Revista Técnica “energía”
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Determinación de los Límites de Estabilidad Estática de Ángulo del Sistema Nacional Interconectado
Get PDFThe phase angle difference between busbar voltages in an electric power system (EPS) is a direct measurement of the system’s congestion state. In this manner, a constant monitoring alerts the operator of possible congestion problems among the EPS when phase angle differences exceed pre-established limits (steady-state angle stability limits). With the development of synchrophasor measurement technology, monitoring the phase angle difference has taken on a new focus, given that it is analysed separate from the State Estimator, achieving improved speed and strength. The National Interconnected System’s operator, CENACE, currently uses a synchrophasor measurement system managed by the WAProtector platform. This software has an application that allows for monitoring the system’s busbar phase angle voltage difference using advanced visualization techniques. This paper provides an introduction to synchrophasor measurement technology, as well as an overview of the CENACE’s WAMS system. Then, a methodological proposal for determining phase angle steady-state stability limits is presented. Such limits act as a referential basis for real-time monitoring.La diferencia angular de los voltajes de barra de un sistema eléctrico de potencia (SEP) es una medida directa del estado de congestión del sistema. En este sentido, su continuo monitoreo brinda al operador una señal de alerta de posibles estados de congestión del SEP, cuando las diferencias angulares superan límites de seguridad pre-establecidos (límites de estabilidad estática de ángulo). Con el desarrollo de la tecnología de medición sincrofasorial, el monitoreo de la diferencia angular ha adquirido un nuevo enfoque, puesto que se independiza del estimador de estado, lográndose mayor robustez y rapidez. El operador del Sistema Nacional Interconectado, CENACE, dispone actualmente de un sistema de medición sincrofasorial, administrado por la plataforma WAProtector. Este software dispone de una aplicación que permite el monitoreo de la diferencia angular de voltajes de barra del sistema, usando técnicas de visualización avanzada. Este artículo presenta una introducción a la tecnología de medición sincrofasorial, así como una reseña del sistema WAMS del CENACE. Posteriormente, una propuesta metodológica para determinar los límites de estabilidad estática de ángulo, es presentada. Estos límites servirán como base referencial para el monitoreo en tiempo real
Breaker DC basado en convertidores controlado por modos deslizantes
Get PDFThis paper presents a control proposal for a direct current safety device based on the philosophy of CC converters (boost – elevator) which will receive a control method known as sliding control mode. An averaged converter model is proposed for this so that a control strategy with a sliding surface can later be applied, in order to reduce direct load current to the absolute minimum possible and thus perform safe circuit disconnection. This proposal also reduces the TVR (Transient Recover Voltage) to close to zero. The behavior simulation of our design has been developed on the Matlab and Simulink Platform.En este documento se presenta una propuesta de control para un dispositivo de seguridad dedicado a corriente continua basada en la filosofía de los convertidores de CC (boost - elevador), al mismo que se le aplicará una técnica de control, denominada, control por modo deslizante (Sliding Control ), para esto se propone un modelo promediado del convertidor para después aplicar una estrategia de control con una superficie de deslizamiento, que tiene como fin disminuir la corriente directa de carga al mínimo posible y así poder realizar la desconexión segura del circuito, esta propuesta también reduce el TVR (Transient Recovery Voltage) cercano a cero. La simulación del comportamiento de nuestro diseño ha sido desarrollada sobre la plataforma de Matlab y Simulink
Pronóstico de Demanda para Sistemas de Suministro de Energía Eléctrica Utilizando Algoritmos Evolutivos y Razonamiento Inductivo Fuzzy – Desarrollo de la Plataforma Gráfica Merlyn
Get PDFEn este trabajo se muestra el problema del Pronóstico de Demanda que es necesario para la Planificación de la Operación de corto plazo (horizonte semanal y diario) y muy corto plazo (horizonte diario) en los Sistemas de Suministro de Energía Eléctrica (SSEE). Los modelos y algoritmos desarrollados consideran las incertidumbres asociadas, principalmente a variables climáticas como la temperatura, debido a la correlación que tiene en el corto plazo con la demanda de un Sistema Eléctrico. Los principales puntos que se resuelven en este trabajo: 1. Consideración de un modelo de pronóstico no lineal, basado en Inteligencia Artificial, 2. Planteamiento de un Modelo Multivariable sin necesidad de complejas modelaciones, 3. Obtención de un Modelo Único de Pronóstico válido para distintos horizontes de pronóstico; y, 4. Determinación óptima de las entradas al Modelo de Pronóstico
Análisis de Factibilidad para la Implementación de la Gestión de la Demanda del Sector Industrial
Get PDFThis article presents an applied feasibility study for “Energy Load Management” (LM) in the industrial sector served by the Empresa Eléctrica Regional Centro Sur C.A.- CENTROSUR (The South Central Regional Electric Utility) in the city of Cuenca. For this purpose, the Cartones Nacionales S.A. industry, – CARTOPEL (National Cardboard Industry) has been used as a pilot project.
The analysis begins with the characterization of the production process and the determination of the factory load distribution. Then, by using measurement statistics, the industry’s daily electrical power consumption is determined along with the load that can be managed. Such results allow for an economic assessment on what CARTOPEL could save on its electricity supply costs, as well as the economic impact of load management on the utility’s load pattern.
To conclude, the current Regulations in Ecuador, related to the subject of efficient energy use and energy reduction for industrial clients, are reviewed and analysed in order to evaluate the calculation methods and results when applied to CENTROSUR. Based on this information, some modifications and characteristics, for a load management in the industrial sector Regulation, are proposed.El presente trabajo realiza un análisis de factibilidad de aplicación que tendría la “Gestión de la Demanda de Energía Eléctrica” (GD) en el sector industrial que es atendido por la Empresa Eléctrica Regional Centro Sur C.A. -CENTROSUR- de la ciudad de Cuenca, para esto se utiliza como caso piloto a la industria Cartones Nacionales S.A. -CARTOPEL-.
El análisis inicia con la caracterización del proceso de producción y la determinación del balance de carga de la fábrica, luego, con el uso de las estadísticas de medición, se determina el patrón de consumo diario de energía eléctrica que hace la industria y la carga en capacidad de ser gestionada. Estos resultados permiten la evaluación económica del ahorro que podría tener CARTOPEL sobre sus costos de abastecimiento eléctrico. Así como también el impacto económico que tendría la gestión de carga sobre el patrón de demanda de la distribuidora. Finalmente se efectúa una revisión y análisis de la Regulación vigente en el Ecuador relacionada con la temática de reducción y uso eficiente de energía para clientes industriales, con el objetivo de evaluar sus metodologías de cálculo y resultados de aplicación sobre la CENTROSUR y en base a esto proponer las modificaciones y características que debería contener una Regulación sobre gestión de la demanda de energía eléctrica para el sector industrial
Arquitecturas de red LAN para la automatización de subestaciones, basadas en la norma IEC 61850 (RSTP, PRP y HSR)
Get PDFThe IEC 61850 standard has become the foundation for implementing automated electric substations, and it permit protection, control and measuring equipment from different manufacturers to work in the same Ethernet network. Depending on the availability required for each substation, different protection schemes and protocols are adopted for the Ethernet networks, which increase system availability.
Currently is used the RTSP protocol (Rapid Square Spanning Tree Protocol), however for substations with more bay connection, it is necessary to use new protection schemes that diminish and even eliminate periods of unavailability. In the event of a failure in one segment of the network, the PRP Protocols (Parallel Redundancy Protocol) and the HSR (High-availability Seamless Redundancy) will come into play.
This paper gives an introduction to the IEC 61850 Standard, and an analysis of the protection protocols for LAN networks used for the IED connections and switches: RSTP, PRP and HSR, and their respective comparisons, concluding selection criteria for one or the other depending on the substation design.La norma IEC 61850 es la base en la implementación de subestaciones eléctrica automatizadas, permite que los equipos de protección, control y medición de diferentes fabricantes puedan trabajar en una misma red Ethernet. Dependiendo de la disponibilidad requerida para cada subestación, se adoptan esquemas y protocolos de protección en las redes Ethernet, los cuales incrementan la disponibilidad del sistema.
Actualmente para esta protección se utiliza el protocolo RSTP (Rapid Spanning Tree Procotol), sin embargo, para subestaciones principales, es necesario el empleo de nuevos esquemas de protección, que disminuyan e incluso eliminen el tiempo de indisponibilidad, en el caso de una falla en algún segmento de la red, esto se consigue a través de los protocolos PRP (Parallel Redundancy Protocol) y HSR (High-availability Seamless Redundancy.
El presente documento incluye una introducción a la norma IEC 61850, el análisis de los protocolos de protección de las redes LAN empleados para la conexión de los IEDs y switches: RSTP, PRP y HSR, y su comparación, concluyendo finalmente con criterios de selección de uno u otro dependiendo del diseño de la subestación a ser construida
Monitoreo de las oscilaciones de baja frecuencia del Sistema Nacional Interconectado a partir de los registros en tiempo real
Get PDFThe real-time identification of oscillatory modes gives the operator early warning in the event of an oscillation instability risk in the power system occurs. With the development of synchrophasor measurement technology, new modal identification algorithms have been perfected for real-time application. CENACE currently has a wide area monitoring system (WAMS) that is managed by the WAProtector application, which uses a modal identification proprietary algorithm. This application gives the operator the possibility of monitoring oscillations in the National Interconnected System (SNI) in real time and also provides valuable information to characterize the SNI through adequate post-operative analysis.
This paper presents a conceptual framework of the oscillation instability problem, as well as a description of the modal identification objective. In addition, a methodological proposal that allows WAProtector information to be processed in order to characterize the critical modes that exist in the SNI is described. This approach is based on a statistical analysis of oscillation modes. In the same manner, the versatility of WAProtector graphic tools to analyse oscillation events that occur in real time, is highlighted throughout the article.La determinación de los modos oscilatorios, en tiempo real, brinda al operador una alerta temprana en caso de presentarse riesgo de inestabilidad oscilatoria en el sistema de potencia. Con el desarrollo de la tecnología de medición sincrofasorial, nuevos algoritmos de identificación modal han sido perfeccionados con el objetivo de aplicarlos en tiempo real. Actualmente, CENACE dispone de un sistema de monitoreo de área extendida (WAMS), administrado por la aplicación WAProtector, la cual dispone de un algoritmo propietario de identificación modal. Esta aplicación brinda al operador la posibilidad de monitorear oscilaciones del Sistema Nacional Interconectado (SNI) en tiempo real y adicionalmente entrega información valiosa que permite caracterizar al SNI a través de adecuados análisis post-operativos. Este artículo presenta un marco conceptual del problema de estabilidad oscilatoria, así como una descripción del objetivo de la identificación modal. Adicionalmente, se describe una propuesta metodológica que, a través de análisis estadístico de los modos oscilatorios, permite procesar la información obtenida de WAProtector con el objetivo de caracterizar los modos críticos existentes en el SNI. Asimismo, se resalta la versatilidad de las herramientas gráficas de WAProtector para analizar eventos oscilatorios que se presentan en tiempo real
Evolución del Centro de Operaciones Una Propuesta de Esquema a las Nuevas Tendencias y Desafíos en Ecuador
Get PDFA new scheme is proposed for the shift work team in the CENACE control center, which would respond to the on-going development of power systems and the new technological trends applied to these systems.
This article is divided into four parts: Part 1 is a brief reflection on the importance of the mission held by the work team in charge of coordinating, supervising and controlling operations of the National Interconnected System (SNI for its acronym in Spanish). Section 2 is a qualitative-retrospective analysis of the National Interconnected System Control Centre’s structural development, considering the shift work and the responsibilities definition. Section 3 is an analysis of the new operation challenges for the national interconnected system, considering its increased complexity and new technologies in place for electrical power system operations. Section 4 proposes a new shift work team structure and assigns corresponding job responsibilities for an adequate system operation that is prepared to face future challenges.Se propone un esquema para el equipo de turno en la sala de control del CENACE, que responda a la evolución de los sistemas de potencia y las nuevas tendencias tecnológicas aplicadas a estos sistemas.
Este artículo está divido en cuatro secciones: En la sección 1 se hace una breve reflexión sobre la importancia de la misión del equipo de trabajo que coordina, supervisa y controla la operación del Sistema Nacional Interconectado – SNI; en la sección 2 se realiza un análisis retrospectivo – cualitativo de la evolución de la estructura del Centro de Operaciones del Sistema Nacional Interconectado, considerando el esquema del equipo de turnos y la definición de las responsabilidades; en la sección 3 se analizan los nuevos retos en la operación del sistema nacional interconectado, considerando el aumento en la complejidad del mismo y las nuevas tecnologías para la operación de sistemas eléctricos de potencia; en la sección 4 se propone la estructura del equipo de turno y sus responsabilidades para operación adecuada del sistema para poder enfrentar los retos futuros
Diseño y Construcción de un equipo para seguimiento solar automático, e implementación de un software de supervisión para un sistema móvil fotovoltaico
Get PDFThis project is based on activating a mobile photovoltaic system with 3 solar panels that generates an effective power of 300 W. An automatic solar tracker was designed and built with two degrees of freedom, implementing a monitoring software which keeps a historic record and allows for the creation of characteristic operating and performance curves for the parameters involved in the photovoltaic solar power system. This project makes use of the energy produced by the photovoltaic cells to transform solar energy into electricity, which is consumed locally and supplies the system itself, making it an autonomous system. DC-DC converter circuits were installed to achieve characteristic curves and proper tracker functioning. The system operates with the Perturb and Observe algorithm (Maximum Power point Tracking, MPPT) for tracking the photovoltaic system’s maximum power point. El proyecto se basa en habilitar un sistema móvil fotovoltaico, el mismo que cuenta con 3 paneles solares que generan una potencia efectiva de 300W. Se diseñó y construyó un dispositivo de seguimiento solar automático con dos grados de libertad, implementando un software de supervisión el cual sirve para llevar un histórico, que permite obtener las curvas características de funcionamiento y operatividad de los parámetros que intervienen dentro del sistema solar fotovoltaico. Este proyecto aprovecha la energía producida por las células fotovoltaicas, transformando la energía solar en electricidad, que es utilizada en el consumo local y abastecimiento del propio sistema, volviéndose un equipo autónomo. Se implementaron circuitos conversores DC-DC que permiten obtener las curvas características y el correcto funcionamiento del seguidor. El sistema opera con el algoritmo perturbar y observar (Maximum Power Point Tracking, MPPT) para el seguimiento del punto de máxima potencia del sistema fotovoltaico
Formulación de una Arquitectura Técnica Funcional y Despliegue de una Prueba de Concepto para mejorar la Supervisión, Operación y Análisis Post-Operativo del Sistema Nacional Interconectado
Get PDFThe CENACE’s Energy Management System - EMS currently does not have real-time information from the majority of generators from 1 to 5 MW, given that such power stations are not equipped with RTUs or Gateways that send this type of information, through a dedicated communication channel to one of the CENACE’s remote concentrators (FE).
In order to include such information in the EMS, a data acquisition architecture was designed which makes having this type of information possible in real-time by using energy meters installed on these generators and using the Internet and/or current channels as a communication medium with CENACE, thus improving the real-time supervision and operations processes as well as the SNI post-operative processes.Actualmente el sistema EMS del CENACE no dispone de información en tiempo real proveniente de la mayoría de los generadores comprendidos entre 1 y 5 MW, debido a que estas centrales no cuentan con equipos asociados como UTRs o gateways que permitan el envío de información, ni de canales dedicados de comunicaciones hasta alguno de los concentradores remotos (FE) del CENACE.
A fin de incorporar esta información al sistema EMS, se diseña una arquitectura de adquisición de datos que permita disponer de esta información en tiempo real utilizando los medidores de energía instalados en estos generadores y como medios de comunicación el Internet y/o canales ya existentes con el CENACE, permitiendo así mejorar los procesos de supervisión y operación en tiempo real al igual que los procesos post operativos del SNI
Análisis del sistema de alarmas del EMS del CENACE
Get PDFThe purpose of this article is to investigate regulations related to alarm system use and management, in order to perform a comparison with the CENACE’s EMS alarm system. Regulations EEMUA 191 and ANSI/ISA-18.2 recommend methodologies for alarm management and provide referential performance indexes. In order to calculate such indexes, a statistical analysis of CENACE alarms was performed over a period of 30 days and upon comparison with recommended indexes, it was determined that the CENACE’s EMS alarms were not within the aforementioned recommended limits. Therefore, certain suggestions were proposed for reducing the number of deployed alarms and thus meet the good engineering practices recommended by the referenced regulations.El propósito del siguiente artículo es investigar sobre las normativas relacionadas con el manejo y gestión del sistema de alarmas, para con esa base realizar una comparación con el sistema de alarmas del EMS del CENACE. Las normativas EEMUA 191 y la ANSI/ISA-18.2 recomiendan metodologías para la gestión de las alarmas y proporcionan índices referenciales de desempeño. Para calcular esos índices se realizó el análisis estadístico de las alarmas desplegadas al operador del CENACE por un lapso de 30 días y al compararlos con los índices recomendados se determinó que el EMS del CENACE está fuera de los límites que recomiendan las normas anteriormente citadas. Por lo que se propone ciertas sugerencias para la reducción del número de alarmas desplegadas y así encaminarse a las buenas prácticas de ingeniería recomendadas en la normativa de referencia