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Sistema de medición fasorial para el desarrollo de redes inteligentes Disertante: Lucas Di Lillo
Avalan el Proyecto:
Objetivo Desarrollar un sistema de Medición Fasorial de aplicación directa en el Sistema Eléctrico Argentino (SADI), establecer las bases para su producción seriada y desarrollar las plataformas de ensayo y prueba.
El INTI es el Instituto Nacional de Metrología de la Argentina, es decir, el Instituto responsable de
los patrones nacionales de medida
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clock
Centro de Simulación Computacional
Grupo de Procesamiento de la Información
El grupo se formó en el 2005 dentro del Laboratorio de Aplicaciones Electrónicas de la
FIUBA. En el 2011 se integró con otros grupos para crear el CSC en el recientemente
formado Polo Tecnológico de Buenos Aires (ex-bodegas Giol). Consta de 3
investigadores, 2 postdocs, 5 doctorandos, 1 técnico, y 5 tesistas de grado.
Principales líneas de trabajo: •Investigación aplicada: procesamiento de señales de radar, comunicaciones por la red eléctrica (PLC), redes inteligentes de distribución eléctrica (Smart-Grid) y redes de sensores inalámbricos. •Investigación básica: procesamiento de señales, comunicaciones y teoría de la información •Formación de recursos humanos
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ESTUDIOS ELÉCTRICOS
MEDICIONES ESPECIALES Y ASISTENCIA TÉCNICA
LABORATORIO DE ALTA TENSIÓN
Universidad Nacional de La Plata Facultad de Ingeniería
Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctricos – Laboratorio de Alta Tensión
Los fines generales del IITREE son la realización de actividades de transferencia tecnológica en el área electroenergética y electromecánica, como asimismo la investigación tecnológica y
científica, y su interrelación obligada con la docencia de pre y posgrado.
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Problema tecnológico a abordar: afrontar el crecimiento del SADI
El cambio estructural del SADI produce una modificación en su comportamiento dinámico ya que varían los modos dominantes de oscilaciones electromecánicas.
Es de suma importancia disponer de un sistema de medición de alta resolución, basado en mediciones fasoriales, para cuantificar, de forma rápida y segura los posibles eventos que podrían determinar un riesgo de colapso del SADI.
La supervisión de los principales nodos del sistema permitirá obtener información en tiempo real y con una base de tiempos única de tensiones y corrientes, potencia activa y frecuencia.
El proyecto pretende desarrollar toda la tecnología necesaria para implementar un sistema de medición fasorial en el SADI, definir las bases para la producción masiva de unidades de medición fasorial y desarrollar las plataformas de prueba de las mismas.
PMU
Etapas del Proyecto
Subproyecto 1. Desarrollo de un PMU comercial que cumpla con la norma internacional IEEE C37.118.1-2011
Componente 1: Prueba y selección de algoritmos para estimación de los sincrofasores
Componente 2: Desarrollo de transductores de corriente y tensión para adaptar las señales de ingreso a la electrónica del PMU
Componente 3: Desarrollo del módulo de comunicación del PMU
Componente 4: Implementación de la electrónica del PMU y del software embebido
Etapas del Proyecto
Subproyecto 2. Desarrollo de la plataforma de ensayo de los PMU según la norma IEEE C37.118.1-2011 e IEC 61000
Componente 1: Desarrollo de un sistema de referencia para la calibración de PMUs
Componente 2: Implementación de los Ensayos de Compatibilidad Electromagnética y Seguridad eléctrica
Etapas del Proyecto
Subproyecto 3. Desarrollo herramientas de software para el procesamiento y análisis de los sincrofasores a fin de contar con herramientas de análisis de la red eléctrica que permitan transformar los datos provistos por la red de sincrofasores en información útil para la toma de decisiones y el diagnostico.
Componente 1: Desarrollo e implementación del software de procesamiento y análisis de los sincrofasores
Componente 2: Optimización de la red de sensores
Presupuesto del Proyecto
Total : $ 19.068.700
$ 8.957.797,00
$ 990.000,00 $ 1.878.000,00
$ 908.000,00
$ 5.065.103,00
$ 230.000,00 $ 776.000,00 $ 160.000,00 $
103.800,00
Bienes de Capital Consultoria y Servicios Viajes y Viaticos Materiales e Insumos Recursos Humanos Infraestructura Gastos Administrativos Otros Costos Becas y Capacitaciones
SISTEMA DE REFERENCIA PARA LA CALIRBACIÓN DE PMUS
FREQUENCY RAMP DYNAMIC FREQ RAMP TEST
max mean min max
C37.118 passed
TVE (%)
0,08 0,04 0,001 1
FE (Hz) 0,004 0,0036 0,0031 0,005 RFE
(Hz/s) 3x10-6 3x10-6 3x10-6 0,1
AMPLITUDE MODULATION DYNAMIC AMPLITUDE MODULATION TEST
max mean min max C37.118 passed TVE (%) 0,075 0,033 0,001 3 FE (Hz) 0,015 0,006 0,0001 0,06
RFE (Hz/s) 0,33 0,19 0,002 3
Results of comparison between METAS and INTI for amplitude modulation tests
1.PHASE MODULATION
DYNAMIC PHASE MODULATION TEST
max mean min max
C37.118 passed
TVE (%) 0,073 0,057 0,043 3 FE (Hz) 0,05 0,03 0,0001 0,06
RFE (Hz/s)
2,61 1,63 0,02 3
Results of comparison between METAS and INTI for phase modulation test
1.PHASE MODULATION 1.PHASE MODULATION
PHASE MODULATION
PHASE STEP
DYNAMIC PHASE STEP TEST max max C37.118 passed
Response time (s) 0,038 0,199 Delay time (s) 0,0023 0,005 Overshoot (%) 1,8 5
Results of comparison between METAS and INTI for Phase step tests.
TVE (%) between METAS and INTI estimations
METAS vs INTI
max mean min max C37.118
TVE (%) 0,009 0,003 0,0004 1
Magnitude and phase comparison between METAS and INTI reference systems
FE (Hz) between METAS and INTI estimations
METAS vs INTI
max mean min max C37.118.1 (Hz)
FE (Hz) 0.003 0.0007 0.000005 0.005
EL IITREE-FI-UNLP tiene a su cargo el desarrollo e implementación del software de procesamiento de los sincrofasores, la implementación del concentrador y del servidor para el respaldo de los datos. Adicionalmente, colaborará con el INTI en la realización de las pruebas de Compatibilidad Electromagnética del equipamiento a desarrollar.
Estructura general del sistema de Medición Fasorial a implementar por el IITREE
Realiza la recepción y decodificación de datos de las PMU para su posterior alineamiento temporal y transmisión al software y el servidor de respaldo.
Estructura general del Concentrador de Datos (PDC)
El servidor de respaldo gestiona y procesa los datos de cada PMU para su almacenamiento en un disco duro de respaldo.
Estructura general del Servidor de Respaldo
El Analizador es el principal bloque del módulo online. El mismo se encarga de la administración temporal del procesamiento, de la visualización de los datos y del análisis para la detección de perturbaciones que ameriten su evaluación con respecto a los modos de oscilación presentes. En el caso en que se requiera el análisis mencionado, este componente activa el correspondiente Procesador Prony. El componente Procesador Prony tiene como función principal el cálculo optimizado del método de Prony para la ventana de datos asignada. Se incluyen tantos componentes ejecutándose en paralelo con las demás tareas como número de PMUs a analizar se hayan configurado, optimizando de esta manera la latencia de los resultados.
Estructura general del software de procesamiento On-Line
Estructura general del software de procesamiento On-Line
Estructura general del software de procesamiento Off-Line
El Analizador es el principal bloque del módulo Off-Line. El mismo se encarga de la administración temporal de los registros, y define el procesamiento específico a realizar por el Procesador Matemático. El software de procesamiento Off-Line permite analizar registros de eventos específicos del sistema de potencia, ya sea desde un registro con alta frecuencia de muestreo (Registros COMTRADE) como desde las propias mediciones fasoriales, las cuales pueden recuperarse desde la base de datos o desde los archivos de respaldo.
Recursos y esquema de conexión del sistema de medición
El sistema de procesamiento requiere de un mínimo de dos PCs. Una de ellas se la dedica al funcionamiento del Concentrador y el Servidor de Respaldo, incluyendo también los discos duros adicionales donde se realizará el backup de los datos. En la segunda PC, se ejecutarán los software de procesamiento, tanto online como offline. Para ello, el usuario deberá seleccionar qué modulo del software desea ejecutar.
Diseño CSC: Diagrama en bloques del sistema de medición fasorial
Entradas
Filtro antialiasing Demodulador trifásico (3PD)
Elimina secuencia nula Demodula secuencias positiva y negativa
Conversores
Pre-filtros digitales PLL Compensación
final
Algunos Resultados
Prototipo completo armado y funcionando Placa analógica (2do prototipo finalizado), ensayada y contrastada Placa digital 24 canales finalizada y ensayada GPS propietario funcionando, ensayado y contrastado con GPS patrón. Software de adquisición funcionando, generando los 3 tipos de archivos COMTRADE Software WEB terminado y funcionando. Rutina sincrofasores generada por CONICET probada y funcionando Actualmente en proceso: implementación software en Linux
Hasta 32 canales analógicos en placas de 8 canales configurables independientemente como tensión, corriente o entrada analógica. Circuitos de protección en cada entrada. Aislación galvánica. Filtrado anti-aliasing activo de 5to. Orden con frecuencia de corte programable por software. Muestreo simultáneo en todos los canales. Canales de tensión analógicos: 115/√3 V. Canales de corriente analógicos: 1 A – 5 A. Canales de entrada analógica configurable en Volt o mA. Frecuencia de muestreo: hasta 160 muestras por ciclo. Resolución 16 bits. Precisión mejor de 0,2 %. Canales digitales de entrada: hasta 4 placas digitales de 24 canales opto aislados y 4 salidas por relé. Total: hasta 96 canales digitales de entrada y 16 salidas por relé. El sistema permite generar en forma simultánea 3 tipos de registros:
Registros de alta velocidad con tiempos definibles de pre-falla post-falla y de falla extendida. Hasta 160 muestras / ciclo. Registros de baja velocidad con tiempos definibles de pre-falla y post-falla (RMS, 1 muestra/ciclo): Registros de U, I, S, P, Q, f, Cos φ, diferencias de fase con un canal de referencia. Registro Histórico diario, (Trend Recording) con tiempo de muestreo definible, ej. 1 muestra por seg. Registros de U, I, S, P, Q, f, Cos φ.
Fuente de alimentación
Entradas analógicas (8 entradas)
Entradas digitales (24 entradas)
Procesador de señales Almacenamiento sólido
Computadora
Av. General Paz Nº 5445 Casilla de correo 157 | B1650KNA San Martín | República Argentina Email: ldili@inti.gob.ar
¡Muchas Gracias!
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