Computational sensitivity analysis of the impedance frequency response of power transmission towers

RESUMEN: Se determina a través del Modelo Hibrido Electromagnético la respuesta en frecuencia de la impedancia vista desde el conductor de guarda. El modelo considera variaciones en la geometría de dos torres; la puesta a tierra y la resistividad del suelo. La evaluación de transitorios electromagnéticos en líneas de transmisión involucra diferentes elementos siendo las torres uno de los que más podría influenciar la magnitud y forma de onda de los transitorios generados. La respuesta en frecuencia presenta un comportamiento predominantemente inductivo en el rango de frecuencia analizado, razón por la cual fue ajustada a la expresión de impedancia de un circuito serie resistivo-inductivo-capacitivo en términos de transformadas de Laplace, obteniéndose valores de inductancia en el rango de lo reportado en la literatura técnica.ABSTRACT: The frequency response of the impedance seen from the top of two towers by the Hybrid Electromagnetic Model is determined. The model considers variations in the geometry of the towers, geometry of grounding system, and soil resistivity. The evaluation of electromagnetic transients in transmission lines involves different components being towers the elements that can further influence the magnitude and wave shape of the generated transient. The frequency response shows a predominantly inductive behavior. For that reason, frequency response is fitted to impedance expressions of a series-inductivecapacitive circuit in terms of Laplace transform, obtaining inductance values in ranges similar to values reported in the literature

Models of steel mass loss by atmospheric corrosion in Colombia using

RESUMEN: Con el fin de clasificar la corrosividad de las diferentes atmósferas colombianas, como parte de un proyecto de investigación extenso, se expusieron placas de acero al carbono en 21 estaciones distribuidas a lo largo de la infraestructura eléctrica del país (líneas de transmisión y subestaciones). En estas estaciones se midieron entre otros, el tiempo de humectación y la deposición de sulfatos y cloruros durante 12 meses; además, bimensualmente se tomaban placas de acero para medir en laboratorio la pérdida de masa sufrida por estas durante el tiempo de exposición. La clasificación de las 21 estaciones se hizo en 4 grupos, considerando: el tiempo de humectación, contenidos de cloruros y sulfatos, la altura sobre el nivel del mar y el tiempo de exposición de las placas; variables consideradas linealmente independientes según la técnica de descomposición en valores singulares (SVD) realizada. El criterio utilizado para la clasificación fue el de similitud de las variables utilizando la norma Euclidiana considerada en la red neuronal no supervisada tipo Kohonen. Adicionalmente, se implementaron modelos para la pérdida de masa del acero para cada uno de los grupos usando redes neuronales (RN) tipo Feed-Forward, definiéndose como entradas las variables antes mencionadas y como única salida la pérdida de masa. Complementariamente se presenta una comparación entre el modelo de RN para el grupo 1, con otros modelos obtenidos usando Algoritmos Genéticos (AG) y el método Simplex.ABSTRACT: In order to classify the corrosivity of the different Colombian atmospheres, as part of an extensive research project, plates of carbon steel were placed in 21 stations spread along the country electrical infrastructure (transmission lines and substations). There were measured among others at these stations, the time of wetness and deposition of sulfates and chlorides for 12 months, in addition steel plates were taken bimonthly to the laboratory in order to measure the mass loss suffered by these during the time of exposure. The classification of the 21 stations was done in 4 groups, considering the time of moisture, content of chlorides and sulfates, height above sea level and the plates exposure time; these are considered linearly independent variables according to the implemented technique of decomposition unique values (DPS). The criterion used for classification was the similarity of the variables using the Euclidean rule considered in the Kohonen unsupervised neural network. Additionally, models were implemented for the steel mass loss for each one of the groups using feed forward neural networks (RN), defining the above variables as inputs and the mass loss as the output. Besides, the comparison between the RN model for the group 1, with other models using genetic algorithms (GA) and the Simplex method is presented

Modelling of induction motor inter-turn faults for diagnostics studies

RESUMEN: En este trabajo se presenta la implementación en Matlab del modelo del motor de inducción para realizar estudios de cortocircuitos entre espiras del estator. Para este propósito se usan los bloques del Simulink y los parámetros requeridos por el modelo son obtenidos a partir de la norma IEEE112. Se presentan los resultados teóricos, se muestra la aplicación del modelo en la determinación de la corriente de secuencia negativa como indicador de falla y se describen los resultados de la aplicación experimental a un motor de inducción de 2 Hp el cual se ha acondicionado para realizar corto entre espiras. Se concluye el buen desempeño del modelo al permitir obtener con precisión variables indicativas de fallas en el devanado estatórico de un motor de inducción.ABSTRACT: The implementation in Simulink of an induction motor model to study inter-turn short circuits on the stator winding is presented in this paper. The theoretical results are presented. The main parameters of the motor are determined and the experimental results in a 2 Hp induction motors which has been prepared to make for inter-turn short circuits are described

Optimal reactive power dispatch for loss minimization : a novel fitness function and constraint handling approach

RESUMEN: En este artículo se presenta una propuesta de función de adaptación y manejo de restricciones aplicada al problema de flujo de potencia óptimo reactivo. Este problema tiene como objetivo la reducción de pérdidas mediante el control de tensiones de generadores, bornes en transformadores (taps), y bancos desconectables de capacitores y reactores. La función de adaptación consiste en un producto de subfunciones que representa los límites de las variables del sistema e incluye una meta específica de reducción de pérdidas. La principal ventaja de la función de adaptación propuesta consiste en que se puede conocer el óptimo global del problema con antelación. La función propuesta fue implementada ycomparada con una función de adaptación tradicional mediante un algoritmo genético para tres casos de prueba IEEE: de 57, 118 y 300 barras. Se encontró que esta función presenta un mejor desempeño que la tradicional, garantizando la operación del sistema dentro de la región factible.ABSTRACT: This work presents a fitness function and constraint handling approach applied to the problem of optimal reactive power dispatch. This problem aims at the reduction of power losses by deciding on voltage setpoints of generators, transformers taps and switchable capacitor and reactor banks. The fitness function consist of a product of sub-functions that represent permissible limits on system variables and that also includes a specific goal on power loss reduction. The main advantage of the proposed fitness function is the fact that the global optimum of the problem is known beforehand. A genetic algorithm was used to solve the ORPD with both fitness functions. This fitness function was implemented and compared with a traditional fitness function by means of a genetic algorithm for three study IEEE cases: 57, 118 and 300 bus systems. It was found that the proposed fitness function showed better performance than the traditional one, guaranteeing the system operation within the feasible region

Methodology to obtain the linear range of a transistor as a control element in a DC current source

RESUMEN: Se presenta una metodología concebida para el diseño de fuentes de corriente DC, aprovechando las características de los transistores BJT en su región de trabajo lineal (región activa), región que depende de la tensión de codo, la potencia máxima que puede soportar éste y la tensión de polarización; a partir de estos parámetros se identifica el rango de la resistencia de carga que garantiza la corriente constante. La metodología es empleada para implementar un prototipo de fuente de corriente DC de 2A en un rango de resistencia determinado por las características del transistor, garantizando las respectivas restricciones de potencia y temperatura.ABSTRACT: This paper presents a methodology to develop direct current sources using BJT transistors on the linear region (active region). This region depends on the saturation voltage, maximum power and polarization voltage of the element; from these parameters it is obtained the load resistance range that ensures a constant current. The methodology is used to develop a DC current source prototype of 2A and the range of the load resistance is defined by the transistor characteristics. The temperature and power constrains are taking into account

La impedancia de secuencia negativa como indicador de falla en motores de inducción

RESUMEN: En este trabajo se presenta un algoritmo basado en la impedancia de secuencia negativa para detectar fallas entre espiras de los motores de inducción, se explica su implementación en un prototipo electrónico de diagnóstico y sus resultados se verifican experimentalmente en un motor de 3 Hp, el cual se acondicionó para realizar fallas entre espiras. Se concluye que es útil como parámetro de diagnóstico al poder detectar fallas incipientes a partir de cinco espiras en cortocircuito, mostrando ser una buena herramienta para el mantenimiento predictivo de los motores eléctricos de inducción.ABSTRACT: An algorithm to detect inter-turn faults in induction motors based on the negative sequence impedance is presented in this paper. The implementation through a digital prototype is also explained and its results are tested using a 3 Hp induction motor designed to induce inter-turn faults. It is concluded that the robustness of the algorithm can detect incipient faults from five turns, and it is a good tool for predictive maintenance of induction motors

On the estimation of the price elasticity of electricity demand in the manufacturing industry of Colombia

RESUMEN: En este artículo se presenta una estimación de la reacción de la demanda a niveles de precios de contratos forward de electricidad en la industria manufacturera de Colombia. Se desarrolló un modelo de vectores autorregresivos estructurales (SVAR) considerando varias actividades económicas a diferentes niveles de tensión. Los sectores industriales bajo estudio no mostraron una demanda de electricidad significativamente sensible a variaciones de precios. Sin embargo, los sectores de alimentos y bebidas, caucho y plástico, así como el sector comercial minorista resultaron ser más sensibles a choques de precios que la industria química o el sector de manufactura de textiles. Dicha inelasticidad podría suavizarse si la información concerniente a precios y cantidades demandadas fuera de conocimiento común, o si la curva forward pudiera ser observable.ABSTRACT: This paper presents an estimation of the reaction of electricity demand to changes in price levels of forward contracts in the manufacturing industry of Colombia. To that end, a structural vector autoregressive (SVAR) model was developed, considering several economic activities at different voltage levels. The industrial sectors under study showed an electricity demand not significantly sensitive to price variations. However, the food and drink sectors, plastic and rubber manufacturing, as well as retail trade turned out to be more sensitive to price shocks than the chemical industry or textile manufacturing. Such inelasticity could be softened if information concerning prices and quantity demanded were of common knowledge, or if the forward curve were observable

Outdoor Performance of Perovskite Photovoltaic Technology

In the case of emerging photovoltaic technologies such as perovskite, most published works have focused on laboratory-scale cells, indoor conditions and no international standards have been fully established and adopted. Accordingly, this chapter shows a brief introduction on the standards and evaluation methods for perovskite solar minimodules under natural sunlight conditions. Therefore, we propose evaluating the outdoor performance in terms of power, following the international standard IEC 61853–1 to obtain the performance according to the power rating conditions. After some rigorous experimental evaluations, results shown that the maximum power (Pmax) evolution for the analyzed minimodules could be correlated with one of the three patterns commonly described for degradation processes in the literature, named convex, linear, and concave. These patterns were used to estimate the degradation rate and lifetime (T80). Moreover, ideality factor (nID) was estimated from the open-circuit voltage (Voc) dependence on irradiance and ambient temperature (outdoor data) to provide physical insight into the recombination mechanism dominating the performance during the exposure. In this context, it was observed that the three different degradation patterns identified for Pmax can also be identified by nID. Finally, based on the linear relationship between T80 and the time to first reach nID = 2 (TnID2), is demonstrated that nID analysis could offer important complementary information with important implications for this technology outdoor development, due that the changes in nID could be correlated with the recombination mechanisms and degradation processes occurring in the device

A model for forecasting electricity prices in Colombia

RESUMEN: En este trabajo se investigan los factores que determinan el precio de la energía eléctrica en el mercado colombiano. También se lleva a cabo un ejercicio de pronóstico de largo plazo para los precios de la energía transados en la bolsa energética, para este propósito utilizamos técnicas de vectores de corrección de errores y el enfoque de redes neuronales. La conclusión más relevante es que dado el ambiente optimista que rodea la economía colombiana para los próximos años, los precios de la energía en el largo plazo tendrán una tendencia al alza.ABSTRACT: This paper investigates the factors that determine electric power prices in the Colombian market. In addition, we carry out a long-run forecasting analysis to pool-traded electric power prices by using Vector Error Correction estimation and neuronal networks. Given the optimistic atmosphere that surrounds the Colombian economy for the coming years, our conclusion is that long-run electric power prices will exhibit an upward trend

Performance evaluation of ceramic insulators coated with titanium dioxide films to reduce soiling

RESUMEN: El ensuciamiento de aisladores eléctricos en servicio expuestos a la atmósfera constituyen un gran inconveniente para el sector eléctrico, debido a que en la superficie se deposita material de naturaleza orgánica e inorgánica, formando una capa que en presencia de humedad puede volverse conductora, produciendo diferentes fenómenos que podrían deteriorar las propiedades aislantes del elemento y finalmente conducir a la ruptura del mismo, afectando principalmente el suministro de la energía eléctrica. Actualmente se encuentra en fase de desarrollo un método que consiste en la aplicación de una película de dióxido de titanio para minimizar la acumulación de suciedad en los aisladores de porcelana sin afectar las propiedades eléctricas de los mismos. Se evaluó el desempeño de dos espesores diferentes (una y dos capas) de dicha película en aisladores de porcelana, para lo cual se realizaron pruebas de adherencia, ángulo de contacto, corriente de fuga, tensión de flameo en seco y ensayos de erosión en laboratorio. Finalmente, se evaluó el desempeño en aisladores en servicio en una torre de transmisión de energía. Los aisladores recubiertos exhiben un buen desempeño en las pruebas de laboratorio. Además, tras 5 meses de exposición en servicio en la línea de alta tensión energizada, se observa una disminución en el ensuciamiento.ABSTRACT: The soiling of in-service electrical insulators exposed to the atmosphere is a major problem in power transmission lines. Several inorganic and organic particulate materials are deposited on insulator surfaces forming a layer that could become conductive in the presence of moisture. This produces different phenomena that could deteriorate the insulating properties of the material and eventually lead to its rupture, affecting the electrical energy supply. Currently, a method based in the application of a titanium dioxide film is being developed. This method tries to minimize the pollution accumulation on the porcelain insulators without affecting their electrical properties. In this work the performance of two different thicknesses of the coating film on the porcelain insulators was evaluated by means of contact angle, adhesion, leakage current, dry-flashover voltage and erosion laboratory tests. Finally, the in-service behavior of coated and no-coated insulators installed in a power transmission tower was evaluated. The coated insulators showed a good performance in the laboratory tests. Moreover, before 5 months of exposure in the energized power line, a decrease in the soiling was observed