“Evaluación del impacto de las protecciones de un sistema radial con presencia de generación distribuida”

Electric Power Distribution Systems, which are generally radial topology, have been designed so that the power flow flows in only one direction. The integration of Distributed Generation (GD) leads to this condition being invalid. With this, new challenges are forged for the design and operation of the network. One of the areas most affected by this insertion is the electrical protections. For this reason, in this research work an analysis is carried out of the impact that is generated in electrical protections when working with Distributed Generation in the distribution network. To do this, an IEEE 33-bar test feeder was modeled with the help of DIgSILENT Power Factory software, where short-circuit levels were calculated simulating three-phase, twophase, single-phase to ground and two-phase to ground faults in the different nodes in which protections were adjusted. For the insertion of GD, two scenarios were studied, which determine the number of generators to be installed in the system, obtaining as a result in one of the cases a significant variation in the short-circuit currents with respect to the base case, causing an impact on the coordination of the relays, while the other scenario did not reflect any type of impact on the protection system.Los Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica que generalmente son de topología radial, han sido diseñados para que el flujo de potencia fluya en una sola dirección. La integración de Generación Distribuida (GD) conlleva a que esta condición no sea válida. Con esto se forjan nuevos retos para el diseño y operación de la red. Una de las zonas que sufren mayor afectación a causa de dicha inserción son las protecciones eléctricas. Por esta razón, en el presente trabajo de investigación se realiza un análisis del impacto que se genera en las protecciones eléctricas al trabajar con Generación Distribuida en la red de distribución. Para ello se modeló un alimentador para pruebas de 33 barras de la IEEE, considerado como caso base con la ayuda del software DIgSILENT Power Factory, en donde se calcularon niveles de cortocircuito simulando fallas trifásicas, bifásicas, monofásicas a tierra y bifásicas a tierra en los distintos nodos en los cuales se coordinaron las protecciones. Para la inserción de GD se estudiaron dos escenarios, mismos que determinan el número de generadores a instalar en el sistema, obteniendo como resultado en uno de los casos una variación significativa en las corrientes de cortocircuito con respecto al caso base, originando un impacto en la coordinación de los relés, mientras que en el otro escenario no se reflejó ningún tipo de afectación en el sistema de protecciones

Modelo de coordinación de protecciónes para Plantas fotovoltáicas conectadas al sistema de distribución de energía eléctrica en media tensión

Este trabajo de graduación consta de cuatro capítulos y un apartado de conclusiones y recomendaciones. En el capítulo uno, la teoría mínima necesaria. En el capítulo dos, permisos y normativas. En el capítulo tres, caracterización de protecciones y finalmente en el capítulo cuatro, simulación del model

Estrategia de protección adaptativa basada en dispositivos de sobrecorriente para redes de distribución activas y microrredes CA

Actualmente en Colombia se han establecido políticas claras para la integración de fuentes no convencionales de energías renovables en toda la cadena de producción de energía eléctrica. Esto incluye a la integración de generación distribuida y sistemas de almacenamiento de energía en los sistemas de distribución, lo cual trae significativos retos en su operación y exige la integración de infraestructura de automatización y control para lograr que estas redes operen de manera confiable y eficiente. Esto llevará a una modernización de los sistemas de distribución, transformándolos en redes de distribución activas. Uno de los principales retos es en el diseño de los sistemas de protección para este tipo de redes, dado que la integración de estas fuentes dispersas y las funcionalidades de control cambian las características de las redes de distribución convencionales. Esto ocasiona la presencia de flujos bidireccionales, niveles de cortocircuito variables, cambios en la topología por reconfiguración, la conexión y desconexión de generación distribuida y de microrredes. Todos estos cambios afectan la operación de los sistemas de protección convencionales basados en dispositivos de sobrecorriente y por lo tanto, se requiere la formulación de nuevas estrategias de protección que considere las condiciones operativas de las redes de distribución activas. Esta tesis de maestría formula una estrategia de protección adaptativa basada en dispositivos de protección de sobrecorriente con varios grupos de ajuste. La estrategia usa técnicas de clustering para agrupar las condiciones operativas que presenten semejanzas entre sí y determina el ajuste de los dispositivos de protección para cada conjunto de condiciones operativas. Para el ajuste de los dispositivos de protección de sobrecorriente, la estrategia formula el problema de coordinación de protecciones como un problema de optimización no lineal entero-mixto y determina su solución mediante el uso de una técnica de algoritmos genéticos. La estrategia fue validada en el sistema IEEE34 nodos modificado, bajo diferentes condiciones de operación que incluyen cambios de topología, entrada y salida de generadores distribuidos y entrada y salida de una microrred. Los resultados obtenidos muestran que la estrategia de protección propuesta determina el ajuste de los dispositivos de protección que minimiza sus tiempos de operación y no viola ninguna de las restricciones, lo cual garantiza la coordinación entre los dispositivos.MaestríaMagister en Ingeniería Eléctric

Estudio de integración distribuida renovable para autoconsumo y su influencia en la evolución de la red de distribución Nicaragüense

Presenta un estudio que tiene como finalidad ahondar en aquellos aspectos que hacen posible la inclusión de la generación distribuida, evaluar sus efectos en las operaciones rutinarias del sistema eléctrico de distribución y analizar en qué medida influye en el desarrollo y evolución de dicho sistema

Estudio de coordinación de protecciones en redes eléctricas de distribución con generación distribuida.

Electrical Distribution Systems were created so that the power flow flows in a single direction, being generally of radial topology, while the insertion of Distributed Generation changes the system variables, the short-circuit currents and the power flows vary in their structure. In this research project, the study of the coordination of protections in electrical distribution networks was carried out with the integration of Distributed Generation to the system. For this reason, the IEEE 15-bar radial distribution system was used, being considered as a base case for the simulation in the DIgSILENT Power Factory software, with the values obtained from short-circuit in the system bars, the respective protection coordination was developed. For the four proposed GD insertion scenarios, it was necessary to modify the TAP and DIAL variables so that they comply with the coordination of protections of the radial distribution system with the presence of the Distributed GenerationLos Sistemas de Distribución Eléctrica fueron creados para que el flujo de potencia fluya en una sola dirección siendo generalmente de topología radial, mientras que la inserción de Generación Distribuida cambia las variables del sistema, las corrientes de cortocircuito y los flujos de potencia varían en su estructura. En el presente proyecto de investigación se realizó el estudio de la coordinación de protecciones en redes eléctricas de distribución con la integración de la Generación Distribuida al sistema. Por tal motivo se utilizó el sistema de distribución radial de 15 Barras de la IEEE, siendo considerado como caso base para la simulación en el software DIgSILENT Power Factory, con los valores obtenidos de cortocircuito en las barras del sistema se desarrolló la respectiva coordinación de protecciones. Para los cuatro escenarios planteados de inserción de GD, se necesitó modificar las variables del TAP y del DIAL para que cumplan con la coordinación de protecciones del sistema de distribución radial con presencia de la Generación Distribuida

Estudio para la implementación de una microrred eléctrica basada en generación distribuida en Ciudad Barrios

La necesidad de suministro de energía eléctrica es cada vez mayor, lo cual ha llevado a que se busquen diferentes alternativas para la generación de ésta. La generación distribuida se ha presentado como una solución al suministro de electricidad en lugares alejados de los grandes centros de generación; las microrredes por su parte han mejorado algunas deficiencias técnicas respecto a los sistemas de distribución convencionales. De ahí que surge la necesidad de que se implementen sistemas de microrredes con generación distribuida, para el presente caso se realiza el estudio que involucre la situación energética de Ciudad Barrios, en este proceso se pretende investigar, analizar y proponer un esquema de diseño para la implementación de una microrred señalando ventajas o desventajas y la simulación del sistema eléctrico en software del modelo propuesto que ayude a determinar la viabilidad de ést

Estudio y evaluación de algoritmos anti-isla, en sistemas con alta penetración de GD

Debido a la actual situación energética de continua búsqueda de nuevas fuentes de energía renovables, no contaminantes y al mismo tiempo económicamente rentables, se están sucediendo, a nivel mundial, las investigaciones destinadas a este fin. La mayoría de las investigaciones actuales se centran en estudiar un tipo de generación de energía conocido como Generación Distribuida (GD), este tipo de generación se basa en trabajar con pequeñas “minicentrales” de energía que abastecen a los puntos de consumo cercanos y vierten a la red la energía que no se utiliza, además estas “minicentrales” son en su mayoría activadas mediante energías renovables como la energía eólica o la energía fotovoltaica. Entre las características más básicas de estas fuentes de energía destacan la reducción de las pérdidas al haber menos flujos de energía por la red, el funcionamiento con potencias inferiores a los 50 MW, aunque generalmente no sobrepasan los 10 MVA de potencia instalada, y que la energía que vierten a la red no revierte flujos hacia la red de transporte. Como vemos, esta forma de generación de energía ofrece numerosas ventajas pero es necesario un estudio exhaustivo de todos los problemas a los que da lugar. La mayoría de estos problemas se derivan de la interconexión entre la GD y la propia red eléctrica. La complejidad de esta interconexión da lugar a problemas que pueden afectar seriamente la calidad de la potencia suministrada, además de exigir la presencia de unos elementos de protección de la red frente a las variaciones que puedan surgir, ya que la red, debido a la presencia de la GD, se encuentra más vulnerable a dichas variaciones. La necesidad de un estudio exhaustivo es debida al desconocimiento que se tiene en este campo, ya que la filosofía de diseño de redes utilizada hasta el momento se basaba en diferenciar claramente en la red los puntos de generación y los puntos de consumo, que además solían situarse muy distantes unos de otros. El cambio introducido por la GD, que sitúa los puntos de generación y consumo en un mismo lugar, implica una reestructuración de todo el diseño anterior, afectando también a las protecciones y a la calidad de la potencia, antes perfectamente definidas y ahora serias incógnitas a resolver. Por tanto, la inclusión de la GD supone una reinvención parcial del sistema de diseño de redes eléctricas, un comienzo desde cero, que necesita un tiempo de desarrollo suficiente, así como numerosas pruebas para certificar su correcto funcionamiento. A lo largo de nuestro estudio nos centraremos sobre todo en los temas de protecciones y aseguramiento de la calidad de la potencia. Entre los muchos problemas que se derivan de la interconexión, como pueden ser la necesidad de la regulación de la tensión, los flickers, la distorsión por armónicos,…, destaca por encima de todos el funcionamiento en “isla”. El efecto “isla” es un fenómeno eléctrico que se produce cuando una fuente de GD continúa energizando una parte de la red eléctrica después de que dicha porción de red haya sido interrumpida o desconectada. Una de las líneas de estudio actuales va encaminada a solucionar los problemas derivados del funcionamiento en “isla” y a la búsqueda de un algoritmo suficientemente efectivo en la detección de dichas “islas”. Además nos encontramos con el problema añadido de que aún no existe un estándar universal que regule las condiciones que deben cumplir las protecciones frente a este fenómeno, por lo que se siguen realizando estudios coordinados a nivel mundial para definir una normativa común sobre este tema. El objetivo principal de este proyecto es determinar cuál de los algoritmos antiisla definidos en la actualidad tiene un comportamiento más efectivo, y es por tanto, el más ideal y comprobar mediante simulaciones que dicho algoritmo funciona correctamente. En definitiva, estudiaremos a fondo uno de los problemas de mayor actualidad a la hora de la implantación de la GD a nivel mundial como es la problemática del funcionamiento en “isla” y trazaremos las líneas claves a seguir para resolver con éxito dicho problema.Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industria

Factibilidad de la generación distribuida solar a mediana escala y su impacto a la red de conexión

Presenta un aporte al campo de la investigación, la industria identificando los principales efectos que tiene la integración de GD solar en los sistemas de distribución, además que contribuye a solucionar en gran medida parte de los problemas del mundo energético actual como lo son la escasez de recursos energéticos

Análisis de sobretensiones y huecos de tensión en generación fotovoltaica y diseño de un controlador difuso

Este documento trata de cumplir dos objetivos destacados. Estudio documental de sobretensiones y huecos de tensión en redes con generación PV En primer lugar propone un estudio general del origen y características de las sobretensiones y los huecos de tensión producidos en redes eléctricas con presencia de generación PV. Esta parte del documento es la más teórica del estudio realizado. Este estudio está basado en la revisión de documentación científica [4]-[37] actual, especializada y focalizada a la problemática en la calidad de suministro eléctrico por perturbaciones en la forma de onda de la tensión de la red. Estos orígenes de perturbaciones en la tensión están justificados en estos artículos mediante experimentos y simulaciones. Además de esta clasificación de causas, también se ofrecen unas posibles soluciones a estos problemas. En definitiva, esta primera parte del proyecto ofrece una clasificación diferenciada de huecos de tensión y sobretensiones, tanto en causas como en posibles soluciones. Esta clasificación está basada en artículos actuales y de prestigio que son los que hacen que adquiera una importancia relevante. Esta razón hace que se ofrezca una visión actual del problema, y muestra cuáles son las diferentes vías de estudio para solucionar estas perturbaciones. Cabe la posibilidad de que no estudie a fondo cada caso en particular, pero ofrece una muy buena clasificación y puede actuar como guía para la persona que esté interesada en estudiar a fondo el fenómeno. Además se proporciona al final del documento un anexo con las fichas técnicas de todos los artículos científicos utilizados, incluyendo resumen, objetivos y referencias. Diseño del control de un inversor PV mediante reguladores PI y difusos El segundo objetivo principal de este documento, una vez conocido el problema de las perturbaciones del suministro, es aportar una mejora. Esta mejora se basa en el control de potencia activa y reactiva basado en el cambio de coordenadas dq expuesto por Park [51] a la entrada del inversor PV. Se ha desarrollado el control del inversor desde dos métodos, uno tradicional basado en reguladores proporcionales e integrales, y otro más novedoso utilizando técnicas de control difuso [45]-[49]. Ambos métodos proporcionan una solución al problema, pero las técnicas de control difuso ofrecen una respuesta más rápida y ajustada que los controladores PID, aunque su programación e implementación es menos estándar. Para poder realizar el estudio se ha diseñado el inversor PV utilizando la aplicación Matlab/Simulink [50]. Se ofrecen los resultados obtenidos y comparados entre ambos métodos. De este modo se pueden obtener conclusiones y posibles mejoras futuras.Ingeniería Industria

Metodología para el análisis técnico de la masificación de sistemas fotovoltaicos como opción de generación distribuida en redes de baja tensión

La presente Tesis Doctoral presenta una metodología para predecir de forma estadísticamente confiable el impacto sobre comportamiento en estado estable de la masificación de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a una Red de Distribución SFVCR de baja tensión, la cual puede ser aplicable a cualquier tipo de ubicación geográfica y topología de red. Esta metodología puede ser implementada ya sea en un software de programación común o en uno de simulación de sistemas eléctricos comercial. Inicialmente, se propone un método de diseño para dimensionar adecuadamente un SFVCR. Con este método, se dimensionó e instaló un sistema de 3.6 kWp. Los resultados medidos en este sistema se utilizaron para verificar la fiabilidad de un modelo que involucra las diferentes partes que componen un SFVCR. Paralelamente, se caracterizan los parámetros atmosféricos que influyen en el comportamiento de los generadores Fotovoltaicos de manera probabilística, a partir de mediciones reales. El recurso solar caracterizado y el modelo del sistema fotovoltaico, se integran de forma no determinística mediante un método estocástico para estimar los parámetros eléctricos de estado estable que describen la influencia de la masificación de Sistemas Fotovoltaicos en la red de distribución. / Abstract. This Doctoral thesis presents a methodology to predict in a statistically reliable way, the impact on steady-state the overcrowding of Grid-Connected Photovoltaic Systems GCPVS in a low voltage Distribution Network. This methodology may be applicable to any geographic location and topology network and can be implemented either in any programming software or commercial electrical systems simulator. Initially, it is proposed a design method to properly size a SFVCR. With this method, it is sized and installed a system of 3.6 kWp. the outcomes measured in this system were used to verify the reliability of a model which involving different parts of a SFVCR. Simultaneously, the atmospheric parameters that influence on the behavior of photovoltaic generators are characterized in a probabilistic form, from actual measurements. The characterized solar resource and the Photovoltaic System model are integrated in a non-deterministic stochastic method to estimate the steady-state electrical parameters that describe the influence of the overcrowding of Photovoltaic Systems in a distribution network.Doctorad