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Recent Submissions
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.
Análisis de factibilidad para una micro-red eléctrica en el Parque Nacional Isla del Coco
(2022-04-28) Alvarado Araya, Kevin R.; Núñez Mata, Óscar Fernando
Este proyecto recopila información existente sobre los centros de consumo, ubicación de estructuras, planos eléctricos de instalaciones y datos técnicos sobre los elementos de generación existentes en el Parque Nacional Isla del Coco (PNIC). A partir de estos datos se procede a realizar un diagrama unifilar detallado y actualizado de la totalidad del sistema eléctrico del parque, así como un diagnóstico de las condiciones y amenazas de los elementos del sistema. Una vez que se conoce a detalle el sistema eléctrico de la isla y las variable climáticas, se platean los costos para una reparación y adaptación del la red a un sistema basado en una micro-red aislada mediante la simulación de distintos escenarios de generación y consumo del PNIC.
Caracterización de descargas parciales en ranuras y por vibración presentadas en estatores de hidrogeneradores
(2021-12-17) Núñez Mata, Óscar Fernando; Rodríguez Campos, Jonathan
La confiabilidad y disponibilidad de los hidrogeneradores depende en gran medida de la condición del aislamiento del devanado de estator, que está expuesto a una combinación de esfuerzos térmicos, eléctricos, ambientales y mecánicos. Una interrupción no programada de una máquina en funcionamiento podría poner en riesgo la estabilidad del sistema eléctrico, así como provocar pérdidas económicas, por lo que es necesario contar con técnicas de monitoreo de condición, como es la medición de descargas parciales en-línea. Una descarga parcial se define como una descarga eléctrica localizada, que solo une parcialmente el aislamiento entre los conductores, acompañada de movimiento de cargas, emisión acústica, radiación y reacción química, entre otros efectos. La medición de descargas parciales en-línea es una de las técnicas más utilizadas para seguir la evolución de grandes hidrogeneradores. En este artículo se propone una metodología novedosa para detectar los mecanismos de falla de descargas parciales: i) en ranura; y ii) por el establecimiento de chispas por vibración, mostrando ejemplos utilizando una máquina en servicio. La metodología se basa en la medición de descargas parciales en-línea para distintos niveles de potencia activa. Lo anterior permite encontrar dependencias térmicas y mecánicas, que logren localizar y caracterizar el mecanismo de falla. Posteriormente, se establecen una serie de posibles causas-raíz de cada uno, y las recomendaciones de reparación. Los resultados obtenidos en las pruebas realizadas muestran que la medición de descargas parciales en-línea es efectiva cuando se trata de detección temprana de fallas repentinas, y se ha aplicado con éxito en el hidrogenerador evaluado.
Coupling an adaptive protection system with an energy management system for microgrids
(2019-11-05) Núñez Mata, Óscar Fernando; Palma Behnke, Rodrigo; Valencia, Felipe; Urrutia Molina, Alexander; Mendoza Araya, Patricio; Jiménez Estévez, Guillermo
Energy Management Systems (EMS) are control schemes in charge of defining the optimal scheduling of dispatchable units in a microgrid. Output set points from the EMS could be exploited in other control loops that may benefit from the microgrids expected behavior improving their operation. In this context, this paper proposes a novel coupled operation of an EMS with an Adaptive Protection System (APS), such that the information of the EMS serves to compute the parameters of the protective devices deployed in a microgrid. This aspect is formalized in the present proposal based on already developed APS and EMS frameworks. To evaluate the performance of the proposal, the microgrid installed in Huatacondo, north of Chile, was used as a test-bed. The obtained results indicate that considering the information provided to the APS form the EMS improves the overall performance of the microgrid in case of failure, despite the operating conditions. This also indicates that moving towards an integrated design of the EMS and APS might enhance the behavior (robustness) of a microgrid (as a whole) in case of failures or contingencies.
Assessment of power transformers using a methodology based on health indices
(2021-07-01) Núñez Mata, Óscar Fernando; Acuña Rojas, Fauricio; González Solís, César; Gómez Ramírez, Gustavo
The development of a proper monitoring condition of power transformers is essential for the secure and reliable operation of electric power systems. In a power transformer, the health condition is influenced by multiple factors including chemical, electrical and mechanical stresses. Therefore, it will be necessary to propose new tools to evaluate the health condition of power transformers. This paper proposes a health index (HI) to assessment the condition of power transformers. The HI is divided into two sub-indices, which determine the overall index using a series of off-line tests frequently performed. Firstly, a functional sub-index is proposed, which involves general electrical tests, such as winding resistance, transformation ratio and excitation current, as well as dissolved gas analysis. Secondly, a dielectric sub-index based on the oil tests and the power factor test. Finally, the overall HI is calculated by weighing both subindexes. The proposed methodology was evaluated using a data base containing field diagnostic tests collected from the year 2014 to 2019. The values obtained for the HI were contrasted with the records of each transformer evaluated to evaluate the effectiveness of the proposed methodology.