Ingeniería Energética

La estabilidad de la tensión de los sistemas eléctricos de potencia utilizando el programa “PSAF”

En el trabajo se realiza una breve reseña histórica sobre los distintos programas utilizados en los estudios de los regímenes estacionarios y transitorios utilizados en la Unión Eléctrica (UNE). Se exponen los resultados obtenidos mediante el programa Análisis de los Sistemas de Potencia (PSAF, por sus siglas en inglés), adquirido recientemente por la Empresa de Proyectos (INEL). Se hace énfasis en los métodos estáticos empleados para el análisis de la estabilidad de la tensión: Curvas P-V, Curvas V-Q y el Análisis Modal. Se aplica un procedimiento establecido en el trabajo al caso de estudio, sistema de 14 barras de la IEEE. El procedimiento se ha desarrollado atendiendo a la información, los criterios de estabilidad de la tensión y los resultados que proporciona el programa PSAF. Los resultados obtenidos con el caso estudio utilizado se consideran adecuados al ser validado con la literatura revisada.

In the work is carried out a brief historical review on the different programs used in the studies of the steady state and transient operation in the Electric Union. The results exposed are obtained by means of the program Power Systems Analysis Framework (PSAF), acquired recently for the Electricity engineering and Project-making enterprise (INEL). Emphasis is made in the static methods employees for the voltage stability analysis: P-V curves, V-Q curves and the Modal Analysis. A procedure is applied in the work to the, system of 14 bus of the IEEE. The procedure has been developed assisting to the information, the approaches of voltage stability and the results that it provides the program PSAF. The results obtained with the case study used are considered appropriate when being validated with cases of the revised literature.

Evaluación de un motor de encendido por chispa trabajando con mezclas etanol-gasolina

En la presente investigación se realiza un análisis del rendimiento de un motor de encendido por chispa (Lada 1300) al usar como combustible mezclas de etanol con gasolina en un 10%, 20% y 30%. Los parámetros analizados en cada experimento fueron el torque efectivo, la potencia efectiva, el consumo específico de combustible y las emisiones de monóxido de carbono. Los resultados obtenidos se analizaron estadísticamente mediante una comparación de muestras múltiples en el software estadístico Statgraphics Centurion XV.II. Este análisis fue hecho con él con el objetivo de analizar las posibles diferencias entre los parámetros evaluados para cada combustible a una misma rpm. A partir de los resultados obtenidos se pudieron establecer satisfactoriamente dos porcientos adecuados de la mezcla etanol-gasolina para ser utilizado en motores de encendido por chispa (Lada) en las condiciones de Cuba y sin hacer modificaciones en el motor.

In this investigation an analysis based on the performances of an engine when using blends of anhydrous ethanol with regular gasoline as fuels is carried out. The experiments of the Lada 1300 engine were carried out for different blends in 10%, 20% and 30% of ethanol in gasoline. The analyzed parameters for each experiment were the effective torque, the effective power, the specific fuel consumption and the carbon monoxide exhausts emissions. The obtained results were statistically analyzed through multiple-sample comparison in the software Statgraphics Centurion XV.II. This analysis was made with the objective of analyzing the possible differences among the evaluated parameters for each fuel to the same rpm. The appropriate percent of the anhydrous ethanol - regular gasoline blends for use in engine (Lada) under the Cuba conditions and without making modifications were satisfactorily established.

Simulador de radar meteorológico basado en modelo de Reflectividades en el espacio

Los radares meteorológicos son potentes instrumentos de medición de potencia eléctrica. Los simuladores de radar permiten estudiar la influencia de todos sus parámetros en las mediciones que realiza. Su aplicación en la actualidad comprende el estudio de la influencia de las propiedades físicas de los hidrometeoros y la configuración del radar en la observación; y el estudio del desempeño de los modelos climáticos a partir de la confrontación de la salida del simulador con la observación real. En este trabajo se utiliza como entrada al simulador una distribución de Reflectividades (parámetro proporcional a la potencia retornada) en la atmósfera; obviando la compleja relación que existe entre esta última y las propiedades físicas del blanco meteorológico. El resultado es un simulador que posibilita el estudio de los efectos de patrón de escaneo de la atmósfera y el esquema de adquisición y procesamientos de los datos, sobre la percepción de un blanco meteorológico.

Weather radar are powerful measurement instruments for electric power. Radar simulators allows to investigate the influence of its parameter on measurements. Its application comprehend the study of influence of hydrometeor's physical properties and radar configurations in observation; and the study of climate model performance upon the confrontation of simulator output versus actual observations. In this work simulator input is given as a spacial reflectivity (proportional to returned power) distribution in atmosphere, obviating the complex relation between this and physical properties of meteorological target. The result is a simulator for the study of volume scan pattern and acquisition and processing scheme effects on weather target observation.

Ajuste de las simulaciones de flujos continuados para el cálculo del Límite de Potencia Eólica

La integración de la energía eólica en los sistemas eléctricos puede provocar problemas de estabilidad ligados fundamentalmente a la variación aleatoria del viento y que se reflejan en la tensión y la frecuencia del sistema. Por lo que conocer el Límite de Potencia Eólica (LPE) que puede insertarse en la red sin que esta pierda la estabilidad es un aspecto de extrema importancia, en el cual se han realizando métodos de cálculo para encontrar dicho límite. Estos métodos se desarrollan teniendo en cuenta las restricciones del sistema en estado estacionario, en estado dinámico o ambos. En el siguiente trabajo se desarrolla un método para el cálculo de LPE teniendo en cuenta las restricciones en estado estacionario del sistema. El método propuesto se basa en un análisis de flujo continuado, complementado con el método de Producción Mínima de Potencia Activa, desarrollado en la bibliografía. Se prueba en el sistema eléctrico de la Isla de la Juventud, Cuba y se usa el software libre PSAT para la realización de estos estudios.

The wind power insertion in the power system is an important issue and can create some instability problems in voltage and system frequency due to stochastic origin of wind. Know the Wind Power Limit is a very important matter. Existing In bibliography a few methods for calculation of wind power limit. The calculation is based in static constrains, dynamic constraints or both. In this paper is developed a method for the calculation of wind power limit using some adjust in the continuation power flow, and having into account the static constrains. The method is complemented with Minimal Power Production Criterion. The method is proved in the Isla de la Juventud Electric System. The software used in the simulations was the Power System Analysis Toolbox (PSAT).

Modelado del transformador para eventos de alta frecuencia

La función de un transformador es cambiar el nivel de tensión a través de un acoplamiento magnético. Debido a su construcción física, su representación como un circuito y su modelo matemático son muy complejos. El comportamiento electromagnético del transformador, al igual que todos los elementos de la red eléctrica de potencia, depende de la frecuencia involucrada. Por esta razón cuando se tienen fenómenos de alta frecuencia su modelo debe ser muy detallado para que reproduzca el comportamiento del estado transitorio. En este trabajo se analiza cómo se pasa de un modelo muy simple, a un modelo muy detallado para hacer simulación de eventos de alta frecuencia. Los eventos que se simulan son la operación de un interruptor por una falla en el sistema y el impacto de una descarga atmosférica sobre la línea de transmisión a una distancia de 5 km de una subestación de potencia.

The transformer's function is to change the voltage level through a magnetic coupling. Due to its physical construction, its representation as a circuit and its mathematical model are very complex. The electromagnetic behavior and all the elements in the power network depend on the involved frequency. So, for high frequency events, its model needs to be very detailed to reproduce the electromagnetic transient behavior. This work analyzes how to pass from a simple model to a very detailed model to simulated high frequency events. The simulated events are the switch operation due to a fault in the system and the impact of an atmospheric discharge (direct stroke) in the transmission line, five km far away from the substation.

Cálculo de parámetros de filtros pasivos de armónicos

Los filtros de armónicos cumplen la función de evitar la circulación de las corrientes de armónico por el sistema y reducir la distorsión de la tensión. Estos pueden ser pasivos (compuestos por arreglos de impedancias) o activos (basados en electrónica de potencia). Las características de los filtros pasivos pueden encontrarse en la bibliografía especializada. Sin embargo, las ecuaciones para el diseño de los mismos no se muestran en todos los casos, lo que dificulta el cálculo de sus componentes y de su estrés en condiciones de operación. El objetivo fundamental de este trabajo es desarrollar el procedimiento general para el cálculo de los filtros pasivos de armónicos y determinar las ecuaciones correspondientes a los distintos tipos de filtro. Además, se describe una aplicación en Matlab que calcula los parámetros R, L y C de los distintos tipos de filtro y evalúa el estrés a que se someten los componentes de los mismos.

The purpose of the harmonic filters in the electrical power systems is the avoiding the harmonic currents circulation in the network and the reduction of the voltages waveform distortion. The harmonic filters can be of passive type (composite of impedances) or active type (based on power electronic). The characteristics of passive filters can be found in the specialized bibliography. However, the equations for the filter design are not showed in all cases, which difficult the filter's components calculation and the evaluation of its stress in operation conditions. The objective of the presented work is the developing of a general procedure for the harmonic passive filters parameters calculation and the determination of the needed equations for each type of filter. Besides, a Matlab application that calculates the R, L and C parameters, and the stress of all the treated filters is showed.

Penetración eólica con diferentes tecnologías de aerogeneradores en presencia de una red débil

La integración de la energía eólica en los sistemas eléctricos puede ocasionar problemas de estabilidad ligados fundamentalmente a la variación aleatoria del viento, lo que provoca que la tensión en el nodo de conexión varíe. Si el sistema al que se conecta es débil esta variación tiene una mayor influencia. Otro factor importante es el tipo de tecnología utilizada, ya que los aerogeneradores de velocidad fija conectados directamente a la red tienen un gran consumo de potencia reactiva, esta puede ser compensada utilizando diferentes dispositivos (banco de condensadores, SVC o STATCOM). Los aerogeneradores de velocidad variable poseen un convertidor que controla el consumo de reactivo para mantener la tensión en el nodo de conexión lo más estable posible. En este trabajo se hace una comparación entre los diferentes tipos de tecnologías de aerogeneradores utilizadas y su impacto en el límite de generación eólica cuando el sistema se va debilitando.

The insertion of wind energy into electric network may provoke stability problems due to stochastic character of wind. The variation in the wind causes voltage variation in the Point of Common Coupling (PCC). In a weakest system that variation is high. Another important factor is wind turbine technology. The use of grid-connected fixed speed wind generator introduces a great consumption of reactive power that can be compensated using different devices as capacitors bank or static var compensator (SVC or STATCOM). In the other hand the variable speed wind turbine have an electronic converter to control the reactive consumption to maintain the PCC voltage more stable. In this paper a comparison between the different types of wind turbines technology is show. It's analyzing the impact in wind power limit for different wind turbine technologies in a weak system.

Evaluación energética de motores de inducción a través del modelo de motor agregado

Este trabajo armoniza los datos nominales del motor agregado, mediciones de tensión y corriente en el suministro eléctrico al grupo de motores asincrónicos y el método del momento en el entrehierro para determinar el estado de carga, la eficiencia y demás magnitudes que caracterizan energéticamente al grupo de motores a través del equivalente. Se define el factor de incidencia como la relación entre la potencia demandada por el motor agregado y la demanda total. Los motores seleccionados tienen coeficientes de incidencias iguales o mayores que el coeficiente de incidencia medio del conjunto de agregados, garantizando que predominen los de mayor potencia, disminuyendo el número a considerar y definiendo la eficiencia como parámetro de decisión. Los resultados demuestran que el motor agregado determina el potencial de ahorro asociado a una barra de potencia con precisión, disminuyendo el volumen de cálculo, simplificando la búsqueda y en menor tiempo.

This work concur the nominal data of the aggregate motor, voltage and current measurements in the asynchronous motors group electric supply and the air gap torque's method to determine the load state, the efficiency and other magnitudes that characterize energetically the group of motors by the equivalent one. The incidence factor is defined as the relationship between the aggregate motor's demanded power and the total demand. The designated motors have same or bigger incidence coefficients than the half incidence coefficient of the group of aggregate, ensuring that predominate the most powerful, reducing the number to consider and defining the efficiency as a decision parameter. The results demonstrate that the aggregate motor determines accurately the saving potential associated to a power bus, decreasing the calculation volume, simplifying the search and in smaller time.