Archive for the ‘Interconexión de Redes Eléctricas’ Category
Gracias por visitar el blog… a quienes lo encuentran por buscador, a quienes reciben en su correo cada entrada y a quienes asesoro. Este blog se nutre de la experiencia y el trabajo diario que se hace sobre el tema, combinado con la docencia y el asesoramiento que se brinda. Más que agradecer, pedir que lo difundan y bienvenidos todos aquellos que desean un asesoramiento, clases, charlas, etc… estoy para servirlos.
Haremos todo lo posible para seguir creciendo este mes de Junio 2010….
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Estados Unidos de América es una nación con muchas particularidades a estudiar siendo una de ellas la forma y cantidad en que consumen, generación y distribuyen energía eléctrica. La primera figura mostrada nos muestra una distribución de las ventas de electricidad clasificadas según el uso final dentro de las categorías de comercial, residencial e industrial. Pueden ver la cantidad de energía consumida durante el año y en porcentaje lo que cada usuario tipo ha realizado durante ese año del 2001.
En la segunda figura se muestra como ha ido variando los precios de la electricidad por sector para los consumidores de los Estados Unidos de América (USA). Estos precios pueden ser comparados en cualqueir país con la conversión previa monetaria respectiva. Las subidas y disminuciones del precio de la electricidad, tienen su porqué obviamente.
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En el diagrama mostrado se presente de manera unifilar un sistema HVDC. Están los geneneradores en AC (lógico) con sus respectivos transformadores y rectificadores. La línea de HVDC que transmite la energía eléctrica en corriente continua en niveles de voltaje bajos y altos como se puede ver en las diferentes experiencias a nivel mundial en HVDC. Luego siguen los inversores que entregan la energía eléctrica en alterna hacia los transformadores reductores que distriuyen la energía a las cargas a través de las redes de subtransmisión y distribución. Las potencias que maneja una línea HVDC puede ser de hasta 6 GW o más… grandes líneas HVDC están en construcción o se planean construir en USA; Brasil, CHina, India, Sudáfrica, entre otros países.
Estos sistemas también cuentan con la protección eléctrica necesaria, la recolección de datos que son procesados y tratados en base a los cuales computadoras determinan las condiciones del sistema en cada momento. Una línea HVDC puede ir en torres (como las suelen ser las líneas de transmisión AC), pueden también ir enterradas o ser submarinas (experiencia grande en Europa donde la energía eléctrica producida por los parques eólicos en mar son transportadas por líneas de corriente continua hacia la orilla del mar).
Aclaración, líneas de corriente continua los hay en varios voltajes, pero estos diseños de HVDC estamos hablando desde aprox 330kV para arriba (500 kVDC, 600 kVDC, 800 kVDC).
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He querido mostrar en la presente entrada el diagrama unifilar de una estación de distribución, que en Perú lo solemos llamar: Patio de Llaves. Podrán apreciar los voltajes de trabajo de los diferentes equipos. La energía eléctrica viene por la red de subtransimión y el primer elemento que actúa sobre ella son interruptores, fusibles, seccionadores y los hay de diferente modelos, marcas y precios (obviamente). Los seccionadores en los que se puede observar visualmente los contactos garantizando que el operario o personal tenga la seguridad que no puede haber flujo de energía eléctrica. Hay también pararrayos y luego el transformador de potencia, para hacer la convesión de voltajes. Hay también relés de sobrecorriente, de sobretensión y pueden haber otros relés seleccionados según la particularidad de la carga a alimentar. También hay equipos de medición (cosa que la figura no lo han contemplado como transformadores de corriente, transformadores de voltaje, termocuplas, etc). Luego la energía llega al bus (en Perú lo llamamos barra) en donde se conectan todos los circuitos de distribución (circuitos alimentadores) con sus respectivas protecciones… dichos circuitos alimentadores llevan la energía eléctrica hacia las cargas eléctricas o hacia transformadores de distribución si el nivel de voltaje lo amerita o permite.
El diagrama mostrado se llama UNIFILAR porque muestra en una línea un circuito trifásico como es lo que en realidad es lo mostrado. Para identificar algunas características particulares del circuito se utiliza símbolos como la delta y la estrella en el transformador…
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La figura muestra la forma tradicional de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica… En ella, se tiene que en las centrales eléctricas de diferente tipo, la energía prima es transformado en energía eléctrica que llega aun patio de llaves en donde transformadores de potencia elevan el potencial eléctrico de la energía a valores tales que permiten la transmisión a grandes distancias de grandes cantidades de potencia eléctrica y que en los lugares a arribo, hay transformadores de potencia que reducen a niveles de voltaje tales que permiten la distribución entre los consumidores sean estos en media tensión (industrias, cargas importantes, etc) o baja tensión (residencias, comercios, colegios, etc).
Hay un paso intermedio entra la transmisión y la distribución de energía eléctrica, se llama: sub-transmisión. Las normas de cada país regulan los voltajes, frecuencias, niveles de ruido, protección eléctrica, diseños de líneas de transmisión, selección de los diferentes equipos… también hay normas internacionales que hacen recomendaciones sobre ello, unas más exigentes que otras que son más comerciales.
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Hola a todos… la figura muestra un ejemplo de como la demanda de potencia eléctrica varía durante la semana (es algo representativo, no se cumple para todos los casos, pero da una idea del asunto). Entonces las cenrales eléctricas que se utilizan para abastecer a esta demanda se pueden clasificar como centrales base, centrales intermedias y centrales de punta.
Las centrales base están permanente funcionando a su máxima capacidad permitiendo bajos costos de la energía eléctrica. Las centrales intermedias son las que llevan a abastecer cierta cantidad apreciable de la demanda y que por su capacidad nominal pueden suplir energía pero a costos un tanto mas caros que las centrales base. Y las centrales de punta, con capacidad de encendido rápido y puesta a punto en corto tiempo, por lo general utilizan combustibles fósiles lo que incrementa el costo de la energía eléctrica.
SIn embargo, eso no es todo, puesto que capacidad instalada hay mucho más del máximo histórico, esto genera en una reserva de capacidad en dos variantes: reserva de capacidad paralizada que se dice a la maquinaria en stand-bye y reserva de capacidad volante, que se refiere a la maquinaria que está en movimiento pero no produce energía eléctrica.
Se tiene cuidado en que la inteconexión entre las diferentes fuentes se haga de manera adecuada, para cubrir las distancias entre barras o centros de consumo se procura un adecuado nivel de tensión y las líneas de transmisión de sieño particular para cada caso.
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La figura es un transformador ABB de 800 kV con capacidad de 6000 MW (¡uff!). La tecnología HVDC tiene muchas ventajas referente a un equivalente en corriente alterna. Se está y se ha venido utilizando para transmitir grandes cantidades de energía principalmente en Europa, aunque China, India y Brasil tienen también líneas importantes. La línea más larga HVDC está en Brasil, quien está construyendo (o por construir) una más extensa que interconecte sus nuevas centrales hidroeléctricas cercanas a la frontera con Perú con Sao Paulo. Pero bueno regresemos al caso del transformador. Como sabrán, trabajan con corriente alterna los transformador y se tiene cuidado en mantener las tensión en un rango determinado que no rompa la rigidez dieléctrica de los materiales usados ni del aire, es por ello la forma particular del transformador, aparte de lo asociado a los cuidados en el diseño de la estructura mecánica y de refrigeración… lógico, todo esta pensando para régimen estable y de transitorios (aunque las líneas HVDC soportan mejor los transitorios y pueden sacar del apuro con mejor respuesta en tales situaciones).
La energía saliente, es decir, aquella en muy alta tensión pasa a un banco de inversores, leí en algún lugar, que son los bancos de tiristores los que trabajan mejor y son rentables (aunque para esos niveles de potencia). Estas cosas son casi únicas, pero de todas maneras hay que saber algo algo de su funcionamiento. Obvio se puede simular en Matlab/Simulink.
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La estabilidad de un sistema eléctrico de potencia consiste en la capacidad de dicho sistema para, a partir de una condición inicial de operación dada, recuperar un estado de equilibrio operacional después de haber estado sujeto a una perturbación física, con el mayor número de variables dentro de sus límites, de tal manera que prácticamente el sistema completo permanece intacto. Esta definición general conduce a la clasificación de los estudios de estabilidad que se muestra en la figura arriba colocada.
La estabilidad del sistema se clasifica según tres variables de interés que la determinan, y a la vez están subvididas en sub-categorías, según la magnitud de la perturbación y sus constantes de tiempo.
Estabilidad del ángulo.- Es la capacidad de las máquinas síncronas de un sistema interconectado para mantener el sincronismo después de haber estado sometidas a una perturbación.
Estabilidad de tensión.- Es la capacidad del sistema para mantener las tensiones constantes en todas las barras del sistema después de haber sido sometido a una perturbación partiendo de una condición inicial de operación dada.
Estabilidad de la frecuencia.- Es la capacidad de un sistema de potencia para mantener la frecuencia constante tras una severa perturbación, que resulta en un equilibrio significativo entre la generación y la carga.
En la gráfica se puede mostrar más detalles a partir de estas definiciones, las que pueden averiguar mas en información bibliográfica o pedirnos un asesoramiento si es que van a modelar o simular algo.
Algo adicional: Las variables de interés para el estudio de estabilidad del sistema eléctrico son: las excursiones angulares de los rotores de los generadoers síncronos conectados al sistema (estabilidad angular), la etnsión en las barras y la frecuencia. A continuación, se muestra otro diagrama que clasifica los distintos aspectos de la Estabilidad de los sistemas eléctricos (hay cierta semejanza con la figura anterior)
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Obviamente que nada es estático en este mundo y menos en la Tierra donde la capacidad de creación es de todos los días y parte escencial de nuestra naturaleza. La figura en mención es la turbina submarina más grande del mundo para la generación del mar, utilizando la corrientes marinas (mareas) que en algunos lugares del planeta son particularmente altas y pueden ser aprovechadas.
La simulación de dicha turbina la presento a continuación.
El siguiente enlace puede dar información adicional: http://www.todointeresante.com/2010/08/ak1000-atlantis-mayor-turbina-submarina.html
Y de hecho lo hemos simulado en Matlab/Simulink, con algún criterio para simplificar, pero bien puede ser un tema de estudio o de tesis.
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Los precios del petroleo se han incrementado como se puede ver en la gráfica.
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La figura ha sido hecha en base a una consulta de asesoramiento, pero dista mucho de lo real, es decir, hay que agregar muchas más cosas para que la simulación sea una aproximación de un generador real.
En la figura senoidal de arriba representa el ángulo de giro de una espira inmerca en un campo magnético constante, que viene a ser el ejemplo clásico a la introducción de lo que son máquinas eléctricas. En la figura senoidal inferior, representa el voltaje inducido en la espira y que se mide en los terminales con un voltímetro. Dicha señal de voltaje ofrece la particularidad de que es continua y de forma bien definida… es muy ideal, pero ya es un avance para quienes desean comprender mejor como funcionan esas ecuaciones y esto ha sido implementado en Matlab/Simulink…
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aca he hecho una simulación de un potencia compleja S = P + Q*i, donde S es la potencia apartente (VA), P es la potencia activa (W) y Q es la potencia reactiva (VAR). Había algunas preguntas sobre como graficar potencia eléctrica que tienen componentes activa y reactiva, esta es una de las muestras, lo otro es graficarlo de manera individual y mostrar su comportamiento en el tiempo. Para hacer estas graficas se ha hecho un especial tratamiento debido a que estamos trabajando con números complejos, la línea representa la trayectoria que sigue en el plano complejo según el ángulo de desfasaje generado por el factor de potencia y la amplitud de la potencia aparente.
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Esta entrada se ha hecho la descomposición de las potencias activas y reactivas ingresando al modelo del transformador hecho en un embebido definido por el usario, en el que se procesa los datos de entrada. Como entrada se tiene la potencia activa y reactiva del primario con lo que se obtiene los factores de potencia, los voltajes nominales del primario y secundario con lo que se obtiene las relaciones de transformación. Con esos datos podemos calcular corrientes, y agregando factores de pérdidas podemos calcular en detalle corrientes, voltajes , potencias y factores de potencia. Un dato importante es el valor real del voltaje del primario con lo que se determina los valores reales de voltaje en el otro lado del transformador. Todo eso se puede hacer en Matlab/Simulink y hay un par de chicos que asesoro que están en ello.
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Hola estimados visitantes, personas que estoy asesorando y potenciales asesorandos. Un tanto para crear un clima de confianza y colaboración les entrego en esta entrada dos fotos tomadas a inicios de éste año 2011.
Esta es una instantanea que me tome cuando estaba en una reunión de asesoramiento en la oficina de la Facultad de Ciencias (http://fc.uni.edu.pe ) de la Universidad Nacional de Ingeniería
Acá en mi estación de trabajo en el Laboratorio de Computación Paralela, Altas Energías y Energías Alternativas (http://compinformatidf.wordpress.com/) del Centro de Tecnologías de la Información y Comunicaciones – CTIC ( http://www.ctic.uni.edu.pe/ ) en la Universidad Nacional de Ingeniería (http://www.uni.edu.pe )
Espero que este blog siga siendo de su interés, apoyo y para quienes lo desean, estoy presto a servirles asesorándoles.
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Dado que este blog se publican entradas cada cierto tiempo, puedes inscribirte para que lo recibas en tu bandeja de entrada ni bien son publicadas.
Atte.
Jorge Mírez
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Hola… Gracias por sus visitas. Como podrán ver en el gráfico anterior, este mes de marzo hemos superado en visitas a lo registrado en meses anteriores. Gracias también por sus emails en que hacen preguntas, comentarios y sugerencias… de las preguntas que nos llega durante la semana, colocaremos algunas entradas que bien puedan también servir de referencia o orientación a todo este universo de habla hispana y portuguesa que visita el blog.
A quienes también les guio como un asesor en sus trabajos académicos y de investigación, gracias también por confiar en mi persona… esta labor que de todo es gratificante ya por el mismo hecho de estar elaborando nuevas entradas, se ve nutrido por la conversaciones que realizamos durante las semanas, lo que permite afinar bien los contenidos.
Visiten las demás entradas, pasen la voz a sus amigos… recuerden que en Agosto dicto un Tutorial en el INTERCON 2011, visiten también mis otros blogs, que aunque no tan implementados como éste, pero ahí también lo vamos construyendo.
También las visitas durante semanas ha ido en aumento, es significa que tenemos acogida y/o que la labor que realizo en este blog al menos merece la pena visitarlo. Las estadísticas por semana las muestro a continuación:
PD. Las visitas de hoy son los que van hasta esta hora 16:43 horas de hoy sábado 2 Abril 2011, hora de Lima PERU.
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A medida que voy construyendo este blog, he tenido la experiencia de encontrar información que puede ser de interés para tu trabajo, estudios, trabajos de investigación, para el beneficio de tu casa, etc.
Se trata de equipos, manuales, sugerencias, instaladores, software que tiene relación con este blog y que gusto te lo doy a saber para que le hagas click en el enlace siguiente:
Te recomiendo visitar: http://www.panaderiatradicion.com/jmirez_recomienda.htm
Espero que sea de tu interés y ayuda.
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Hola estimados vivistantes…
En Plimus iré colocando cada uno de los programas que he presentado en este blog… para que lo adquieran todos los itnteresados.
Los enlaces se irán colocando desde cada entrada respectiva de este blog…
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Hola a todos los visitantes.
Mencionar que un CURSO de Matlab/Simulink se ofrece a todos Uds. Es para quienes desean aprender (bien) desde cero sobre el tema. También se puede elaborar CURSOS ESPECIALIZADOs enfocados a temas específicos a pedido del cliente.
Los cursos van estructurados por capítulos o temas para ir en detalle con conceptos, ejercicios y problemas para resolver en casa como tarea. Se entrega material bibliográfico como pdf, archivos, libros segùn el avance de cada alumno o según sus conocimientos previos.
También para quienes ya conocen algo, esta lo que son las CLASES, en las que se trata temas ya bastante puntuales debido a que ya el interesado conoce algo de Matlab.
Tambien está lo que son ASESORIAS… para quienes? Para quienes están haciendo sus tesis de pregrado o postgrado… para quienes estan en temas de investigación o en docencia y desean tener un asesoramiento continuo en el tema que están realizando por un período de tiempo.
En lo que se refiere a CHARLAS DE CAPACITACION… orientado para grupos que tienen conocimientos previos o no de Matlab/Simulink y que desean evaluar, o profundizar conocimientos en el uso de Matlab/Simulink en reuniones de muchas personas con preguntas y respuestas.
En todos los casos los temas de aplicación van con lo que son las energias renovables, aunque ya últimamente estoy construyendo otros blog de aplicaciones de Matlab/Simulink a otros campos como son la Matemática, Teoría de Control y próximamente Economìa y Física.
Lo único que les pido tener en consideración es mirar la diferencia de horario entre sus respectivos países y el mio (PERU) para poder acordar un horario de trabajo que vaya acorde con uds y conmigo también.
Los medios de comunicación utilizados son chat, audio y video… de eso no hay problema y nos podemos acomodar también a las exigencias y limitaciones que tienen cada uno de los interesados.
Gracias por visitar el blog
Jorge Mírez
Lima – PERU
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
E-mail: jmirez@uni.edu.pe
Website Personal: https://jorgemirez2002.wixsite.com/jorgemirez
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Scopus ID: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56488109800
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Gracias a todos nuestros visitantes que durante el mes de Febrero han hecho posible superar el máximo histórico anterior de Diciembre del año 2010.
Casi hemos llegado a 3400 hits.
Les invito a visitar los otros blogs que aparecen en la sección de enlaces.
Asi como a quienes desean llevar curso de matlab o que les oriente en el desarrollo de algun tema en especial… escribanme please.
Esperamos este mes de marzo más visitas y que también mas personas se pongan en contacto conmigo desde todas las latitudes y longitudes…
Un fuerte saludo y abrazo desde Lima PERU
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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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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