Estrategia de Control Fuzzy PI en una Turbina Eólica con Generador de Inducción Doblemente Alimentado para Maximizar la Extracción de Potencia en Presencia de Perturbaciones

This research proposes a control methodology applied to a Wind Power Generation Systems (WEGS) for Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique based on a Fuzzy observer and complemented by a PI controller using the Direct Speed Control (DSC) method. This approach permits commanding the rotor side reference current  through the variations of torque and electrical power in a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) model. Consequently, the speed of the generator is controlled in order to obtain a rapid response of the maximum Power Coefficient (). The construction of this strategy starts with direct measurements of the electrical and mechanical variables using computational tools such as FAST and Matlab-Simulink for the wind turbine model simulations. This DSC strategy presents a rapid performance of the  tracking considering the dynamics of a 1.5MW wind turbine and this strategy has been compared to a traditional PI controller improving the extraction of the output power.Esta investigación propone una metodología de control aplicada a una técnica en Sistemas de Generación de Energía Eólica (WEGS) para el Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT) basada en un observador Fuzzy y complementada con un controlador PI mediante el método de Control Directo de Velocidad (DSC). Este enfoque permite controlar la corriente de referencia del lado del rotor  a través de las variaciones de par y potencia eléctrica en un modelo de Generador de Inducción Doblemente Alimentado (DFIG). En consecuencia, la velocidad del generador se controla para obtener una respuesta rápida del máximo Coeficiente de Potencia (). La construcción de esta estrategia comienza con mediciones directas de las variables eléctricas y mecánicas utilizando herramientas computacionales como FAST y Matlab-Simulink para las simulaciones del modelo del aerogenerador. Esta estrategia DSC presenta un rápido desempeño en el seguimiento del  considerando la dinámica de un aerogenerador de 1,5MW; esta estrategia ha sido comparada con un controlador PI tradicional mejorando la extracción de la potencia de salida

Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de implementación técnico – económico basado en energía solar

Currently the high consumption of electrical energy is mostly through the use of non-renewable sources, this has caused negative effects on the environment. This article analyzes the energy consumption of an administrative block of the university campus of the Catholic University of Cuenca, Azogues Headquarters; energy efficiency proposals are presented to reduce energy consumption. From the load lifting, a monthly consumption of 35 890 KWh is recorded, which is considered high, it can be seen that the monthly invoice demand does not present significant changes for the reduction of energy consumption, as there are no polices that promote energy saving and efficient use. The maximum demand is estimated, the energy consumed for the different blocks of the institution, as well as sustainable, technical and economic sustainable energy saving measures that optimize energy consumption are evaluated. As an efficiency proposal, the change of technology in the existing luminaires was considered, as well as the use of photovoltaic solar energy, thus allowing to reduce CO2 emissions thus making the project economically viable through CDM project (Development Mechanisms Cleansed).Actualmente el elevado consumo de energía eléctrica en su mayor parte es abastecido mediante el uso de fuentes no renovables, esto ha provocado efectos negativos en el medioambiente. En el presente artículo se analiza el consumo de energía de un bloque administrativo del campus universitario de la Universidad Católica de Cuenca sede Azogues; se presentan propuestas de eficiencia energética para disminuir el consumo de energía. Del levantamiento de carga se registra un consumo mensual de 35 890 kWh, el cual se consideró elevado, se puede evidenciar que la demanda facturada mensual no presenta cambios significativos para la reducción del consumo energético, al no existir políticas que impulsen ahorro y uso eficiente de energía. Se realiza la estimación de la demanda máxima, la energía consumida para los diferentes bloques de la institución al igual que se evalúan medidas de ahorro energético sustentables, técnicas y económicas que lleguen a optimizar el consumo de energía.  Como propuesta de eficiencia se consideró el cambio de tecnología en las luminarias existentes, así como el uso de energía solar fotovoltaica, permitiendo de esta forma reducir las emisiones de CO2 logrando así que el proyecto sea viable económicamente a través de proyectos MDL (Mecanismos de Desarrollo Limpio)

Predicción del Margen de Estabilidad de Corredores de Transmisión Aplicando Criterios de Minería de datos y Algoritmos de Machine Learning

Voltage Stability refers to the ability of the system to maintain acceptable voltages in all busbars, considering normal operating conditions and after being subjected to a disturbance. The present work predicts the critical parameters of the system based on the P-V Curve determined by the Thévenin's Equivalent in a transmission corridor. A dataset is obtained via Monte Carlo simulations performed on the 39-bus test system model in PowerFactory controlled by Python. Given an operating condition, N simulations are performed to establish different system operating conditions under variations in the values of each of the system loads. From the obtained dataset, Data Mining is applied to train regression models based on artificial neural networks and support vector machines to predict the maximum power transfer condition. Afterwards, the MSE (Mean-squared error) is used to analyze the performance of the regression models. The proposed methodology can be applied in control centers to predict the maximum transfer power point of a congested transmission corridor. This prediction offers early warning signs in operations and might allow structuring criteria for security constrained dispatch in planning.La Estabilidad de Voltaje se refiere a la habilidad del sistema de mantener voltajes aceptables en todas las barras, considerando condiciones normales de operación y posterior a ser sometido a una perturbación. El presente trabajo predice los parámetros críticos del sistema basados en la Curva P-V determinada mediante el cálculo del Equivalente de Thévenin en un corredor de transmisión. Se obtiene un conjunto de datos (dataset) mediante simulaciones de Montecarlo efectuadas en el sistema de prueba de 39 barras en PowerFactory, controlado mediante Python. Dada una condición operativa se efectúan N simulaciones que permiten establecer distintas condiciones operativas del sistema ante variaciones de los valores de cada una de las cargas del sistema. A partir del dataset, se aplica Minería de Datos para entrenar  modelos de regresión basados en redes neuronales artificiales y máquinas de soporte vectorial que predicen la condición de máxima transferencia de potencia. Posteriormente, el MSE (Mean-squared error) es usado para analizar el desempeño de los modelos de regresión. La metodología propuesta puede ser aplicada en centros de control para predecir el punto de máxima transferencia de potencia de un corredor de transmisión congestionado. Esta predicción brinda señales de alerta temprana en la operación, así como permite estructurar criterios de despacho con restricciones de seguridad en la planificación

Modelación Matemática de los Sistemas de Control de Velocidad de Unidades de la Central Hidroeléctrica Coca Codo Sinclair

In the present study, a process for modeling and validation of parameters of the speed control system, governor and turbine, from the generation units of Coca Codo Sinclair hydroelectric power plant was developed. For this purpose, the potentiality of DIgSILENT PowerFactory software is used to implement the transfer function blocks. Subsequently, the model is validated through parameter identification using the heuristic algorithm mean-variance mapping optimization (MVMO), based on records obtained through phasor measurement units (PMU) of a real-time event that occurred in the National Interconnected System (SNI). To develop the model in this study, three types of Pelton turbine and speed regulator models with different complexity were analyzed. The availability of a validated and tested model of the generator speed control system will guarantee sufficiently precise simulations that accurately represent the real behavior of the hydroelectric power plant, which is an important premise for making adequate decisions in relation to control and technical economic actions.En el presente estudio, se desarrolló un proceso de modelación y validación de parámetros del sistema de control de velocidad, regulador y turbina, de las unidades de generación de la central hidroeléctrica Coca Codo Sinclair. Para este propósito, se utiliza la potencialidad del software DIgSILENT PowerFactory para implementar los bloques de funciones de transferencia. Posteriormente, el modelo se valida a través de la identificación paramétrica utilizando el algoritmo heurístico de optimización mapeo de media-varianza MVMO, sobre la base de registros obtenidos a través de unidades de medición fasorial (PMU) de un evento en tiempo real que ocurrió en el Sistema Nacional Interconectado (SNI). Para desarrollar el modelo en este estudio, se analizaron tres tipos de turbina Pelton y modelos de regulador de velocidad con diferente complejidad. La disponibilidad de un modelo validado y probado del sistema de control de velocidad de generadores garantizará simulaciones suficientemente precisas que representen con minuciosidad el comportamiento real de la central hidroeléctrica, lo cual es una premisa importante para la toma de decisiones adecuadas en relación con las acciones de control y técnico económicas

Análisis Técnico y Económico de la Implementación del Net Metering para diferentes tipos de Consumidores de Electricidad en el Ecuador

This article performs technical and economic analysis of the implementation of photovoltaic self-supply micro-factories (µCFV) for different types and sizes of end-users of electrical energy (EU) in Ecuador. In this context and considering the Ecuadorian regulatory framework, technical and economic aspects of this type of generation projects are analyzed to propose improvement possibilities that can benefit both distribution companies (ED) and final consumers. The categorization of residential, commercial, and industrial customers is carried out in the main distribution companies of the country using a "Clustering" technique in which technical and economic analyses are linked, this to establish the types of EU for which the financial technical analysis of the feasibility of implementation of photovoltaic micro plants is carried out. The dimensioning of micro photovoltaic plants, for each typical customer, is carried out with the help of simulation software PVSyst, by analyzing the energy inputs in each case. Finally, an economic analysis is carried out based on indicators such as the LCOE, Network Parity, the Internal Rate of Return (IRR), and the Estimated Time of Recovery of the Investment (TERI), determining the viability of each of the projects.En el presente artículo se realiza un análisis técnico y económico de la implementación de micro centrales fotovoltaica de autoabastecimiento (µCFV) para varios tipos y tamaños de consumidores finales de energía eléctrica (CF) del Ecuador. En este contexto y considerando el marco normativo ecuatoriano, se analizan aspectos técnicos y económicos de este tipo de proyectos de generación con la finalidad de plantear posibilidades de mejora que puedan beneficiar tanto a las empresas distribuidoras (ED) como a los consumidores finales. La categorización de clientes residenciales, comerciales e industriales se realiza en las principales empresas distribuidoras del país mediante una técnica “Clustering” en la que se vinculan análisis técnicos y económicos, esto con el objetivo de establecer los tipos de CF para los que se realiza el análisis técnico financiero de factibilidad de implementación de micro centrales fotovoltaicas. El dimensionamiento de las micro centrales fotovoltaicas, para cada cliente tipo, se realiza con la asistencia del software de simulación PVSyst, analizándose en cada caso los aportes energéticos. Finalmente, se realiza un análisis económico a partir de indicadores como el LCOE, Paridad de Red, la Tasa Interna de Retorno (TIR) y el Tiempo Estimado de Recuperación de la Inversión (TERI), determinándose la viabilidad de cada uno de los proyectos. &nbsp

Evaluación de Resiliencia en el Sistema Eléctrico Ecuatoriano frente a Eventos Sísmicos

The unleashing of a series of natural catastrophic events (such as earthquakes, tsunamis, wildfires, hurricanes, etc.), have made power systems more vulnerable to damage to their components, thus affecting their ability to energy supply. In this context, the current challenge of electrical systems is focused on simulating and quantifying the impact of various catastrophic events, recognizing their high complexity and stochastic occurrence. The present work proposes a methodology to evaluate the seismic impact in a real electric network, using Monte Carlo simulations to determine the vulnerability of the system components, incorporating a DC-OPF model with the aim of obtaining the optimal active power flows and quantifying the energy not supplied (ENS) of the system. The proposed methodology is applied in the National Interconnected System of Ecuador to obtain indexes and metrics to evaluate the system's resilience. The simulation results show the vulnerability of the system and quantify the degradation of the resilience in terms of operation and infrastructure depending on the magnitude and location of the seismic events. El desencadenamiento de una serie de eventos naturales catastróficos (tales como terremotos, tsunamis, incendios forestales, tornados, etc.), han provocado que los sistemas eléctricos de potencia sean más vulnerables a sufrir daños en sus componentes, afectando así en gran medida su capacidad para suministrar energía eléctrica. En este contexto, el desafío actual de los sistemas eléctricos se centra en simular y cuantificar el impacto de los diversos eventos catastróficos considerando su aleatoriedad de ocurrencia y alta complejidad. El presente trabajo propone una metodología para evaluar el impacto sísmico en un sistema eléctrico real, usando simulaciones de Monte Carlo para determinar la vulnerabilidad de los componentes del sistema, incorporando un modelo DC-OPF con el objetivo de obtener los flujos óptimos de potencia activa y cuantificar la energía no suministrada (ENS) del sistema. La metodología propuesta es aplicada en el Sistema Nacional Interconectado (SNI) del Ecuador para obtener indicadores y métricas que permiten evaluar la resiliencia del sistema. Los resultados de la simulación muestran la vulnerabilidad del SNI y cuantifican la degradación de la resiliencia en términos de operación e infraestructura dependiendo de la magnitud y ubicación de los eventos sísmicos

Desarrollo de una Aplicación Informática para la Calibración y Coordinación del Relevador de Sobre Corriente 50/51

In the present work, it was developed a computer application for the coordination and calibration of the 50/51 over-current relays for radial systems. Through this application the graphs of the relays curves were observed modifying the input variables such as Tap Current (51) and Instantaneous Current (50), TCs, Types of Curves and their Dial for each one of them, in order to calibrate and coordinate the protections between curves by means of the time of action between the Relays in the program Coordination of Protection of electrical overcurrent (CPSElectric) developed by means of the programming tool Matlab r2019a, one of the applications incorporated in this platform, the App Designer, is being used this is one of the new programming options in Matlab r2019a that allows us to reduce the time of interface development and the ease of application design, for which we can make the program more interactive at the time of its use since it is focused to be part of the electrical protection laboratory of the Technical University of Cotopaxi improving the students' learning when discussing the 50/51 over current protection, allowing to obtain the visualization of results such as the operation times of the instantaneous currents (50) and their operation margin time between curves in a graphic way to guarantee the results was based on different standardized norms such as IEEE Std C37. 112-2018 "Standard for inverse time characteristic equations for overcurrent relays" and IEC 60255-3 "Measurement and protection equipment relays.En el presente trabajo se realizó el desarrollo de una aplicación informática para la coordinación y calibración de los relevadores de sobrecorriente 50/51 para sistemas radiales, mediante esta aplicación  se llegó a observar las gráficas de las curvas de los relevadores modificando las variables de entrada como son Corriente del Tap (51) y Corriente del Instantáneo (50), TCs, Tipos de Curvas y su Dial para cada una de ellas, con el fin de calibrar y coordinar las protecciones entre curvas mediante el tiempo de actuación entre los Relevadores, en el programa Coordinación de Protección de sobrecorriente eléctrica (CPSElectric) desarrollado mediante la herramienta de programación Matlab r2019a, que se usó una de las aplicaciones incorporadas de esta plataforma como es la App Designer siendo está una de las nuevas opciones de programación en Matlab r2019a  que permite reducir el tiempo de desarrollo de interfaces y la facilidad del diseño de las Aplicaciones para lo cual nos permite que el programa sea más interactivo a la hora de su uso ya que está enfocado para formar parte de laboratorio de protecciones eléctricas de la Universidad Técnica de Cotopaxi mejorando el aprendizaje de los estudiantes a la hora de debatir sobre las protección de sobrecorriente 50/51, permitiendo  obtener  la visualización de resultados como son los tiempos de operación de las corrientes del Instantáneo (50)  y su tiempo de margen de operación entre curvas de forma gráfica para garantizar los resultados  se basó a diferentes normas estandarizadas como son la IEEE Std C37.112-2018  “Estándar para ecuaciones de características de tiempo inverso para relés de sobrecorriente” y la IEC 60255-3 “Relés de medidas y equipos de protección.

Control de Velocidad Directo de un Aerogenerador de 9 MW

In the present work, a control strategy for Maximum Power Point Tracking (MPPT) of a wind turbine based on a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is described. This strategy is developed according to the theory of Di-rect Speed Control (DSC) which includes a state observer. This strategy con-siders the Low Shaft Speed (LSS) as an input and the Iqr reference current as the output. This control mechanism allows monitoring the MPPT; thus, changing the Power coefficient (Cp) to its optimal value during the operation of the wind turbine. The controller, among its main features, is configured to work with the incorporation of different wind inputs; fact that permits evaluating the system response to disturbances and variations. For simulations tests, a 1,5 MW wind turbine has been modeled in Matlab and Fatigue, Aero-dynamics, and Structures and Turbulence FAST software. The strategy has been compared to a PI MPPT controller and has demonstrated improvements in terms of speed and output power extraction.El siguiente artículo muestra la descripción, implementación y validación de una estrategia de control para el seguimiento del punto máximo de potencia (MPPT) de un aerogenerador de inducción doblemente alimentado (DFIG). Esta estrategia se desarrolla conforme la teoría del control de velocidad indirecto (ISC) y la teoría de observadores de estado tomando como variable de ingreso la velocidad angular de la hélice. Este mecanismo de control permite realizar el seguimiento del MPPT, llevando así el Coeficiente de Potencia (Cp) a su valor optimo durante la operación del aerogenerador. El controlador, entre sus características principales, está configurado para trabajar con la incorporación de estímulos aleatorios de viento lo cual permite anticipar su respuesta a una perturbación. Para los experimentos se seleccionó un aerogenerador de 1,5 MW, este modelo se implementó por medio de Matlab y el software Fatiga, Aerodinámica, Estructuras y Turbulencia FAST

Simulación de Mallas de Puesta a Tierra Utilizando el Método de los Elementos Finitos en Tres Dimensiones

This paper presents the simulation of grounding systems using the finite element method FEM. The simulation is carried out with different geometric scenarios, material resistivity, current values, and places through which the current will enter the grounding grid. The FEM method is used in three dimensions using ANSYS as the simulation software. To validate the simulation, a real scale prototype of an earthing mesh in an electrolytic tank is used. Both the simulation and the real model are subjected to the same conditions. Then 16 study cases are simulated to compare the voltage profiles simulated. All these results allow to analyze and discuss the qualities of the geometric configuration of the grid in different scenarios. The objective of this project is to generate applicable knowledge for the design of a grounding system and to evaluate results such as step voltage, touch voltage, and GPR or maximum potential rise.Este artículo presenta la simulación de sistemas de puesta a tierra utilizando el método de elementos finitos FEM. La simulación se realiza con diferentes escenarios geométricos, resistividad del material, valores de corriente y lugares por donde se inyecta la corriente a la malla de puesta a tierra. El método de FEM se utiliza en tres dimensiones utilizando ANSYS como software de simulación. Para validar el modelo de simulación se utiliza un prototipo a escala real de una malla de puesta a tierra en un tanque electrolítico. Tanto la simulación como el modelo real están sujetos a las mismas condiciones. Luego se simulan 16 casos de estudio para comparar los perfiles de voltaje simulados. Todos estos resultados permiten analizar y discutir las cualidades de la configuración geométrica de la malla en diferentes escenarios. El objetivo de este proyecto es generar conocimiento aplicable para el diseño de un sistema de puesta a tierra y evaluar resultados como voltaje de paso, voltaje de contacto y GPR o aumento de potencial máximo

Rendimiento del Sistema Primario de Distribución por interrupciones

The frequency and duration of outages are one of the most critical issues among distribution companies today, whose studies allow guaranteeing the performance of the Distribution System in the event of random failures. Based on this approach, this article is developed, through which the performance of the Primary Distribution System (PDS) is evaluated in the event of random failures that occur in the networks, taking as a basis a methodology contained between the development of a reliability model framed in the relationship of the bathtub curve and the Poisson Probability for discrete random variables, concerning short-term planning (1 year); also, the probable time of failure of the Primary Distribution System is evaluated using the Monte Carlo Method. Therefore, it can be seen that atmospheric discharges and environmental effects are the main problems.La frecuencia y duración de las interrupciones es uno de los temas con mayor importancia entre las empresas distribuidoras en la actualidad, cuyos estudios permiten garantizar el rendimiento del Sistema de Distribución ante fallas aleatorias. En base a este enfoque, se desarrolla el siguiente artículo, mediante el cual se evalúa el rendimiento del Sistema Primario de Distribución (SPD ) ante fallas aleatorias que se presentan en las redes tomando como base una metodología contenida entre el desarrollo de un modelo de confiabilidad enmarcado en la relación de la curva de riesgo (curva de la bañera) y la Probabilidad de Poisson para variables aleatorias discretas, con relación a una planificación a corto plazo (1 año), en adición, se evalúa el tiempo probable de falla del Sistema Primario de Distribución mediante el Método de Monte Carlo. Con lo cual se puede observar que las descargas atmosféricas y efectos ambientales son el principal problema