Jornadas de calidad de la energía ADDECA 2006 Eduardo A. Cano Plata eacanopl@unal.edu.co www.docentes.unal.edu.co/eacanopl

Objetivos del Análisis de PQ Verificación de los índices de calidad. Soluciones a los problemas, filtros y puestas a tierra. Estudios de sistemas estacionarios. Selección de equipos en presencia de ruido… Análisis más común problema Modelación Análisis de Red Indices solución Propuesta

No existe una norma estándar para la extracción de transitorios. Medición de potencia trifásica Cumplimiento de Limites en los índices IEC En particular 61000-3-2 61000-4-7 61000-4-15 61000-4-30 SE INTERESA POR EL EQUIPO Y LA COMPATIBILIDAD QUE ESTE TIENE CON EL SISTEMA IEEE En particular Std. 1459 Std. 519 Std. 1159 Std.100. INTERESA EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN ENTRE INDUSTRIAL Y COMPAÑÍA DE SUMINISTRO. No existe una norma estándar para la extracción de transitorios.

1. Marco conceptual: Energía ¿Objeto o Proceso? Calidad ¿ Atributo o grado de excelencia? La calidad de la energía eléctrica vista como una serie de atributos de un objeto físico.

1. Marco conceptual: Entendiendo la electricidad como un producto soportado por unos servicios, al termino PRODUCTO se le asignan atributos y el termino SERVICIOS es manejado desde el punto de vista comercial. Esto plantea la siguiente desagregación:

1. Marco conceptual : A. Servicios técnicos asociados con el producto. 1. Planificación de la operación: Seguridad del suministro. Confiabilidad del suministro. Estabilidad de tensión de la red. Estabilidad angular del sistema. Control frecuencia - potencia.

1. Marco conceptual : A. Servicios técnicos asociados con el producto. 2. Explotación del sistema: Supervisión, monitoreo y control de la operación. Mantenimiento (preventivo y correctivo).

1. Marco conceptual : B. Servicios comerciales asociados con el producto. 1. Gestión de la demanda: Megavatios instalados contra servicios energéticos prestados. Ecología contra megavatios instalados. 2. Automatización de la red: Integración de la parte técnica a la comercial

1. Marco conceptual : C. Atributos técnicos del producto: 1. Régimen transitorio: Fluctuaciones acíclicas de tensión Rápidas Lentas Interrupciones forzadas Muy corta duración corta duración Larga duración

1. Marco conceptual : C. Atributos técnicos del producto: 2. Régimen estacionario: Regulación de tensión Regulación de frecuencia Desequilibrio de tensiones de fase Fluctuaciones cíclicas de tensión( Flicker). Interrupciones programadas Nivel de distorsión armónica.

2.Definiciones : Flicker:Es una variación en la frecuencia de la tensión de entrada con una duración suficiente como para percibir un cambio en la intensidad luminosa en lámparas incandescentes ordinarias (frecuencias del orden de 15-30 Hz)

2.Definiciones : Armónico: Es una componente senoidal de una onda periódica con una frecuencia que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental. Interrupción: Es la pérdida completa de tensión durante un período de tiempo Disturbios momentáneos: Es cualquier variación en el nivel de tensión de estado estacionario de suplencia a los equipos del usuario.

2.Definiciones : Ruido: El ruido eléctrico es una señal eléctrica indeseable, que produce efectos impredecibles en los equipos susceptibles. Sobretensión: Es un incremento RMS de la tensión sobre el nivel permitido a frecuencia industrial con una duración mayor a 2 minutos. Caída de tensión (SAGS –DIPS): Es una reducción en la tensión eficaz por debajo de lo permitido a frecuencia industrial con una duración mayor a medio ciclo pero menor a 2 minutos.

Elevación de tensión (SWELL): Un incremento en el valor eficaz de la tensión por encima de lo permitido a frecuencia industrial, con duración mayor a medio ciclo y menor a unos pocos segundos.

Transitorio: Es un evento de alta frecuencia súper impuesto a la señal AC. La duración es por lo general inferior a medio ciclo, puede ser aditivo o sustractivo y es oscilatoriamente amortiguado. Baja Tensión: Una tensión por debajo de lo permitido a frecuencia industrial de duración mayor a 2 minutos Interarmónico: Es una componente senoidal cuya frecuencia no es un múltiplo entero de la frecuencia industrial Ranura de tensión:Es un disturbio en la onda de tensión causado por el normal funcionamiento de los puentes rectificadores.

CEM La Compatibilidad Electromagnética (CEM) es la habilidad de un equipo eléctrico de funcionar correctamente inmerso en un ambiente ruidoso. Existencia de un canal de acoplo  ruido. El acople al ruido puede ser por Radiación, Inductivo ó Capacitivo (electrostático). Estudio a través de los campos electromagnéticos. Particularmente se resuelve la ecuación de difusión, evaluando las condiciones de contorno (apantallamiento).

Curva de susceptibilidad de computadoras

Series y Análisis de Fourier Función Periódica Funciones Ortogonales e.g. es un Grupo de funciones ortogonales sobre el intervalo .

Series de Fourier o donde T : el periodo de la función f

Por el uso de relaciones ortogonales, tenemos

Forma Compleja Simetrías de onda Función Par : ( no hay términos seno ) ( no hay términos coseno ) Función Impar: Simetría de media onda: ( no hay armónicos pares )

Transformada de Fourier

Transformada Discreta de Fourier donde y . Fast Fourier Transform (FFT) son métodos numéricos que hacen el calculo rápido de la DFT siempre y cuando sea múltiplo de 2 el numero de muestras.

Definiciones Básicas de Cantidades Armónicas Armónicos Característicos en conversores , n = 1, 2, ... , p = 6, 12, 18, ... Interarmónicos y Subarmónicos -Frecuencias armónicas que no son frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental -El valor de la frecuencia es menor que el de la frecuencia fundamental

Cantidades Eléctricas Bajo Situaciones no Senoidales - Tensión y corriente instantáneas - Potencia instantánea - Potencia promedio (media) - Tensión y corrientes eficaces - Potencia aparente - Potencia reactiva - Potencia de distorsión - Factor de Potencia Total

Tensión y Corriente Instantáneos Potencia Instantánea y Promedio

Tensión y Corriente eficaz Potencias Aparente, Reactiva, y de Distorsión

Potencia en condiciones Senoidales Factor de Potencia Total No hay un consenso en la definición e interpretación física sobre potencia reactiva y de distorsión.

Medición de potencia trifásica: Teoría de potencia instantánea (p-q):

Medición de potencia trifásica: Transformación de similitud, T’= inv (T): Conservativa Eje c Eje b ib,eb Eje a ia,ea ic,ec 120 Eje - Eje -

Consideraciones Matemáticas: Definición de potencia en el Marco α-β-0 Teoría “p-q” propuesta por Akagi y Nabae [2]. son las componentes directas, de cuadratura y de referencia cero del marco de transformación de E. Clarke. Se puede definir la potencia eléctrica haciendo una combinación de la teoría “p-q” y análisis multirresolución con onditas

Consideraciones Matemáticas: Definición de potencia en el Marco α-β-0 Concepto: Bajo condiciones de estado estacionario p y q incluyen términos constantes solamente . Si aparece un transitorio, las componente p-q incluirá un termino oscilante.