Curso de Especialización

 

Calidad de Servicio en Sistemas de Potencia

 

c) Curricula del curso

Objetivos

Los disturbios han estado presentes en sistemas de energía desde su inicio.  Aunque la mayoría del equipamiento eléctrico puede funcionar con variaciones relativamente amplias en tensión, corriente y frecuencia, con la proliferación de equipos electrónicos, como las computadoras, relojes digitales o variadores de velocidad, sensible a estas variaciones, ha aumentado la preocupación de las distribuidoras y de sus clientes.  El término calidad del servicio se ha utilizado con frecuencia para describir los disturbios que pueden conducir a una mala operación del equipo. La calidad del servicio puede tener distintas definiciones para distinta gente.  Para los usuarios con equipo electrónico sensible, la preocupación principal es la distorsión de la forma de onda de la tensión. Para los usuarios industriales con el equipo insensible, la preocupación principal es la continuidad del servicio.  Una amplia definición de la calidad del servicio también incluiría el desequilibrio de la tensión en redes polifásicas, y la selección del dieléctrico del equipo. Con la nueva era de la desregulación, las metas de la calidad del servicio también están ampliando la definición de confiabilidad.

La mala operación del equipo se puede originar por un amplio espectro de disturbios en el sistema de energía.  La tarea de detectar y de identificar estos disturbios no es fácil.  Un número significativo de las encuestas sobre la calidad del servicio todavía se está realizado o está en marcha. Recientemente, técnicas sofisticadas y eficientes basadas en wavelets se han propuesto.  Los disturbios en el suministro de la energía eléctrica pueden tener un efecto muy nocivo en el equipo del cliente;  muchos de estos efectos son bien sabidos y documentados.  Los estándares están siendo continuamente actualizados y convertidos para definir, para caracterizar y para evaluar los disturbios, y para proporcionar las medidas para atenuar sus efectos.

Aunque las causas se pueden originar tanto en la red de energía como en las instalaciones del cliente, hasta ahora muchos usuarios con equipo sensible instalaron su propia UPS para mitigar los problemas.  La nueva generación de controladores basados en electrónica de potencia, conocidos como dispositivos 'Custom Power', proporcionarán soluciones de uso general a los problemas de la calidad de la energía.

La simulación digital es una manera muy eficaz de realizar estudios de la calidad del suministro eléctrico. Varias técnicas se han desarrollado durante las décadas pasadas para simular y para analizar estos problemas usando una calculadora numérica.  Estas técnicas se basan en métodos transformados, y en métodos en el dominio de la frecuencia y del tiempo.  Entre las herramientas más populares basadas en una técnica en el dominio del tiempo está el EMTP y otros similares.  Estos programas se pueden utilizar en estudios de la calidad de la energía para predecir la forma de onda y la magnitud de disturbios de la energía, para analizar la influencia de los parámetros del sistema y de los componentes en estos disturbios, para validar modelos del sistema y su equipamiento, y para probar y diseñar técnicas de mitigación.

El objetivo de este curso es resumir el estado actual del uso de los programas de cálculo de transitorios electromagnéticos (EMTP's) para el estudio de la calidad de servicio en redes de transmisión y de distribución de energía eléctrica. Aunque este trabajo se basa en la versión del ATP, muchos comentarios se relacionan con otros programas de transitorios, y las conclusiones más importantes son también válidas para todos.

Contenido

1           Introducción a la Calidad de Servicio

1.1          Causas y efectos de las principales perturbaciones

1.2          Técnicas de mitigación. Dispositivos 'Custom Power'

1.3          Indices de la Calidad de Servicio

1.4          Normas

2           Estudios de Calidad de Servicio usando el EMTP

5.1         Guías para el modelado

5.2         El EMTP/ATP: Métodos de solución, capacidades

5.3         Ejemplos ilustrativos (Armónicas, Flicker)

6           Estudios de huecos de tensión

6.1         Introducción. Caracterización y mitigación

6.2         Evaluación de la tensión en redes de transmisión y distribución

6.3         Evaluación estadística

6.4         Cálculo del índice de severidad

6.5         Aplicación del ATP al estudio de huecos de tensión

 

Material para el curso

1.         Transparencias preparadas por el instructor (cerca de 500).

2.         Apuntes escritos por el instructor (en Español), cerca de 200 páginas.

 

Bibliografía

[1]      IEC 61000-2-8, “Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-8: Environment - Voltage dips and short interruptions on public electric power supply systems with statistical measurement results” 2002.

[2]      IEC 61000-4-30, “Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-30: Testing and measurement techniques - Power quality measurement methods”, 2003.

[3]      IEEE P1564, “Recommended Practice for the Establishment of Voltage dip Indices,” Draft, June 2004.

[4]      IEEE 1366, Trial Use Guide for Electric Power Distribution Reliability Indices, 1996.

[5]      IEEE P1409 Distribution Custom Power Task Force, “Trial use guide for application of power electronics for power quality improvement on distribution systems rated 1 kV through 38 kV, Draft, 2004.

[6]      R.C. Dugan, M.F. McGranaghan, and H.W. Beaty, Electrical Power Systems Quality, McGraw-Hill, 2nd Edition, 2003.

[7]      M.H.J. Bollen, Understanding Power Quality Problems. Voltage Sags and Interruptions, IEEE Press, 2000, New York.

[8]      H.W. Dommel, ElectroMagnetic Transients Program. Reference Manual (EMTP Theory Book), Bonneville Power Administration, Portland, 1986.

[9]      Joint WG CIGRE C4.07/CIRED, “Power Quality Indices and Objectives”, CIGRE Brochure, 2004.

[10]  CIGRE TF C4.1.02, “Voltage Dip Evaluation and Prediction Tools”, CIGRE Brochure, Draft, 2005.