Archive for the ‘Interconexión de Redes Eléctricas’ Category
El planeamiento se enfoca en la visión que se tiene del sistema eléctrico de operarlo en el corto y largo plazo. Por ejemplo un estudio típico de largo plazo es aquel que se hace a 10 años, por ejemplo, la predicción si a 10 años es necesario construir una nueva planta y donde estaría ubicada. Este ejemplo más aquellos estudios que se pueden pensar para la operación adecuada del sistema eléctrico desde 1 año a 10 años o más están enfocadas en los que el Planeamiento del Sistema de Potencia. Una visión dentro de la perspectiva en el horizonte del tiempo de los estudios de un sistema de potencia se puede observar en la figura.
La planificación del sistema de alimentación es un proceso en el que el objetivo es decidir sobre los nuevos, así como actualizar los elementos del sistema existentes, para satisfacer adecuadamente las cargas para un futuro previsto.
Los elementos pueden ser: instalaciones de generación, subestaciones, líneas de transmisión y/o cables, capacitores/reactores, etc. Y las decisiones pueden consistir en:
- Donde localizar el elemento.
- Cuando instalar el elemento.
- Que seleccionar, en términos de las especificaciones del elemento.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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He aquí una imagen de lo que es un sistema eléctrico inteligente. Es una combinación entre tecnologías de la información y la red eléctrica existente, agregándole elementos de reciente desarrollo como son las fuentes de energías renovables. Las técnicas de información han sido utilizadas desde hace años para monitorear el funcionamiento de la red eléctrica, sin embargo, el actual uso que se le desea dar es mucho más amplio: se desea recopilar información entre cada vez más cortos espacios de tiempo, con alta precisión, rapidez de procesamiento y almacenamiento, de tal manera que se puede determinar y decidir una condición de funcionamiento la más óptima posible y minimizar la presencia de fallas o perturbaciones. En ello estoy avocado como tema de investigación y estoy presto a trabajar en coordinación con investigadores y grupos de IDI. Principalmente mi trabajo se basa en recrear escenarios computacionales y analizar las simulaciones.
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En el presente entrada es el trabajo en conjunto que venimos haciendo sobre simulación mediante monte carlo de indicadores de fiabilidad en un sistema eléctrico. Han sido necesarios varias reuniones y aún seguimos trabajando. En el eje horizontal es el número de elementos del sistema eléctrico, ahí cada quien presenta un número de fallas, un probabilidad de falla, un tiempo medio de respuesta luego de un tiempo de simulación de varios años. Permite pues estas simulaciones que a base de datos reales, imaginar un visión de la performance del sistema eléctrico a futuro. Hecho en Matlab de MathWorks.
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«El Dr. Norrby comentó a los estudiantes de nuestro campus que para algún día ser Premios Nobel, no deben olvidar seis ingredientes fundamentales: mucha curiosidad por explicar ciertos fenómenos, una educación de base sólida, un buen mentor [alguien que te clarifique el camino y esté al tanto de lo que sucede en el mundo, de la importancia de tal o cual investigación en beneficio de la humanidad… tan importante es tener un buen mentor], un lugar donde se esté desarrollando ciencia de buen nivel, experimentos fuera de serie que rompan paradigmas en una rama que los intrigue y, sobre todo, una forma de pensar poco convencional».
Estimados (gentlement) lo comparto porque lo veo importante… muy importante lo diría si uno se fija en lo que sugiere el entrevistado y la realidad universitaria.
Fuente: http://www2.ccm.itesm.mx/sites/ccm.itesm.mx.talentotec/files/historico/talentotec055.pdf
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La presente entrada muestra una simulación que conlleva a calcular la duración media entre fallas. En un post anterior había mostrado durante un periodo de tiempo de 100 años como es que mediante aleatorios se determinaba que años había fallas y que años no. Después de cada falla, surge la necesidad de reparar el sistema, para ello las empresas eléctricas disponen de personal y equipo para minimizar el tiempo de inactividad de la red eléctrica, toda vez que ello representa dinero y malestar para el usuario. La gráfica muestra de manera aleatorio los tiempos de recuperación o de reconexión de la interrupción la cual esta simulado en Matlab de MathWork Inc. Pero he ahí no acaba todo, hay que realizar una sumatoria de todos los tiempos y luego dividirlos entre el número de interrupciones durante dicho período para determinar la duración media entre fallas, en que la unidad de medida es de horas/falla… Espero les guste.
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El viento es masa de aire en movimiento y por lo tanto energía cinética neta. Esta masa en movimiento antes de interactuar con las palas de una turbina eólica se desplaza libremente según la diferencia de presiones entre dos zonas de la atmósfera que permite la creación de los vientos. Esta presión permite que se definan unas líneas de flujo. Al momento de interactuar con la turbina parte de la energía cinética contenida en el viento es capturada por los álabres de la turbina y por lo tanto, disminuye su energía cinética que es la esencia de la energía que contienen, y por lo tanto, como resultado se observa una reducción de la velocidad del viento y una expansión de las líneas de flujo caracterizado por una leve reducción de la densidad. Pasada cierta distancia el aire de alrededor de esta velocidad reducida comienza a compensar y comprimir estas líneas de flujo expandidas a un estado normal para ello se gasta parte de energía del viento circundante interactuada por goles cinéticos entre las moléculas de los diferentes componentes del aire.
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convencion_mars_society_2014_USA (image in pdf)
CV Jorge Mírez: CV_Jorge_Mirez_Super_Short_2014
memory help about i in Mars Desert Research Station (April/May 2013) ayuda_memoria_MDRS_2014
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El concepto de microgrid es impulsado por dos principios fundamentales:
1) Una perspectiva de sistemas para usuarios, empresas de electricidad y sociedad para capturar todos los beneficios de la integración de los recursos de energía distribuidos dentro de un sistema energético; y
2) el caso de negocios para acelerar la adopción de estos avanzados conceptos que son impulsados, al inicio, por una reducción del gasto inicial y mejorar el valor de la microgrids.
En el punto 1) hay muchos beneficios relacionados a tener generadores de electricidad cerca de las cargas, entre ellas, no sobrecargar las redes eléctricas de transmisión y subtransmisión; otro es disminuir las pérdidas eléctricas debido a la transmisión desde grandes generadores eléctricos ubicado a grandes distancias y mucho más beneficios.
En el punto 2) el campo de la generación distribuida apertura nuevos y potenciales grandes negocios, con interacción entre empresas y usuarios a través de la red eléctrica. Empresas a nivel mundial ya vienen impulsando la creación de productos y servicios, sin embargo, en América Latina el panorama es aún poco alentador.
El hacer estudios e investigación sobre ello se hace interesante, estaría gustoso de laborar para empresas, centros de investigación y/o universidades y aportar al conocimiento y/o creación/implementación de nuevos negocios. Vos deseas hacer lo mismo ?
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J637: Ejemplo de un sistema de gestión de energía inteligente y distribuido (DIEMS) en una microgrid
En esta entrada muestro un ejemplo de un DIEMS implementado en una microgrid de alta frecuencia. Para el pronóstico de las potencias entrantes y salientes lo han hecho mediante un red neuronal fuzzy. Con ello han podido optimizar los costos de operación. La optimización tiene que ver de todas formas con dinero. El tiempo de vida de la batería se ha extendido, eso es bueno, considerando que las baterías son elementos que en unos años hay que cambiarse y además son contaminantes. En la gráfica superior se nuestra el esquema de la microgrid de alta frecuencia (HFAC) y el DIEMS. En la parte inferior se dan a saber los resultados con o sin DIEMS: Es un tema muy interesante y se necesitaría muchos entradas para mostrar códigos y seudocódigos, pero los iré mostrando a pocos en el blog. Espero esto les sirva estimados cyberlectores.
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Una microgrid está formada por un grupo de cargas y microgeneradores operativos como un único sistema que provee energía térmica y eléctrica. Otra definición establece que una microgrid es una red eléctrica de bajo voltaje (LV) con consumidores y productores que permiten la exportación de energía en algunas circunstancias como también trabajar en forma aislada en situaciones de emergencia. En una microgrid tiene tres grupos de componentes principales: generadores eléctrico, sistemas de almacenamiento y cargas eléctricas. Existen diferentes configuraciones, en la presente muestro algunas que espero sean de su interés de conocimiento, estudio y/o investigación.
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En este post he estado indagando hacer de un forma de control de microredes, de las ecuaciones revisadas encuentro una con que se puede determinar el comportamiento de la potencia activa y reactiva considerando que lo que varía es el ángulo de desfasaje de la carga eléctrica que se conecta a un generador de energía eólica con una línea de transmisión corta. Simulado en Matlab de MathWorks Inc, la figura de la izquierda muestra los valores de la potencia activa y reactiva los cuales son valores en función al ángulo de desfase de la carga. En la gráfica de la derecha es la representación de forma polar en que la potencia aparente tiene un mismo valor, sin embargo, cambia de posición debido a los distintos valores que toma la potencia activa y reactiva para mantener el mismo valor final de potencia aparente a pesar del cambio en el ángulo de desfasaje de la carga eléctrica que se alimenta.
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El Acta de Seguridad e Independencia Energética del 2007 (EISA) firmado por el Presidente Geoge W. Bush describe vívidamente una Smart Grid que puede predecir, adaptar y reconfigurarse así misma de manera eficiente y confiable. El objetivo de la modernización de la red de EE.UU. como se indica en el Acta es mantener una infraesctructura eléctrica confiable y segura que puede atender el futuro crecimiento de la demanda. En la siguiente figura ilustra las características necesarias para facilitar el desarrollo de una energía eficiente con un sistema fiable.
El Acta establece un Smart Grid Task Force (Grupo de Trabajo en Smart Grid), cuya misión es «asegurar el conocimiento, coordinación e integración de las diversas actividades de la DoE Office y en otra parte el Federal Government relacionado a las prácticas y tecnologías de las smart grid». Las actividades del Grupo de Trabajo incluye investigación y desarrollo, desarrollo de estándares y protocolos ampliamente aceptados; la relación de las tecnologías de las smart grid y prácticas de regulación de las empresas eléctricas; la relación de las tecnologías de las smart grid y las prácticas para desarrollar la infraestructura, la fiabilidad del sistema, y la seguridad; y la relación de las tecnologías y prácticas de las smart grid para con otras facetas del suministro, demanda, transmisión, distribución y normas de electricidad. En respuesta a la legislación , la comunidad educativa y de investigación de los Estados Unidos de América participa activamente en:
- Programas de desarrollo e investigación en smart grid.
- Desarrollo de amplicamente aceptados estándares y formas de protección de las smart grids.
- Desarrollo de la infractructura que va a permitir la implementación de las smart grid.
- Certeza de los sistemas de fiabilidad y seguridad.
- Normas (políticas) y motivación para fomentar el suministro de tecnologías de smart grid para generación, transmisión y distribución.
En la siguiente figura, muestro estos cinco aspectos básicos de la implementación y su despliegue.
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La red eléctrica actual ha sido diseñada como una estructura vertical consistente en generación, transmisión y distribución y es soportado por controles y sensores para mantener la fiabilidad, estabilidad y la eficiencia. Sin embargo, los operadores del sistema están teniendo ahora nuevos cambios incluyendo la penetración de RER en el sistema, rápidos cambios tecnológicos y diferentes tipos de mercados y de usuarios finales. La siguiente iteración, las smart grid, será equipada con sistemas de apoyo en comunicaciones y técnicas de medición en tiempo real que aseguren la resilencia y el pronóstico tan bien como se pueda para protegerse de eventos internos y externos. El marco de diseño de una smart grid es basado sobre la separación y reestructuración del sector eléctrico y su optimización. La nueva red debe ser cada de:
- Manejo de la incertidumbre en los horarios y las transferencias de energía entre las regiones.
- Recibir el emplazamiento de fuentes de energías renovables.
- Optimizar la capacidad de transferencia de la redes de transmisión y distribución de tal manera que se atienda la demanda con un incremento de la calidad y de la fiabilidad.
- Gestionar y resolver eventos impredecibles e inciertos en operaciones y en planificación del funcionamiento más agresivamente.
Finalmente presento un diagrama de la comparación entre las Smart Grid y las Redes Eléctricas de hoy.
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La generaciópn distribuida y las redes inteligentes emergen como una nueva alternativa de prestación del servicio de electricidad y van a modificar la arquitectura de los sistemas de potencia, especialmente la de las redes de distribución.
Condiciones actuales:
- Liberalización y crecimiento de los mercados.
- Aumento del numero de participantes y de la participación financiera privada.
- Desarrollo de nuevas fuentes de energía y de tecnologías mas limpias.
- Progreso tecnológico acelerado (electrónica de potencia, telecomunicaciones).
- Mayores estándares de calidad y niveles adecuados de cobertura.
Como uno de los resultados de las reformas y desarrollos, se empiezan a extender los denominados sistemas de Generacion Distribuida y las Redes Inteligentes.
Se evidencia la necesidad de que el sistema eléctrico actual se adapte y éste en capacidad de manejar las nuevas conexiones de múltiples productores y la demanda de clientes sin afectar la calidad del servicio.
La Generación Distribuida es: la generación o el almacenamiento de energía eléctrica a pequeña escala, lo mas cercana al centro de la carga, con la opción de interactuar (comprar o vender) con la red eléctrica y, en algunos casos, considerando
la máxima eficiencia energética (CONAE).
La generación eléctrica distribuida es la generación de electricidad mediante instalaciones que son suficientemente pequeñas en relación con las grandes centrales de generación, de forma que se puedan conectar casi en cualquier punto de un sistema eléctrico (IEEE).
Generación que corresponde a peque~nas unidades (menor a 5 MW) conectadas en baja tensión y ubicadas en el punto de consumo (CIER).
Es la producción de energía inmersa o cerca al centro de carga y conectada al sistema de distribución (California Energy Commision – CEC).
Redes Inteligentes
La integración y el desarrollo de tecnologías en las áreas de potencia, comunicaciones y control permitira implementar sobre las redes de distribución eléctrica sistemas para el intercambio de energía e información desde los diferentes puntos de
la red (usuarios, cargas, nodos, líneas, etc.) hacia las subestaciones y viceversa.
La implementacion de las IEDs (Intelligent Electronic Devices) en los puntos remotos de la red eléctrica, que evalúen en tiempo real el estado de cada una de las variables que caracterizan el sistema, facilitara la recopilación de información
en un Centro de Control, punto desde el cual se monitoreará el sistema completo y se evaluará la ejecución de diferentes acciones de control sobre la red con el n de garantizar la prestación de un servicio eléctrico de alta calidad y sin interrupciones.
A su vez este sistema debe estar en la capacidad de manejar la conexión (y desconexión) de generadores distribuidos y la demanda de clientes sin afectar la calidad del servicio.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Esta experiencia es complementaria a la entrada anterior, dado que sigue la misma lógica de clasificación para asegurar el suministro según la calidad de energia y prioridad necesaria. De hecho en un hospital (dado que vengo trabajando 12 años como ingeniero en Hospitales en Perú) hay zonas muy prioritarias como las Sala de Operaciones, Emergencia, Sala de Partos, Unidades de Cuidados Críticos e Intensivos, etc. Algunas máquinas también no pueden ser desabastecidas de energía y la calidad en muchas de ellas son importantes. Y aca estudian en el caso posible de apagones o terremotos. Opino que en estos casos, circuitos de distribución adicionales deben ser considerados en la microgrid o en todo caso una posible reconfiguración de los existentes debe ser considerado para que como puede suceder en un terremoto el colapso de una zona o construcción puede interrumpir el único suministro de la energía eléctrica. Las potencias involucradas en este estudio demuestra que están considerando casos reales con demanda real y la experiencia en terremotos que tienen los japoneses.
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This is a specific application in operation normal, blackout and earthquake. I think what other distribuited lines is necesary in case colapse of part of the structure or reconfiguration of topology network for ensure supply in emergence case.
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Esto es parte de una presentación del Dr. DK Kim de KERI y que reproduce la experiencia de Corea del Sur en el desarrollo de microgrid experiementales y demostrativas. Esta idea de Green Village es conocer la respuesta de la microgrid interactuando con los usuarios reales. 
Power IT es un sistema dual de energía eléctrica y calorífica. Es el manejo de la información lo que se da a notar acá. En primer lugar algunos equipos tienen protocolo propietario y en otras partes el procotolo es libre. Esto indica que están acá probando la funcionalidad del sistema en cuanto a la seguridad de información del sistema, dado que en el futuro, estos podrían ser atacados a través de las interfaces de comunicación. Imagino que software desarrollado para este experimento se ha realizado y numerosos casos en funcionamiento normal, transitorio y de ataque habrán sido probados.
KERI-IIT es un proyecto que trata de la implementación de un sistema que monitorice un área local. Y esto que tiene que ver con microgrid?… es que los futuros sistemas eléctricos serán constituidos por muchas pequeñas «cápsulas» o microgrids, los que deben tener un control local y este control local interactuar con las otras «cápsulas» o con la red eléctrica general que abastece a estas «cápsulas» en condiciones desfavorables para ellas. De esta manera, la información se distribuye y mejora la performance del sistema.
K-MEG destinado a los usuarios independientes, sea por distancia o por que así desean serlo (no depender de la red eléctrica externa, quizás sean aplicaciones específicas y especiales). Hay una fuerte inversión, posiblemente acá interviene el factor de desarrollo de equipos y materiales para los diferentes equipos que intervienen en la aplicación, así como la elaboración del software, monitoreo y todo lo que es señales, su procesamiento, tratamiento y almacenamiento. El negocio no está por las bajas potencias, sino por lo que los usuarios (casas, industria, colegios, universidades, manufacturas, etc…) en verdad necesiten.
OTG Microgrid, puedo decir que va relacionado al estudio en sí de lo que es la forma de operación. Pienso que acá se asume que los datos se tienen disponibles desde las diferentes elementos y el que hago con esta data? es lo que trata de resolver el sistema. Imagino que numerosos casos en estado normal y transitorio se han probado, asi como, con diferentes configuraciones (cargas, generadores, almacenamiento) de la microgrid. 
Diferentes grupos de investigación en Corea del Sur.
KERI es ya una planta piloto de microgrid, una instalación experimental muy bien constituida para investigación y demostración. Son muy buenas inversiones las que realizan las universidades y empresas involucradas en esta temática.
KEPRI tiene lo que a mi parecer es un mejor concepto, el de clasificar las cargar y en base a la importancia de la carga se prioriza, siendo la microgrid capaz de determinar esos estados de decrepitud y tomar las decisiones para la reconfiguración de la microgrid. Esto alivia el trabajo del control y no permite que toda la microgrid se pierda (desconecte o sufra un apagón).
MJU es un proyecto para el desarrollo de tecnologías para microgrid inteligentes, con diversas áreas que se pueden visualizar en la gráfica.
KNU se basa en el desarrollo de recursos humanos y la gráfica a continuación muestra las diferentes áreas de colaboración.
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The Korean experience is very interesting. Various operations modes of microgrid in probe actually. Korea is development prototypes for attend the need in the electric/heat market future. Technology and human resources both in constant improvement.
I a lot know in Matlab/Simulink, i can help in modelling (large system modelling, optimization, prediction and/or other topics) … 🙂
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Presentado en una conferencia internacional en el 2012, desarrollado en Alemania. Se observa que la caraacterística principal es la de tener un gran bus único de transporte de la energía eléctrica a la cual se acoplan todos los elementos (generadores, almacenadores, consumidores) de la microgrid. El bus es del tipo AC (Corriente Alterna) por lo tanto, si es que se tiene generacíón renovable envoltaje continuo, éste debe tener un convertidor DC/AC para acoplarse al bus. Dicho inversor debe tener diseño adecuado para hacer seguimiento de los cambios de frecuencia y voltaje del bus a fin de obtener una buena performance del sistema, cosa que supongo se ha realizado y muestra de ello, en la figura inferior se tiene un demostrativo de la idea en la cual han colocado simulares de algunos elementos que por el mismo hecho de ser un demostrativo en algún evento internacional, no le reta mérito de lo conseguido durante dicha actividad de investigación.
Si los inversores utilizados es de un sólo sentido debido a que está conectado a los paneles fotovoltaicos, de doble sentido de flujo de energía eléctrica deben ser los convertidores conectados a las baterías eléctricas. Hay mucho aún por mejorar en las baterías electroquímicas, hay materiales que almacenan más, pero estas (las baterías) son de bajo costo y fácil implementación, instalación, mantenimiento, etc.
Por lo tanto, se ha previsto lo que es la protección eléctrica, que bajo estos esquemas toma rumbos diferentes a la forma tradicional. Un importante aporte es la simulación de la implementación, la cual luego del diseño de escritorio, se prueba «virtualmente» el diseño y se determina el modus operanti posible de la microgrid. Los datos recolectados en el experimentos, son comparados con los teóricos (simulaciones), lo cual constantamente retroalimentan de información (data) a los investigadores para la mejor comprensión del funcionamiento de la micgrid.
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Datos Generales
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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