Archive for the ‘Baja Tensión’ Category


simulation_fiability_electric_system

En la entrada J749 se presento el resultado del cálculo de fiabilidad de una red eléctrica. En esta figura se puede observar el cálculo de fiabilidad de dicha red eléctrica realizada varias veces (5). Para ver como se comportan los indicadores en cada simulación. Esto se realiza porque recordando, las variables se generan a partir de método de Monte Carlo y con ello se van calculando los diferentes indicadores de fiabilidad. Matlab de MathWorks Inc es una potencia herramienta que nos ha servido (junto con un estudiante de maestría) llegar a estos resultados. De hecho 5 veces no es suficiente para recrear un proceso estocástico, serían necesarios unas 100, 500 ó 1000 veces y determinar cual es ese rango en el valor de cada variable. Parte del trabajo de doctorado que realizo y que me permite también desarrollar capacidades para otros campos del saber en ciencias e ingeniería (me pueden hacer participar de sus proyectos de investigación y desarrollo ? )


Link:

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&tp=&arnumber=6994607&queryText%3DEnergy+management+of+distributed+resources+in+microgrids

The rapid increase in the integration of distributed resources such as distributed generation (DG), demand response (DR) and electricity storage (ES) requires management schemes to integratedistributed resources into low and medium electricity networks. Energy management represents a challenge for operation of electric grids when distributed resources are merged into the network. This paper address the energy management of distributes resources considering a complete characterization of them. The feasibility of those resources is considered into a microgrid model, so, thedistributed resources are integrated through of a microgrid. This paper proposes the integration ofdistributed resources using a microgrid concept because there are relevant advantages of this model. The operational advantages are evident from the results. The results show how effectively differentenergy resources can be managed into the grid in the most efficient way.

Published in:

Circuits and Systems (CWCAS), 2014 IEEE 5th Colombian Workshop on

Date of Conference:

16-17 Oct. 2014

 publicacion


fault_time_of_network_electrical

Una red eléctrica está compuesta por diferentes elementos entre líneas, centros de transformación, seccionadores, etc. Todos estos tienen ya sea por estadísticas o por probabilidades, un valor de tantas fallas por año. Sin embargo, para pensar en futuros escenarios, se hace necesario generar números aleatorios para cada elemento de la red eléctrica de tal manera que podamos “ver” que elemento es el que fallará primero y luego el siguiente etc… en todo caso, se asume muchos años para analizar luego de ese período de análisis (unos 100 años o 1000 años) los costos asociados a la red eléctrica. La imagen muestra el tiempo de falla de cada elemento, hay elementos muy prontos a fallar (valores pequeños) y elementos de larga duración sin fallas (valor altos). Hecho en Matlab de MathWork Inc. y quedo presto a quienes desean que les brinde mis servicios de programación y análisis (e-mail: jorgemirez2002@gmail.com)

Para algún día ser Premios Nóbel, seis ingredientes fundamentales: mucha curiosidad, una educación de base sólida, un buen mentor, un lugar donde se esté desarrollando ciencia de buen nivel y, sobre todo, una forma de pensar poco convencional


condiciones_para_obtener_premio_nobel

“El Dr. Norrby comentó a los estudiantes de nuestro campus que para algún día ser Premios Nobel, no deben olvidar seis ingredientes fundamentales: mucha curiosidad por explicar ciertos fenómenos, una educación de base sólida, un buen mentor [alguien que te clarifique el camino y esté al tanto de lo que sucede en el mundo, de la importancia de tal o cual investigación en beneficio de la humanidad… tan importante es tener un buen mentor], un lugar donde se esté desarrollando ciencia de buen nivel,  experimentos fuera de serie que rompan paradigmas en una rama que los intrigue y, sobre todo, una forma de pensar poco convencional”.

Estimados (gentlement) lo comparto porque lo veo importante… muy importante lo diría si uno se fija en lo que sugiere el entrevistado y la realidad universitaria.

Fuente: http://www2.ccm.itesm.mx/sites/ccm.itesm.mx.talentotec/files/historico/talentotec055.pdf

 


dc_micro_grid_system_with_ultracapacitor_electric_vehicle

Hello estimados lectores. Esta microgrid si que está muy bonita :) … No hay nada que hacer que quienes lo han diseñado y lo vienen estudiando, lo han hecho con el mejor gusto de ingeniería. Contiene muchos elementos que en un futuro próximo son potencialmente usados masivamente. Los sistemas de electrónica de potencia se hacen cada vez mas interesantes. surge la idea de que si es necesario que todo tenga que ser “electrónica de potencia”, supongo que durante las investigaciones y desarrollo del equipamiento cosas nuevas se podrán determinar de tal manera que esto también sea un sistema que sea robusto ante fuertes pulsos electromagnéticos, ciber-seguridad, entre otros. No podemos ser “modernos” con tan sólo el criterio de que lo “electrónico” es lo moderno, hay que rescatar aquellas técnicas y elementos robustos del pasado que pueden brindar una muy alta fiabilidad. El bus de DC implica muchas aplicaciones tanto en el sector rural, industrial, comercial, residencial y hasta en cuestiones de emergencia, militar y en el sector aero-espacial (este último muy interesante para mí según mi experiencia en Mars Desert Research Station Crew 140 – Crew 141 [April – May 2014]).


a_smarter_approach_dc_microgrid

Creo que es una de las figuras que mejor representa la tendencia hacia lo que deben ser las microredes de energía, hecho por Pika Energy y que la comparto en un 100 %. Puedo tener diferentes formas de generación de electricidad, las cuales las puedo convertir en modo dc las que sean necesarias y por lo tanto, con el modo de transmisión en DC me permite muchas ventajas que la forma AC resultaría difícil e incluso costosa y con mucha requerimiento de equipo especializado tanto en máquinas como en personas. Pero si la forma de interconexión hacia los usuarios es un punto a debatir, considero que hasta la casa debe ir una alimentación en DC, interiormente debe tener su inversor. En cuanto a la conección con la red eléctrica externa, esta debe ser con un inversor de alta potencia necesaria para inyectar todo el sobrante a la red. En todo ello, numerosas simulaciones con análisis imaginarios y de campo son necesarios para ello.

NOTA: Dado que en mi país no tengo las instalaciones necesarias para hacer experimentación, sólo simulaciones en mi computadora personal, hago un llamado a profesionales, investigadores, estudiantes y universidades para poder trabajar en conjunto esta temática y así yo pueda concluir mi tesis doctoral con dos publicaciones internacionales incluido. Gracias a quien escriba a jorgemirez2002@gmail.com


voltage_current_during_fault_dc_microgrid_conductor

La figura muestra el caso de la separación de dos conductores en contacto y colocados horizontalmente, los cuales estan en contacto por presión horizontal. A ellos se les hace pasar una corriente que fluye continuamente hasta que se inicia la falla. La curva representa el voltaje que se establece durante la separación de los conductores y que en situación normal no crearía una diferencia de potencial, al final de la falla se observa que se establece el voltaje nominal de la fuente de alimentación del circuito de prueba. La corriente hace lo mismo, desde su valor nominal en funcionamiento normal, sufre una caída progresiva hasta que el arco se extingue y ya no hay flujo de energia entre los dos conductores separados. La figura muestra los resultados de un modelo experimental, sin embargo, se puede hacer simulaciones numéricas mediante métodos de series para entender el fenómeno de mejor manera.


simulation_reconection_time_distribuited_network_electric

La presente entrada muestra una simulación que conlleva a calcular la duración media entre fallas. En un post anterior había mostrado durante un periodo de tiempo de 100 años como es que mediante aleatorios se determinaba que años había fallas y que años no. Después de cada falla, surge la necesidad de reparar el sistema, para ello las empresas eléctricas disponen de personal y equipo para minimizar el tiempo de inactividad de la red eléctrica, toda vez que ello representa dinero y malestar para el usuario. La gráfica muestra de manera aleatorio los tiempos de recuperación o de reconexión de la interrupción la cual esta simulado en Matlab de MathWork Inc. Pero he ahí no acaba todo, hay que realizar una sumatoria de todos los tiempos y luego dividirlos entre el número de interrupciones durante dicho período para determinar la duración media entre fallas, en que la unidad de medida es de horas/falla… Espero les guste.


 

paper_energy_management_of_distribuited_resources_in_microgrids

… to IEEE CWCAS 2014 in collaboration with my colombian colleagues
(URL: http://www.ieee.org.co/e.php?id2=22&id=15&t)

now I am member of Technical Program Committee de 2015 ISGT-LA Conference on Innovative Smart Grid Technolgies. Octuber 5-6-7, 2015. Montevideo – Uruguay.


now i am member of Technical Program Committee de 2015 ISGT-LA Conference on Innovative Smart Grid Technolgies. Octuber 5-6-7, 2015. Montevideo – Uruguay.

Please visit

http://www.isgtla.org/Programcommittee.html

The Web Site of 2015 ISGT-LA Conference

http://www.isgtla.org


estadisticas_de_fallos_en_la_red_statical_faults_network_electrical

Los fallos más frecuentes en una alimentación pública suelen ser:

• Variaciones y huecos de tensión
• Micro cortes
• Picos de voltaje, transitorios
• Interrupciones de corriente

Las perturbaciones más importantes que provienen de las cargas son:
• Cargas no lineales
• Armónicos
• Corrientes pulsantes
• Picos de carga, cortocircuitos

La calidad de un suministro de energía eléctrica se debe caracterizar por la fiabilidad y la calidad del voltaje. Al parecer un fallo de alimentación, por ejemplo un cortocircuito próximo al usuario, con caídas de tensión del 50 % o más, se debe acudir a otra vía de alimentación, separar la instalación de la red y garantizar el suministro eléctrico a las cargas sensibles. Las variaciones de frecuencia y fase en la red son poco frecuentes y causan menor perjuicio a las cargas, que las desviaciones del voltaje. Muchos procesos admiten un amplio rango de la frecuencia de alimentación, y sin embargo, son altamente sensibles a huecos de tensión, distorsión armónica en voltaje y transitorios.

La campaña de medición (UNIPEDE-DISDIP) realizada en 9 países europeos, analizó las causas y número de fallos de la alimentación en Media Tensión, en 10.000 usuarios. El resultado se muestra en la figura del presente post.


diagrama_charge_battery

La regla del amperio-hora para carga de las baterías de ácido-plomo es considerado como el más eficiente criterio de carga y que considera el tiempo de carga, con ello se logra una excelente performance de éste método para mantener la vida útil de la batería. Un ejemplo de esta aplicación es la que describimos en este post. Cuando la batería esta cargando, la corriente de carga Ic, el voltaje de carga Uc, la diferencia de potencial Eb entre la placa positiva y la placa negativa de la batería y el resistir interno Rb de la batería cumplen la ecuación descrita. Sólo cuando Uc > Eb la batería puede ser cargada. Durante la primera etapa, Eb es muy bajo, el voltaje Ub inicia con un pequeño valor, mientras la corriente permanece constante a un valor referencial, llamado: valor máximo de corriente. El set point de la corriente de carga está cerradamente relacionado con la capacidad de la batería. Cuando la diferencia de potencial de la batería gradualmente se incrementa, el voltaje de carga crece y con ello la batería puede ser cargada acorde a la ecuación mostrada. El segundo paso inicia cuando el voltaje de la batería alcanza cierto nivel, el cual es definido por las características de la carga, dependiendo de su capacidad y el número de celdas de la batería. Generalmente, esto es un 90% del total de la capacidad de carga de la batería. Durante esta fase, las variables de control actuán sobre la corriente y el voltaje. El voltaje se mantiene in cambiable en un mismo valor, mientras la corriente gradualmente decrece hasta el value set de la etapa inicial. El sistema de carga es por lo tanto muy complejo.


orden_carga_descarga_bateria

Las baterías son sistemas de almacenamiento de energía en forma química que capturan el exceso de energía producida por las fuentes de energía renovables en el caso de una microred. Las ordenes de carga y descarga van condicionadas entre otras cosas por el voltaje adecuado de carga y por el nivel de voltaje suficiente que dar la orden de descarga. En ambos casos, un monitoreo continuo del estado del sistema se debe realizar, a fin de determinar el momento necesario para ello. También en los procesos de simulación se puede apreciar la intensidad de dichas corriente de carga y descarga y las potencias que involucra, esto sirve para determinar la capacidad de los conductores, el tamaño de las baterias y también las características particulares de la batería que lo hagan resistente a los procesos de carga y descarga. En la figura se observa lado izquierdo superior la orden para realizar la carga de la batería, y en la parte izquierda inferior, la orden binaria para proceder al proceso de descarga de la batería. Las curvas en la ventaja de la derecha lo pueden consultar en post anteriores, pero describe las diferentes variables involucradas en el funcionamiento de la batería. Esto ha sido simulado en Matlab/Simulink de MathWorks Inc.


MG_March_2014_1 MG_March_2014_2 MG_March_2014_3 MG_March_2014_4 MG_March_2014_5 MG_March_2014_6

 

Este modelo ha ido mejorando en colaboración con colegas extranjeros, suena bien y vamos por buen camino… que sigamos progresando !! … están los componentes de la microgrid, esta es de corriente continua y alterna. Un escenario ha sido modelado a fin de ser considerado como estudio importante de un caso típico. La simulación se realiza en Matlab/Simulink de MathWorks Inc. El modelamiento se ha hecho en base a la literatura científica y libros  de relevancia consultados….


panel_solar_bateria_regulador_lampara

En las residencias o casas de campo se suelen utilizar sistemas aislados de capacidad suficiente para el domicilio. En muchos casos, el sistema consiste de paneles solares, un regulador, un sistema de almacenamiento de energía eléctrica mediante baterías (cualquiera que sea su tipo) y cargas eléctricas, en esta simulación se ha considerado una carga eléctrica constante que emula la iluminación que se enciende hacia el atardecer y se apaga con el alba. Durante el día se a asumido una radiación solar constante, sin embargo, esto se puede cargar data de campo para hacer el estudio más real. Este modelo es bastante simplificado y de base para estudios e investigaciones más avanzadas. Hecho en Matlab/Simulink de MathWorks Inc.


bateria_microgrid_alvaro

Un proceso de simulación tiene que ver mucho con el adecuado criterio de los valores reales que como datos deben alimentar (ingresar) al programa a fin de que éste lo pueda procesar y obtener resultados fiables. En el caso de una red eléctrica normal o que sea microgrid, la magnitud del voltaje es algo que aparte de ser sencillo de medir (en el caso de AC mucho más fácil que en DC) es un dato importante de la condición de funcionamiento de la red eléctrica. El voltage varía aleatoriamente entre un rango considerado como válido por la normativa eléctrica de +/- 5%, sin embargo, dichos valores hacia arriba o hacia abajo, pueden determinar la condición de carga o descarga de una batería. La descarga estaría asociada a un proceso de compensar la pérdida de voltaje o suministro por demanda no atendida. El analizar los datos de performance son de hecho necesarios, es por ello que observan en la figura, una imagen de simulación de batería con varias salidas a forma de archivo de datos *.mat; ya con esos datos se puede trabajar en entorno Matlab, con más detalle y obtener comportamiento de mucho más variables …


curso_matlab_simulink_Jorge_Mirez


microgrid_ac_high_frecuency_1 microgrid_ac_high_frecuency_2

En esta entrada muestro un ejemplo de un DIEMS implementado en una microgrid de alta frecuencia. Para el pronóstico de las potencias entrantes y salientes lo han hecho mediante un red neuronal fuzzy. Con ello han podido optimizar los costos de operación. La optimización tiene que ver de todas formas con dinero. El tiempo de vida de la batería se ha extendido, eso es bueno, considerando que las baterías son elementos que en unos años hay que cambiarse y además son contaminantes. En la gráfica superior se  nuestra el esquema de la microgrid de alta frecuencia (HFAC) y el DIEMS. En la parte inferior se dan a saber los resultados con o sin DIEMS: Es un tema muy interesante y se necesitaría muchos entradas para mostrar códigos y seudocódigos, pero los iré mostrando a pocos en el blog. Espero esto les sirva estimados cyberlectores.

 


communication_infraestructure_of_micro_grid_central_control_esqueme


El papel es el de proveer un camino energéticamente favorable para la reacción. Cuando a un mismo sobrepotencial, una determinada reacción electroquímica ocurre con velocidades diferentes dependiendo del sustrato electródico, a este fenómeno se le da el nombre de electrocatálisis.

La electrocatálisis puede definirse como el estudio o la determinación de la cinética de una reacción en función de parámetros macroscópicos como potencial aplicado al electrodo, concentración y temperatura.

La electrocatálisis puede definirse como el estudio o la determinación de la cinética de una reacción en función de parámetros macroscópicos como potencial aplicado al electrodo, concentración y temperatura. La electrocatálisis constituye una fuente de información de las reacciones heterogéneas multielectrónicas que implican especies reactivas y productos que transfieren sus electrones en la interfaz electrodo (catalizador)/solución electrolítica (E/E). Otro sistema heterogéneo de importancia tecnológica es aquel que se forma una interfaz sólido/gas.

La electrocatálisis trata sobre reacciones entre las especies que se adsorben sobre la superficie del catalizador. El papel de la superfici electrocatalítica es de proveer un camino energéticamente favorable para la reacción. Naturalmente, con el fin de encontrar una explicación acerca de la actividad catalítica de las sustancias, es esencial examinar las propiedades de la superficie más que en el seno del material. La característica de un átomo en la superficie es que éste tiene menos átomos vecinos que el átomo en el interior o en el seno del material. Esta coordinación no-saturada es la razón por la cual las propiedades electrónicas y vibracionales y algunas veces las posiciones cristalográficas de los átomos en la superficie difieren de la de los átomos en el seno del material. Por otro lado, las palabras activación y superficie del electrodo son términos muy usuales e inexactos que involucran un trabajo experimental y teórico a nivel molecular y/o atómico. La reacción con los sitios de superficie y su reactividad hacia el aducto en la interfaz E/E, puede dar lugar a la formación de complejo(s) de superficie.





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