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Recent Submissions
Energy management systems for microgrids: Main existing trends in centralized control architectures
(2020-01-22) Espín Sarzosa, Danny; Palma Behnke, Rodrigo; Núñez Mata, Óscar Fernando
This paper presents both an extensive literature review and a qualitative and quantitative study conducted on nearly 200 publications from the last six years (based on international experience and a top-down analysis framework with five classification levels) to establish the main trends in the field of centralized energy management systems (EMS) for microgrids. No systematic trend analyses have been observed in this field in previous literature reviews. EMS attributes for several features such as objective functions, resolution techniques, operating models, integration of uncertainties, optimization horizons, and modeling detail levels are considered for main trend identification. The main contribution of this study is the identification of four specific existing research trends: (i) dealing with uncertainties (comprises 33% of the references), (ii) multi-objective strategy (29%), (iii) traditional paradigm (21%), and (iv) P-Q challenge (17%). Each trend is described and analyzed based on the main drive of these separate research fields. The key challenges and the way to cope with them are described based on the rationality of each trend, the results of previous reviews, and the previous experience of the authors. Overall, finding these main trends, together with a complete paper database and their features, serve as a useful outcome for a better understanding of the current research-specific challenges, opportunities, potential barriers, and open questions regarding the creation of future centralized EMS developments. The traditional numerical analysis is insufficient to identify research trends. Therefore, the need of further analyses based on the clustering approach is emphasized.
Aplicación de la simulación en tiempo real al estudio de protecciones en sistemas eléctricos
(2020-11-10) Núñez Mata, Óscar Fernando; Rodríguez Meoño, Laura; Jiménez Vega, Isaac
Los sistemas eléctricos de potencia generan, transmiten y distribuyen energía eléctrica, crucial para la vida cotidiana, por lo que es vital asegurar su operación confiable y continua. En la transmisión, las fallas más comunes son las de sobrecorriente, causadas por cortocircuitos debido a conexiones indeseadas. Para evitar daños, es esencial diseñar esquemas de protección adecuados, basados en la simulación del comportamiento del sistema ante fallas. Este trabajo utiliza el software Hypersim de OPAL-RT para modelar y simular redes eléctricas de prueba, evaluando sistemas de protección ante fallas en tres momentos: antes, durante y después de su despeje. Se simularon redes de cuatro y treinta y siete barras usando datos estándar del IEEE. Los resultados mostraron que es posible simular tensiones y corrientes con errores menores al 17%, observando sobrecorrientes, desfases y cambios en la tensión durante las fallas. Esto valida la activación de la protección y sienta las bases para futuras pruebas con dispositivos reales mediante la configuración "hardware-in-the-loop".
Diseño de una micro-red aislada para el Albergue Base Crestones - Parque Nacional Chirripó
(2022-04-28) González Calderón, Jorge; Villegas Barrantes, Donald; Barboza Chacón, Manuel; Badilla Salas, Gustavo; Solís Alfaro, Javier; Núñez Mata, Óscar Fernando
CEl sistema eléctrico actual del Albergue Base Crestones no satisface plenamente las necesidades energéticas del mismo, limitando el desarrollo de nuevos servicios, aumentando la dependencia de combustibles fósiles para la generación de electricidad durante la época seca y comprometiendo la continuidad del suministro, así como la sostenibilidad económica y ambiental del albergue. Lo anterior debido a que: a) existen siete meses al año con el caudal del Río Talari disminuido significativamente (lo que implica recurrir al uso de generación basada en Diésel); y, b) el uso del grupo electrógeno implica costos operativos elevados y contaminación. Por lo tanto, se propone el diseño de una micro-red, que integre y gestione de manera óptima: i) la micro-central hidroeléctrica existente; ii) una planta fotovoltaica; iii) un sistema de almacenamiento de energía; y, iv) la demanda energética de las cargas. Un dato a considerar es que el albergue se encuentra ubicado a 9°27’33.7” de latitud Norte y a -83°50’29.3” de longitud Oeste, a una altitud de 3.564 m.s.n.m, lo que impone desafíos importantes al proyecto.
Development of a microgrid protection laboratory experiment for the study of overcurrent and undervoltage functions
(2017-12-21) Núñez Mata, Óscar Fernando; González Inostroza, Pablo; Mendoza Araya, Patricio; Jiménez Estévez, Guillermo
Today, power systems face new challenges in different fields, such as economic, social, environmental and technical. In the technical field, a number of issues related to protection systems are recognized, due to the inclusion of distributed generation and microgrids, among other aspects. This paper presents a novel laboratory experience aimed at university students, with the objective of understanding the operation and limitations that traditional protection systems face today. This is part of the learning process of the Micro-grid and Distributed Generation course, of the Department of Electrical Engineering, University of Chile, where the requirement of complementing the class of electrical protections with a laboratory experience was detected. In this paper, the methodology for the design of the experience, including all its stages, is presented. A practical application to a group of students was included as part of the pre-assessment, with a view to including improvements to the
laboratory guide. During the evaluation it was possible to verify the degree of difficulty that the students had, assess their performance, and receive comments after their completion. With all the information gathered, improvements for future instances of the experience in the coming semesters are proposed.
Aplicación de micro-sincrofasores en sistemas de protección de redes de distribución eléctrica
(2022-04-28) Núñez Mata, Óscar Fernando; Mejía Dubón, Alex Adelman
Actualmente está en desarrollo las Unidades de Medición Fasorial, dotadas de alta precisión, diseñadas para proporcionar un significativo nivel de visibilidad en los sistemas de distribución, conocidas como micro-sincrofasor (µPMU) [1]. Al instalar estas unidades en una red de distribución eléctrica, y enlazadas a través de una red de comunicación, se logra un gran volumen de mediciones de fasores de voltaje y corriente, que puede ser utilizado para desarrollar sistemas de protección basados en técnicas de Inteligencia Artificial (IA). En el mundo de las protecciones se observa el potencial de la IA, para complementar aquellos aspectos en que los sistemas de protección clásicos tienden a no ser efectivos, como puede ser en redes que incluyen generación distribuida (GD). Una alternativa complementaria a los sistemas de protecciones actuales, seria desarrollar esquemas de protección adaptativos que puedan auto ajustarse a los cambios en los flujos de potencia y las modificaciones de la topología de la red. Hay indicios que los algoritmos de aprendizaje de máquinas (AM) se pueden modificar para implementarlos en aplicaciones en tiempo real, de tal manera que detecten condiciones de falla de la red eléctrica, utilizando los datos generados por la triangulación de un grupo de micro-sincrofasores en red. El propósito de este trabajo es la implementación de una red de micro-sincrofasores instalados en un alimentador de media tensión, utilizando la plataforma del simulador en tiempo real OPAL-RT, la cual generará los datos que permitirán evaluar el desempeño de los algoritmos propuestos, bajo condiciones simuladas de fallas en la red eléctrica y en la red de comunicaciones del sistema de µPMU’s.