seguridad con el fin prevenir colapsos totales o parciales.
Este documento presenta una Metodología para Identificar límites seguros de diferencia angular en un sistema eléctrico de potencia conocidos también como límites de estabilidad estática de ángulo. Para la elaboración de este trabajo se resalta el uso de herramientas tecnológicas modernas de monitoreo y análisis de sistemas de potencia, como el Sistema de Monitoreo de Área extendida (WAMS) implementado en el CENACE, y adicionalmente, se emplea la técnica de análisis de datos de la ley de logaritmo iterado para identificar límites de banda de operación normal de las diferencias angulares entre las barras de 230 kV del Sistema Nacional Interconectado de Ecuador, tomando como referencia a la a la barra de 500 kV de la subestación Coca Codo Sinclair. La identificación de estos límites permitirá alertar al operador del sistema posibles problemas de estabilidad estática de ángulo y con ello crear una conciencia operativa a fin de establecer medidas de protección y control para incrementar los niveles de seguridad y confiabilidad en el suministro de energía eléctrica
Evaluación probabilística de la estabilidad transitoria considerando la incertidumbre de la demanda y gestión del riesgo
Get PDFThis paper presents a methodological proposal to evaluate the impact of electrical demand uncertainty regarding power system transient stability, considering the probabilistic analysis of the Critical Clearing Time (CCT).
A probabilistic analysis of transient stability allows establishing a probability density function (PDF) of the CCT behavior. This PDF is calculated by means of Monte Carlo simulations in which the CCT is evaluated for each generated scenario and contingency.
The bisection method is applied for calculating the CCT. This method consists in iteratively modifying the fault duration time (El presente artículo propone una metodología para evaluar el impacto de la incertidumbre de la demanda eléctrica, sobre la estabilidad transitoria del sistema con base en el análisis probabilístico del tiempo crítico de despeje de falla CCT (Critical Clearing Time).
El análisis probabilístico de estabilidad transitoria, permite establecer una función de densidad de probabilidad (PDF por sus siglas en inglés) del comportamiento del CCT. La PDF se calcula a partir de simulaciones de Montecarlo, donde, para cada escenario generado y contingencia, se evalúa el CCT.
Para el cálculo del CCT se emplea el método de la bisección, variando el tiempo de duración de falla
Análisis de transitorios electromagnéticos en el Sistema Nacional Interconectado (S.N.I.) a nivel de 230 kV y 500 kV usando el simulador digital en tiempo real HYPERsim
Get PDFThis paper uses the Real Time Digital Simulator HYPERsim with the aim of modeling the 230 kV and 500 kV components of the National Interconnected System (SNI) in order to perform digital simulations in instantaneous values for analyzing switching electromagnetic transients (EMT). Based on this modeling, overvoltages caused by energization of transmission lines and transformers are then analyzed. For this aim, a methodology for modeling the SNI components is sketched based on a previous conceptual deployment of each power system element model. The development of this work becomes a fundamental tool for performing further electrical studies in HYPERsim that allow analyzing the transient behavior of the SNI. This aspect is even more significant considering that HYPERsim has not been previously used in Ecuador. Thus, a fully real time digital simulation is performed, which allow enhancing the potential of the models developed in this technical study, which will allow CENACE to carry out specialized studies of power systems, for example, relay calibration, design of protection schemes, controller tests, etc.El presente trabajo utiliza el Simulador Digital en Tiempo Real HYPERsim para poder modelar los componentes del Sistema Nacional Interconectado (S.N.I.), en los niveles de voltaje de 230 kV y 500 kV, y realizar simulaciones en valores instantáneos para transitorios electromagnéticos (EMT) de maniobra. De esta forma, se analizan sobrevoltajes de frente lento originados por maniobras de energización de líneas de transmisión y transformadores. Para esto, se plantea una metodología que permite modelar los elementos del SNI en HYPERsim, sobre la base de un apropiado despliegue conceptual de los modelos de cada componente. El desarrollo del presente trabajo constituye un insumo fundamental para realizar estudios eléctricos en HYPERsim que permitan analizar el comportamiento de transitorios del SNI. Este aspecto es aún más significativo, considerando que el aplicativo HYPERsim no ha sido usado en el país de forma previa. De esta forma, se realizan simulaciones en tiempo real completamente digitales, lo cual permite exaltar las potencialidades del trabajo desarrollado, y permitirá a CENACE realizar estudios especializados futuros de sistemas de potencia, por ejemplo, calibración de relés, diseño de esquemas de protección, pruebas de controladores, etc
Modelo de Simulación Jerárquico para la Proyección Espacio Temporal de la Demanda Eléctrica: caso de estudio en CENTROSUR
No full textThis article proposes a Spatial Load Forecasting (SLF) model applied to an electric distribution system for the short, medium and long term horizon, which includes the estimation of the magnitude and geographic location of electricity demand energy from new consumers.
The proposed model is a hybrid trendingsimulation method and using a hierarchical structure: bottom-up for aggregate data and analyze, and, top-down for load growth allocate to sub-areas and micro-areas. The small area approach is combined with spatial-time series regression models and trend analysis in large regions. Local, proximity and surround factors are used to create preference maps. For each region, it allocates the region´s growth, based on the preference map values and cellular automaton technique, and merges the land use with the load curve data, to calculate the small area loads.
We test the SLF model with CENTROSUR´s electric distribution system; the result is a map of electric load density that shows the areas where new consumers are most likely to be allocated, thereby providing information on where, how much, and when electric demand will change, in sufficient detail and with the required accuracy.Este artículo propone un modelo de Proyección Espacial de la Demanda (PED) aplicado a un sistema eléctrico de distribución para el corto, mediano y largo plazo, lo cual incluye la estimación de la magnitud y la ubicación geográfica de la demanda de energía eléctrica de nuevos clientes.
El modelo propuesto es un híbrido tendencia-simulación y utiliza una estructura jerárquica: desde abajo hacia arriba para adicionar y analizar datos; y, desde arriba hacia abajo para asignar el crecimiento de carga en sub-áreas y micro-áreas. El enfoque de pequeñas áreas es combinado con modelos de regresión de series espacio-tiempo y análisis de tendencia, en grandes regiones. Se utilizan factores locales, de proximidad y contorno para crear un mapa de preferencias. En cada región, se asigna el crecimiento de clientes en función de los valores del mapa de preferencias y una técnica autómata celular, luego se combina este uso del suelo con los datos de la curva de carga y así se obtiene las cargas en estas pequeñas áreas.
Hemos probado el modelo de PED con el sistema de distribución de CENTROSUR; el resultado es un mapa de densidad de demanda que muestra las áreas más probables donde se asignaron los nuevos clientes, proporcionando así información sobre dónde, cuánto y cuándo cambiará la demanda, con el suficiente detalle y precisión requerida.
Este artículo propone un modelo de Proyección Espacial de la Demanda (PED) aplicado a un sistema eléctrico de distribución para el corto, mediano y largo plazo, lo cual incluye la estimación de la magnitud y la ubicación geográfica de la demanda de energía eléctrica de nuevos clientes.
El modelo propuesto es un híbrido tendencia-simulación y utiliza una estructura jerárquica: desde abajo hacia arriba para adicionar y analizar datos; y, desde arriba hacia abajo para asignar el crecimiento de carga en sub-áreas y micro-áreas. El enfoque de pequeñas áreas es combinado con modelos de regresión de series espacio-tiempo y análisis de tendencia, en grandes regiones. Se utilizan factores locales, de proximidad y contorno para crear un mapa de preferencias. En cada región, se asigna el crecimiento de clientes en función de los valores del mapa de preferencias y una técnica autómata celular, luego se combina este uso del suelo con los datos de la curva de carga y así se obtiene las cargas en estas pequeñas áreas.
Hemos probado el modelo de PED con el sistema de distribución de CENTROSUR; el resultado es un mapa de densidad de demanda que muestra las áreas más probables donde se asignaron los nuevos clientes, proporcionando así información sobre dónde, cuánto y cuándo cambiará la demanda, con el suficiente detalle y precisión requerida
Validación del Modelo de un Regulador Automático de Voltaje basado en Optimización de Mapeo Media-Varianza y Pruebas de Campo
Get PDFPower system planning and operation are meaningfully based on a number of analyses which entail steady-state and dynamic simulations. In this regard, modelling the power system with enough detail is a basic requirement mainly for those applications that are based on an accurate prediction of the system dynamic response, such as the design of protective strategies and control schemes. Most models correspond only to a mathematical representation, whose parameters need to be firstly adjusted or identified based on a rational process of model validation which frequently employs experimental data. This paper proposes a parameter estimation method for accomplishing the model validation of power systems through an iterative software-in-the-loop (SIL) simulation, implemented via mean-variance mapping optimization (MVMO) in DIgSILENT PowerFactory, which allows comparing the simulation results with records obtained from field tests. The proposed method is then used to perform the model validation of the automatic voltage regulator (AVR) of Coca Coco Sinclair, Ecuador’s largest hydroelectric power plant. The obtained results are finally compared with two other similar approaches: i) the “Model Parameter Identification” object of PowerFactory, and ii) the “Parameter Estimation” toolbox of MatlabSimulink. Comparisons show the benefits of the proposal to overcome limitations of the other two methods regarding accuracy, constraints and SIL simulation capabilities.La operación y planificación de los sistemas de potencia son en gran medida basadas en una serie de análisis que involucran el uso de simulaciones dinámicas y en estado estacionario. En este contexto, el modelado a detalle de un sistema de potencia es un requerimiento básico para las aplicaciones que se basan en una predicción precisa de la respuesta dinámica del sistema, como el diseño de estrategias de protección y esquemas de control. La mayoría de los modelos únicamente corresponden a una representación matemática, cuyos parámetros deben ser, en primera instancia, ajustados o identificados con base en un proceso racional de validación de modelos que emplea frecuentemente datos experimentales. Este trabajo propone un método de estimación paramétrica para lograr la validación de modelos en sistemas de potencia a través de una simulación software-in-the-loop (SIL) implementada mediante la optimización de mapeo media-varianza (MVMO) en DIgSILENT PowerFactory, la cual permite comparar los resultados de las simulaciones con registros obtenidos de pruebas de campo. El método propuesto es luego utilizado para realizar la validación del regulador automático de voltaje (AVR) de Coca Codo Sinclair, la planta de generación hidroeléctrica más grande de Ecuador. Los resultados obtenidos son finalmente comparados con dos enfoques similares: i) el objeto “Model Parameter Identification” de PowerFactory y ii) la herramienta “Parameter Estimation” de Matlab-Simulink. Las comparaciones muestran las bondades de la propuesta para sobrellevar limitaciones de las otras dos metodologías, como precisión, restricciones y capacidad de simulación en SIL
Análisis Comparativo de Indicadores Energéticos de Países Miembros de la Comunidad Andina de Naciones
Get PDFThis paper presents a comparative energy analysis of the Andean Community of Nations (CAN). The symmetrical condition of the organization and the similar market conditions, allowed the calculation of energy-economy indicators for development.
The analysis accentuate the highenergy abundance of energy resources, which is overshadowed by the low energy integration between the Nations. The analysis use a historical series of data ranging from 2,000 to 2,015, based on information available from official energy agencies. As main results, demonstrate similar indicators trends between the member countries: Colombia, Ecuador and Peru, which conform a cluster, while Bolivia showing distant indicators from this cluster. Nevertheless, after 2010, the Bolivian society presents a progressive progress in the result of the indicators.
Finally, in general, the group of countries have many opportunities to make significant advances in the economic energy issues and reaching high levels of development. However is necessary a common strategies and strengthening their integration.La condición simétrica de los países miembros de la CAN y sus semejanzas de mercados, permitió el cálculo de indicadores económicos energéticos para el desarrollo. Dentro del análisis se destaca la condición excedentaria de energía del bloque, la cual se ve opacada por la baja integración energética existente.
El análisis consta de una serie histórica de datos que van desde el año 2000 hasta el 2015, basados en la información disponible obtenida de las agencias energéticas oficiales. Como resultados principales, tenemos que los Países miembros: Colombia, Ecuador y Perú tienen tendencias semejantes conformando un conglomerado, mientras que Bolivia presenta valores distantes del mismo. No obstante, después del 2010, la sociedad boliviana presenta avances progresivos en el resultado de los indicadores.
Como conclusión general, el bloque tiene muchas oportunidades para dar avances significativos en el aspecto económico energético y llegar a altos niveles de desarrollo, definiendo estrategias comunes y fortaleciendo su integración
Análisis Espacio Temporal del Impacto al Sistema de Distribución de Nuevos Tipos de Carga con Alto Consumo de Energía: Caso de Estudio en CENTROSUR con la Cocina de Inducción
Get PDFDue to the incursion of new appliances with highenergy consumption, the demand of the residential sector of an Electricity Distribution Utility can be increased suddenly, affecting the operation of the electrical network and, consequently, changing the investment requirements for the expansion of the electrical network.
In this work was used a methodology composed of a spatial-temporal model and a method of impact analysis in the low voltage circuits of the electrical network. The model characterizes the intention of the inhabitants of the city to buy this kind of appliances. On the other hand, the method determines the new values of operating, voltages and the overload that can cause the supply of the demand for these appliances.
The results obtained provide valuable information on the current state of electrical installations of the Electric Utility and the tendency of the impact that can cause the supply of the demand of this type of loads in the secondary circuits of the electrical network. Debido a la incursión de nuevos electrodomésticos con alto consumo de energía, la demanda del sector residencial de una Empresa Eléctrica de Distribución puede ser incrementada de forma repentina, afectando la operación de la red eléctrica y, consecuentemente, cambiando los requerimientos de inversión para la expansión de la red.
En este trabajo se utilizó una metodología compuesta por un modelo espacio temporal y un método de análisis del impacto en los circuitos de bajo voltaje de la red eléctrica. El modelo caracteriza la intención de los habitantes de la ciudad en comprar esta clase de electrodomésticos. Por otro lado, el método determina los nuevos valores de operación, voltajes y la sobrecarga que puede provocar el suministro de la demanda para estos electrodomésticos.
Los resultados obtenidos proporcionan información valiosa del estado actual de las instalaciones de la Empresa Eléctrica y la tendencia del impacto, que puede causar el suministro de demanda para este tipo de cargas, en los circuitos secundarios del sistema eléctrico