Revista Técnica “energía”
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Estimador de Estado Estático Distribuido para el Monitoreo y Control de Sistemas Eléctrico de Potencia
No full textThis project aims to develop a methodology of solution for distributed static state estimation applied to the monitoring and control of power systems, this proposed methodology is justified by the need to use decentralized techniques where data are maintained within the same operator and information exchange with other operators is restricted, minimizing response times with parallel processing of each subsystem which is part of the global system; which brings significant benefits to the monitoring and control through the SCADA system.
The test system is established to develop the technical, this system is divided into subsystems, for which the equations of each one and equations edge is established. The programming to state estimation algorithm is developed using the weighted least squares method, this algorithm is run on each subsystem. Finally integrating local results estimated on a global solution is performed, thus allowing estimate global state variables of system. The input data for algorithm are extracted of the simulator Power Factory, where has been implemented the test model, New England Test System.El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar una metodología de solución para la estimación de estado estático distribuida aplicada al monitoreo y control de sistemas eléctricos de potencia, esta metodología propuesta se justifica por la necesidad de usar técnicas descentralizadas, en donde los datos se mantengan dentro de la misma operadora y se restrinja el intercambio de información con otras operadoras, minimizando a su vez los tiempos de respuesta con un procesamiento en paralelo de cada subsistema que forma parte del sistema global; lo que trae importantes beneficios al monitoreo y control del sistema a través del SCADA.
Para desarrollar la técnica propuesta, el sistema de prueba es dividido en subsistemas, para los cuales se establece las ecuaciones de cada uno y las ecuaciones de borde que las relacionan. Se desarrolla la programación del algoritmo de estimación de estado utilizando el método de mínimos cuadrados ponderados, este algoritmo es ejecutado en cada subsistema, con la finalidad de estimar las variables de estado locales.
Finalmente se realiza la integración de los resultados de estimación local en una solución global, permitiendo de esta manera estimar las variables de estado globales que determinan el comportamiento del sistema. Los datos de entrada para el procesamiento del algoritmo son extraídos del simulador Power Factory Digsilent, en donde se ha implementado el modelo de prueba, New England Test System
Movilidad Eléctrica para Galápagos: Determinación de Parámetros Técnicos
No full textOne of the initiatives of the Ecuadorian government in energy efficiency is electric mobility, which implies changes in land transport systems, with the introduction of friendly environmental technologies.
Such measures are successful when the electricity production mix has an important renewable contribution. However, this is not the case of Galapagos Islands, where thermal provincial participation reached 84,24% (2015), while renewable energy obtained 15,67%, which makes energy planning mandatory.
This research is focused on this issue, which considers the assessment of the demand and supply of electricity and distribution systems in order to determine the allowed capacity of vehicles and electric motorcycles, at a short term, for their introduction in the Galapagos Islands until 2020.
Looking ahead, this measure will improve the quality of life of the population of the Galapagos, because transport is an important activity for its economy. But beyond that, the benefits for the environment will be evident by reducing CO2 emissions.
In order to fulfill such purpose, it is necessary to ensure that the technology available for users meets high levels of efficiency, this being the reason why this study establishes the permissible minimum parameters for vehicles and electric motorcycles in Galapagos.Una de las iniciativas del Gobierno Nacional en eficiencia energética es impulsar la movilidad eléctrica, la cual implica realizar cambios en los sistemas de transporte terrestre, con la introducción de tecnologías amigables con el medio ambiente.
Este tipo de medidas son de éxito cuando la matriz de generación de energía eléctrica cuenta con un aporte renovable importante, sin embargo, esto no ocurre en las Islas Galápagos, donde la participación térmica provincial alcanzó el 84,24% (2015) y el aporte renovable fue de 15,76%, lo que hace imperativa la planificación energética.
De esto surge la elaboración del presente trabajo, que considera la evaluación de la demanda, oferta de energía eléctrica y de los sistemas de distribución, para determinar al corto plazo la capacidad permitida de vehículos y motos eléctricas, para su ingreso hasta el 2020 al Archipiélago.
De cara al futuro, esta medida mejorará la calidad de vida de la población galapagueña, siendo el transporte una actividad relevante para su economía. Pero más allá, también contarán los beneficios generados para el medio ambiente, por la reducción de emisiones de CO2. Pero para que esto se cumpla, es necesario garantizar que la tecnología que estará a disposición del usuario tenga altos niveles de eficiencia, razón por la que este estudio determina, los parámetros mínimos permisibles para vehículos y motos eléctricas en Galápagos
Localización de Fallas Mediante la Transformada Wavelet en Líneas de Transmisión
No full textGenerally, failures caused in Electrical Power Systems (EPS) are characterized to be short duration and have large magnitude variations, for this reason if do not take proper corrective actions, these failures could be able to lead an entire collapse of the electrical system. Failures in transmission lines are often produced by technical and environmental reasons. In this context, the present paper proposes a practical application for the wavelet transform with regard to locate faults in electrical systems, specially applied on transmission lines by using the principle of traveling wave. For that, an algorithm was developed in MatLab, which recreates and next determines the distance to the failure happened. Finally, this algorithm has been tested in three real failure events of the Ecuadorian electrical system, and the results show that this tool has an excellent accuracy rate to locate transmission lines failures, 91% in average for the simulations done.De forma general, las fallas que afectan a los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) se caracterizan por ser de muy corta duración y tener grandes variaciones de magnitud. Razones por las cuales de no tomar acciones correctivas oportunas, podrían llevar a un colapso completo del sistema eléctrico. Las fallas en líneas de transmisión son ocasionadas en su mayoría por inconvenientes de origen técnico y medio ambiental. En este contexto, el presente trabajo busca brindar una aplicación práctica para la Transformada Wavelet enfocada en la localización de fallas en sistemas eléctricos y más concretamente en líneas de transmisión, empleando el método de onda viajera.
Para este fin, se desarrolló un algoritmo en MatLab, el mismo que recrea y después determina la distancia en la cual se produjo la falla. Finalmente, el algoritmo propuesto fue probado en tres casos reales de fallas suscitadas en el sistema eléctrico ecuatoriano y los resultados obtenidos muestran que la herramienta posee un excelente grado de precisión con respecto a la localización de fallas con una exactitud promedio del 91% para los casos simulados
Definición de Estudios Eléctricos para Determinar la Ubicación de Unidades de Medición Sincrofasorial en Sistemas Eléctricos de Potencia
No full textA methodology for the suitable placement of Phasor Measurement Units (PMUs) is presented in this paper with the aim of exploiting their usage for monitoring different electric phenomena. With this purpose, the methodology defines the studies that should be performed in an Electric Power System (SEP by its acronym in Spanish) in order to define security limits to allow a reliable and stable operation of the power system, taking into account static and dynamic observability criteria, which allow identifying elements with a high operative relevance to the system during a normal operation stage and also in the face of potentially hazardous stress conditions for the SEP, which should be monitored in real time. Thus, the suitable system buses for installing PMUs are identified in order to monitor the following phenomena: i) steady-state observability, ii) steady-state angle stability (angle difference), iii) voltage stability of transmission corridors; and, iv) oscillatory stability (dynamic observability). The proposal is applied to the IEEE 39-bus test system and the results show the benefits of the proposal.En el presente trabajo se establece una metodologíapara determinar la ubicación idónea de Unidades de Medición Fasorial (PMUs, por sus siglas en inglés), sobre la base de potenciar su uso para monitorear diferentes fenómenos eléctricos. Con este objetivo, se especifican los estudios eléctricos que deben realizarse en un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) para definir los límites de seguridad que permitan mantener una operación confiable y estable del sistema, considerando criterios de observabilidad estática y dinámica, los cuales facilitan la identificación de elementos de alta relevancia operativa para el sistema, tanto en condiciones normales de operación como ante posibles condiciones de estrés potencialmente peligrosas para el SEP, los cuales deberían ser monitoreados en tiempo real.
De esta forma, se especifican aquellas barras del sistema idóneas para ubicar PMUs que permitan monitorear los siguientes fenómenos eléctricos: i) observabilidad estática (estimación de estado), ii) estabilidad estática de ángulo (diferencia angular), iii) estabilidad de voltaje de corredores de transmisión; y, iv) estabilidad oscilatoria (observabilidad dinámica). La metodología es aplicada al sistema de prueba IEEE New England de 39 barras, y los resultados muestran las bondades de la propuesta
Determinación de Modos Oscilatorios Presentes en el Sistema Eléctrico Ecuatoriano Mediante Técnicas Estadísticas
No full textThe national operator of electricity - CENACE has as part of its tools for the process of monitoring the operation of the Ecuadorian electrical system a Monitoring Wide Area (WAMS), which one allows to observe real-time strategic information related to the oscillatory stability system. All this information from the WAMS system handles a large volume of information resulting from sampling the electrical variables with a resolution 60 samples per second obtained through 29 Phasor Measurement Units (PMUs) that have been placed strategically in certain substations Interconnected National system (SNI). This information identifies some possible states of oscillation in real time and its consequent contribution to decision making at the operational level, and on the other hand can acquire knowledge through post mortem by an appropriate statistical treatment.
With this background through this work is intended to apply certain statistical criteria used for data analysis under a concept of Big Data; concepts that will implement a basis for statistical analysis with integration of multiple data sets from other sources such as the SCADA system, information search considering the time factor as a critical parameter for decision-making and feedback of the operation, and the use of large volumes of information as those obtained through the SCADA system and WAMs.El Operador Nacional de Electricidad – CENACE dispone como parte de las herramientas para el proceso de supervisión de la operación del sistema eléctrico ecuatoriano un sistema de Monitoreo de Área Extendida (WAMS), el cual permite observar en tiempo real información estratégica relacionada con la estabilidad oscilatoria del sistema. Toda esta información proveniente del sistema WAMS maneja un gran volumen de información resultante del muestreo de las variables eléctricas con una resolución 60 muestras por segundo registradas a través de 29 unidades de medición fasorial (PMU) que han sido dispuestas de manera estratégica en ciertas subestaciones del Sistema Nacional Interconectado (SNI). Esta información por una parte permite identificar posibles estados de oscilación en tiempo real y su consecuente aporte a la toma de decisiones a nivel operativo, y por otra parte permite adquirir un conocimiento a través de análisis post mortem mediante un tratamiento estadístico adecuado.
Con este antecedente mediante este trabajo se pretende aplicar ciertos criterios estadísticos utilizados para el análisis de datos bajo un concepto de Big Data; conceptos que permitirán implementar una base para el análisis estadístico con integración de múltiples conjuntos de datos provenientes de otras fuentes como el sistema SCADA, la búsqueda de información considerando al factor tiempo como un parámetro crítico para la toma de decisiones y retroalimentación de la operación, y el uso de grandes volúmenes de información como las obtenidas a través del sistema SCADA y WAMs
Impacto del Cambio de la Matriz Eléctrica en el Factor de Emisión de CO2 del Sistema Nacional Interconectado para el período 2016-2025
No full textUnited Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), has developed methodologies by which to determine a CO2 emission factor of a power grid. For this case study methodology ACM002 used: “Electric power generation connected to the grid from renewable sources” on version 17. [1]
In recent years Ecuador as part of its energy policy has been implemented and is developing projects mainly hydroelectric power generation, which modifies the supply of electric generating capacity matrix of the country. This changes the dispatch of thermoelectric plants to supply the demand of the National Interconnected System (SNI); it is the same in a grid the main source of CO2 emissions.
In this paper an analysis of the evolution of CO2 emission factor for the period 2016-2025, considering the estimated power generation projects proposed in the Master Plan Electrification 2013-2022 (PME 2013-2022) [2], based on available information shows the same in the electricity sector institutions.La Convención Marco Naciones Unidas para el Cambio Climático (CMNUCC), ha desarrollado metodologías mediante las cuales permiten determinar el factor de emisión de CO2 de una red eléctrica. Para este caso de estudio se utiliza la metodología denominada ACM002: “Generación de energía eléctrica conectada a la red a partir de fuentes renovables” en su versión 17.
En los últimos años el Ecuador en el marco de su política energética ha implementado y se encuentra desarrollando proyectos de generación eléctrica principalmente hidroeléctrica, lo cual modifica la oferta del parque generador de la matriz eléctrica del país. Esta situación modifica el despacho de centrales termoeléctricas para el abastecimiento de la demanda del Sistema Nacional Interconectado (SNI); siendo las mismas en una red eléctrica la principal fuente de emisiones de CO2.
En el presente trabajo se muestra un análisis de la evolución del factor de emisión de CO2 para el periodo 2016-2025, considerando una actualización de las fechas estimadas de los proyectos de generación eléctrica planteados en el Plan Maestro de Electrificación 2013-2022 (PME 2013-2022), en base a información disponible de documentos de las instituciones del sector eléctrico
Estudio de Prefactibilidad Técnica de la Línea El Inga – Vicentina a 138 kV, en el Sistema de Subtransmisión de la Empresa Eléctrica Quito
No full textThis paper describes a study concerning the inclusion of a new delivery point in the Sistema Eléctrico Quito (Quito Electric Company System) at a voltage level of 138 kV. All the necessary requirements are well justified to support the inclusion of this project. The adequate line route is analyzed considering diverse technical criteria such as line modeling in multi-circuit structures, use of an existing line right-ofway, and coupling between sequence networks. Moreover, the benefits of its implementation are well documented making this project feasible. Finally, the advantages and disadvantages for the Quito Electric Company System is analyzed based on modeling and simulation of this project on the system’s expansion plan.El trabajo técnico descrito a continuación presenta un estudio para la inclusión de un nuevo punto de entrega de energía eléctrica del Sistema Eléctrico Quito a nivel de 138 kV, donde se justifica la necesidad de este proyecto. Se analiza la trayectoria más adecuada en función de criterios técnicos como la modelación de la línea en estructuras multicircuito, aprovechando la franja de servicio de una línea existente y el acoplamiento entre redes de secuencia; así como también la viabilidad del proyecto en función de los beneficios que presentaría su implementación.
Por último, en base a la modelación y simulación en el correspondiente plan de expansión se determina las ventajas y desventajas para el Sistema Eléctrico de la Empresa Eléctrica Quito
Método Heurístico de Ubicación Óptima de Centros de Transformación y Enrutamiento de Redes Eléctricas de Distribución
No full textThe expansion of electricity networks by the continued urban growth creates problems when planning them and even more when taking into account the different policies regarding the distribution networks should not affect the planning, being the case the underground networks. In This paper the solution to the problem of distribution transformer location for a Certain amount of users in GIVEN area was proposed by a heuristic optimal location, Considering minimize connectivity costs in the distribution network to an electrical substation; as well as the cost of interconnection to the electricity transmission network and power transformers capacity. K-means is consider by the heuristic model as the best alternative to divide the users and locate the distribution power transformers, after between the distances comparison and the minimal cost is achieved determine the best location of the substation and using Steiner Tree is achieved by generating the line linking distribution and substation transformers. The same idea is used to connect the substation to the point of connection to the transmission network. After the simulation is able to establish the optimum locations of each network element.La expansión de las redes eléctricas por el continuo crecimiento urbanístico genera inconvenientes al momento de la planificación de las mismas y aún más cuando se toma en consideración las diferentes políticas en cuanto aque las redes de distribución no deben afectar al urbanismo, siendo el caso de las redes soterradas.
En el presente trabajo se plantea la solución al problema de ubicación de transformadores de distribución para cierta cantidad de usuarios en una zona determinada mediante una heurística de ubicación óptima, considerando minimizar costos de conectividad en la red de distribución hacia una subestación eléctrica; así como también el costo de interconexión con la red de transmisión eléctrica y capacidad de transformadores. La heurística considera k-means como la alternativa para dividir a los usuarios y ubicar los transformadores de distribución, luego mediante análisis de distancias y costos mínimos se logra determinar la mejor ubicación de la subestación y mediante el uso de Steiner Tree se logra generar la línea de distribución que une los transformadores y la subestación. El mismo criterio se usa para la conexión de la subestación al punto de enlace conla red de transmisión. Al finalizar la simulación se logró establecer las ubicaciones óptimas de cada elemento constituyente de la red eléctric
Material Selection of Induction Cookware based on Multi Criteria Decision Making Methods (MCDM)
No full textEcuador has started a national project focus on a new model of energetic management so as to reduce the Ecuadorian dependency on fossil fuels. With this purpose in mind, the government has disposed to replace liquefied petroleum gas (LPG) cookers for induction cookers. This will contribute to decrease the consumption of LPG, emission of toxic fumes and multidimensional poverty index (MPI). In contrast, the Ecuadorian quality of life (EQOL) and the global efficiency of the energetic system will improve. This paper was developed to determine the correct material which can efficiently interact with magnetic fields at low cost.
Multi decision making methods (MCDM) are analytical tools employed to judge the right alternative of a set of possibilities. According to the number of alternatives and criteria of this problem, MCDM appears as an evaluation approach that can ease the selection of materials for induction cookware.
The MCMD methods implemented are AHP, EXPROM2, COPRAS-G, TOPSIS and VIKOR, all of them have been compared to validate the best alternative. The analysis process consists on collecting information about the properties of the material and his weight respect to the others to generate a normalized matrix that relate the dependency among criteria.
The results prove that the steel A677 is the best material, of a set of 8 alternatives with 8 analysis criteria, to be applied as induction cookware.El Ecuador está fomentando nuevos proyectos enfocados en la reducción de consumo de combustibles fósiles. Con este propósito en mente, el gobierno lleva a cabo un plan para reemplazar cocinas dependientes del gas licuado de petróleo (GLP) por cocinas de inducción. Esto contribuirá en la disminución del consumo del GLP, emisiones tóxicas. En contraste, la calidad de vida en el Ecuador y la eficiencia energética en la edificación mejorará. Este documento hay sido elaborado para determinar el material adecuado capaz de interactuar con campos magnéticos.
Los métodos multi-criterio de selección (MCDM) son herramientas analíticas que sirven para juzgar la mejor alternativa de un conjunto de posibilidades. Dependiendo del número de alternativas y el número de criterios de selección, los MCDM aparecen como herramientas de evaluación que permitirán seleccionar al material correcto para el diseño del menaje para cocinas de inducción.
En el desarrollo de este proyecto se empleó las aproximaciones EXPROM2, COPRAS-G,TOPSIS y VIKOR. Los resultados obtenidos de cada método serán valorados y validados. El estudio consiste en recolectar información referente a las propiedades de cada material y su respectiva importancia en el diseño del menaje de cocinas de inducción y establecer una matriz normalizada que relaciona la magnitud de cada propiedad.
Los resultados obtenidos resaltan al acero A677 como la mejor alternativa de un conjunto de 8 opciones con 8 diferentes criterios de selección
Evolución de las Emisiones de CO2 Producido por el Parque Generador del Sistema Nacional Interconectado del Ecuador para el Periodo 2010-2015
No full textAnthropogenic activities develop by the various activities of society intensified since the industrial revolution, a situation that increases the concentration of greenhouse gases (GHGs) in the atmosphere, particularly CO2 emissions.
Different human activities require energy consumption; the main source is electricity. An electrical system supply energy, to produce electricity from a mix of technologies among which generation are based on nonrenewable designated as thermoelectric generation resources because it consumes fossil fuels, this technology results in the emission of pollutants and GHGs; whose magnitude depends on its participation in the electrical grid system.
The volume of CO2 emissions produced by the park generating an electrical system depends on the CO2 emission factor of each fuel type used by each technology; in this paper the CO2 emission factors determined in accordance with the 2006 National Inventory of Greenhouse Gases by the Intergovernmental Panel on Climate Change whose -IPCC- and the level of annual generation is used produced for each unit of thermal generation. In the case of Ecuador, dispatch the generation established for operator of the electrical network called the National Interconnected System (SNI).
The analysis for the period 2010-2015 calculated annually the level of CO2 emissions in tons CO2 and CO2 emission factor in kg CO2 /kWh for each type thermoelectric generation in the SNI.Las distintas acciones antropogénicas desarrollas por las diferentes actividades de la sociedad se intensificaron desde la revolución industrial, situación que incremento la concentración de los gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera, en particular las emisiones de CO2.
Las diferentes actividades humanas demandan el consumo de energía, entre las principales fuentes de energía es la energía eléctrica. Un sistema eléctrico oferta energía, gracias a la producción de electricidad de un mix de tecnologías entre las cuales se encuentran la generación a base de recursos no renovables denominada como generación termoeléctrica, debido a que consume combustibles fósiles, este tipo de tecnología produce la emisión de contaminantes y GEI; cuya magnitud depende de su participación en la matriz eléctrica del sistema.
El volumen de emisiones de CO2 producidas por el parque de generación de un sistema eléctrico depende del factor de emisión de CO2 de cada tipo de combustible utilizado por cada tecnología; en el presente trabajo se utiliza los factores de emisión de CO2 determinados de acuerdo con el Informe 2006 de Inventarios Nacionales de Gases de efecto Invernadero por el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático cuyas siglas en inglés son -IPCC- y del nivel de generación anual producida por cada unidad de generación térmica. Para el caso del Ecuador se determina para el parque de generación sujeto a despacho del operador técnico de la red eléctrica denominada Sistema Nacional Interconectado (SNI).
El análisis para el período 2010-2015 calculará anualmente el nivel de emisiones de CO2 en ton CO2 y el factor de emisión de CO2 en kg CO2 / kWh del SNI y el factor promedio para cada tipo de generación termoeléctrica despachada en el sistema