Archive for the ‘Estabilidad’ Category
La principal función del MC es hacer es independientemente controlar el flujo de potencia y el voltaje final de la carga de la microfuente en respuesta a cualquier perturbación y cambios de carga. Aquí «independientemente» implica sin ninguna comunicación desde el Controlador Central (CC). La MC también participa en la programación de que la generación sea económica, en la gestión y seguimiento de la carga y la gestión en el lado de la demanda mediante el control de los dispositivos de almacenamiento. Esto también puede asegurar que cada microfuente rápidamente puede incrementar su generación para suministrar su parte de carga en modo autónomo y automáticamente vuelve al modo conectado a la red con la ayuda del CC.
El aspecto más significante of MC es su rapidez en responder a los voltajes y corriente localmente monitorizadas con independencia de los datos desde los MC vecinos. Esta característica de control permite a las microfuentes actuar como dispositivos plug-and-play y facilitar la adición de nuevas microfuentes en cualquier punto de la microred sin afectar el control y protección de las unidades existentes. Otras dos características clave son que una MC no interactúa independientemente con otra MCs en la microred y que esto permita anular las directivas del CC que pueden lograr ser peligrosas para sus microfuentes.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Como ha sido costumbre durante el año 2011, cada mes he venido presentando la cantidad de visitas a este blog, mediante una figura copia de la sección de estadísticas que da WordPress. Este mes de diciembre ha sido muy fructífero, dado que ha habido una importante cantidad de visitas, a pesar del poco tiempo que le dedique a hacer nuevas entradas al blog, obligado por la agenda recargada entre docencia, estudios de doctorado en física y trabajos otros.
Muchas gracias por visitar el blog y por recomendarlo… este año 2012, me he propuesto nuevas metas que espero compartir con todos los internautas interesados en el tema no sólo en este blog sino en los otros blogs que administro también.
Recuerden que se da asesoria en temas de energías renovables, desarrollo de tesis pregrado y postgrado, trabajos de investigación, lo desarrollamos coordinadamente con los interesados….
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Es una compensación a la salida de un parque eólico, dado que el mismo hecho de hacer esto, el control de la transmisión de potencia tienen que tenerlo en cuenta. Las oscilaciones de potencia y el colapso del voltaje puede estar presentes. En la figura de la presente entrada se muestra una posible solución el cual usa thyristor-controlled series compensation (TCSC) [en buen cristiano: compensación en serie controlado por tiristores] a la salida del parque eólico. El TCSC cambia el valor del capacitor equivalente por conexión/desconexión del inductor conectado paralelamente. De esta forma, una capacitor variable puede ser obtenido y puede ser ajustado para incrementar la estabilidad dinámica de la transmisión de potencia, mejorando la regulación del voltaje y el balance de potencia reactiva, y control de flujo entras las líneas de la red. Los casos posibles de funcionamiento se presentan en la siguiente figura:
Se hizo el modelamiento de esta configuración y luego la simulación que puede ser modificada según lo que se desea analizar, ambos en Matlab/Simulink, lográndose un resultado equivalente al mostrado en la segunda figura variando obviamente el ángulo, el resultado de la simulación se da en la siguiente figura:
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Este sistema, también llamado SVC Light por ABB, es basado en VSC, el cual es usado como generador de potencia reactiva. El VSC usa dispositivos de electrónica de potencia tales como el IGBTs, IGCTs o GTOs., y ellos también puede también ser configurados como convertidores multinivel bidireccionales. Como se aprecia en la figura de la presente entrada, el VSC es conectado a la red para inyectar o absorver potencia reactiva a través de un inductor X. Este sistema es deseable para mitigar en eventos transitorios y estado estable. Comparados con SVCs, STATCOMs proveen fácil respuesta, menos perturbaciones, y mejor performance en reducidos niveles de voltaje.
Se hizo el modelamiento simple y la simulación en Matlab/Simulink y se obtuvo lo siguiente:
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Se refiere a la ventas baratas de energía durante períodos de baja demanda y descargas de energía durante el período de alta demanda. Acomoda la generación de las renovables a momentos de alta congestión de la red por el almacenamiento de energía y la transmisión de ésta cuando no hay congestión.
Los indicadores de performance, sus valores y una información adicional de cada uno de ellos se muestran en la figura de la presente entrada. Se tiene el costo de capital, costos de operación y mantenimiento, duración de la descarga.
Los costos de capital esta por US$ 1500 por kW ó US$ 500 por kWh, de donde US$ 250 por kWh es para el conjunto de empresas que no reflejan el valor total de las tecnologías de almacenamiento y de US$ 500 por kWh es una suficiente medido para hacer las tecnologías de almacenamiento competitivas con las plantas de generación a turbinas de gas. Los costos de operación y mantenimiento son entre US$ 250 – US$ 500 por MWh, bajos costos de operación y mantenimiento pueden permitir que las tecnologías de almacenamiento sean ofrecidas a las mejores economías para «electric enery time shift», creando un gran mercado para estas tecnologías. Duración de la descarga entre 2 – 6 horas, pero hay que considerar que el precio de la electricidad puede fluctuar en varias horas. La eficiencia es esta entre 70% – 80% que es una buena base para «electric energy time shift», si la eficiencia del sistema es solo 70%, el sistema de almacenamiento debe incorporar otros beneficios para tener un valor suficiente. El tiempo de respuesta de 5 – 30 minutos, pero repetimos que el precio de la electricidad puede permanecer bajo u alto por varias horas, el cual disminuye la necesidad para una respuesta instantánea desde un dispositivo de almacenamiento, sin embargo, tecnologías con rápida respuesta pueden dar una respuesta en la frecuencia y carga simultaneamente con el «time shifting».
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Estas implementaciones han sido hechas para reconciliar momentaneamente las diferencias entre el suministro y la demanda en un área determinada y para, mantener la frecuencia de la red.
Los indicadores de performance, sus valores y una información adicional de cada uno de ellos se muestran en la figura de la presente entrada. Se tiene el costo del servicio, el tiempo de vida útil del servicio, el tiempo de respuesta y la eficiencia «roundtrip».
En referencia al costo del servicio es de US$ 20 MW pro hora, pero también menciona que el costo actual de los servicios de regulación de frecuencia y área es de uno US$ 50 por MW por hora. El ciclo de vida de los sistemas está basado entre 4500 a 7000 ciclos por año. La duración de la descarga es desde 15 minutos a 2 horas y las tecnologías de almacenamiento pueden permitir descargas y descargas simétricas. El tiempo de respuesta es menor a 1 segundo, dado que estas aplicaciones intentan cubrir diferencias momentaneas, entonces se han desarrolado diseños que les permiten responder a señales de la red tal rápido como tecnológicamente sea posible. Y la «roundtirp efficiency» de entre 75% a 90%, que consiste en la eficiencia medida en el transformador a la salida de energía dividida por la energía de ingreso.
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ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES
COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA
V CONCURSO NACIONAL DE TESIS DE POSGRADO DE MAESTRÍA Y DOCTORADO
PREMIO ANR – 2011
MAESTRÍA
CIENCIAS
Primer puesto
Nombre: MG. JORGE LUIS MÍREZ TARRILLO
Título: Simulación de una Microgrid de voltaje continuo/ alterno alimentado con fuentes solar, eólica, baterías y convencional
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Agradezco a la Asamblea Nacional de Rectores por tal reconocimiento.
«La ceremonia de premiación se llevará a cabo el día jueves 15 de diciembre de 2011 a las 10 am, en la sala N° 2 del auditorio; y en caso de que no lleguen las tarjetas de invitación por temas del currier, ustedes pueden venir con sus familiares y amigos», es lo que han escrito los organizadores, quedan invitados.
La dirección es:
ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES
COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA
Calle Aldabas Nº337
Las Gardenias – Surco
Lima – 33-Perú
Como referencia queda cerca a la Universidad Ricardo Palma, y, cerca a la intersección de la Vía de Evitamiento con la Av Benavides (Surco)…
Pueden visitar: http://www.anr.edu.pe
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Los sistemas de almacenamiento de energía se pueden clasificar de acuerdo a la tabla indicada. En donde se puede ver la categoría de aplicación, el rango de descarga de potencia, rango de tiempo de descarga, el rango de almacenamiento de energia y las aplicaciones representativas.
El almacenamiento de energía en bruto (bulk energy storage) es de uso general, con potencias de hasta 1GW y otras más características mostradas, con aplicaciones principalmente para nivelar la carga. El almacenamiento destinado a generación distribuida, es para salvar picos que por sus características del sistema, no puedan ser atenuadas o signifiquen el encendido de generadores con los costos asociados a ello, se ha considerado como de hasta 2 MW para este tipo. La tercera consideración es un almacenamiento destinado a la salvaguardar la calidad de la energía, con cantidad menor a 2 MW, esto es para elevar la calidad de potencia en el usuario final y también la fiabilidad.
Todas estas formas mencionadas poseen sus propias tecnologías en el rango de la potencia que se desea almacenar, la energía que se puede descargar y los períodos de tiempo asociados para cada tipo de categoría. Las empresas fabricantes y usuarias de dichas tecnologías constamente hacen mejoras tanto en calidad, reducción de costos, mejores prestaciones.
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Las Smart Grid (Redes Inteligentes) ofrece numerous beneficios para consumidores, operadores y la comunidad en su conjunto.
PARA CONSUMIDORES:
Las Smart Grid podrán ayudar a los consumidores a moderar su uso de energía para reducir su derroche o pérdidas, disminuir el pago mensual y usar la energía en una forma más sustentable.
PARA LA INDUSTRIA:
Las Smart Grid podrán ayudar a prevenir cortes, acortar el tiempo de respuesta a problemas, reducir costos e incrementar la eficiencia, y permitir a operadores a resolver problemas remótamente. Las Smart Grid también podrán integrar energías renovables y reducir emisiones de carbono a un nivel macro o micro.
PARA EL PAIS:
Las Smart Grid será un más seguro, de mayor garantía, más fiabilidad de la red eléctrica, y se podrá reducir dependencia sobre suministro de energía foráneos. Las Smart Grid también permitirán reducir las emisiones de carbón y combatir el calentamiento global.
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Voltaje Sag.
Caída de voltaje menor al 90% y mayor al 50% del voltaje nominal. Normalmente dura de 3 a 10 ciclos (50 a 170 ms).
Voltaje Swell
Según IEEE 1159 es el incremento del valor RMS del voltaje entre 110% – 180% del nominal, con duración desde 1/2 ciclo (a frecuencia nominal) hasta 1 minuto.
Se clasifica en:
Instantaneo: 1.1 – 1.8 p.u. / 0.5 – 30 ciclos.
Momentaneo: 1.1 – 1.4 p.u. / 30 ciclos – 3 s.
Temporal: 1.1 – 1.2 p.u. / 3s – 1 min.
Entre las causas están las deltas no aterradas, desegernización de grandes cargas, energización de grandes bancos de condensadores.
Flicks
Cambios nivel voltaje que ocurre a frecuencias menores de 25 Hz.
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Postulación al Programa de Doctorado en Ciencias mención Física de la Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, PERU. http://www.uni.edu.pe. La defensa de la propuesta se realizó en la Facultad de Ciencias http://fc.uni.edu.pe
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Las microredes eléctricas son redes locales que pueden trabajar manera aislada o conectada a la red convencional de energía. Las microredes utilizan fuente de energía renovable: solar, eólica, biomasa; así como también, generadores térmicos, microturbinas de gas, microcentrales hidroeléctricas, baterías, cargas eléctricas, etc…
Durante los últimos años se da una tendencia hacia las microredes que distribuyen la energía eléctrica en forma de corriente continua.
Distribuir en forma de corriente continua conlleva a muchas ventajas como aumentar la eficiencia, la no necesidad de sincronización, menores pérdidas, mayor capacidad de transmisión de los conductores, etc. Algunos modelos de microredes se ha a continuación.
En entradas anteriores se da a saber modelamiento y simulación de algunas microredes de corriente continua hechas por el autor.
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Un típico sistema Hardware in Loop comprende los siguientes componentes:
- Un modelo matemático de la planta (ejemplo máquina y modelo de vehículo).
- Modelos de sensores.
- Una tarjeta de computadora de tiempo real con I/O.
- Cargas reales o simulada.
- Inserción de matriz de fallas.
- Una estación de computadora con enlace de comunicaciones a tarjeta de computadora y enlace de diagnóstico a Unidad de Control Electrónico (ECU) (equipo real que se estudia su comportamiento [ver entrada anterior]).
- Una Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) para download y controlar proceso en tiempo real.
- Un test de automatización que se aplica para automatizar todos los aspectos del test.
Hablando de cada uno de los componentes…
El Modelo: El modelo de planta es aquello que el ECU espera para realizar su trabajo: un modelo de máquina, un modelo de vehículo, un modelo de avión, etc… La típica pregunta es de donde se consigue el modelo o que tan bueno el modelo tiene que ser?. Uno puede comprar modelos o hacerlo uno mismo. En el mercado se encuentra modelos de motores diesel y de explosición, carros, camiones, etc.; por lo general, son modelos hechos en Simulink para correr en tiempo real. Uno puede también diseñar su propio modelo de planta o tener un especialista que haga esa labor, pero; que tan bueno tiene que ser el modelo?… todo depende de la aplicación.
Modelos de Sensores: Los sensores ideales son fáciles de modelar, sin embargo, en el mundo real se presenta mucho la no linealidad de los sensores. Esta no linealidad también puede ser modelada, algo difícil analíticamente, pero sencilla si se hace una tabla que recoja todos los datos posibles de ese comportamiento no lineal y como matriz se utiliza en los estudios.
Tarjetas de tiempo real y I/O: La mayoría de sistemas Hardware in Loop utiliza computadoras embebidas para para correr los modelos en tiempo real, esto se hace para desacoplar la computación en tiempo real del sistema Hardware in loop desde el Host PC.
Cargas: Las cargas en un sistema Hardware in Loop pueden ser reales o simuladas.
Inserción de fallas: Los modernos sistemas de automóviles dedican la mitad de su memoria a esta tarea. Se prevee fallas en cables, en la potencia generada, fallas en sensores, etc.
Host PC: Es que provee un GUI para el usuario, para iniciar las pruebas de automatización, para controlar los sistemas y componentes del Hardware in Loop y tener el diagnóstico del ECU, para desarrollar y cambiar modelos y pruebas, y para recolectar, almacenar y reportar resultados de pruebas.
GUI: Es la aplicación que corre en el Host PC. Esta permite llevar el control de los procesos en tiempo real, tales como el inicio, parada, observación de variables y colección de datos.
Test de automatización: Es una secuencia de acciones implementadas en algún código que permiten probar el desempeño del ECU, estas acciones deben ser construidas de acuerdo a la experiencia sobre el sistema que se analiza.
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Evaluación del Plan de Investigación para el Ingreso al Doctorado en Ciencias con mención en Física de don Jorge Mírez se realizará el día 13 de setiembre a las 3pm en al auditorio (R1-125) de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Ingeniería (Lima, Perú).
La evaluación consistirá en la exposición del plan preliminar de investigación titulado:
«Control, Optimización y Gestión de Microrredes de Corriente Continua»
con una duración de exposición de 30 minutos y 15 minutos para las preguntas.
El postulante, tiene como asesores al Dr. Manfred Horn (Universidad Nacional de Ingeniería – Perú) y al Dr. Josep Guerrero (Aalborg University – Dinamarca).
Quedan invitados…
PD:
Espero daré el mejor de los esfuerzos para salir con buena nota y que sea el mejor regalo a mi pequeña hija Lucero que el 15 de setiembre, cumple su segundo año…
Actualizado el 13/09/2011; 6PM hora de LIMA, PERU
Se hizo al exposición de la propuesta de tema de doctorado. Esta comenzo a las 3:00 PM y terminó a las 4:00PM.
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he dicho en COLOMBIA…
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Además de los requerimientos sobre la conexión y desconexión de los parques eólicos durante la falla, las normas internacionales le exigen a estos aportar reactivos al sistema en situaciones donde ocurra una disminución significativa de la tensión, lo anteriormente señalado se muestra en la siguiente ilustración.
La ilustración anterior, muestra la mínima exigencia del aporte de reactivos al sistema por parte de los parques eólicos durante el régimen transitorio frente a fuertes disminuciones de la tensión en el punto de conexión del parque. La ilustración describe los mínimos niveles de corriente reactiva que debe aportar el parque eólico frente a distintos niveles de disminución de la tensión. En resumen, para disminuciones menores al 10% de la tensión nominal, existe una banda muerta en la cual al parque no se le exige ningún requerimiento de aporte de reactivos, sin embargo al existir perturbaciones que reduzcan la tensión en magnitudes superiores al 10%, se le exige al parque por lo menos aportar con un 20% de la corriente nominal de generación en corriente reactiva, por cada 10% de reducción en la tensión, de tal manera de llegar a la corriente nominal frente a una reducción igual o superior al 50% de la tensión en bornes.
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Las normas internacionales para la conexión de parques eólicos a un sistema interconectado detallan los márgenes de recuperación dinámica de la tensión que estos parques deben obedecer durante cualquier perturbación o falla, lo cual en inglés se denomina: Fault Ride Through (FRT). A continuación, se muestran estos criterios en tres normas: la alemana, escocesa e irlandesa.
De las ilustraciones anteriores se puede dilucidar que existen diversos requerimientos para la operación durante falla de parques eólicos, y estos dependen de las características del sistema. La norma alemana muestra un requerimiento bastante exigente para el parque en el cual se deben mantener niveles de tensión superiores a los 0.7 p.u. luego de ser despejada la falla, en cambio, la norma irlandesa es menos exigente en este aspecto ya que se le permite una mayor área de operación antes de la desconexión del sistema. Esta diferencia entre normas nace del enfoque principal de estabilidad del sistema. En un sistema grande y muy enmallado como el alemán, la estabilidad de la frecuencia no es mayor problema, razón por la cual la desconexión de los parques eólicos se puede realizar, para así evitar inestabilidades de tensión producto del consumo de reactivos por parte de los parques durante la falla. En cambio en un sistema pequeño o isla como es el irlandés, la estabilidad de frecuencia se vuelve una prioridad ante la posible desconexión masiva de varias turbinas eólicas, razón por la cual se le exige a los parques un mayor tiempo de conexión durante falla.
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Los parques eólicos también deben seguir en operación para ciertos valores de la frecuencia del sistema, las normas detallan el tiempo mínimo en que estas unidades deben mantenerse conectadas al sistema, antes de ser aisladas de la red.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Los parques eólicos conectados al sistema deben operar entre ciertos rangos, los cuales se detallan a continuación:
Las tablas detallan los límites inferiores y superiores en por unidad de tensión, en que deben opear los parques eólicos conectados al sistema.
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Debido al auge de generación eólica que se ha visto alrededor del mundo, y sus propiedades con respecto a la estabilidad de tensión y frecuencia, varios sistemas interconectados en el mundo han desarrollado normas técncias en los cuales se detallan los márgenes y estándares que deben cumplir estos medios de generación para poder interconectarse a sus respectivos sistemas.
Las normas técnicas par ala generación eólica dictaminan estándares de operación para el factor de potencia de los parques en su punto de conexión, nivel de tensión y la frecuencia.
El factor de potencia es una variable de interés muy importante porque limita el consumo de potencia reactiva por parte del parque de tal forma de mantener niveles de reserva de reactivos adecuado en el sistema en caso de una eventual perturbación o falla. En las siguientes ilustraciones se muestran los rangos de las normas.
La norma inglesa simplemente indica límites de factor de potencia capacitivo e inductivo.
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Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian and live in Lima, capital of Perú in South America.I am Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr. Physics (title doctoral thesis: Control, Optimization, and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Principal Professor in Faculty of Oil, Gas and Petrochemical Engineering of Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU (Courses: Modern Physics, Differential Equations and Research's Methodology)
My subjects of my interest are control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
I have experience in Matlab/Simulink programming, biomedical equipment, electrical systems, renewable energies, microgrids, saturated steam systems 100 psi and organizing academic events.
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