Aplicación de Técnicas de Sincronismo para Sistemas de Medida Distribuidos y Desarrollo de un Medidor Fasorial basado en el protocolo IEEE1588

En la actualidad se debate a nivel científico la necesidad de una evolución conceptual y tecnológica de la red eléctrica. En este nuevo marco de trabajo se define el concepto de red inteligente “Smart Grid”. Esencialmente se plantea una red activa, dotada de inteligencia, con autonomía que tenga la capacidad de reconfiguración según las necesidades locales y que mejore los tiempos de restablecimiento del suministro incrementando la eficiencia energética en general. Por tanto, la principal motivación que me ha conducido a la elección de este tema, ha sido la creciente preocupación mundial por favorecer la evolución de estos sistemas hacia una gestión energética inteligente. Esta motivación ha propiciado la aparición de nuevos líneas de investigación que facilitan a la comunidad científica el desarrollo de sistemas experimentales para que intervengan en la generación, el transporte y la distribución de la energía de forma eficiente, garantizando el suministro con la intervención de sistemas más inteligente que trabajen de forma coordinada. Uno de los aspectos técnicos más importantes para conseguir este objetivo es mantener una sincronización de forma permanente entre todos los dispositivos. La creciente integración de protocolos para la comunicación basados en Ethernet y que han sido desarrollados para todo tipo de aplicaciones industriales ha conducido a la aparición de un protocolo con capacidad de sincronización precisa y sin la necesidad de integrar un GPS en cada uno de los puntos de supervisión y control. El análisis del Protocolo PTP “Precisión Time Protocol” ha sido el principal objetivo de mis trabajos de investigación. La adaptación del protocolo para su uso alternativo y el desarrollo de procedimientos experimentales para verificar si cumple con las expectativas. Mis trabajos están orientados hacia una línea de investigación que permita integrar este protocolo en todo tipo de sistemas diseñados para la monitorización, control y protección de las redes eléctricas. Esta alternativa con IEEE 1588 ha adquirido protagonismo porque puede mantener una única fuente de sincronismo de alta calidad con GPS para un gran número de sistemas encargados de monitorizar y gestionar la red de suministro Uno de los sistemas más avanzados es la Unidad de Medida Fasorial (PMU)”Phasor Measurement Unit” o sincrofasor. Estos medidores permiten determinar la estabilidad de la red eléctrica en una zona geográfica muy amplia con una exactitud del orden de un microsegundo. Por tanto, la sincronización de estos sistemas es clave para la vigilancia, protección, control y estimación de estado en sistemas de potencia. El segundo gran objetivo ha sido el diseño de una PMU experimental alternativa con sincronismo PTP. Por tanto, los objetivos de la tesis se concretan en el estudio de los procedimientos de sincronización y medida incluidos en la norma de Sincrofasores, en el estudio del protocolo PTP para la sincronización de sistemas de medida y control distribuidos, en la selección de varios dispositivos comerciales compatibles con el protocolo PTP y en el desarrollo varios procedimientos experimentales para medir la exactitud y estabilidad alcanzada por cada uno de los dispositivos trabajando como esclavos PTP. Puesto que este procedimiento de medida necesita un patrón de referencia para la validación de los resultados utilizo un Instrumental especializado. Finalmente los estudios de las dos normas y los análisis de estabilidad me han permitido evaluar la integración del protocolo en un sistema embebido. Los ensayos finales me han permitido evaluar la viabilidad del sistema propuesto.Smart Grids represents an opportunity to fundamentally improve the energy industry through optimization, reliability and efficiency. With the implementation of advanced technologies such as smart metering, distribution automation and smart appliances, the consumer monitors and controls energy usage. Keys to the smooth operation of the Smart Grid are performance and accuracy. Reliable synchronization techniques are essential in ensuring performance and accuracy criteria are met and maintained. Smart Grid encompasses a myriad of complex devices, which are required to seamlessly work with one another. Synchronized Phasor Measurement Units (PMUs) are a key element of monitoring, protection, control and state estimation applications in power systems. PMUs deliver precisely time synchronized (IEEE 1588-2008) values of voltage and current phasors and other power system related quantities like frequency, breaker positions etc. to a central data processing system, known as a Phase Data Concentrator (PDC). Each PDC collects the phasor measurement results of a certain area. Finally, the data of the entire power network are made available to a central management system PDC. Due to the microsecond accuracy and the high sampling rates 10 to 50 per second of the measurements, the system is able to capture and represent the dynamic behavior of the power network. This demand has given rise to new lines of research to find alternatives to distributed synchronization maintaining the level of equipment quality but lower cost. The alternative with IEEE 1588 has gained prominence. We maintain a single source of high quality sync GPS for a large number of systems managers to monitor and manage the grid. The number of computers and the quality of each of the quartz oscillators for maintaining the local synchronism is not a problem. The PTP protocol allows continuously synchronizes local clocks and prevent loss of stability in the medium to long term. In this line, several researchers have been devoted to the study of Synchronized Measurement Techniques (TMS) specially oriented distributed applications [1-3] in the field of electrical networks. Synchronized phasor measurements are addressed in the following international standards: IEEE C37.118 and IEC 61850. These standards state; phasor angles must be measured relative to UTC with an accuracy of ± 26 μs. The work done in this thesis are directed to the study protocol (PTP) "Precision Time Protocol" and its possible integration in the systems responsible for energy management. In developing this thesis I had to work with two versions of the standard, that of 2002 (IEEE 1588 v1) and defined in the 2008 (IEEE 1588 v2). In particular most of the trials included in the thesis let me check if feasibility of their integration into the PMUs. The IEEE standard C37.118-2005 clearly specifies the maximum allowable error phase measurements. In the thesis I have followed carefully the specifications and the findings are related to the results obtained in reference to the standard

Power quality in high-tech campus: an exemplary case study

This paper presents preliminary results from a power quality audit conducted at a high-tech campus over last year. Voltage and current were measured at various R&D buildings. The paper examines the causes and effects of power disturbances that affect computer or any other microprocessor based equipment and analyses the auto-protection capabilities of modern power supplies. The convenience of “enhanced power supply” or “low-cost customer-side” protection solutions is also discussed. Finally it is addressed the role of the Standards on the protection of electronic equipment and the implications for the final costume

Uso de suplementos nutricionales y ayudas ergogénicas en jugadores profesionales de tenis.

Introduction: Nutritional supplements and ergogenic aids (NS&EA) are used between training/matches with the goal of enhancing tennis performance. Scientific literature about prevalence and use of NS&EA in professional tennis players is scarce. Objective: The aim of the study was to describe the NS&EA used by professional tennis players during a season. Methods: Using a validated self-administered questionnaire, 62 professional male and 9 professional female tennis players (11% in their gender specific top 100 tennis world ranking (i.e., ATP/WTA)) registered all the used NS&EA. Results: Eighty-one percent of the participants declared taking at least one NS&EA. Strength and conditioning trainers (S&C) and tennis coaches were the professionals who recommended most of the NS&EA in the players outside the TOP-100 (OT100; 50.7% and 39.1%, respectively). However, sports nutritionist were the principal advisors in the top-100 tennis players (T100; 62.5%). Sports drinks were the NS&EA most commonly used by all participants (81.7%). T100 participants used caffeine (p = 0.042), creatine (p = 0.001), iron (p = 0.013) and CHO-protein mix (p = 0.033) significantly more frequently that OT100 players. Conclusions: There is a high prevalence of NS&EA use among professional tennis players independently of their tennis ranking position. However, T100 tennis player have an increased use of certain substances such us caffeine, creatine, iron and CHO-Protein mix. For the rest of the studied NS&EA the use was similar between T100 and OT100 players. It is possible that the differences in NS&EA use between groups could be related to the different professionals on charge of nutritional advice in T100 vs OT100.Introducción: los suplementos nutricionales/ayudas ergogénicas (NS&EA) son utilizados en los entrenamientos/partidos de tenis con el objetivo de mejorar el rendimiento. Sin embargo, la literatura científica se encuentras escasos documentos científicos sobre el uso de estas sustancias en tenistas profesionales. Objetivo: describir el uso de NS&EA utilizados por tenistas profesionales durante una temporada. Métodos: se utilizó un cuestionario validado y se evaluó a 62 tenistas profesionales hombres y 9 mujeres (11% entre los 100 mejores del mundo). Resultados: el 81% de los participantes toman al menos un NS&EA. Los preparadores físicos (S&C) y entrenadores de tenis fueron los profesionales preferidos para recomendar NS&EA entre los jugadores fuera del TOP-100 (OT100, 50,7% y 39,1%, respectivamente). Sin embargo, los nutricionistas deportivos fueron los principales asesores de los jugadores entre los 100 mejores del mundo (T100, 62,5%). Las bebidas deportivas fueron los NS&EA más utilizados entre todos los participantes (81,7%). Los tenistas T100 utilizaron cafeína (p = 0,042), creatina (p = 0,001), hierro (p = 0.013) y mezcla de CHO-proteína (p = 0,033) significativamente más frecuentemente que los jugadores OT100. Conclusiones: existe una gran prevalencia de uso de NS&EA entre los tenistas profesionales. Además, los T100 presentan un mayor uso de ciertas sustancias tales como cafeína, creatina, hierro y CHO-proteína. Para el resto de los NS&EA estudiados, el uso fue similar entre los jugadores T100 y OT100. Finalmente, las diferencias en el uso de NS&EA entre grupos pudieran estar relacionadas con los diferentes profesionales escogidos para el asesoramiento nutricional en T100 vs. OT100.post-print691 K

Monitoring of Energy Data with Seamless Temporal Accuracy Based on the Time-Sensitive Networking Standard and Enhanced μPMUs

In the energy sector, distributed synchronism and a high degree of stability are necessary for all real-time monitoring and control systems. Instantaneous response to critical situations is essential for the integration of renewable energies. The most widely used standards for clock synchronisation, such as Network Time Protocol (NTP) and Precision Time Protocol (PTP), do not allow for achieving synchronised simultaneous sampling in distributed systems. In this work, a novel distributed synchronism system based on the Time-Sensitive Networking (TSN) standard has been validated for its integration in an architecture oriented towards the high-resolution digitisation of photovoltaic (PV) generation systems. This method guarantees a time stamping with an optimal resolution that allows for the analysis of the influence of fast-evolving atmospheric fluctuations in several plants located in the same geographical area. This paper proposes an enhanced micro-phasor measurement unit (μPMU) that acts as a phasor meter and TSN master controlling the monitoring system synchronism. With this technique, the synchronism would be extended to the remaining measurement systems that would be involved in the installation at distances greater than 100 m. Several analyses were carried out with an on-line topology of four acquisition systems capturing simultaneously. The influence of the Ethernet network and the transducers involved in the acquisition process were studied. Tests were performed with Ethernet cable lengths of 2, 10, 50, and 75 m. The results were validated with 24-bit Sigma-Delta converters and high-precision resistor networks specialised in high-voltage monitoring. It was observed that with an appropriate choice of sensors and TSN synchronism, phase errors of less than ±1μs can be guaranteed by performing distributed captures up to 50 kS/s. Statistical analysis showed that uncertainties of less than ±100 ns were achieved with 16-bit Successive Approximation Register (SAR) converters at a moderate cost. Finally, the requirements of the IEEE C37.118.1-2011 standard for phasor measurement units (PMU) were also satisfied. This standard establishes an uncertainty of ±3.1 μs for 50 Hz systems. These results demonstrate the feasibility of implementing a simultaneous sampling system for distributed acquisition systems coordinated by a μPMU

Real-Time Monitoring System for a Utility-Scale Photovoltaic Power Plant

There is, at present, considerable interest in the storage and dispatchability of photovoltaic (PV) energy, together with the need to manage power flows in real-time. This paper presents a new system, PV-on time, which has been developed to supervise the operating mode of a Grid-Connected Utility-Scale PV Power Plant in order to ensure the reliability and continuity of its supply. This system presents an architecture of acquisition devices, including wireless sensors distributed around the plant, which measure the required information. It is also equipped with a high-precision protocol for synchronizing all data acquisition equipment, something that is necessary for correctly establishing relationships among events in the plant. Moreover, a system for monitoring and supervising all of the distributed devices, as well as for the real-time treatment of all the registered information, is presented. Performances were analyzed in a 400 kW transformation center belonging to a 6.1 MW Utility-Scale PV Power Plant. In addition to monitoring the performance of all of the PV plant’s components and detecting any failures or deviations in production, this system enables users to control the power quality of the signal injected and the influence of the installation on the distribution grid

An Embedded System in Smart Inverters for Power Quality and Safety Functionality

The electricity sector is undergoing an evolution that demands the development of a network model with a high level of intelligence, known as a Smart Grid. One of the factors accelerating these changes is the development and implementation of renewable energy. In particular, increased photovoltaic generation can affect the network’s stability. One line of action is to provide inverters with a management capacity that enables them to act upon the grid in order to compensate for these problems. This paper describes the design and development of a prototype embedded system able to integrate with a photovoltaic inverter and provide it with multifunctional ability in order to analyze power quality and operate with protection. The most important subsystems of this prototype are described, indicating their operating fundamentals. This prototype has been tested with class A protocols according to IEC 61000-4-30 and IEC 62586-2. Tests have also been carried out to validate the response time in generating orders and alarm signals for protections. The highlights of these experimental results are discussed. Some descriptive aspects of the integration of the prototype in an experimental smart inverter are also commented upon

AMIGaS - Motivational Activities for Gender Equality in STEM

En el marco del proyecto de innovación docente, se han realizado una serie de actividades de promoción de la mujer en estudios y empleos de disciplinas STEM, acrónimo de los términos en inglés Science, Technology, Engineering and Mathematics (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). El objetivo ha sido contribuir a que las mujeres puedan obtener mejores oportunidades de trabajo y no se mantengan alejadas de los cambios económicos y sociales que conllevará la industria del futuro, marcada por la convergencia de tecnologías digitales, físicas y biológicas, y que cambiará el mundo tal y como lo conocemos. Para ello se han realizado una serie de seminarios que han consistido en apoyar la participación de mujeres en el ámbito científico-tecnológico. Consiguiendo una concepción del alumnado femenino de las disciplinas de Ciencia e Ingeniería sobre el trabajo que desempeñan mujeres cuyas trayectorias profesionales son de alta relevancia en el ámbito tecnológico. Con esta propuesta se ha contribuido a la lucha contra los estereotipos y que el acceso de la mujer a estas materias crezca al mismo nivel al que es demandado, ya que la tecnología se encuentra en todos los niveles de la sociedad actual.Within the framework of the educational innovation project, a series of activities have been carried out to promote women in studies and jobs in STEM disciplines, an acronym for Science, Technology, Engineering, and Mathematics. The aim has been to help women to obtain better job opportunities and not to stay away from the economic and social changes that the industry of the future, marked by the convergence of digital, physical and biological technologies, will bring, will bring, and will change the world as we know it. To this end, a series of seminars have been held which have consisted of supporting the participation of women in the scientific-technological field. Achieving a conception of the female student body of the disciplines of Science and Engineering on the work carried out by women whose professional trajectories are of high relevance in the technological field. This proposal has contributed to the fight against stereotypes and to ensure that women's access to these subjects grows to the same level as that at which they are demanded since technology is found at all levels of today's society

Procesos de ruido interno en los circuitos electrónicos. Técnicas de computación de la estabilidad de la frecuencia

La presente obra tiene por fin principal mostrar los resultados que arroja el proyecto de investigación nacional DPI2003-00878 en ejecución por los autores y financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de España (en el año 2003). Agradecemos a la Secretaría de Estado de Política Científica y Tecnológica (Dirección General de Investigación) la confianza depositada en el equipo investigador. El título del proyecto financiado es: “Técnicas de Computación en Equipos Electrónicos de Instrumentación para la Caracterización de la Estabilidad en Frecuencia de Fuentes Electrónicas de Precisión en Ambientes de Confluencia de Múltiples Tipos de Ruido”. La duración de este proyecto abarca el periodo del 1 de diciembre de 2003 al 30 de noviembre de 2006. Durante su ejecución se han revisado aspectos múltiples y pluridisciplinares, que constituyen la base de conocimientos adquiridos y expuestos en el presente documento. En líneas generales, en este proyecto se trata el problema del efecto del ruido interno en los circuitos electrónicos, analizando la problemática de la estabilidad en frecuencia. Esta magnitud física está involucrada en los equipos de comunicaciones, por lo que la caracterización de su estabilidad es un factor crítico. Una frecuencia poco estable hace que la temporización de eventos en un equipo electrónico sea poco fiable. Asimismo, la generación se señales es de baja calidad si el oscilador de referencia es poco estable. En general, la inestabilidad (a corto plazo) de una medida es provocada fundamentalmente por el efecto del ruido interno. El necesario repasar el concepto de “trazabilidad” con el fin de conocer el proceso de calibración de estos equipos. También se analizan cualitativamente los estándares en frecuencia. Los efectos del ruido sobre los circuitos electrónicos se caracterizan mediante las densidades espectrales de ruido (DER) evaluadas en la salida. Esto supone el empleo frecuente de diagramas logarítmicos. Para la obtención de las DER de salida se requiere el empleo del “Principio de Inversión” y el análisis de circuitos electrónicos basados en el amplificador operacional. Este se considera con sus Emitaciones prácticas en el dominio de la frecuencia. Así, una vez planteado el problema, descritos los estándares, y modelado y anaEzado el efecto del ruido sobre los circuitos electrónicos, se diferencia entre offset de frecuencia (desviación en frecuencia) y estabilidad en frecuencia. Esta última característica es el objeto del resto de la obra, empleándose la “varianza Ae Alian” como estimador de la estabilidad. Posteriormente se estudia el procedimiento de interpretación de las curvas de estabilidad y su traslación entre los dominios del tiempo y de la frecuencia. Para ello se emplean en primer lugar ejemplos deterministas y, posteriormente, procesos aleatorios. A lo largo del libro se pone de manifiesto el empleo de receptores GPS1 en el proceso trazable de cabbración y se muestra en el laboratorio un ejemplo. Queremos finalizar indicando que esta obra supone una entrega de los avances producidos en el presente proyecto de investigación. Los sucesivos progresos incrementarán los contenidos del presente trabajo

Ahora / Ara

La cinquena edició del microrelatari per l’eradicació de la violència contra les dones de l’Institut Universitari d’Estudis Feministes i de Gènere «Purificación Escribano» de la Universitat Jaume I vol ser una declaració d’esperança. Aquest és el moment en el qual les dones (i els homes) hem de fer un pas endavant i eliminar la violència sistèmica contra les dones. Ara és el moment de denunciar el masclisme i els micromasclismes començant a construir una societat més igualitària. Cadascun dels relats del llibre és una denúncia i una declaració que ens encamina cap a un món millor