ESCUELA POLITÉCNICANACIONAL
ESCUELA DE INGENIERÍA
DESARROLLO DEL SOFTWARE DE ADQUISICIÓN YPROCESAMIENTO DE DATOS PARA EL REGISTRADOR DIGITAL
DE DEMANDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE LA E.E.Q.
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DEINGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
HENRY GUSTAVO OBANDO JIMÉNEZRAÚL FERNANDO SOSA GUZMÁN
DIRECTOR: Ing. JAIME VELARDE
Quito, Octubre del 2001
DECLARACIÓN
Nosotros, Henry Gustavo Obando Jiménez y Raúl Fernando Sosa Guzmán,declaramos, que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sidopreviamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, quehemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en estedocumento.
La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechoscorrespondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley, Reglamento dePropiedad Intelectual y por la normatividad institucional vigente.
Henry Gustavo Obando Jiménez Raúl Fernando Sosa Guzmán
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Henry Gustavo Obando
Jiménez y Raúl Fernando Sosa Guzmán, bajo mi supervisión.
Ing. Jaime Velarde
DIRECTOR DEL PROYECTO
AGRADECIMIENTO
AI Ing. Jaime Velarde por su acertada dirección en la realización de este trabajo.
A los Ingenieros Oswaido Buitrón y Mario Barba por su apoyo en la realización .delpresente trabajo.
Al personal de la Empresa Eléctrica Quito por su colaboración durante laspruebas.
Henry Obando Jiménez
Raúl Sosa G'uzmán
-TI -• •»! j - ' '', -.1" • .• tó;
DEDICATORIA
A Dios por haber guiado rni camino.
A mis padres José y Anita, quienes siempre me han apoyado y me han dado la
fuerza éh mis momentos de flaqueza.
A mis hijas Karen y Andrea que son la razón de mi existir.
A todas las personas que ayudaron de cualquier manera en la culminación del
presente proyecto.
Henry Obando J.
DEDICATORIA
A Dios por iluminarme y por darme ía fortaleza para culminar mi carrera.
A mis padres y hermanos por su apoyo incondicional durante toda mi vida.
A rrii tía Mañanita por su,.apoyo y cariño incondicional .
Para aquella persona que me hace sentir especial y ha sido objeto de inspiración.
A todas las personas que de una u otra forma me ayudaron a la realización del
• " • " présente" trabajo
Raúl Sosa G.
CONTENIDO
CAPITULO 1
Información general del Registrador Digital de Demanda de
Energía Eléctrica.
Introducción _._ 1
1.1 Principio básico del funcionamiento del equipo
Registrador, 2
1.2 Componentes del sistema registrador— 3
1.3 Contador de energía por inducción. — — — 4
1.3.1 Estructura del contador de energía por inducción.» 4
1.3.1.a Sistema motriz — 5
1.3.1.b Sistema de frenado- - ~- 6
1.3.1.C Sistema numerador. „„ _... 6
1.3.l.d Soporte y terminales 7
1.3.2 Funcionamiento del medidor de energía por inducción - 8
1.3.3 Relaciones para la lectura de energía... „ 10
1.4 El blooue de registro. -• 10
1.4.1 Estructura del bloque de registro.- - - — 10
1.4.2 Funcionamiento del bloque de registro, -... 12
1.4.3 Características del bloque de registro. 13
1.4.3.a Canales de registro; - 13
1.4.3.b Capacidad de memoria. „ __. „_. 14
1.4.3.C Comunicación con el computador. - 14
1.5 Programación e instalación del equipo registrador 14
1.5.1 Programación del equipo de registro — — 14
1.5.1.a Conectar el equipo registrador.- - -• 14
l.S.l.b Programar el equipo registrador. — ~. 15
1.5.1.C Apagar el equipo registrador.™ „. 15
1.5.2 Instalación del equipo registrador* ~ 16
1.5.3 Descarga de datos del equipo registrador - ~~ 17
CAPÍTULO 2
Acoplamiento del Medidor de Energía Reactiva.
Antecedentes ~ ~ ~ 20
2.1 Medidor de energía reactiva....... _.... _ „ _... 20
2.1.2 Compensación de la Potencia Reactiva* — - 23
2.1.2.1 Condensadores de gran capacidad 25
2.1.2.2 Componentes. __ „ 31
2.2 Sensor / Emisor Reflectivo. - - 32
2.2.1 Optoacoplador reflevtivo. 32
2.2.3 Funcionamiento del optoacoplador reflectivo. 33
2.2.4 Conexión del optoacoplador reflectivo al equipo
registrador. 35
CAPÍTULO 3
Estructura del Software
Introducción. — - 38
3.1 Funcionamiento de sistema registrador — — — -... 38
3.1.1 Sistema registrador— — — — — - 38
3.1.1.1 Registrador de demanda de la EEQ 38
3.1.1.2 Computador personal 38
3.1.2 Obtención de datos— — - - — - - 39
3.1.2.1 Programación del equipo registrador. __ 39
3.1.2.2 Lectura de parámetros del equipo
registrador. — — — - 39
3.1.2.3 Extracción de datos almacenados en
el equipo. _ m___ _~~ 40
3.1.3 Procesamiento de datos. - 40
3.1.3.1 Ver datos guardados^ — — — — 40
3.1.3.2 Granearlos datos obtenidos .— „ 41
3.1.3.3 Trabajo con otras aplicaciones - - 41
3.2 Descripción de los procesos. _ 41
3.2.1 Cabeceras de transmisión — - - — 42
^ 'J 1 1 Primar hvtí* ~ - - ™ 49J.>í.-U.JL J. J. JULJLltl Uj LC. - "" ~+¿i
3.2.1.2 Segundo byte; • 42
3.2.1.3 Tercer byte — 43
3.2.1.4 Estructura posterior del bloque-™ — 43
3.2.3.4.1 Bytes del 4 al 7. ____ 43
3.2.3.4.2 Bytes del 8 al 19. 44
3.2.3.4.3 Bytes del 20 al 34. 44
3.2.3.4.4 Bytes del 35 al 48. 44
3.2.3.4.5 Bytes del 49 al 52. — 45
3.2.3.4.6 Bytes del 53 al 56. _____ _ 45
3.2.3.4.7 Bytes del 57 al 58. ^ „ 45
3.2.3.4.8 Bytes del 58 al 59. - 45
3.2.3.4.9 Bytes del 60 al 128. -~ — 45
3.2.2 Proceso de programación „ __ 46
3.2.2.1 Parámetros que intervienen en la
programación. _ 46
3.2.2.1.1 Subestación „ 46
3.2.2.1.2 Número del equipo.— 46
3.2.2.1.3 Constantes de los medidores de
potencia activa y reactiva — 47
3.2.2.1.4 Constante de voltaje. - 47
3.2.2.1.5 Constante de corriente.^. 47
3.2.2.1.6 Fecha de instalación 48
3.2.2.1.7 Fecha de inicialización. — 48
3.2.2.2 Protocolo de comunicaciones para la
programación 49
3.2.3 Proceso de lectura de parámetros— - — 50
3.2.3.1 Información sobre la lectura de parámetros. 50
3.2.3.2 Forma de realizar una lectura de parámetros. 51
3.2.3.3 Flujograma de la lectura de parámetros. 51
3.2.3.4 Explicación del bloque enviado _. 53
3.2.4 Proceso de lectura de datos almacenados en el
registrador.- — 53
3.2.4.1 En qué consiste la lectura de datos 53
3.2.4.2 Forma en la que vienen los datos del
registrador. _ 53
3.2.4.3 Corte de energía. 56
3.2.4.4 Problemas en un corte. - - 57
3.2.4.5 Flujograma del proceso de adquisición
de datos. 58
3.2.4.6 Aclaraciones sobre el flujograma 61
3.2.4.6.1 Números de corte. - — -- 61
3.2.4.6.2 Corte significativo,.^ „ 62
3.2.4.6.3 Bytes que indican fin de
transmisión. 62
3.2.5 Almacenamiento de los datos en archivos. 63
3.2.5.1 La carpeta Sistema. 64
3.2.5.2 Introducción a una subestación. 64
3.2.5.3 Proceso de almacenar los datos. 65
3.2.5.4 Forma en la que se almacenan los datos 67
3.2.6 Programación luego de extraer los datos del
registrador. _ _.. 69
3.2.7 Proceso de agregar una subestación al computador 70
3.2.8 Otros archivos con los que cuenta el programa. 72
3.2.8.1 Carpetas con el nombre de las
subestaciones. 72
3.2.8.2 Archivo fechas.sad " - - 72
3.2.8.3 Archivos del tipo mes_año 72
3.2.9 Gráficos que realiza el programa. - — 73
3.3 Subrutinas generales utilizadas - 76
3.3.1 Definición del CRC 76
3.3.2 Idea básica del CRC— - - ~~ 76
3.3.3 Implementación del CRC en Visual Basic. 80
CAPITIULO 4
Análisis de pruebas y resultados.
Antecedentes - - - - — - 83
4.1 Método de verificación. - 83
4.1.1 Conexión en el laboratorio, - 83
4.1.2 Forma de verificación de resultados— ~ 85
4.1.3 Análisis de resultados. 86
4.1.4 Prueba uno activa, uno reactiva. 88
4.1.4.1 Tabla de resultados 88
4.1.4.2 Gráficos; 98
4.1.4.3 Errores con respecto al "Nanovip" 100
4.1.4.3.1 Energía activa.-- - 101
4.1.4.3.2 Energía reactiva. 102
4.1.4.3.3 Voltaje 103
4.1.4.3.4 Corriente. 104
4.1.5 Prueba cuatro activa, cuatro reactiva - Í05
4.1.5.1 Tabla de resultados 105
4.1.4.3 Errores con respecto al "Nanovip" - 109
4.1.5.3.1 Energía activa 109
4.1.5.3.2 Energía reactiva. 110
4.1.5.3.3 Voltaje y corriente,™ 112
4.2 Análisis en la Subestación #12 (La Floresta \, 113
4.2.1 Tabla de resultados. __ „.„ _ „ „. 114
4.2.2 Gráficos. : 122
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones 131
Recomendaciones - ~ - 133
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
FIGURAS
CAPÍTULO 1
Figura 1.1 Diagrama esquemático del Sistema Registrador. __ 3
Figura 1.2 Estructura del contador de energía por inducción
monofásico -~ - __. 4
Figura 1.3 Estator _ „ ___„ 5
Figura 1.4 Rotor ~ - 6
Figura 1.5 Sistema de Frenado 6
Figura 1.6 Sistema Numerador „ 7
Figura 1.7 Soporte y Terminales - -» — - 7
Figura 1.8 a) Diagrama de conexiones internas de un medidor
monofásico de energía, b) Distribución de flujo
producido por la bobina de voltaje, c) Distribución
de flujo producido por la bobina de corriente.
d) Torque motor producido por la interacción entre
el flujo de la bobina de voltaje y las corrientes
de Foucault generadas por el flujo de la bobina
de corriente —•— ~ ~ • 8
Figura 1.9 Estructura del bloque de registro- — ~ 11
Figura 1.10 Componentes del bloque de registro „ „ 12
Figura 1.11 Diagrama de conexiones del registrador digital
de demanda para un sistema a) trifásico de cuatro
hilos b) bifásico de tres hilos - ~ - - 13
Figura 1.12 Disposición física de la instalación del registrador
digital de demanda en un sistema bifásico de tres hilos. JL7
CAPÍTULO 2
Figura 2.1 Medidores de energía reactiva monofásico y
trifásico Landis £ Gyr 21
Figura 2.2 Medidor de energía reactiva Landis & Gyr MM2000
Proporcionado por la Empresa Eléctrica Quito- — - 22
Figura 2.3 Estructura interna del medidor de energía reactiva
Landis & Gyr - • - - 22
Figura 2.4 Diagrama fasorial de potencias - - 23
Figura 2.5 Diagrama fasorial de potencias con potencia reactiva
netamente inductiva OL 26
Figura 2.6 Diagrama fasorial de potencias con potencia reactiva
inductiva y capacitiva ( QL y Qc ) — - 26
Figura 2.7 Optoacoplador reflectivo TIL 139 — ~~~ — 33
Figura 2.8 Polarización del optoacoplador reflectivo — — 34
Figura 2.9 Ubicación del sensor en el medidor de energía
re<dt-Lj. \ " ~ " " ~ " '"" " " j.j
Figura 2.10 Sensor TIL 139 y placa de fljamiento „ 36
Figura 2.11 Conexión del sensor al equipo registrador ~- 37
CAPÍTULO 3
Figura 3.1 Flujograma de recepción de datos - 52
Figura 3.2 Proceso de entrada del voltaje al microcontrolador 54
Figura 3.3 Flujograma de adquisición de datos „ _ 60
Figura 3.4 Flujograma del proceso realizado en un corte de
Energía _ _ __ 61
Figura 3.5 Flujograma de la existencia o no de una subestación _ _65
Figura 3.6 Flujograma de la forma de guardar los datos en
archivos _ 67
Figura 3.7 Flujograma de loa forma de agregar una subestación
TJ íirricf"!"""! f\"A (*Y\ "Pí1 „ __ 70JVCgJLo LJL clLLtl CU U Ll U _C V_^ —" "~ / _¿i
Figura 3.8 Flujograma de la forma de recuperar datos y luego
granearlos ~ ~ — — —75
Figura 3.9 Ejemplo del cálculo del CRC „. „ 78^3 *j j_
Figura 3.10 Ejemplo de comprobación del CRCL __ „ „ 79
Figura 3.11 Flujograma de cálculo del CRC — - 81
CAPÍTULO 4
Figura 4.1 Conexión de las cargas y los medidores en el
laboratorio - - 84
Figura 4.2 Gráfico de los medidores mas el Nanovip - — 87
Figura 4.3 Voltaje promedio para la prueba 1 activa, 1 reactiva 99
Figura 4.4 Gráfico de voltaje para el día 3 prueba 1 activa
1 reactiva 100
Figura 4.5 Voltaje para un día de la prueba 4 activa, 4 reactiva 112
Figura 4.6 Voltaje promedio en la subestación La Floresta 123
Figura 4.7 Gráfico de 1 Corriente promedio en la subestación
La Floresta „ __ _ „ 124
Figura 4.8 Comportamiento de la Energía Activa en el día 2
en la prueba realizada en la subestación La Floresta 125
Figura 4.9 Comportamiento de la Energía Reactiva en el día 2
en la prueba realizada en la subestación La Floresta 125
Figura 4.10 Comportamiento del Voltaje en el día 2 en la prueba
realizada en la subestación La Floresta 126
Figura 4.11 Comportamiento de la Corriente en el día 2 en la
prueba realizada en la subestación La Floresta 126
Figura 4.12 Comportamiento de la Energía Activa en el día 3
en la prueba realizada en la subestación La Floresta 127
Figura 4.13 Comportamiento de la Energía Reactiva en el día 3
en la prueba realizada en la subestación La Floresta -127
Figura 4.14 Comportamiento del Voltaje en el día 3 en la prueba
realizada en la subestación La Floresta 128
Figura 4.15 Comportamiento de la Corriente en el día 3 en la
prueba realizada en la subestación La Floresta ~ -.... 129
PRESENTACIÓN
Para, un mejor control de la demanda de energía eléctrica, la Empresa
Eléctrica Quito posee registradores digitales de demanda, los' .cuales toman
registros de los medidores tanto de energía activa como de energía reactiva, así
como de voltaje en intervalos fijos de tiempo.
Estos a su vez son almacenados en una memoria no volátil y luego deberán
ser extraídos por un computador personal mediante un software instalado en este,
que es el objeto del presente trabajo.
Con la ayuda del programa realizado se podrá: programar el equipo
registrador, extraer los datos que se encuentren almacenados y posteriormente
analizarlos.
1 Introducción
El estudio de la demanda de energía eléctrica es una herramienta
¡mportantej tanto para predecir crecimientos estadísticos del consumo de
energía eléctrica; así como, para evaluar el uso eficiente de dicha energía, para
lo cual se requiere de equipos que permitan realizar dicho estudio de una
forma más real.
Para el estudio de la demanda de energía eléctrica es necesario la
recopilación continua de datos, lo cual sería prácticamente imposible sin la
ayuda de un equipo de registro continuo. Por esta razón, se ha desarrollado en
la Escuela Politécnica Nacional el equipo Registrador Digital de Demanda de
Energía Eléctrica, que en adelante se lo enunciará únicamente como Equipo
Registrador, el cual permite obtener lecturas de demanda de energía eléctrica a
intervalos de 15 minutos durante un período no mayor a 30 días.
La información proporcionada por el registrador digital de demanda debe
ser descargada a un computador personal utilizando el software denominado
SAD el cual realiza la adquisición de los datos almacenados en el equipo
registrador el mismo que trabaja en ambiente DOS, el siguiente paso consiste
en el procesamiento y análisis de los datos descargados para lo cual se utiliza
el software desarrollado por el Ing. Bismarck Albán Cornejo como tesis de
grado en el año 1997 denominado ANÁLISIS DE DEMANDA 1.0 el cual ya
trabaja en un ambiente Windows. Los contadores de energía, el equipo
registrador, el software de adquisición y el software de procesamiento de datos
conforman el Sistema Registrador.
Debido a los inconvenientes que presenta trabajar con dos software que
funcionan en diferentes sistemas operativos y además que el SAD no permite
trabajar con fechas a partir del año 2000 , se ha visto la necesidad de
desarrollar un software que facilite la adquisición y el procesamiento de los
datos recopilados por el equipo registrador en un solo paquete, para que luego
puedan ser analizados utilizando gráficos de las diferentes variables que
2proporciona el equipo registrador como Energía Activa, Energía Reactiva,
Voltaje y con estas obtener la Corriente mediante cálculos matemáticos.
El presente trabajo constituye una herramienta de fácil manejo, rápida y
versátil para la adquisición, procesamiento y análisis de los datos provenientes
de los equipos registradores en un solo paquete de software.
1.1 Principio básico de funcionamiento del equipo
registrador.
La función del equipo registrador es la de automatizar el proceso de
medición y monitoreo de la energía activa y reactiva que es utilizada en una
subestación de energía.
El principio básico de funcionamiento del equipo registrador es el de
contabilizar a intervalos de 15 minutos el número de vueltas que da el disco del
medidor de energíaj para lo cual se ha colocado sensores ópticos en los discos
de los contadores.
Además, a través de un canal analógico, se puede almacenar para cada
intervalo, el valor de voltaje RMS de una línea de alimentación de 11OV a 60
HZ, en dos bytes de la memoria y que corresponde a la señal que entrega un
conversor analógico/digital que posee el equipo registrador.
La cuenta del número de vueltas al igual que el voltaje se almacena en
la memoria interna del equipo registrador, la misma que es del tipo no volátil, lo
que quiere decir que conservará esta información aún después de haber
desenergizado el equipo.
La información almacenada en el equipo registrador debe ser transferida
directamente a un computador personal, para lo cual el equipo registrador
dispone de un interfaz de comunicación serial.
1.2 Componentes del Sistema Registrador.
El sistema registrador está conformado básicamente de tres
componentes: e! bioque de medición que consiste en un contador de energía
activa y otro de reactiva del tipo de inducción; el bloque de registro que
consiste en el equipo registrador formado por una tarjeta de adquisición
controlada por un mícroprocesador de la familia MCS - 52 y el bloque de
procesamiento que consiste de dos software independientes instalados en un
computador, para la descarga, procesamiento y análisis de la información.
BLOQUE DEMEDICIÓN
BLOQUE DEREGISTRO
BLOQUE DEPROCESAMIENTO
[\\a 1.1 Diagrama esquemático del Sistema Registrador
Tanto el bloque de medición de energía como el bloque de registro
deben estar conectados para el proceso de registro de datos; no es necesario
en ese momento la presencia del computador.
El computador es necesario tanto para la programación de los equipos
registradores como para la descarga de la información almacenada en ellos y
su posterior procesamiento y análisis.
A continuación se describe en breves rasgos la estructura y funcionamiento
del bloque de medición, que consiste en los contadores de energía por
inducción y del equipo de registro digital.
4
1,3 Contador de energía por inducción
La función del contador de energía es ia de registrar la energía eléctrica
distribuida a consumidores residenciales, comerciales e industriales por las
subestaciones de energía eléctrica. Es utilizado para medir la cantidad de
energía eléctrica que pasa por las distintas partes de ios sistemas de
generación, transmisión o distribución.
El medidor de energía determina y suma todos lo valores instantáneos
de energía, de modo que indica el total de energía utilizada a lo largo de un
periódico de tiempo.
Es necesario revisar brevemente la estructura y principios dé
funcionamiento de los contadores de energía por inducción. Para el efecto, se
considerarán los medidores monofásicos, por ser los más sencillos y por
compartir básicamente los mismos principios de funcionamiento que [os
bifásicos o trifásicos.
1.3.1 Estructura del contador de energía por inducción
TAPA
DE TERMINALES
Figura 1.2 Estructura del contador de energía por inducción monofásico.
1.3.1.a Sistema Motriz
Es el que origina el movimiento mecánico del disco del contador. Tiene
como elementos:
El estator.- está formado por la bobina de voltaje y una o más bobinas de
corriente. Este núcleo tiene un enírehierro en una parte del disco y esta
destinado a crear un torque proporcional a la potencia.
Figura 1.3 Estator
Las bobinas de corriente abrazan al núcleo generalmente en la parte
inferior del disco y la de voltaje en la superior. Las bobinas de corriente son
conectadas en serie con la red y tienen baja ¡mpedancia , mientras que la de
voltaje esta conectada en paralelo con las líneas, tiene alta impedancia por lo
tanto el conductor con el que está hecha es de menor calibre en comparación
con el conductor de la bobina de corriente que es de mayor calibre.
El rotor. Consiste en un disco de aluminio de alta conductividad y
pureza, el cual gira libremente en el plano horizontal pasando por el entrehierro
del estator.
Está montado en un eje vertical, el que se apoya en sus extremos a
cojinetes. Este eje es roscado en uno de sus extremos lo cual le permite
conectarse mecánicamente con el sistema numerador el mismo que se utiliza
para visualizar el consumo instantáneo de energía.
1.3.1.b Sistema de Frenado
Está compuesto por dos imanes permanentes en forma de "C", pasando
el disco entre sus polos. Permite un control lineal de la velocidad del disco, la
misma que determina la constante del disco (Kd) que representa el número de
watts-hora correspondiente a una vuelta completa de! disco. Este sistema es
usado para la calibración del instrumento.
Figura 1.5 Sistema de Frenado
1.3,1,c Sistema Numerador
Está compuesto por engranajes finos del tipo de relojería, los cuales
accionan tambores numerados permitiendo así la lectura del valor de energía
medido de acuerdo al número de vueltas del disco.
Figura 1.6 Sistema Numerador
1.3.1.d Soporte y Terminales
Consiste en una caja de material resistente en la que van montados
todos los elementos. Tiene una tapa con ventana que permite ver los
numeradores y una regleta de horneras para conectar adecuadamente el
Instrumento como se muestra en la figura 1.7,
Figura 1.7 Soporte y Terminales
1,3.2 Funcionamiento de! medidor de energía por inducción
Para entender el principio de funcionamiento, vamos a considerar el
gráfico de la figura 1.8 en el que se encuentran los dos núcleos, el de la bobina
de corriente y el de la bobina de voltaje.
El movimiento de rotación del disco se debe a la combinación de dos
torques. El primero producto de la interacción entre el flujo de la bobina de
voltaje y las corrientes inducidas en el disco por el flujo de las bobinas de
corriente( efecto Eddy o Foucault). El segundo por la interacción entre el flujo
de las bobinas de corriente y las corrientes inducidas en el disco por la bobina
de voltaje.
i deliaje
Conienie debido al
Figura 1.8 a) Diagrama de conexiones internas de un medidor
monofásico de energía, b) Distribución de flujo producido
por la bobina de voltaje c) Distribución de flujo producido
por la bobina de corriente. d) Jorque motor producido
por la interacción entre el flujo de ia bobina de voltaje y las
corrientes de Foucault generadas por el flujo de la bobina
de corriente.
9Las corrientes inducidas aparecen debido a que la sección del disco
que se encuentra en e! entrehierro corta los flujos creados por las bobinas,
induciéndose tensiones en el disco, las mismas que por tratarse de un circuito
cerrado, hacen que circulen estás corrientes en el disco ( efecto Eddy o
Foucault).
Debido a que las bobinas de corriente son de baja irnpedancia, el flujo
generado por éstas se encuentran prácticamente en fase con la corriente del
circuito, esto hace que las corrientes de Foucault tengan prácticamente un
atraso de 90° en relación a la corriente.
Por otro lado, al ser la bobina de voltaje altamente inductiva, se podría
considerar que su flujo está atrasado 90° en relación con el voltaje. Esto es,
para una carga de factor de potencia unitarioj el flujo de voltaje está
prácticamente en fase con las corrientes de Foucaulí producidas por la bobina
de corriente.
La bobina de voltaje generalmente está ubicada en la parte superior del
disco, donde las corrientes de Foucault producidas por la bobina de corriente
están circulando. Estas corrientes interactúan con el flujo de la bobina de
voltaje para producir un íorque proporcional al voltaje y a la corriente del
circuito. Por la misma razón, los polos de la bobina de corriente están ubicados
en la parte inferior del disco donde las corrientes de Foucault producidas por la
bobina de voltaje están circulando. Estas corrientes ¡nteractúan con el flujo de
la bobina de corriente produciendo un torque adicional, también proporciona! al
voltaje y a la corriente del circuito.
Puesto que el factor de potencia no es exactamente igual a 1, las
corrientes de Foucault estarán atrasadas o adelantadas en relación a los flujos
en una cantidad correspondiente a !a diferencia de! ángulo entre el voltaje y ia
corriente, y por tanto e! torque se verá reducido proporcionalmente. Como el
torque es proporcional a la corriente, al voltaje y al factor de potencia, entonces
es proporcional a la potencia.
10Los ¡manes del sistema de frenado inducen tensiones en el disco al
girar éste entre sus polos. Estas tensiones inducen corrientes de Foucault
proporcionales a la velocidad de! disco que al interactuar con el flujo generado
por los imanes producen un torque de amortiguamiento opuesto al del medidor."
1.3.3 Relaciones para la lectura de energía.
Como se dijo anteriormente, el medidor de energía de inducción está
provisto de un dispositivo capaz de contar las vueltas efectuadas por el disco
proporcionalmente a la energía suministrada al abonado e indicarla en
unidades correspondientes (KWH; MWH; etc.).
La relación existente entre el número de vueltas efectuadas y el valor de
energía medido está dada por la constante del contador de energía, la misma
que varía de acuerdo al tipo de medidor y al fabricante, este valor se encuentra
ubicado en la placa del contador junto con los valores de voltaje y corriente que
puede soportar el aparato.
1.4 El bloque de registro.
El bloque de registro consiste en una tarjeta digital controlada por un
microprocesador, la misma que se encarga de almacenar en memoria la
información proveniente de sus tres canales externos de entrada, de los cuales
dos son digitales para contar los pulsos provenientes de los sensores que
cuentan las vueltas del disco de cada medidor de energía y un tercero
analógico para medir la señal de voltaje RMS de una de las líneas de
alimentación de110Va60Hz.
1.4.1 Estructura del bloque de registro.
El bloque de registro está compuesto básicamente por 10 partes, como
lo indica la Figura 1.9
11CONYERSOR
A/D
MICROPROCESADOR
INTEL 8032
INTERFAZSERIAL
RS-232 DB9
FUENTE DEALIMENTACIÓN
C +5, ±12 Vdc )
INTEREAZSERIAL
RS-232 DB25
Figura 1.9 Estructura del bloque de registro.
El microprocesador de la familia '51 (¡8032), es el cerebro que se
encarga del control global del equipo registrador. Cuenta los pulsos
provenientes de los sensores almacenando estas cuentas junto con el valor de
voltaje medido por el conversor A/D en la memoria NVRAM, de manera
sincronizada y tomando como referencia el reloj en tiempo real que posee la
tarjeta. Además se encarga de transmitir la información almacenada en la
memoria hacia el computador utilizando el ¡nterfaz RS - 232 del equipo
registrador y de recibir los parámetros de programación enviados desde el
computador. La memoria EPROM contiene el programa de control que
utiliza el microprocesador para su trabajo.
La fuente de alimentación se encarga de suministrar energía a todo el
circuito del equipo de registro digital.
12'Cada sensor óptico se encarga de enviar al microprocesador los
pulsos para contabilizar el número de vueltas del disco del contador de energía.
Por tanto, el sensor está instalado dentro del medidor de energía, abrazando el
disco de tal forma que pueda detectar el paso del orificio hecho en él para el
caso del contador de energía activa y para el contador de energía reactiva el
sensor se encuentra ubicado en la parte inferior del disco el cual detectará la
marca negra hecha en el disco.
El conversor analógico digital permite enviar al microprocesador el valor
del voltaje de la línea de alimentación. Este está conectado internamente a la
línea que alimenta a la fuente del equipo y por tanto no está disponible
directamente para el usuario.
Fuente dealimentación
Memoria EPROM
Memoria NVRAM
Fusible
Microcontrolador
Switcli deencendido
Conectar'
DB9 sensoresópticos Conector DB25
comunicación serial
Luz de encendidoCable dealimentación
Figura 1.10 Componentes del bloque de registro.
1.4.2 Funcionamiento del bloque de registro.
El objetivo del equipo registrador es el de contabilizar a intervalos de 15
minutos el número de vueltas del disco de un medidor de energía activa y
reactiva.
Para contar el número de vueltas del disco, se ha hecho en él dos
perforaciones diarnetralmente opuestas, las mismas que son detectadas al
pasar por un sensor óptico para el caso del contador de energía activa y para el
13contador de energía reactiva el sensor se encuentra ubicado en la parte
inferior del disco el cual detectará la marca negra hecha en el disco.
Cuando el sensor óptico detecta la perforación del disco o la marca
negra, éste emite un pulso el mismo que incrementa la cuenta correspondiente
al número de vueltas del contador dentro del microprocesador.
Al cumplirse los quince minutos, la cuenta de las vueltas es almacenada
en memoria, así como el dato proveniente de la señal de voltaje. De esta
forma, se iniciará una nueva cuenta hasta que se cumpla el siguiente intervalo.
Los intervalos de registros tienen la característica de ser horarios, es
decir, a las 17:00 se inicia una cuenta hasta las 17:15, a las 17:15 inicia una
nueva cuenta hasta las 17:30, etc.
Al darse un corte de energía se almacena la fecha y hora a la que se dio
e! corte así como la cuenta del número de vueltas acumulada hasta ese
instante. De manera análoga, al regresar el suministro de energía eléctrica, se
almacena en memoria la fecha y hora de retorno, pero no se inicia una nueva
cuenta hasta que se concluya el intervalo fijado de 15 minutos y por lo tanto el
siguiente registro se realizará desde el próximo cuarto de hora , por ejemplo si
el regreso de la energía eléctrica se dio a las 14:35 entonces se registrará
hasta las 14:45 y el próximo registro se realiza normalmente desde las 14:45 a
las 15:00.
1.4.3 Características del bloque registrador.
1.4.3.a Canales de registro
El equipo de registro digital de demanda tiene capacidad de registrar
señales provenientes de tres canales: Energía Activa, Energía Reactiva y
Voltaje, siendo los dos primeros digitales ( número de vueltas) y el tercero
analógico ( señal de voltaje).
141.4,3,b Capacidad de memoria
La memoria del registrador, donde se almacena la información es una
RAM, del tipo no volátil de 32 Kbytes. Su característica no volátil permite la
retención de toda la información aún en ausencia de suministro de energía
eléctrica.
Con un intervalo de 15 minutos, la duración del período durante el cual e!
registrador puede almacenar la información, se podría tener un registro máximo
de hasta 33 días sin cortes de energía, pero este intervalo tiempo puede ser
cambiado a cualquier otro valor en la memoria EPROM de la tarjeta.
1.4.3.C Comunicación con el computador
El equipo de registro está provisto de un interfaz serial EIA-RS-232,
mediante el cual puede comunicarse con un computador persona! .
1.5 Programación e instalación del equipo registrador,
Debido a que en capítulos posteriores se dará una explicación más
detallada, en los siguientes subcapítulos se presenta una información general
para este proceso ,en base al software original SAD.
1.5.1 Programación del equipo de registro
La programación del equipo de registro digital se la realiza mediante el
software SAD, no se requiere realizar ningún tipo de conexión sobre los
medidores de energía que se encuentra junto a éi, solamente la alimentación
del equipo. El procedimiento a seguir para la programación de un equipo de
registro digital es el siguiente:
151,5.1.a Conectar el equipo de registro
Confirmar que el switch del equipo se encuentra en la posición -
Apagado - (hacia abajo). .
Conectar el equipo de registro a la red de alimentación de la Empresa
Eléctrica por medio de ios cables de alimentación que posee el equipo. Debe
tomarse en cuenta la polaridad Fase - Neutro - Tierra de la red, conectando el
cable CAFÉ en la FASE , el BLANCO en el NEUTRO y ei VERDE a TIERRA.
Conectar el cable de comunicación serial desde el PC hacia el equipo de
registro.
Energizar el equipo pasando el switch de encendido a la posición - Encendido -
1.5.1.b Programar eí equipo registrador
Se programará a los equipos con una fecha de ¡nicialización fijada
previamente ( de acuerdo a lo planificado). A partir de la cual éstos inicializarán
sus registros. La programación del equipo se la realiza utilizando el programa
SAD el mismo que presenta las siguientes funciones básicas:
• Programación: permite preparar al registrador para una nueva sesión de
lectura de registros, esto es, establecer la fecha y hora a la cual se desea
que inicie los registros.
• Lectura de parámetros: lectura de los parámetros programados en el
registrador.
• Lectura de datos: permite descargar hacia el PC todos los registros
realizados por el equipo.
• Lectura de datos/lnicializacíón: permite descargar los registros realizados y
posteriormente procede a borrar la memoria del registrador para iniciar
inmediatamente las nuevas lecturas.
161.5.1.c Apagar el equipo registrador
Apagar el equipo registrador digital pulsando hacía abajo el switch de
encendido. Desconectar el cable de comunicación serial. Desconectar los
cables de alimentación del equipo.
7.5,2 Instalación del equipo registrador.
Antes de proceder a la conexión del equipo registrador digital de
demanda debe verificarse que el switch de encendido del equipo se encuentre
en la posición - Apagado - , durante toda la conexión.
En la figura 1.11 se presenta el diagrama de conexión a seguirse para
un sistema trifásico y otro bifásico.
/ Equipo registrador
Figura 1.11 Diagrama de conexiones del registrador digital de demanda para
un sistema a) trifásico de cuatro hilos y b) bifásico de tres hilos.
Las conexiones que se deben realizar para conectar adecuadamente
los contadores se las puede visualizar además en la tapa del mismo contador,
17lo,que no se índica es la conexión del equipo registrador, el cual debe
conectarse a una tensión de 110 V para su funcionamiento .
En la figura 1.12 se presenta la disposición física de las conexiones del
equipo de registro dígita! de demanda.
Medidor instalado por la E.E.Q.
Figura 1.12 Disposición física de la instalación del equipo registrador digital
de demanda en un sistema bifásico de tres hilos.
7,5.3 Descarga de datos del equipo registrador.
La descarga de datos consiste en leer desde el computador los datos
almacenados en el equipo registrador digital de demanda y almacenarlos en
forma de archivos "imagen" en una de las unidades del computador.
Para la descarga de datos se debe conectar el equipo de registro digital
de demanda al computador por medio de un cable de comunicación serial y
utilizando el programa SAD, con la opción - Lectura de Datos-.
18, A partir de este punto, se asumirá que el usuario dispone de todos los
archivos provenientes de todos los registradores pertenecientes a una
determinada muestra almacenados en un directorio dentro de la unidad de
disco duro del computador.
Los datos hasta aquí obtenidos constituyen la información básica que
requiere ser descargada y procesada para la obtención de las curvas de
consumo de energía de los diferentes parámetros que pueden ser obtenidos o
calculados, este segundo paso lo realizamos utilizando el software ANÁLISIS
DE DEMANDA 1.0 , para lo cual primero se debe cerrar el SAD y luego abrir el
programa de procesamiento ya que no se puede trabajar con los dos
programas a la vez.
Todas estas opciones que permiten tanto el SAD como ANÁLISIS DE
DEMANDA 1.0 serán incluidas en un solo paquete de software, el cual es
propósito del presente plan de proyecto de titulación el mismo que será
detallado de mejor forma en los próximos capítulos.
20
Antecedentes.-
Puesto que el equipo registrador digital de energía sólo cuenta con el
sensor óptico del medidor de energía activa, pese a que en su diseño tiene el
canal para el registro de energía reactiva , fue necesario acoplar el sensor para
el medidor de energía reactiva dicho medidor fue proporcionado por la Empresa
Eléctrica Quito.
Previo a describir la forma como se acopló el sensor se procederá a dar una
información acerca de los medidores de energía reactiva.
2.1 Medidor de Energía Reactiva
Este tipo de medidores como su nombre lo indica sirven para determinar la
energía reactiva emitida por un generador o absorbida por una carga , para este
caso este servirá para determinar la energía emitida por una subestación de
energía.
El medidor con el que se cuenta es un Landis & Gyr del tipo de inducción o
Ferraris para corriente alterna con rotor exento de bobina en forma de disco
sencillo de aluminio, dispuesto en e! campo alterno de dos electroimanes. Los
contadores de corriente trifásica disponen de varios sistemas de accionamiento,
que actúan sobre un mismo eje. La integración de la potencia a lo largo del
tiempo se realiza mediante el disco rotativo del sistema de medida, cuya
velocidad de giro es proporcional a la potencia instantánea.
En. los medidores se prevén normalmente mecanismos de cómputo de 6 ó 7
rodillos, el primero de los cuales es accionado por el disco giratorio a través de
un tornillo sin fin o ruedas dentadas. El número de revoluciones del disco por
Kvarh (constante del medidor Kpr), que viene indicado en la placa de
características es muy importante para la comprobación de resultados, este es
21
un factor determinante pues con este valor se determinará la energía reactiva en
un intervalo de tiempo, cada 15 minutos en el caso del equipo registrador.
Los medidores se pueden conectar al circuito correspondiente directamente o
a través de transformadores de medida, por ejemplo, cuando son altas las
intensidades y las tensiones existentes, como es el caso de las subestaciones en
las cuales las conexiones se realizarán desde los transformadores de tensión
(TPs) y los transformadores de corriente (TCs) ya que la conexión directa es
imposible pues en estas instalaciones se tienen tensiones en eí orden de los
miles de voltios y corrientes en el orden de las centenas de amperios.
Figura 2.1 Medidores de energía reactiva monofásico y trifásico Landis & Gyr.
99
Jl
Figura 2.2 Medidor de energía reactiva Landis & Gyr MM2000 proporcionado
por la Empresa Eléctrica QuitotfYnwwvi
Figura 2.3 Estructura interna del medidor de energía Landis & Gyr MM2000
•Jt
23
Para poder comprender de mejor manera el tipo de energía que registran
los contadores de energía reactiva explicaremos la compensación de Potencia
Reactiva.
2.1.2 Compensación de la Potencia Reactiva
Las cargas industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo
a causa de la presencia principalmente de equipos de refrigeración, motores,
transformadores, contactores, etc, por lo cual están provistas de resistencias
óhmicas R e inductivas L que absorben a más de la Potencia Activa P, Potencia
Reactiva Q. De la suma geométrica de estas potencias resulta la potencia
aparente S. El ángulo cp comprendido entre los vectores de potencia activa y
aparente se denomina ángulo de fase; la relación entre la potencia activa y la
aparente es el factor de potencia.
POTENCIAAPARENTE POTENCIA
REACTIVA
POTENCIA ACTIVA
Figura 2.4 Diagrama fasorial de potencias
La potencia reactiva inductiva O constituye una carga adicional a los
generadores en la central, de las líneas de transporte y de los transformadores, y
24
aumenta la caída de tensión y las pérdidas de potencia. Esta potencia reactiva
no se registra si en las instalaciones se emplean únicamente medidores de
energía activa.
Por este motivo las compañías distribuidoras de energía exigen de sus
abonados que el factor de potencia (coscp) no sea inferior a un valor
determinado, puesto que si es muy bajo puede producir en las instalaciones del
abonado:
• Mayor consumo de corriente, lo que implica:
a.- Alambres y cables de mayor calibre.
b.- Utilización de aparatos de mayor capacidad (interruptores, fusibles,etc.)
• Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión .
• Incrementos de potencia de las plantas, transformadores, reducción de su
vida útil y reducción de la capacidad de conducción de los conductores.
• La temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida útil
de su aislamiento.
• Aumentos en las facturas por consumo de electricidad.
Esto repercute en las compañías distribuidoras en:
• Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad en
KVAr debe ser mayor, para poder entregar esa energía reactiva adicional.
• Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución así como en
transformadores para el transporte y transformación de esta energía
'reactiva.
• Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede
afectar la estabilidad de la red eléctrica.
25
Por las razones expuestas y la necesidad técnica de minimizar la corriente
reactiva para un uso racional de la energía y los recursos disponibles, se
requiere la corrección del factor de potencia; esta corrección se la hace
conectando en paralelo condensadores de gran capacidad a las cargas
inductivas. Las "¡nductancias" se compensan mediante "capacitancias".
2.1.2.1 Condensadores de gran capacidad
La potencia reactiva capacitiva de un condensador Qc viene dada en los datos
de placa del mismo, caso contrario puede ser calculada de la siguiente manera:
Qc-LT .W.C. 1ff* , en KVAr
Siendo:
U el valor eficaz de la tensión de servicio, en V
W la velocidad angular (w= 2nf), en 1/s
f la frecuencia, en Hz
C la capacidad, en F
AI conectar condensadores hay que tener cuidado de que la tensión
nominal sea equivalente a ía de la red.
Las variaciones de la tensión se tienen en cuenta dimensionando los
condensadores para un aumento permanente de la tensión equivalente al 10 %
de la tensión nominal, y para un aumento transitorio (en el lapso de 6 horas en
un día) igual ai 15% de la tensión nominal.
En las figuras 2.5 y 2.6 se representa el diagrama fasorial de potencias
para una carga netamente inductiva y otra inductiva mas una capacitiva
respectivamente.
26
COSCpi = P/Si
Figura 2.5 Diagrama fasoriai de potencias con potencia reactiva netamente
inductiva QL
coscp2 = P/ S2
Figura 2.6 Diagrama fasoriai de potencias con potencia reactiva inductiva y
capacitiva. (Q¡_ y Qc )
La potencia del condensador Qc ha de ser tal que después de su
instalación se obtenga un valor mejorado de cosq>2, comprendido entre 0.9 y 0.98
(inductivo), en lugar de 00591.
No se debe efectuar una compensación excesiva (Qc > Q /_) ya que, en tal
caso, resulta una potencia reactiva capacitiva que somete a carga a las líneas en
27
igual medida que la inductiva. Además, en caso de sobrecompensación se
puede producir un aumento de la tensión en las cargas con respecto a la de la
red.
Según sean las condiciones de servicio, las cargas se compensan en
forma individual, por grupos o centralmente. Estas clases de compensación
también se pueden combinar.
La compensación individual es rentable sobre todo en motores grandes
con larga duración de conexión y en transformadores. En la mayoría de los
casos, los condensadores se pueden conectar al receptor sin necesidad de
aparatos de maniobra ni fusibles, y se maniobran y protegen junto con él.
La compensación por grupos se realiza cuando hay grupos de cargas
conectadas conjuntamente, se pueden montar los condensadores en lugares
apropiados, por ejemplo, en una subdistribución. Para evitar que se produzcan
sobrecompensaciones, las cargas y los condensadores deben estar conectados
entre sí.
Cuando existen un gran número de cargas de potencia diferente y
conexión variable, resulta muy apropiada la compensación central con un
sistema de regulación, para mantener constante el factor de potencia adecuado
de la instalación. Cuando la compensación se efectúa centralmente, los trabajos
de mantenimiento se realizan desde un punto y son poco costosos, al contrario
de lo que ocurre en la compensación individual, en que los condensadores están
distribuidos por separado. No obstante, hay que tener en cuenta que la potencia
reactiva se transmite a los cables tendidos entre los condensadores y las cargas.
Para determinar la potencia de los condensadores a utilizarse, se suma el
consumo de potencia reactiva de todas las cargas, teniendo en cuenta un factor
de simultaneidad adecuado.
28
Midiendo la energía activa y la reactiva en instalaciones ya existentes, se
puede calcular la potencia del condensador necesario para obtener el factor de
potencia deseado. También se pueden conectar durante cierto tiempo
registradores de la potencia activa y reactiva, para obtener información sobre el
consumo de potencia reactiva.
Para compensar la potencia reactiva de transformadores, sin tener en
cuenta la red, hay que prever en el lado de tensión inferior condensadores de
potencias iguales a las que se muestran en la siguiente tabla1:
Potencia nominal
del transformador
KVA
25
50
75
100
160
250
315
400
630
Transformador con tensión superior de
5 a 10 KV
Potencia del
condensador
KVAr
2
3.5
5
6
10
15
18
20
28
15 a 20 KV
Potencia del
condensador
KVAr
2.5
5
6
8
12.5
18
20
22.5
32.5
25 a 30 KV
Potencia del
condensador
KVAr
3
6
7
10
15
22
24
28
40
Muchas veces se prefieren condensadores de mayor potencia, para
compensar también con ellos parte de la potencia reactiva de la red. La
potencia del condensador no debe exceder a los valores indicados en la tabla
anterior ya que podría quedar sometido a una sobrecarga.
Instalaciones eléctricas, Albert F. Spitta Tomo I , pag 720
29
En motores de corriente trifásica, si a! desconectar el motor no se separan
los condensadores de los arrollamientos, puede establecerse en las borneras
del motor una tensión debida a la autoexcitación, que se mantiene hasta que
esté parado el motor. Esto se evita eligiendo los valores recomendados para la
compensación individual de motores como se muestra en la siguiente tabla2:
Potencia
motor
KW
4 0^.\j
< nJ.U
fi nu. u
c no, u
1 1J. J-
1¿1J.H-
1 Q-L U
99
nominal del
4 Q.̂.7
5.9
1.9
10.9
13.9
17.9
21.9
29.9
A partir de 30
Potencia del condensador
KVÁr
2
2.5
3
4
5
6
8
10
Aprox. 35%
nominal del
de] a potencia
motor.
Estos motores se compensan individualmente con condensadores de alta
tensión.
SÍ los motores se arrancan con un interruptor estrella-triángulo de
accionamiento manual, es preciso emplear condensadores con seis puntos de
empalme exteriores (conexión abierta), para compensar la potencia reactiva.
Durante ei arranque en conexión estrella sólo es efectiva una tercera parte de la
potencia del condensador.
2 Instalaciones eléctricas, AlbertF. SpitUí Tomo I , pag 722
30
Durante la conmutación estrella - triángulo, se interrumpe brevemente la
unión con la red. El condensador permanece cargado y se puede volver a
conectar aun en caso de oposición de fase con respecto a ¡a tensión de la red.
Entonces fluyen corrientes de compensación, que pueden deteriorar a!
interruptor. No es admisible conectar el condensador en triángulo a las borneras,
ya que al conmutar puede producirse resonancia en serie, en cuyo caso aumenta
la tensión en gran medida y pone en peligro no sólo el aislamiento del motor, sino
también el dieléctrico del condensador.
Por los motivos mencionados, los interruptores estrella-triángulo de
accionamiento manual únicamente se pueden emplear cuando se conectan
posteriormente los condensadores y para motores de potencias inferiores a 20
KW; en los demás casos hay que usar interruptores estrella-triángulo en
ejecución apropiada para motores de corriente trifásica compensados.
Las potencias de los condensadores para lámparas fluorescentes se indican a
continuación en la tabla3:
Lámpara fluorescente
Tensión nominal
V~
110
220
Potencia nominal
W
20
10
2x15
16
20
25
40
2x20
65
Potencia del condensador
necesaria
Var
30
30
55
40
80
55
70
70
110
Instalaciones eléctricas, AlbertF. Spitta Tomo I, pag 726
31
Sí los circuitos de las lámparas se alimentan con corriente trifásica, por
ejemplo, en bandas luminosas, se pueden emplear para la compensación
condensadores de 380V, que e conectan en triángulo entre los conductores
activos de la red. Estos condensadores son más económicos que los de 220V.
2,7,2,2 Componentes
Los componentes esenciales de un sistema de compensación de la potencia
reactiva son:
• Condensadores;
• Un regulador de potencia reactiva que mide, a través de uno o tres
transformadores de intensidad, el consumo de potencia reactiva en la
acometida, y transmite la órdenes de conexión o desconexión a los
contactores de maniobra de los condensadores ;
• Fusibles para las derivaciones de los condensadores;
• Contactores para maniobrar los condensadores;
• Un dispositivo para descargar los condensadores una vez desconectados de
la red.
El regulador de potencia reactiva conecta y desconecta automáticamente los
condensadores. Cuando la carga es aproximadamente simétrica, el regulador
mide la potencia reactiva en un conductor activo, y si la carga es asimétrica, en
los tres conductores activos. Los reguladores de potencia reactiva se conectan a
través de transformadores de intensidad. Con relación al sentido de flujo de la
energía, dichos transformadores deben estar situados por delante del sistema de
regulación .
Si no se realiza la conexión correctamente, los condensadores se conectan
ya a una carga inductiva reducida, puesto que la compensación no es efectiva
A
32
para los transformadores de intensidad. Al desconectarse las cargas, queda
fuera de servicio el sistema de regulación ya que no fluye corriente a través del
transformador de intensidad. Los condensadores permanecen conectados y la
energía sobrante fluye a la red. En tal caso se establece una
sobrecompensación.
2,2 Sensor/ Emisor Reflectivo
Por los problemas causados por los optoacopladores de herradura de los
contadores de energía activa, que debido a los orificios que deben ser hechos
en el disco del medidor de energía y los inconvenientes que ocasionan, como el
desbalanceamiento del disco provocando lecturas erróneas se ha optado por
utilizar un sensor del tipo reflectivo, cuyo funcionamiento se explicará a
continuación.
2.2.1 Optoacoplador Ref lectivo
Un optoacoplador reflectivo combina un semiconductor formado por un
fotoemísor, un fotoreceptor y entre ambos hay una superficie por donde se
refleja la luz (disco del medidor de energía). El fotoemisor es un fotodiodo y el
fotoreceptor es un optotransistor.
El fotoemisor y el fotoreceptor se encuentran dentro de un mismo
encapsulado uno junto al otro como es el caso del TIL139 ver figura 2.7
33
FOTOEMISOR
SUPERFICIE
Figura 2.7 Optoacoplador reflectivo TIL139
2.2.3 Funcionamiento del Optoacoplador reflectivo
La señal de entrada es aplicada al fotoemisor (fotodiodo) y ia salida es
tomada del fotoreceptor (optotransistor). Los optoacopladores reflectivos son
capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa (infrarrojos) y
volver a convertirla en una señal eléctrica. La gran ventaja de un Optoacoplador
reflectivo reside en que no se debe efectuar perforaciones en la superficie del
disco, que para el caso del disco del medidor de energía está superficie es
óptima, pues es plateada lo que implica una gran reflexión, para obtener las
transiciones que necesita e! equipo registrador, indispensables en el
almacenamiento en memoria de! número de vueltas por intervalo, se debe poner
una marca en el disco de preferencia de color negro para que no exista reflexión.
Los fotoernisores que se emplean en los optoacopladores son diodos que
emiten rayos infrarrojos y los fotoreceptores pueden ser tiristores o transistores
n-p-n, de acuerdo a la aplicación.
34
Cuando aparece una tensión sobre los terminales del diodo, este emite un
haz de rayos infrarrojo que transmite a través de una pequeña guía de onda de
plástico o cristal hacia una superficie reflejante y luego al fotoreceptor. Si la
superficie refleja esta luz al fotoreceptor tendremos en el lado del receptor
tendremos un voltaje igual a 200mV que corresponde al voltaje colector-emisor
del transistor en saturación, caso contrario si !a superficie no refleja el rayo
infrarrojo hacia el transistor ( marca negra en el disco ) se obtendrá un voltaje de
4.5 V correspondiente al voltaje de colector del transistor en corte, lo cual nos
proporciona la transición que necesita el equipo registrador. Los valores de
voltaje señalados anteriormente se obtienen si alimentarnos al foíoemisor y al
fotoreceptor con una fuente de 5 Vdc, que es la que se tiene en el equipo
registrador con la cual se polarizará al optoacoplador como se muestra en la
figura 2.8.
Figura 2.8 Polarización del optoacoplador reflectivo
Por pruebas realizadas en el laboratorio, se hicieron 8 marcas en el disco
puesto que su superficie no es completamente plana ya que tiene 8 pequeñas
ranuras y debido a que este tipo de sensores pueden ser usados como
detectores de proximidad. Si la luz se refleja a diferentes distancias el
fotoreceptor entrega valores de voltaje de acuerdo a la distancia de reflexión,
por este motivo se optó por realizar las marcas precisamente en las ranuras para
no tener problemas en la toma de lecturas ya que en un principio se contaba
35
2.2.4 Conexión del optoacoplador reflectivo al equipo registrador
Previo a explicar la forma de conexión del sensor al equipo registrador se
indicará la forma como se fijó el sensor al medidor de energía reactiva y la forma
de calibración del sensor.
Para fijar el sensor al medidor de energía se utilizó una pequeña placa de
2 X 3 cm en la cual se hizo dos orificios, uno para fijar e! sensor al medidor y otro
para ajustar la distancia entre el disco y el sensor.
Disco
Sensor
Figura 2.9 Ubicación del sensor en el medidor de energía reactiva.
Como se muestra en la figura el sensor está ubicado en la parte inferior
del disco del medidor, por lo tanto las marcas deben realizarse en la parte inferior
del disco.
Luego de fijar el sensor al medidor de energía reactiva hay que realizar la
calibración, que consiste en fijar la distancia entre el disco y la parte superior del
36
Luego de fijar el sensor al medidor de energía reactiva hay que realizar la
calibración, que consiste en fijar la distancia entre el disco y la parte superior del
sensor para lo cual el TIL139 posee un orificio en la parte central del
encapsulado para este propósito, la distancia óptima a la cual debe colocarse es
de 2 a 3 milímetros entre el disco y el sensor.
Orificiode calibración
Orificiode calibración
Orificiode fijación
Figura 2.10 Sensor TIL139 y placa de fijamiento
Las conexiones que se deben realizar entre el sensor y el equipo
registrador se muestran en la figura 2.11. Cabe recalcar que las conexiones
internas en el equipo registrador ya están realizadas, las únicas conexiones que
se realizan se las hace en los pines 6, 7 y 8 del conecíor DB9 que posee el
equipo registrador.
Se debe tener cuidado al soldar los cables en el conector DB9, pues en
el mismo conector se encuentra los cables de polarización del sensor para el
medidor del energía activa.
37
EQUIPO•REGISTRADOR
•*•
FUENTE
0.33 K
-B-
CONNECTOñ DB9
OPTO ACOPLADOR
Figura 2.11 Conexión del sensor al equipo registrador
Los pines 4, 5 y 9 se encuentran con una marca ya que - no tienen
ninguna conexión, por el contrario los pines 1, 2 y 3 se encuentran conectados al
sensor de¡ medidor de energía activa .
38
Introducción
El software desarrollado para el presente trabajo consta de cuatro partes:
• Programación del registrador.
• Lectura de parámetros del registrador
• Lectura de datos del registrador
• Análisis de los datos obtenidos.
3.1 Funcionamiento del sistema registrador
3.1.1.- Sistema registrador,
El sistema registrador consta de dos partes;
• Registrador digital de demanda de la Empresa Eléctrica Quito
• Computador personal.
3.1.1.1 Registrador de Demanda de la EEQ.
Como se mencionó en el capítulo 1 literal 1.5, el equipo registrador es
aquel que obtiene los datos de los sensores que son en forma de pulsos que
están colocados en los medidores de energía tanto activa como reactiva así
como el voltaje de la línea. Lo que hace este componente del sistema es ir
almacenando los pulsos en la memoria que posee este equipo, para luego
procesarlos.
3.1,1.2 Computador personal.
El computador personal (PC), es importante para el sistema y es que a
pesar de que no es el componente principal como si lo es el registrador digital
de demanda; sin embargo sin ei PC el registrador no tendría mayor utilidad ya
que gracias a este, se programa al equipo registrador, se extraen los datos
que se han almacenado en ia memoria y posteriormente se realiza el
39
procesamiento de estos datos, mediante el software que es el objeto del
presente proyecto de titulación.
3.1,2 Obtención de datos.
A continuación se verá los diferentes pasos que se debe realizar para
poder tener los datos en un archivo del computador, los cuales son
posteriormente procesados.
3.1.2.1 Programación del equipo registrador.
Una de las operaciones fundamentales, corresponde a la programación
del equipo registrador.
Programar consiste en introducir ciertos parámetros como son el
nombre de la subestación, equipo, fecha entre otros, para de esta forma
empezar a registrar datos en el equipo.
En resumen se podría decir que la programación se da para que el
equipo registrador comience a tomar datos, bajo ciertos parámetros que se le
da.
3.1.2.2 Lectura de parámetros del equipo registrador.
Este proceso se lo puede hacer una vez que el equipo se encuentra
programado, y permitirá obtener información acerca de los parámetros con los
que fue programado el registrador.
Este proceso no es una operación obligatoria que se deba de hacer
para obtener los datos; pero si constituye una referencia, para conocer como
está operando el equipo de registro.
40
3.1.2.3. Extracción de datos almacenados en el equipo.
Este proceso al igual que el primero y a diferencia del anterior es
obligatorio ya que de esta forma los datos que se encuentran almacenados
dentro de la memoria interna del equipo registrador son procesados y
posteriormente serán almacenados en un archivo, esto con e! fin de que
cuando se los quieran analizar se proceda a recuperarlos.
Cabe anotar que una vez que se han extraído los datos, el equipo
registrador será nuevamente programado con la fecha que posee el
computador con el fin de evitar que se sature la memoria.
3.1.3 Procesamiento de datos,
El procesamiento de los datos almacenados en el equipo de registro se
realiza mediante el software desarrollado en el presente trabajo, el cuál se
encuentra instalado dentro del PC correspondiente, los procesos que se
realizan son los que se detallan en ios siguientes subcapítulos.
3.1.3.1 Ver datos guardados.
Para recuperar los datos que fueron almacenados, se debe escoger la
subestación, de la cuál se desea conocer la información, luego de esto se
debe elegir las fechas límites de los datos; es decir, fechas de inicio y fin del
rango que se desea observar.
El rango que se selecciona estará dentro de los datos que están
almacenados, por lo que no es posible elegir un elegir un rango en el cual no
se haya realizado registros.
3.1.3.2 Craficar los datos obtenidos.
Esta es una herramienta que ofrece el software desarrollado y que
permite apreciar de mejor manera los datos obtenidos, en donde se podrán
observar valores máximos y mínimos.
41
Cuando se escoja un intervalo mayor a un día para los gráficos, el valor
que se mostrará en pantalla será el valor promedio de cada día.
En tanto que si el gráfico es de un día, se mostrará los consumos
instantáneos en intervalos de quince minutos.
3.1.3.3 Trabajo con otras aplicaciones.
Dada la importancia que representa el poder intercambiar información
entre aplicaciones, el software desarrollado permite exportar sus datos a otras
aplicaciones.
El proceso se realiza seleccionando la porción que se desea exportar, y
dando la orden respectiva, este será enviado al portapapeles de Windows
para que se lo pueda abrir en otras aplicaciones como "Microsoft Excel", por
ejemplo.
3.2 Descripción de los procesos.
Para realizar cualquier proceso entre el PC y el Registrador, sea este '
de programación, lectura de parámetros, entre otros de los que se los
mencionará posteriormente, se deben transmitir bloques de 128 bytes, ya que
esta es la medida que se asumió cuando se elaboró el programa para el
microprocesador.
Existe una cabecera que es el primer byte que se envía en el sentido
computador a registrador, en el cuál se le indicará al equipo registrador que
operación se desea realizar.
Dado que el byte antes referido es muy importante, ya que se lo utiliza
dentro del bloque tanto en el inicio como en la finalización de todos los
42
procesos de comunicación del PC al equipo de registro, merece ser detallado
con los demás bytes de! bloque y se lo explica en los siguientes subcapítulos.
3,2.1 Cabeceras de transmisión,
3.2.1.1 Primer byte
El primer byte de los datos enviados hacia el registrador le indica si la
operación que se va a efectuar con el microcontrolador, es una operación de
lectura o escritura.
Para el caso de lectura el primer byte deberá ser el carácter cuyo
código ASCII es el número 80 (que corresponde al carácter "P"), y en caso de
escritura deberá de ser el número 96 (que corresponde al carácter "*") y esto
se lo puede observar en el siguiente esquema.
4° 3° 2° 8° 7° 6° 5° 4° 3° 2°
80 0 -i 0 1 0 0 0 0 96 0 -] 1 0 0 0 0 0
La forma que tiene el microprocesador de diferenciar s¡ la operación es
de lectura ó escritura es de acuerdo al quinto y al sexto bit, así si está activado
el quinto bit sabe que es una operación de lectura y si es el sexto será
operación de escritura.
Como se puede observar el séptimo número es siempre 1, es decir no
cambia aun cuando sea diferente la operación.
3.2.1.2 Segundo byte
En la versión anterior de este programa existía la opción de canales el
cuál le indicaba al microprocesador que canales debe activar; es decir,
energía activa, reactiva o voltaje, se puede apreciar mejor esto en el esquema
que se presenta a continuación.
55 0 0 1 1 0 1 1 1 48 0 0 1 1 0 0 0 0
43
Los caracteres correspondientes a los números ASCII anteriores son
los siguientes, para 55 es el carácter "7", y para el 48 es "O"
Como se puede ver son los tres últimos bits los que indican al
microprocesador cuales canales debe de activar siendo desde el primero a!
último el orden siguiente: voltaje, energía reactiva y energía activa. Para el
caso de programación o escritura van activados todos los bits ya que el
requerimiento es el de registrar todas las medidas, este parámetro no puede
ser alterado por el usuario con el fin de que se registren los tres canales.
3,2.1,3 Tercer byte.
El tercer byíe lo que le indica al microprocesador es el estrato al cual
pertenece el abonado, esto estaba previsto ya que anteriormente se pensaba
el uso de estos equipos en el sector residencial y en este caso se dividían a
los abonados del sistema eléctrico en estratos de acuerdo al consumo
promedio mensual que presentaba, por lo que este número ya no lo podrá
alterar el usuario, sino que se lo fijó en uno a diferencia del anterior programa
que le permitía variarlo entre 1 y 6.
49 0 0 1 1 0 0 0 1
Para este caso el carácter que representa el código ASCII número 49
es "1". Aquí se puede observar que existen 3 bits que están prendidos
como son el primero, quinto y sexto.
3.2.1.4 Estructura posterior del bloque.
3,2.1.4.1 Bytes del 4 al 7
Los bytes del 4 a! 7 corresponden al número del equipo (tanto este
concepto corno los que vienen posteriormente serán mencionados en el punto
3.2.2, que es la programación del registrador), si el número de equipo que se
44
introduce es menor que 1000 se llenarán los siguientes datos con espacios en
blanco, así por ejemplo si el número es 70 lo que se almacenará será "70 ",
es decir el número 70 acompañado de dos espacios en flanco.
3.2.1.4,2 Bytes del 8 al 19.
Los bytes del 8 a! 19 corresponden al nombre de la subestación, al igual
que la anterior si no existen los 12 caracteres se llenará con espacios en
blanco.
3.2.1.4.3 Bytes del 20 al 34
Los caracteres del 20 al 34 corresponden a la fecha de instalación e
incluye dos caracteres intermedios (tal como se aprecia en el ejemplo inferior),
el primero es el número 48 que corresponde al número O y el segundo
corresponde al número de la semana de esa fecha, siendo el domingo el
número 0. El número O y el número del día de la semana forman el separador
entre fecha y hora.
Por ejemplo si se tiene la fecha 2001-07-03 a las 17h34m23s, esta se
almacenará de la siguiente manera.
20 34
3 2 4 3 7 1 0 2 3 0 7 0 1 0
El carácter subrayado es el separador antes mencionado y corresponde
al número 2 ya que el día de esa fecha es Martes.
3.2.1.4.4 Bytes del 35 al 48.
Los bytes del 35 al 48 corresponden a ia fecha de ¡nicialización, la
forma en la que están ubicados los datos es similar a la de la fecha de
instalación.
45
3.2.1,4.5 Bytes del 49 al 52.
Los caracteres del 49 al 52 corresponden a la constante de potencia
activa, a diferencia de la subestación y el prototipo si es menor que 1000 este
se completa con ceros, así por ejemplo si es 75, este se almacenará así 0075
para no afectar su valor numérico.
3.2.1.4.6 Bytes del 53 al 56.
Los caracteres del 53 al 56 corresponden a la constante de potencia
reactiva, su forma de almacenamiento es similar a la de potencia activa
mencionada anteriormente.
3.2.1.4.7 Bytes 57 y 58.
Los caracteres 57 y 58 es la constante de voltaje y este se guarda de ia
siguiente manera: SÍ por ejemplo la constante que se va a introducir es 5487,
lo que se hace es coger los dos números más significativos y transformarlos
en su código ASCII, esto es 54 por tanto, lo que realmente se guarda es el
carácter ASCII 54, es decir "6", y en la segunda posición se guardará el
carácter 87, es decir "W", por lo que realmente se guardará en estas
localidades será 6W.
3.2.1.4.8 Bytes 59 y 60.
Para el caso de la constante de corriente es iguaí a la de voltaje con la
diferencia de que estas se guardan en los caracteres 59 y 60.
3.2.1.4.9 Bytes del 61 al 128.
Para completar el bloque que debe ser de 128 bytes luego se envía un
carácter nulo mas 67 caracteres de espacios en blanco es decir el carácter
ASCII número 32.
46
3.2.2 Proceso de programación.
El proceso de programación del registrador es el más importante de todos,
ya que mediante este proceso se le da al registrador los siguientes datos:
• Subestación en la cual va a operar.
• Número del equipo que operará.
• Constantes de los medidores de potencia activa y reactiva.
• Constantes de Voltaje y Corriente.
• Fecha de ¡nicialización.
Ahora se va a hablar un poco de cada uno de los anteriores.
3.2.2.1 Parámetros que intervienen en la programación.
3.2,2.1.1 Subestación.
Dato que puede contener hasta 12 caracteres(dado por una limitación del
equipo registrador), bajo este nombre el programa realizado creará un
subdirectorio donde se almacenarán los datos de dicha subestación (esto se
mencionará mas detalladamente cuando se explique el proceso de adquisición
de datos en literal 3.3.4).
3.2.2.1.2 Número del equipo.
Es un número que corresponde al número de serie del equipo registrador,
e! cual puede servir como una referencia sobre el equipo registrador. Este dato
al igual que el anterior por una limitación del equipo no admite mas de 4
caracteres que para este caso son únicamente numéricos. Este dato no es
realmente muy importante ya que no interviene en la adquisición de datos.
47
3.2.2.1.3 Constantes de los medidores de potencia activa y reactiva,
Estos datos al igual que el primero son muy importantes ya que mediante
estas constantes se convierte los pulsos que entran al microprocesador
provenientes de los medidores, permitirán transformar los pulsos a una
medida de energía. Este número se halla ubicado en la parte frontal del
medidor y generalmente tiene unidades de rev/Kwh ó rev/KVAR según sea el
caso.
3.2.2.1.4 Constante de voltaje.
Dado que el valor de voltaje que mide el registrador es el voltaje con el cual
está alimentado, esta constante servirá para poner la relación de
transformación con la cual ha sido alimentado el registrador, por ejemplo dado
que el registrador funciona con un voltaje de 110Vac, y si la línea de
alimentación es de 220VacJ se deberá ubicar un transformador de relación
2:1, por lo que en un lado estaría la toma de alimentación y en el otro lado del
transformador se conectaría el registrador y al programarle se le deberá
indicar que la constante es 2. En caso de estar conectado directo deberá
simplemente de ser 1.
Para el caso particular de las subestaciones de energía, este valor es igual
a la constante de los trasformadores de potencial (tp's).
3.2.2.1.5 Constante de comente.
Al igual que la constante de. voltaje tiene que ver con una relación
existente entre la corriente que se desea medir y la corriente con la que son
alimentados los medidores, ya que estos soportan corrientes de alrededor de
5 A, ahora por ejemplo supongamos que la corriente que se desea medir está
en alrededor de 15 A, lo que deberá de hacer será introducir el 3 cuando se
indique la constante de corriente.
48
En el caso de las subestaciones de energía, este valor corresponde a la
constante de transformación de los transformadores de corriente (tc's).
3.2.2.1.6 Fecha de instalación.
Esta fecha sirve para indicarle al registrador, el momento desde el .cuál
debe de comenzar a tomar lecturas y está programado para que sea 5
segundos después de que se le programó con la fecha de iniciaiización.
Para este parámetro el usuario no tiene ningún acceso, ya que siendo
así, se obligará a que el equipo registrador tome lecturas luego de 5
segundos de que se lo programó.
3.2.2.1.7 Fecha de iniciaiización.
Esta fecha no es un dato que el usuario pueda alterar ya que aquí se
encuentra la fecha del sistema, por lo que si aquí se encuentra el usuario con
una fecha errónea, deberá de ¡r a las configuraciones de Windows y cambiar
la fecha de! sistema. Esta fecha es muy importante ya que al descargar los
datos se tomara como la fecha de inicio, es decir que si por ejemplo existieron
6 lecturas y teníamos esta fecha a 2001-07-08 a las 12:00:00, la primera
lectura será para las 12:00, la segunda será para 12:15 y así sucesivamente
hasta que la sexta lectura corresponderá a las 13:15, por lo que se debe de
garantizar que esta fecha sea la correcta.
Aquí se puede anotar uno de los cambios que se dio con respecto ai
software anterior, y es que en el software anterior el usuario tenía acceso a la
fecha de instalación, y algunas veces se cometían errores, como el de poner
está fecha inferior a la de ínicializacíón, por lo que el equipo registrador se
programaba pero nunca empezaba a tomar lecturas.
Con el cambio el equipo registrador comienza a tomar lecturas
automáticamente luego de 5 segundos de que ha sido programado.
49
Ahora se verá en que consiste el protocolo de comunicaciones para la
programación, es decir todo el proceso desde que el computador halla activo
al registrador.
3.2.2.2 Protocolo de comunicaciones para la programación.
El proceso de comunicación se da de la siguiente manera.
El equipo registrador se encuentra constantemente enviando la letra C para
indicar que se encuentra activo, esta C es enviada aproximadamente cada
segundo.
El proceso que debe de realizar el computador es el siguiente:
1. El computador espera a que le llegue una C para comprobar que el equipo
se encuentra activo.
2. Una vez recibida la C, envía un bloque de 128 bytes de los cuales los tres
primeros bytes tienen por código ASCII los números:96, 55 y 49(como fue
explicado en el numeral 3.3.1, en la parte de cabecera de transmisión), el
resto de la estructura del bloque fue explicado posteriormente dentro del
mismo punto anteriormente mencionado.
3. Luego de esto y de verificar que el CRC (código de redundancia cíclica)
sea correcto el equipo envía el carácter ASCII 6, caso de no ser correcto e!
CRC le enviará 3 letras C consecutivas con el fin de cancelar el proceso de
programación.
4. El computador luego de esto debe de enviar un carácter ASCIi número 4 y
esperar que el equipo devuelva un carácter ASCII número 6 seguido del
carácter ASCII numero 67 que corresponde a letra C.
5. Posterior se envía nuevamente un bloque pero ahora en sus tres primeros
bytes los caracteres ASCII 80 , 48 y 49.
6. Luego de esto el microcontrolador envía un carácter ASCII número 6 (si es
que el CRC es correcto), a lo que se le debe de responder con un carácter
ASCII número cuatro y a la vez el equipo registrador responderá con un
carácter ASCII número 6.
50
7. Luego de esto desde el computador es enviado un carácter ASCII número
67 correspondiente a la letra C.
8. Esto es una Invitación a transmitir por parte del PC al microcontrolador y
este a su vez enviará un bloque de 128 bytes que contendrá los datos con
los que fue programado recientemente.
9. Esto sirve para comprobar si los datos con los que están programados son
los correctos en cuyo caso se mostrará un mensaje de que la
programación se realizo con éxito.
3,2,3 Proceso de lectura de parámetros.
3.2.3.1 Información sobre la lectura de parámetros.
La lectura de parámetros del registrador es un proceso mas sencillo que
el de programación, este proceso sirve para que el usuario sepa los datos con
los cuales fue programado el equipo registrador.
Al ejecutar esta operación el usuario obtendrá los datos con los cuales
se realizo la última programación del registrador, aquí obtendrá los parámetros
especificados anteriormente como son:
• Subestación en la cuál está operando.
• Número del equipo que está funcionando.
• Constantes de los medidores de energía activa y reactiva instalados.
• Constante de Voltaje (tp).
• Constante de corriente (te).
• Fecha de ¡nicialización.
La explicación de estos datos fue dada en la parte de programación
(numeral 3.2.2), por lo cuál no se redundará.
51
3.2.3.2 Forma de realizar una lectura de parámetros.
La forma de realizar una lectura de parámetros es similar a la de la
segunda parte de la programación, es decir desde la parte en que se realizaba
la verificación para ver si los datos con los que fue programado fueron o no
correctos.
La forma de leer los parámetros será vista de una mejor forma al
realizar el siguiente diagrama de flujo.
En este se podrá observar todos los pasos que se realizan y lo que
ocurre si no llega lo esperado.
Las formas de las cabeceras se dijeron en la parte anterior al igual que
de las tramas, por lo que únicamente se hará un pequeño recordatorio.
3.2.3.3 Flujograma de la lectura de parámetros.
52
Se espera la llegadade un carácter
Es enviado un bloque de128 bytes con cabecera delectura.
Figura 3.1 Flujograma de
recepción de datos
Se espera un carácter
Nn
S¡
El carácter ASCII 4 esenviado
Se espera un carácter
Si
Es enviada la letra C
Se espera el bloquecon los datos
Son mostradosresultados obtenidos
No
Mensaje de haocurrido un error
FIN
53
3,2.3,4 Explicación del bloque enviado.
Corno se vio anteriormente la cabecera para hacer una operación de
lectura y sin borrar los datos es la combinación de caracteres 80 y 48.
Aunque de los 131 datos que compone el bloque (incluyendo los de
CRC y unos bytes de comienzo, lo único que le interesa al microcontrolador en
este caso es el primero y el segundo byte en sus códigos ASCII, lo que venga
después como no es una operación de escritura no lo toma en cuenta, pero
tomando como referencia el anterior programa desarrollado, se ha visto que
en dicho programa se envían datos de la última programación así que se
decidió enviar lo mismo para no estar enviando los datos con muchos
espacios en blanco, el cuál podría provocar algún error en el proceso.
3,2.4 Proceso de lectura de datos almacenados en el Registrador.
3.2.4.1.- En que consiste la lectura de datos.-
La lectura de datos es el proceso por el cuál se adquieren los datos
almacenados en el registrador para su posterior análisis, estos datos son
enviados a partir del segundo bloque (ya que en el primero vienen los
parámetros del registrador),
3.2.4.2.- Forma en la que vienen los datos desde el registrador.
Los datos que llegan al computador desde el registrador utilizan el
siguiente formato:
AAAARRRRVV
Donde A son los datos de la energía activa, R de la energía reactiva y V
los del voltaje. Lo que viene en los datos es e! número de pulsos que ha
recibido durante el período de 15 minutos, estos datos son enviados en forma
54
de hexadecimal, es decir que si recibió 150 pulsos este devolverá 0096, este
caso es tanto para energía activa como para energía reactiva.
Para el caso del voltaje, estas medidas son entregadas en forma de dos
números hexadecimales como por ejemplo DA.
Luego de realizar pruebas se llegó a comprobar que la fórmula para
traducir de estos valores a valores numéricos de voltaje es:
33.213 *Log(valor)- 54.057
Así por ejemplo si tenemos un valor B7, este equivaldrá a un voltaje de :
B7H-183D
33.213 *Log(183) -54.057
75.14-54.057
21.083
Por lo que e! valor de B7 equivale a 21.083 voltios.
El valor de voltaje se obtiene luego de una serie de lecturas
instantáneas realizadas en intervalo de 15 minutos, luego de lo cuál se toma
un promedio de estas (toda la operación dicha anteriormente viene de una
subrutina que forma parte del programa de! microcontrolador).
Las medidas las torna el microprocesador de la línea que alimenta al
equipo mediante un conversor análogo digital que viene luego de un
transformador. Por lo que en diagrama de bloques se vería de la siguiente
manera.
Alimfintaniñn ^
1 in \ /an
Transformad20:1
ConversorA/D
Microcontrolador
Fig. 3.2 Proceso de entrada del voltaje al microcontrolador
En el caso de corriente, el cálculo que se procede a hacer es el
itfi:
55
siguiente:
(Potencia^ + Potencia;eaah,acomente = -^
V3 • Voltaje
Debido a que el equipo registrador entrega el valor de energía en un
intervalo de 15 minutos, lo que se hace es sacar una corriente promedio para
ese intervalo, asumiendo que ese valor de energía corresponde a una carga
constante, la forma de calcularlo es la siguiente:
tiempo
Energía = J Potencia • dio
Al ser el intervalo de tiempo 15 minutos y las unidades de energía KWh
ó KVAFth, según sea el caso, el tiempo es 0.25 ya que los quince minutos
corresponden a la cuarta parte de una hora.
Al simplificar la ecuación, reemplazando en lugar de tiempo 0.25 y
como la potencia asumimos que es constante tenemos:
0.25
Energía = Potencia • dtn
Energía = 0.25 • Potencia
Por lo que la potencia promedio en ese intervalo será 4 veces la medida
de energía que entreguen los medidores, por lo que la fórmula para calcular la
corriente se traduce a:
n . f y (4 • Ewsfaqato )2 + (4 • Energíanaaívtt JComente = — =
V3 • Vahaje
56
Y esa es la forma de obtener los valores de corriente promedio en cada
intervalo.
3.2.4.3 Corte de energía,
Los bloques de datos no vienen únicamente de la forma en la que se
dijo anteriormente, estos pueden sufrir cambios cuando ha ocurrido un corte
de energía.
Cuando ha ocurrido un corte de energía e! rnicroprocesador guarda la
fecha en la cuál se fue la energía, esto es anexado en el bloque de datos, con
una K que precede el corte, luego, cuando la energía vuelve el
microcontrolador copia la hora de regreso del reloj en tiempo real que está
instalado en el equipo (este reloj no sufre cambios aún cuando se hayan
producido cortes debido a que cuenta con una batería interna que lo alimenta),
y esto es guardado junto con los datos de potencia activa reactiva y voltaje
con los que se contaba en el instante del corte.
Por lo que un bloque de corte luciría de la siguiente manera:
K0012090321050150120903210501 OOOA0002F3
Con un corte como el anterior se ve que el corte se dio a las 9:12:00 del
día 21 de Mayo del 2001 y que volvió a las 9:12:50 del mismo día y que en el
instante de corte hubo A=11 medidas de potencia activa, 2 de reactiva y el
valor de voltaje era F3, que se calcula en base a la función expresada
anteriormente (punto 3.4.3.2).
Al ser los bloques de datos transmitidos de un tamaño fijo de 128 bytes
existirán casos en los que parte de una trama de datos venga en un bloque
seguido con su parte restante en el comienzo del próximo bloque.
57
Esto representa una tarea mas o menos compleja ya que se deben de
extraer datos de un bloque y completarlos con los del comienzo de otro, este
proceso se lo verá posteriormente en un flujograma.
Estos cortes al igual que los datos serán posteriormente almacenados
en un archivo denominado cortes, y aquí cuando el usuario quiera ver los
datos de los cortes tendrá la opción, este proceso se explica en el Anexo
denominado "Manual de Usuario".
3.2.4.4 Problemas en un corte.
Existe otro problema que se notó en el transcurso del desarrollo del
software y es que si la fecha de instalación es mayor que la fecha de
inicialización, el equipo no tomará datos, por lo que simplemente quedará en
estatus de programado, pero sin registrar y para en el caso de haber un corte
durante este período el registrador únicamente almacenará los datos de la
fecha de ¡da y venida del suministro pero ya no almacenará los datos de
potencia y voltaje, por lo que se pierde la lógica del programa ya que luego de
un corte espera 45 bytes, para solucionar este problema se eliminó la entrada
de la fecha de instalación por parte del usuario y esta será simplemente 5
segundos mayor que la fecha de inicialización.
A continuación se verá en un diagrama de flujo el proceso de
adquisición y discriminamiento de datos.
58
3.2.4.5 Flujograma del proceso de adquisición de datos.-
INICIO
Se espera la llegadadel primer byte
FIN
Nobloque = O
Si
carao ter=0
i r
59
Se toman 10 caracteres
bloque -bloque -i- 1
\^^Si
r
/
carácter — /carácter + 10 /
i r
Son extraídas lasenergías activa,reactiva y voltaje
i f
/ Carácter - los // que faltaban /
Se calcula la Corriente"
60
Son almacenadasen un arreglo
Figura 3.3 Flujograma Adquisición de datos
Ahora se verá lo que sucede cuando se presenta una K (existencia de
corte de energía).
Son tomados 45 caracteres
^ r
-No-
Si
carácter = carácter +45
Se obtiene la fecha de inicio yfecha de fin del corte
y - fechafín -fechainicio
bloque =bloque+1
carácter - datosque faltaban
61
Si
Son almacenados datoscon número de corte
Los datos songuardados enarchivo de corte
Figura 3.4.- Flujograma del proceso realizado en un corte de energía
3.2,4,6 Aclaraciones sobre el flujograma.
3.2.4.6.1 Números de corte.
Los números de corte son números negativos, el cuál fue asignado con
el valor de -0.05, esto es mas por referencia y sirve para el momento en que
se realicen los gráfico puedan ser diferenciados.
Estos número se dan cuando se produce un corte significativo.
62
3.2.4.6.2 Corte significativo.
Un corte significativo es aquel que dura mas de 15 minutos y que podría
arruinar el registro, esto del registro se hablará en breve cuando se mencione
sobre la forma en que se graban los archivos.
SÍ por ejemplo el corte
guardar los registros y er
registrados, es decir que
estuvo sin alimentación, lo
los 7 minutos restantes.
dura menos de los 15 minutos, se lo ignorará al
ese intervalo se grabará los datos que se tengan
si durante el intervalo de 15 minutos, 8 minutos
que será presentado serán los datos tomados en
Ningún corte será realmente ignorado, ya que todos serán almacenados
dentro del archivo destinado para cortes.
También cabe aclarar sobre los caracteres de fin de transmisión.
Anteriormente en le
que vienen con los bloques
programación se hablaba de unos 3 bits adicionales
, pues ahora se procederá a hablar de ellos.
3.2.4.6.3 Bytes que indican fin de transmisión.
Antes de toda trama
caracteres 1 , 1 y 1' o uno
ASCII de la siguiente form
, sea esta de parámetros o de datos vienen los
complemento, es decir que vienen en caracteres
a: 1, 1 y 254.
Ahora bien , esto es mientras el registrador tenga algo que transmitir,
pero cuando ha finalizado su transmisión debe de indicar.
Para el caso de los parámetros o de la programación no es necesario
ya que es bien definido el numero de bloques que se debe de transmitir o
recibir, as; por ejemplo para parámetros, el computador debe de enviar 1 e
igualmente esperar uno y programación debe de enviar dos y esperar 1.
255 bloques más., por lo
63
Pero la situación varía cuando se van a recibir datos ya que aquí si la
memoria está vacía enviará únicamente el bloque con los parámetros del
equipo, pero sí la memoria esta llena esta enviará a mas del de parámetros
:;ue el registrador luego de acabar sus datos envía
un bloque en blanco completamente, por lo que se debe de analizar el primer
byte que envía el registrador, si este es uno, debemos se debe de esperar a
que lleguen otros 133 bytes comprobar el CRC y enviar el acuse de recibo y
en caso de recibir el número 32 al principio, se deberá de enviar dos cancel
consecutivos para cancelar la transmisión.
El arreglo de 256 está establecido en el código de Visual Basic, para
que aquí se almacenen los bloques conforme vayan llegando, además estos
son del tipo array que es
luego mediante un puniere
una matriz de elementos para irlos seleccionando
Luego de que están ordenados a estos datos que fueron almacenados
se les extrae únicamente la parte que tiene validez es decir eliminado los 3 de
cabecera que como se vio eran los caracteres ASCII 1,1 y 254 y los dos bytes
de cola del CRC, así es
flujograma del punto 3.3.4.
3.2.5 Almacenamiento
5.
de los datos en archivos.
El proceso de
mediante el cuál, los
almacenados en archivos.
como luego se hace el proceso explicado en el
almacenamiento de datos en archivos, es el proceso
datos que son descargados desde el registrador son
A mas de esto existen archivos en los que consta información como el
rango disponible y las subestaciones con las que cuenta, el como se guardan
y donde están los archivos se lo analizará posteriormente.
Ahora se procederá a hablar de todos los archivos y carpetas que se
emplean para el procesam ento de la información.
64
3.2,5.1 La Carpeta Sistema.
La carpeta sistema es aquella que se crea en el directorio donde está
instalado el programa, y su creación se dará a la primera vez que se ejecute el
programa, en caso de que ya esté creada, simplemente se ignorará el
proceso.
En esta carpeta se organizarán el resto de archivos, los cuales se
clasificarán en carpetas de acuerdo a su subestación, pero de esto se hablará
posteriormente.
3.2.5.2 Introducción de una subestación
En el programa se almacenan los datos bajo el nombre de una
subestación, esto es de acuerdo a la subestación con la que fue programada.
El proceso que se
se lo puede apreciar en el
hace luego de que han sido descargados los datos
siguiente diagrama de flujo:
65
INICIO
abre el archivosubestaciones.sad
las subestacionesregistradas
la nueva subestación se registraen el archivo subestaciones.sad
Se agrega una carpeta con elnombre de la subestación
Se llama al proceso deguardar datos.
Figura 3.5 Flujograma de la verificación de la existencia o no de una
subestación.
3.2.5,3 Proceso de almacenar los datos.
Una vez que se comprobó que la subestación está registrada o que no
lo estaba (dentro de la base de datos del computador en el cuál está operando
el programa), se procederá a guardar los archivos de la siguiente manera.
El proceso de guardar se lo aprecia en el siguiente diagrama de flujo.
66
INICIO
i ~ fecha de inicializaciónde lecturas
j — número delecturas
k — puntero de i
1 = puntero de fin de mes
Se abre ela la fecha
mes correspondientede inicialización
Se escribe desdela posición k hastala posición 1
Es abierto el mes que sigue a lafecha de inicialización
Se abre el mes correspondientea la fecha de inicialización
Se escribe desdela posición k hastala posición 1
67
/- Ni
Se escribe desdela posición 1hasta la posición
FIN DEL PROCESO
Figura 3.6 Flujograma de la forma de guardar los datos en archivos
Ahora cabe aclarar algo sobre el puntero y puntero de fin de mes.
Antes de hablar se mencionará lo siguiente:
3.2.5.4 Forma en la que se almacenan los datos.
La forma en la que se ha para que se almacenen los datos es la
siguiente:
Se asigna un espacio de 16 bytes para cada bloque de datos, dentro de
los cuales los 4 primeros corresponden a la energfa activa, los cuatro
siguientes a la energía reactiva, los 4 siguientes al voltaje y los cuatro últimos
a la corriente.
Los 4 bytes se da
guardar un número
399E333 hasta-399E333)
es por la forma estandarizada que se ha dado para
flotante (un número flotante están en el rango entre
Estos 16 bytes
arreglo 1, corriente , se
seleccionemos.
corresponden a un arreglo, por lo que al referirnos al
guardarán en los bytes del 1 ai 4 y así según
Ahora volviendo a
siguiente estructura.
lo del puntero, para poder entenderlo, se verá la
01-0:00
30-21:15
01-0:15
30-21:30
01-0:30
30-21 :45
01
30
-0:45
22:00
01-1:00
30-22:30
01-1:15
30-22:45
01-1:30
30-23:00
01-1:45
30-23:15
01-2:00
30-23:30
01-2:15
30-23:45
En la que se puede ver que cada hora con su respectivo día tiene una
ubicación en e! archivo,
El puntero por tanto consistirá en ver que posición tiene una
determinada hora (de su d
Por ejemplo se
puntero se lo localiza de la
supondrá que son las 14:15 del día 22 de un mes, e!
siguiente manera:
Como ya han
21 por 96, el número 96
cuatro muestras que toma
transcurrido 21 días completos, se deberá de multiplicar
se saca multiplicando las 24 horas del día por las
por hora.
Ahora, como son
que es el número de
las 14 horas, se debe de multiplicar las 14 horas por 4
lecturas que existe por hora.
a respectivo) dentro de un archivo.
Corno son 15 minutos debo de adicionar 2 ya que la primera lectura se
da a los 00 minutos.
Por lo que el algoritmo resulta sencillo para ubicar el puntero.
Puntero = (día-1)*96 + hora *4 + parte entera de(minuto/15) + 1
Ahora se hablara acerca del puntero de fin de mes.
Este es únicamente
lecturas que puede
69
un puntero que indica cual es e! número máximo de
contener el archivo.
Esto dependerá del mes que sea ya que no todos tienen el mismo
número de días (aquí tarrbién se consideró el año, ya que en años bisiestos
febrero tiene 29 días), y lo que se deberá simplemente de hacer será
multiplicar el número de días que contenga el mes por 96, que son las lecturas
que se realizan por día.
3,2,6 Programación luego de extraer los datos del registrador,
Una vez que se ha producido tanto la descarga como e!
almacenamiento de los datos, el programa de forma automática procede a
programar el equipo.
Este es una facilidad que no incluía el antiguo Software, anteriormente
lo que se debía de hacer era descargar los datos y luego programar el
registrador, pero esto llevaba un problema ya que el usuario luego de
descargar los datos podría olvidarse de volverlo a programar con lo que no se
borraba la memoria y este
pierdan los datos luego de
Para evitar se
que ya estén guardados
programar el equipo con
es que el usuario no i
podía llegar a saturarse, esto podía llevar a que se
un determinado tiempo.
decidió que luego de realizar una descarga de datos, y
los archivos, en forma correcta se proceda a
los siguientes parámetros de forma automática, esto
intervenga en este proceso.
Los nombres de la subestación, prototipo y constantes de los medidores
serán los mismos que se obtengan al realizar la lectura de datos, esto se debe
a que en el primer bloque de descarga de datos vienen estos valores con el fin
de realizar las conversiones y de almacenar los datos.
En cuanto a la fecha
e! instante de descarga de
70
de inicializacíón será la fecha actual del sistema en
los datos.
La fecha de instalación, al igual que cuando se indico en la parte de
programación (numeral 3.3.2), será 5 segundos mayor que la fecha de
iniciaüzación, esto es con
luego de 5 segundos.
el fin de que las lecturas se comiencen a tomar
3,2.7 Proceso de agregar una subestación al computador.
Dado que existirán
en computadores diferentes
incluir a una subestación
normal para poder incluir
pero si está muy alejada o
ocasiones en las que la lectura de datos se realizan
, esta opción fue creada para que el usuario pueda
dentro de su computador, ya que en el proceso
subestación, deberá de descargar datos de esta,
cualquier otro inconveniente se le da esta opción.
ina
EL proceso consiste en lo siguiente:
El usuario escoge
computadora, ¡uego de lo
los datos de que subestación desea llevar a la otra
cual hará lo siguiente:
Si el nombre de ia
de buscar en la
nombre de subestaciónl.
subestación es por ejemplo Subestaciónl, se deberá
computadora origen la carpeta dentro de sistema con el
Una vez localizada
disquete.
Aquí el programa le
que va a introducir, esto es
computador y evitar que se
esta, se procederá a enviar todo su contenido a un
En el lado del destino se debe de elegir la opción de subestación que
está en el menú principal,
pedirá que se ingrese el nombre de la subestación
con el fin de identificar que esta no exista en dicho
pierdan los datos que antes estaban en este.
71
Una vez de verificado que no exista ia subestación en esa
computadora, lo almacene rá en su lista y copiará la carpeta en su carpeta de
sistema, claro está que esto se realiza luego de que verifica la existencia de
dicha carpeta. Esto se lo
flujo, el cuál ¡lustrará paso
puede apreciar de mejor manera en un diagrama de
a paso el proceso que se realiza.
INICIO
Mensaje: Ingresela subestación queva a agregar.
Subestación
Figura 3.7 Flujograma de
El archivosubestaciones.sad esabierto.
Está subestaciónen el archivo
subestación es añadida ensubestaciones.sad
la carpeta subestación escopiada a la carpeta sistema
FTN
Si
Error, lasubestación yaexiste
la forma de agregar una subestación registrada en
otro PC
3.2.5 Otros archivos con los que cuenta el programa.
E! programa a
trabaja con otros archivos
de aquí extrae los datos.
3.2.8.1 Carpetas con el
mas de trabajar con el archivo su b estación es. sad,
y carpetas que son útiles para el programa, ya que
nombre de las subestaciones.
Dentro de! directorio Sistema se almacenan carpetas, las cuales
corresponden a las diferentes subestaciones, estas a su vez contienen los
datos registrados a mas de archivos para uso del programa, el contenido y
funciones de estos archivos serán explicados posteriormente.
3.2.8.2 Archivo fechas.sad.
El archivo fechas.sad es un archivo que se halla ubicado dentro cada
carpeta de la subestación.
Este archivo
datos el programa para
luego de toda descarga
contiene información de las fechas en las cuales tiene
mostrarlo, este archivo se actualiza automáticamente
que se realice en el programa.
Gracias a este
momento de seleccionar
tiene registrado.
aróhivo, el usuario no puede cometer errores en el
rango ya que no le permitirá pasar los límites quein
3.2.8.3 Archivos del tipo mes_año.
Estos archivos se
nombre de la subestación.
guardan igualmente dentro de el directorio con el
En estos archivos se
al haber una descarga y es
simplemente para mostrarlos
73
encuentra registrado los datos que se almacenan
de donde se los extrae ya sea para graficarlos o
3.2.9 Gráficos que realiza el programa
Una vez visto
programaciones y algunas
veremos como se realizan
todo el proceso de adquisición de los datos,
operaciones más que se describieron antes ahora
los gráficos en el programa.
El proceso de graficar consiste en tomar los datos que se encuentran
almacenados en el programa para luego mostrarlos sobre una pantalla que
contiene un cuadro de gráfico, denominado Picíurebox en Visual Basic.
Cuando se quiere realizar un gráfico, eí programa necesitará saber s¡ el
gráfico que se le pide que
Esto es con el fin
laga es de un período mayor o igual a un día.
de que el algoritmo desarrollado sepa si dividir la
pantalla de gráfico en 96 porciones referente al día, ya que saldrá detallado en
intervalos de 15 minutos,
analizar.
En e! caso de ser
durante los 15 minutos y
será el valor promedio
para el caso de energía
potencia media durante es
energía acumulada en un
similar al proceso que se
para un cuarto de hora.
La fase de graficar
o si dividirlo en el número de días que se requiere
un día entregará en el gráfico el valor promedio
en caso de ser mayor a un día, el valor que asomará
durante todo ese día para el caso de voltaje y corriente,
activa y reactiva el gráfico que saldrá será el de la
día, referido al consumo total, es decir se dividirá la
día para las 24 horas que contiene un día, esto es
realizó cuando se buscaba la potencia promedio
a información, consta primero del proceso de ver los
datos, en donde el usuario selecciona el rango al que desea tener acceso,
esto se lo hace mediante nenús desplegables, en los que se escoge e! rango
tanto de datos finales como
manera en el anexo denominado
E! algoritmo del software
mencionó anteriormente no
programa no posee.
74
de iniciales, este proceso se explica de mejor
"Manual de Usuario".
, gracias al archivo fechas.sad tal como se
permitirá que el usuario seleccione datos que el
Para entender mejor el proceso de graficar, veamos el siguiente
diagrama de flujo:
INICIO
Seleccione loslimites delintervalo
Fecha deinicio
Fecha defin
Selos
despliegandatos
sol citados
75
Se divide al gráficoen 96 secciones
Se saca el promedio diariodel intervalo
Se divide el cuadro delgráfico en los días pedidos
Se realiza el gráfico
•4-
FIN
Figura 3.8 Flujograma de la forma de recuperar datos y luego graficarlos
Todos los procesos mencionados anteriormente como programación,
lectura de parámetros, íectura de datos, etc desde el software serán vistos de
forma detallada en el anexo denominado "Manual de Usuario".
76
3.3 Subrutinas generales utilizadas.
Una vez que se ha
programa, se procederá c
trabaja el programa. Una
del cálculo del CRC.
hablado acerca de los procesos de los que consta el
hablar sobre las subrutinas gracias a las cuales
de las subrutinas generales mas importantes es la
Esta subrutina se usa para realizar el control de errores en los bloques
que son transmitidos tanto en el sentido PC - Equipo registrador como en el
sentido Equipo Registrador
Esta subruíina fue
este es el tamaño de bloques fijado
3.3,7 Definición del CRC
(C'clic
El CRC o código de
de sus siglas en Inglés
corrección de errores mas
confiabilidad en la transmisión
sucesivas que será posteriormente
control de errores y se
transmisión de datos.
-PC.
-ealizada para un bloque de 128 bytes, dado que
nado para la transmisión
redundancia cíclica por la traducción del significado
Redundance Code), es uno de los códigos de
comúnmente usados ya que este proporciona gran
isión, ya que emplea un método de divisiones
analizado, por lo cual ayuda eficazmente al
lo emplea en la gran mayoría de procesos de
3,3.2 Idea básica del CRC.
La idea básica del ;RC es que todo código CRC tiene un polinomio
generador, entre los mas conocidos están los siguientes, CRC-16 cuyo
polinomio es e! siguiente:,12x + x + 1, o por ejemplo el CRC-12 que es: x + x + x + x + x +1.
Para el caso del reg
siguiente manera: x16 + x12
,15x'° + x'3 + x* + 1 ,el CRC-CCITT, del cuál es: x'° +12 ,11
strador se cuenta con un polinomio generador de la
+ x5 +1.
Como se puede apreciar el polinomio generador corresponde al
polinomio normalizado CRC-CCITT .
Lo que se persigue
datos con el polinomio
polinomio generador a los
al grado del polinomio
el CRC, para una mejor i
con el CRC es realizar una división binaria de los
generador, en donde se va a adicionar el grado del
datos (es decir aumentar un número de ceros igual
generador), y luego se obtendrá un residuo y este será
ilustración se verá en el siguiente ejemplo:
Supongamos que tenemos una cadena de datos como la siguiente
11000001110100110110 y
tiene algo como lo siguiente:
un polinomio generador x + x + x + 1 por lo que se
1 1 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0
0 1 0 1 0 0 01 0 0 1 0 0
0 0 1 1 0 0
1 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0
0 0 1
10
1100
0
0
0
110
110
110110
10
10
10
110
1
110
0
0
0
0
110
10
110
0
0
110
10
110
0
00
0
1
110
110
10
110
0
0
0
0
11 (0
} 1
) 11
1 ) 00 0 1
1 1 10 0 0
1 1 11 C
0 "-
(
) 0
10
) 110
1
110
110
1010
110
0
0
1110
110
10
110
1
110
0
0
110
10
110
1 oCjTóo o o ^ o o q } 1 0 0 1 0 0 0 1 11 1 0 1 1 0 1 0 1
1 0 0 0
0 0 1 1
1 0 1 1 0
0 0 0 1 1
1 0 1 0 1 0
1 0 0 0 1 1
0 0 1 0 0 1 0
0 1 0 0 0 1 10 1 1 0 0 0 1 00 0 1 0 0 0 1 10 1 0 0 0 0 0 1 0 0
1 0 0 1 0 0 0 1 1
0 0 0 1 0 0 1 1 1Figura 3.9 Ejemplo del cálculo del CRC
eí
En la parte super
adicionado, a mas de
operaciones de XOR entre
quedando luego de las
00100111 que es el núme
es decir que los datos que
78
or se pueden observar los datos con 8 ceros
polinomio generador, lo que se realizan son
el polinomio generador y los residuos que van
divisiones y queda como resultado el número
•o que se adicionará a los datos para ser enviados,
se transmitirán serán los siguientes:
Datos normales: 11000001110100110110
ColadeCRC: 00100111
El objeto de esto
lleguen la cola de CRC
deberá de obtener una
notificará al transmisor
retransmisión.
que el receptor adicionara a los datos que le
y al hacer la división para el polinomio generador
operación exacta, es decir de residuo O, caso contrario
que la transmisión ocurrió con errores, para la
Como se puede observar el sistema es muy confiable, ahora se verá lo
que sucede en el lado del receptor:
79
1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1
1 0 0 1 0 0 0 1 10 1 0 1 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 0 1 10 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1 0 01 0 0 1 0 0 0 1 10 0 1 1 1 0 1 1 1
1 0 0 1 0 0 00 1 1 1 1 1 11 0 0 1 0 00 1 1 0 1 11 0 0 1 00 1 0 0 11 0 0 10 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 1 1
01101010110
110 11 11 00 11 10 01 10 0
1 11 0
0 1
10
01110110
10
110
1100
0
11010
110
1010
110
0
0
0
0
0
00
000
0
110
11
0
110
10
10
110
0
0
11100
0
0
0
0
0
0
110110
10
11
0
1110
00
0
011 11 10 0 10 0 1
11
0 0 0 0 0 0 0 0 0Figura 3.16 Ejemplo de comprobación del CRC
fue
Corno se puede
calculada anteriormente
división sea exacta, por lo
suceder algo similar a lo
apreciar aquí, dado que la cola de CRC que fue
la que adicionamos se debería de esperar que la
que si la transmisión se realiza sin errores debería
expuesto en la parte superior.
3.3.3 Implementación del CRC en el Visual Basic.
La forma de realizar el cálculo del CRC en Visual Basic es un poco mas
complejo dado que no se cuenta con tratamiento binario de los números, por
lo que el algoritmo desarrollado se lo explica en el siguiente flujograma:
Datos de entrada
128 caracteres.
Llamada a lasubrutina.
Es tomado elcarácter número i
Se obtiene en su forma binaria, esI 'decir dividiendo para loscoeficientes 21, 22, 26,27
Si
81
q=q xor 69665
Figura 3.
T11 Flujograma del cálculo del CRC
Algunas partes que vale aclarar de este flujo grama son las siguientes:
- En el programa existen 2 tipos de arreglos uno que contiene 128
elementos en el cuál están contenidos los diferentes caracteres que
vienen en la cadena.
- El siguiente es un arreglo de 8*128 elementos donde están únicamente
Os ó Is referentes a los bits del código ASCII de cada carácter, en el
siguiente ejemplo lo
A123FRE JUP
Arreglo 1
Arreglo 2
podremos ver de mejor manera.
(128bytes)
A
01000001
1
00110001 00110010
Luego de ver el diagrama de flujo se puede observar que el resultado
de CRC que entrega el programa es un número de 16 bits (tal como el
grado del polinomio) por lo que se procede a hacer es coger los 8 primeros
bits y luego los 8 segundos e interpretarlos en código ASCII.
Por ejemplo si luego de ser sometido a! programa a un bloque de datos
(128 bytes, como se mencionó anteriormente), obtenemos un número
como el siguiente 14152, debemos de expresarlo en número binario por lo
que obtenemos lo siguiente: 0011011101001000, esto se lo realiza
mediante divisiones sucesivas para los factores desde 216, 215, ,...,21 y 2°.
Luego de esto separamos
representa el número
„..._ los 8 primeros bits que serían 00110111 que
37 en Hexadecimal que es el código ASCII del
número '7, los. siguientes"' 8 bits'séTiah;;.0'í0'Ql:)
hexadecimal'el número 48 que en código ASCII es
Por lo'tanto-el número 14152 equivale a tener
enviará cómo cola del GRC será el 7H.
- • "82-
000. que representa, en
a letra H .(mayúscula).
I
por'lp qué lo que se
Análisis
CAPITULO 4
de pruebas y resultados,
83
Antecedentes
Con e! fin de realizar una comprobación del funcionamiento del sistema
registrador y verificar que las mediciones que este entrega sean lo mas
cercanas a la realidad y a mas de eso ver la confiabilidad del sistema.
El proceso mencionado anteriormente consistió en dos partes, la
primera de ellas se lo rea ¡zó en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas de la
Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Politécnica Nacional y la
segunda en la subestaciór de energía de la Empresa Eléctrica Quito número
12 (La Floresta), obteniéndose los resultados que son parte del presente
capítulo.
4.1 Método de verificación.
Para el primer caso
Eléctricas, la contrastación
de las pruebas en el Laboratorio de Máquinas
de resultados se lo hizo con el Nanovip.
El Nanovip es un instrumento de medida el cuál entrega de forma
instantánea valores de Potencia Activa, Potencia Reactiva, Voltaje, Corriente,
Factor de Potencia y Potencia Aparente, a mas de esto este instrumento
cuenta con contadores de energía los cuales son usados para medir la
energía activa y la energía reactiva.
El Nanovip según
información se obtuvo del
sus fabricantes tiene un error del 0.5%, esta
manual de usuario del equipo.
4.1.1 Conexión en el
Para la verificación
Laboratorio.
de resultados en el laboratorio, se utilizó dos
medidores pertenecientes a la Empresa Eléctrica Quito, cuyo funcionamiento
fue explicado en los puntos 1.4 y 2.5, estos medidores son de marca Pafal
para la energía activa y Landis & Gyr para la energía reactiva.
T_
N
Como información
características de dichos
cuatro hilos trifásico,
A, 60 Hz, y su constante
energía reactiva, es un
FL230yoperaa 110V/5A,
Con el objeto de
trifásicas variables, la una
conectaron en paralelo.
84
general se puede mencionar las siguientes
nedidores: el de energía activa es un medidor de
modelo C52D, que opera a 210V/15 A, 60 Hz ó 121V/60
es de 150 Rev/KWh. Para el caso del medidor de
medidor de energía trifásico de tres hilos, modelo
60Hz y su constante es de 3750 rev/Kvarh.
realizar las pruebas fueron instaladas dos cargas
del tipo resistiva y la otra inductiva, las cuales se
Al sistema mencionado anteriormente fueron conectados los medidores
de acuerdo al siguiente diagrama.
MEDIDORDE
ENERGÍAACTIVA
4 7
MEDIDORDE
ENERGÍAREACTIVA
2
i
Figura 4.1.- Conexión de las cargas y los medidores en el laboratorio
4 6 7
•¡-T
Carga
Resistiva
Carga3*
Inductiva
85
Donde los números del 1 a! 9 detallados en ambos medidores de
energía corresponden a los bornes de estos, y la conexión se realizó de
acuerdo a especificaciones de conexiones de medidores para uso industrial4.
4.1.2 Forma de verificación de resultados,
Dado que en el laboratorio la carga se mantuvo constante durante un
intervalo de tiempo definido, la forma de verificación consistió en calcular
mediante ia energía acumulada en un intervalo de 15 minutos, entregada por
el software y cuyo proceso fue explicado en el literal 3.3.4, la potencia tanto
activa como reactiva promedia para dicho intervalo.
La forma de calcular
P.
es la siguiente:
)|TOim[Wit Energíapromedia tiempoobsen,adón ISmin
Donde energía se refiere ai valor que es convertido de la suma de
pulsos que llegan al equipo con la ayuda de las constantes con que se
programó al equipo y el cual es el que será almacenado posteriormente.
Como se mencionó anteriormente, se trabajo con una carga constante,
por lo que en este caso la potencia promedio que se obtenga deberá ser igual
a la potencia que se lea en el "Nanovip", del cual se habló en el literal 4.1.
Antes de proceder a
registrador y por el "Nanov
forma de calcular estos valores
comparar los resultados entregados por el equipo
p", se creyó conveniente realizar un ejemplo de la
Para el caso de eiergía activa, este tiene presente en el equipo
registrador un contador donde almacena el número de pulsos que le llegan
desde el disco, para el ejemplo se va a suponer un valor hipotético de 34
(este valor es el que entrega el equipo cuando se descargan los datos).
J Instalaciones eléctricas, Albert F. Spitta Tomo I, pag 667
86
Este número dado que los sistemas microprocesador (que es la parte
central del equipo registrador), trabajan en forma hexadecimal deberá
primeramente de ser trans
Luego de la
tenemos el número 52,
óptico paso a través de los
respectiva transformación (de hexadecimal a decimal),
se refiere al número de veces que el sensor
orificios practicados al disco del medidor.
Como se mencione
practicados dos orificios
número real de vueltas reg
Energía ~Vueltas
Constante
ormado aun número decimal.
previamente en el punto 1.4, este medidor tiene
diametralmente opuestos en el disco, por lo que el
strado será 52/2 que es 26.
Ahora medíante la constante del medidor se procede a pasar este valor
a energía.
26150
Y con este valor ya se puede calcular la potencia activa promedio de la
carga, esto se lo realiza mediante la fórmula explicada a! comienzo de este
punto.
P...., =01133KW-h6Qmin
\Smin Ih= 0.6932KW
Por lo que la potencia
ser de aproximadamente el
4.7,3 Análisis de Resultados.
Una vez indicada le
como la forma de comparar
obtenidos en el laboratorio.
que se debería de leer en el "Nanovip" deberá
valor 693.2W.
forma de realizar tanto conversión de los datos
los datos obtenidos se observará los resultados
R
_T
N
Antes de esto se
cuál consta de dos
arnpenmétrica la cuál mide
87
debe de indicar la forma de conexión del "Nanovip", e!
terminales para medir voltaje a mas de una pinza
la corriente del sistema.
Por lo expuesto anteriormente se puede ver que el "Nanovip"
únicamente puede ser utilizado para sistemas trifásicos balanceados, por lo
que se debió de armar el sistema de esta forma para poder verificar de una
forma mas precisa los datos.
La forma de conectar los medidores junto con el "Nanovip" es la
siguiente:
MEDIDORDE
ENERGÍAACTIVA
4
MEDIDORDE
EÍJERGIAREACTA'A
1 2 3 4 5 6 7 8 9
c\a
Carga
3*Resistiva
Carga3*
Inductiva
NANOVIP
Figura 4.2 Gráfico de los medidores mas el Nanovip
Las pruebas en el
opciones de carga es decir
laboratorio fueron realizadas con las diferentes
alternando tanto la carga activa como la reactiva.
Dado que las cargas tienen cuatro pasos de avance de la potencia
aplicada (un paso se refie •e a una variación en el valor de la carga), existen
opciones como por ejemplo el de tener un paso de activa con uno de reactiva,
uno de activa con dos de reactiva y así hasta poder llegar al caso de tener
cuatro pasos de activa con
Para poder aprecia
cuatro pasos de reactiva.
de mejor forma los datos obtenidos durante las
pruebas a continuación se mostrarán dos de las pruebas realizadas y se
contrastarán con los valores entregadas por el "Nanovip".
Las pruebas elegid
activa mas uno de reac
reactiva.
as son la primera y la última es decir, un paso de
iva y por último cuatro de activa con cuatro de
baja
La razón de esta
sometido a la carga mas
carga más alta esta evaluará
únicamente servirán como
4.1.4 Prueba uno activa,
¿lección se debe a que en el primer caso está
por lo que evaluará su precisión, y por último la
su capacidad, las pruebas intermedias
eferencia para comprobar los datos.
uno reactiva.-
Esta prueba como se mencionó en la sección 4.1.3 servirá para evaluar
la precisión del equipo registrador, para esto se tomo medidas durante 5 días
continuos desde el 2001-08-09 hasta el 2001-08-13.
Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
4.1.4.1 Tabla de resultados.-
. a,s,,JÍ*¿¿(fiecha i)_, raa/m nf/yyyy
09/08/2001
09/08/2001 00:1509/08/2001 00:30
09/08/2001 00:45
09/08/2001 01:00
EnergíáíÁctiya'xwh ^ • •",'
0
I o00
0
;Energía)Réáctívá^i ''•.^KÜ-ARW'V^-'
00
0
0
0
¿Vsq!tájeV""Voltios
0
0
0
0
0
"Gortr,iérite;
/Amperio si-0
0
0
0
0
Fechadd/mm/yyyy
09/08/2001 01:1509/08/2001 01:30
09/08/2001 01:4509/08/2001 02:0009/08/2001 02:15
09/08/2001 02:30
09/08/2001 02:45
09/08/2001 03:00
09/08/2001 03:15
09/08/2001 03:30
09/08/2001 03:45
09/08/2001 04:0009/08/2001 04:15
09/08/2001 04:30
09/08/2001 04:4509/08/2001 05:00
09/08/2001 05:1509/08/2001 05:3009/08/2001 05:45
09/08/2001 06:0009/08/2001 06:1509/08/2001 06:30
09/08/2001 06:4509/08/2001 07:00
09/08/2001 07:15
09/08/2001 07:30
09/08/2001 07:4509/08/2001 08:0009/08/2001 08:1509/08/2001 08:3009/08/2001 08:45
09/08/2001 09:00
09/08/2001 09:15
09/08/2001 09:30
09/08/2001 09:45
09/08/2001 10:00
09/08/2001 10:15
09/08/2001 10:30
09/08/2001 10:45
09/08/2001 11:00
09/08/2001 11:1509/08/2001 11:3009/08/2001 11:45
09/08/2001 12:00
09/08/2001 12:15
09/08/2001 12:30
09/08/2001 12:45
09/08/2001 13:0009/08/2001 13:15
09/08/2001 13:30
Energía ActivaKWh
000
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0[03
0[04
0[04
3.67E-02
Oí 04
0[04
Energía ReactivaKVARh
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
00
0
00
0
0
0
0
0
000
0
00
0
00
0
1.53E-02
1 ,83e-02
0,01848
1,84e-021,84e-021,82e-02
VoltajeVoltios
0
00
0
00
0
00
0
0
0
0
00
00
0
0
0
0
0
0
0
0
000
0
0
0
0
0
00
0
0
00
0
0
0
0
0
114.9883
116.2471
116.1096
116.1096
115.2722
115.2722
CorrienteAmperios
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
000
0
00
0
00
0
0.6759213
0.8742533
0.8763977
0.8162077
0.8823164
0.8805367
89
Fecha
dd/mm/yyyy09/08/2001 13:4509/08/2001 14:0009/08/2001 14:1509/08/2001 14:3009/08/2001 14:4509/08/2001 15:0009/08/2001 15:1509/08/2001 15:3009/08/2001 15:4509/08/2001 16:0009/08/2001 16:1509/08/2001 16:3009/08/2001 16:4509/08/2001 17:0009/08/2001 17:1509/08/2001 17:3009/08/2001 17:4509/08/2001 18:0009/08/2001 18:1509/08/2001 18:3009/08/2001 18:4509/08/2001 19:0009/08/2001 19:1509/08/2001 19:3009/08/2001 19:4509/08/2001 20:0009/08/2001 20:1509/08/2001 20:3009/08/2001 20:4509/08/2001 21 :0009/08/2001 21:1509/08/2001 21:3009/08/2001 21 :4509/08/2001 22:0009/08/2001 22:1509/08/2001 22:3009/08/2001 22:4509/08/2001 23:0009/08/2001 23:1509/08/2001 23:3009/08/2001 23:45
1 0/08/200110/08/2001 00:1510/08/2001 00:3010/08/2001 00:4510/08/2001 01:0010/08/2001 01:1510/08/2001 01:3010/08/2001 01:4510/08/2001 02:00
Energía ActivaKWh
3.67E-020.040.04
3.67E-020.04
3.67E-020.04
3.67E-020.040.040.040.04
3.67E-020.040.040.040.040.040.040.040.04
3.67E-020.040.040.040.040.040.040.040.04
4.33E-020.040.04
3.67E-020.04
Cj.044.33E;-02
Q.040.04o;.o40.04o;.o4o;. 04
4.33E'-020|. 04o;. 04o; 04o;. 040^04o; 04
Energía ReactivaKVARh
1,87e-021 ,84e-02
0,01841,83e-021 ,83e-020,018240,018240,01832
1,85e-021,87e-021,89e-021,88e-021,87e-021 ,88e-021,90e-021,91e-021,91e-021,89e-021,85e-020,01848
1,87e-021,87e-020.018721,89e-021,90e-021,90e-021,91e-02
0,01920,019281,91e-021,93E-02
0,01920,01896
1,88e-021,89e-021,92e-020,01912
1,92e-021.93E-020,019440,019520,019281,91e-02
0,01921,91e-020,01912
1,92e-021 ,93E-021,93E-020,01936
VoltajeVoltios
. 116.7916115.9715115.8328114.702
115.2722116.384
116.5204116.2471117.4599115.6935
116.384115.8328117.1942117.7235116.9263116.7916116.7916117.4599116.6563115.2722116.6563117.4599116.384
115.2722116.2471115.4132116.2471117.0605116.1096115.9715117.4599117.7235115.8328
116.384117.8545116.384
117.5919115.9715117.8545117.7235117.7235117.7235
116.384116.384
117.3273116.6563116.2471117.7235116.9263116.2471
CorrienteAmperios0.81382270.87655260.87782410.8255016
0.880980.8126262
0.8713230.81429270.8661030.881795
0.87746350.88141290.81078860.86725710.87452010.87643550.87620850.86942680.8727337
0.8827640.87451760.80966930.87633880.88592690.87985720.886214
0.88031260.87533060.88318940.88263340.93293460.87040120.88254830.81787750.86651560.88064740.93018770.88378040.87034010.87244890.873136
0.87108150.87996080.94048350.87220780.87767950.881685
0.87085440.87679150.8828357
90
Fechadd/mm/yyyy
10/08/2001 02:15
10/08/2001 02:30
10/08/2001 02:4510/08/2001 03:00
10/08/2001 03:15
10/08/2001 03:3010/08/2001 03:4510/08/2001 04:00
10/08/2001 04:1510/08/2001 04:3010/08/2001 04:45
10/08/2001 05:0010/08/2001 05:1510/08/2001 05:30
10/08/2001 05:4510/08/2001 06:0010/08/2001 06:1510/08/2001 06:3010/08/2001 06:45
10/08/2001 07:00
10/08/2001 07:1510/08/2001 07:3010/08/2001 07:451 0/08/2001 08:0010/08/2001 08:1510/08/2001 08:3010/08/2001 08:4510/08/2001 09:0010/08/2001 09:1510/08/2001 09:30
10/08/2001 09:4510/08/2001 10:00
10/08/2001 10:15
10/08/2001 10:30
10/08/2001 10:4510/08/2001 11:0010/08/2001 11:15
10/08/2001 11:30
10/08/2001 11:45
10/08/2001 12:0010/08/2001 12:1510/08/2001 12:3010/08/2001 12:4510/08/2001 13:0010/08/2001 13:1510/08/2001 13:3010/08/2001 13:45
10/08/2001 14:00
10/08/2001 14:15
10/08/2001 14:30
Energía ActivaKWh
0.04
4.33E-02
0.04
0.04
0.04
4.33E-02
0.04
0.04
4.33E-02
0.04
0.04
4.33E-02
0.04
4.33E-02
0.04
4.33E-02
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
4.33E-020.04
0.04q.04o;.o4O!. 04
o;. 044.33EJ-02
0; 04
0104
0'04
0|. 04
0104
0104
OJ04
4.33Ef02
0[ 04
0¡04
0|04
0¡04
0[04
OJ04
4.33E-J02
OJ04
0!04
0|04
OJ04
OJ04
Energía ReactivaKVARh
1,93E-02
1.94E-021.95E-02
0,01944
1.96E-02
1.96E-02
1.97E-020,01968
1.97E-02
1,97E-02
0,01968
0,01984
1.98E-02
0,01976
1.97E-02
1.97E-02
1.95E-02
0,01944
1.94E-02
1 ,92e-021,92e-021,91e-021.93E-021,916-021,90e-020,01904
1, 91e-021,96E-02
1.95E-02
1.95E-02
1 ,95E-02
0,0192
0,01912
0,01888
1,91e-02
1 ,95E-02
1.95E-02
1 .95E-02
1.95E-02
1,916-02
0,0192
1,91e-02
1,916-021 ,92e-02
1 .93E-02
0,01928
0,01928
1,92e-02
1.93E-02
1.93E-02
VoltajeVoltios116.9263
117.8545
117.3273
117.1942
117.8545
117.8545
117.8545
117.7235
117.8545
117.8545
117.8545
117.8545117.4599117.8545
117.4599
117.8545
117.7235
117.8545
117.8545
117.7235
117.4599
117.8545
116.5204
115.9715
116.6563
116.384
117.8545
117.8545
117.5919
117.7235
116.9263
117.8545
115.1306
116.9263
117.8545
117.8545
117.8545
117.3273
117.3273117.7235
116.7916
117.8545
117.8545
117.7235
117.8545
117.8545
117.7235
117.3273
1 1 6.5204
117.5919
CorrienteAmperios
0.877478
0.9302371
0.8756245
0.8763893
0.8726242
0.9317369
0.8733143
0.8745171
0.9328154
0.8733143
0.8735449
0.9339001
0.8776401
0.9332485
0.8769431
0.9330319
0.8729067
0.871479
0.8712507
0.8706277
0.8725815
0.8683062
0.9398112
0.8830914
0.87677090.8790491
0.8689818
0.8730841
0.8738831
0.9321289
0.8786272
0.86943360.8893105
0.8736188
0.8685312
0.8717075
0.8719363
0.9352764
0.8756245
0.869949
0.8773462
0.8689818
0.8689818
0.8706277
0.929598
0.8701131
0.8710815
0.8735676
0.8798456
0.8722833
91
Fechadd/mm/yyyy
10/08/2001 14:4510/08/2001 15:00
10/08/2001 15:1510/08/2001 15:30
10/08/2001 15:45
10/08/2001 16:0010/08/2001 16:1510/08/2001 16:3010/08/2001 16:45
10/08/2001 17:00
10/08/2001 17:15
10/08/2001 17:30
10/08/2001 17:45
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O.p4
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116.384116.384
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Q.04
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OJ04
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0,04
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O.¡04
0.04
O.¡04
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O.p4
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O.p4
0.04
0.04
0.04
0.04
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0,01952
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0,01872
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117.8545
117.8545
117.7235
117.8545
117.8545
117.8545
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116.9263
115.6935
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116.7916
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3.67E-02
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tí.04
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o;. 044.33EÍ-02
o;.o4o;. 04
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0104
4.33EJ-02
0104
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116.5204
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117.7235
116.9263
116.7916
116.7916
117.8545
117.8545
117.4599
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117.8545
117.8545
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117.8545
117.8545
117.8545
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117.8545
117.8545
117.8545
117.8545
117.8545
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117.8545
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0.8701131
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116.2471
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115.8328
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-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
0
0
0
0
0
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
97
Fechadd/mm/yyyy
13/08/2001 17:4513/08/2001 18:0013/08/2001 18:1513/08/2001 18:3013/08/2001 18:45
13/08/2001 19:0013/08/2001 19:15
13/08/2001 19:30
13/08/2001 19:4513/08/2001 20:00
13/08/2001 20:15
13/08/2001 20:3013/08/2001 20:45
13/08/2001 21:00
13/08/2001 21:1513/08/2001 21:3013/08/2001 21:45
13/08/2001 22:00
13/08/2001 22:15
13/08/2001 22:30
13/08/2001 22:45
13/08/2001 23:00
13/08/2001 23:15
1 3/08/2001 23:30
13/08/2001 23:45.
Energía ActivaKWh
-o.o;oos-0.0005-0.0,005-o.opos-o.o;oos-0.0005-O.Ü005
-0.0005-o.o;oo5-o.o;oos-O.Ü005
-o.o;oo5-o.o;oos-o.o;oos-O.OÍ005
-0.0 )̂05
-o.opos-O.OpOS-o.o;oos-0.0005-0.0.005
-o.opos-o.opos-0.0005
-0.0005
Energía ReactivaKVARh
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
VoltajeVoltios
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
CorrienteAmperios
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005-0.0005-0.0005-0.0005-0.0005-0.0005-0.0005-0.0005-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
-0.0005
98
La razón para que no existan datos en los instantes iniciales del primer
día es porque el equipo fue programado a las 12:08 aproximadamente, por lo
que el dato de las 12:15 no es un dato válido ya que no se considera los 15
minutos previamente acordados, sino que toma pulsos únicamente de los 7
minutos restantes del intervalo de 12:00 a 12:15.
Los números negativos registrados en esta tabla significan que durante
ese intervalo el equipo registrador no tenía suministro de energía, por lo que
estos se ponen para efectos principalmente de los gráficos que son parte del
programa.
4.1.4.2.- Gráficos
Una de las opciones
99
de las que dispone el programa realizado como
parte del presente proyecto de titulación, es la de poder graficar los resultados
obtenidos por parte del registrador.
En caso de que el período sea mayor a un día lo que se graficará, será
la potencia activa media e igualmente la reactiva media diaria de dicho
intervalo, es decir se graficará el valor correspondiente a una carga promedio
diaria, de igual manera se tiene valores medios de corriente y el voltaje para
cada día del intervalo.
A continuación, se analizará el período de 14 días expuesto en la tabla
del punto 4.1.4.1 mediante
equipo pasó apagado, por
coherentes en lo últimos días del gráfico).
¡os gráficos del programa (en los últimos días el
lo que es obvio que no vamos a tener datos
Se verá el caso del voltaje.
Figura 4.3. Voltaje promedio para prueba 1 activa 1 reactiva
Como se observa en
medidas durante todo e! d
cambio en los otros días, se
equipo no se lo prendió en
Para observar una
100
la figura 4.3 durante los días de 2 al 5 se tienen
a, por lo que se tiene un promedio similar, en
tienen valores menores, e incluso cero porque el
todo el día.
de las opciones del software se verá el
comportamiento de! voltaje a lo largo de un día, mas específicamente será el
día número 3., pues como se observa en el gráfico anterior es un día en el
cual ha existido un registro continuo .
Figura 4.4 Gráfico del voltaje para el día número 3, prueba 1 activa, 1 reactiva
Aquí se puede observar
del día, donde podemos observar
del día.
claramente el desempeño del voltaje a lo largo
picos y bajas de voltaje durante el trascurso
En el gráfico se puede observar que el rango de variación del voltaje
está entre 115.3 Voltios y
relativamente el voltaje se mantuvo bastante estable.
117.98 Voltios, por lo que se puede notar que
101
4.1.4.3 Errores con respecto al "Nanovip
Ahora se procederá a comparar los datos del programa con los
proporcionados por el "Narjovip1
Como se mencionó
carga promedio durante
conectada al equipo.
anteriormente al ser la carga aplicada constante, la
intervalo de 15 minutos es la carga que estaun
Ahora se procederá a comparar las diferentes medidas del equipo
registrador con las proporc
4.1.4.3.1.- Energía activa.
Como se puede
uno de 0.04 en forma
esto unos pocos valores
conectado a la carga.
onadas con el "Nanovip".
observar en la tabla superior, tenemos dos valores,
mayoritaria, en un porcentaje menor 0.0433 y a mas de
de 0.0367, durante el intervalo en el que estuvo
Calculemos la potencia activa medía para los tres casos:
p t . Energía Q.Q4KWH n . , y . -._.Potencia = — - - = — - — — = 0.16& = 160TF
^ tiempo 0.25/í
tiempo 0.25/1
Energía 0.0367JH-WI n , ,,or, , AfPotencia _,,.„, = a = = 0.1468^1' = 146.
^ nempo .25/1SOVf
Como podemos vei
entre si, esto es debido a la
El valor entregado
aproximado al valor predominante
uor el "Nanovip" es de 163.7 W, por lo que es
, el error se lo calculará a continuación.
las diferentes cargas promedio varían bastante
precisión de la cuál se habló para este caso.
Error
163.7-160163.7
102
;d 00% = 2.26%
A continuación hablaremos de las causas por las cuales se producen
las dos medidas dichas an eriormente.
En el caso de 0.0433, se da porque en el instante en que está
atravesando el orificio por
tomará esa lectura para e
2! sensor, se completan los 15 minutos y el equipo
intervalo anterior, y comenzará el nuevo intervalo
con una nueva lectura, este error se presenta cuando la carga es pequeña, ya
que la velocidad del disco es baja y por tanto es más largo el instante que el
orificio pasa a través del sensor.
Este es un proceso aleatorio y puede afectar a las medidas cuando se
encuentren tomando lecturas de energía y ia carga aplicada es pequeña.
En el caso de 0.0367, esto equivale a una medida menos, y este se da
porque el instante en el
comenzando a pasar a través del sensor, por lo que ei sistema registrador no
lo considera.
Este caso se da en
300 medidas que se tiene
se debe ha que la carga es
debe el posible error.
menor proporción que el anterior, ya que en mas de
presentes aparece en 5 oportunidades, pero esto
constante por lo tanto podemos deducir a que se
4.1A.3.2.-Energía reactivé
En este caso, la energía
se calculará los valores
extremos.
que se cuentan los 15 minutos, el orificio está
medida está entre valores de 0.0180 y 0.0198,
de potencia reactiva media para esos valores
Q.QlSKVARhPotencia,^,, =
Potenciamedia —
103
0.25/7/y. ¿YAK
Estas diferencias de valores, aunque son muy pequeñas, pero existen
y esto es debido a causas similares a las anteriores, la diferencia radica en
que la constante del medidor de energía reactiva es mucho mas grande que
el de activa, 3750 del de reactiva en comparación a 150 del de activa, por lo
que aquí, ya no se nota mucho la diferencia.
Ahora procediendo a comparar con el "Nanovip", tenemos que e!
resultado entregado por el "Nanovip", es de 76.4 VAR, este resultado lo
comparamos con el valor promedio, el cuál es de 1.90 E - 02, con este valor
promedio tenemos una potencia promedio de :
PotenciaPromedio 0.25/j= O.Q76KVAR = 16VAR
Y con este valor se puede calcular el error presentado en esta medida.
ERROR
76.4-7676.4
Este error es con respecto al valor promedio como se dijo
anteriormente, las razones por las que se produce un rango tan alto de
variación, se explicarán a continuación:
Este rango tiene varios valores, si es que se observa en la tabla existen
23 valores diferentes comprendidos entre 0.018 y 0.0198, aunque los valores
no son muy distantes en su valor numérico, esto se da porque el medidor de
energía reactiva tiene una precisión superior al de su similar de energía
activa, ya que como se mencionó en el punto 4.1.1 este tiene que dar 3750
vueltas para poder completar 1 KVAR, y al estar la energía relacionada con el
voltaje cada cambio mínimo en el voltaje repercute en esas medidas (dado la
104
por esto es que se obtiene un rango tan amplio deprecisión de este medidor)
valores para esta medida.
4,1,4.3.3 Voltaje.
El voltaje es un poco mas complicado su comparación, ya que el
equipo registrador como se mencionó en el punto 3.4. lo que entrega es un
valor promedio de voltaje durante los 15 minutos, esto es va tomando
medidas cada segundo y
medidas.
finalmente .entrega el promedio de todas estas
Por lo que se rrenciona anteriormente, se puede ver que es
prácticamente imposible realizar esta comparación, ya que cada segundo se
tendría que tomar lecturas y finalmente sacar el promedio y esto a su vez vale
únicamente para un ¡nterva o.
seDe todas formas
durante el instante de pruet
anotará el voltaje que entregaba el "Nanovíp",
as y este era un valor de 113.5 Voltios.
Por todo lo expuesto anteriormente, para este caso no podemos
calcular el porcentaje de error porque el valor que se tiene como referencia
del "Nanovip", es prácticamente un valor instantáneo y no es factible
compararlo con valores promedios.
4.1.4.3.4 Corriente.
Tal como se dijo en
promedio es la siguiente:
el punto 3.3.4.2, la forma de calcular la corriente
Corriente =4 - Energíaaaíva )2 + (4 • Energía naal
3 Voltaje
105
Por lo que al igual que el voltaje, esta medida no se puede calcular con
precisión ya que es un valor instantáneo de corriente el que se tiene con el
"Nanovip" y no un valor promedio de un intervalo como es el que entrega e!
equipo registrador.
Y como se puede _
del voltaje, por lo que al i;
de error.
observar el valor de corriente depende inversamente
¡dual que el anterior no se puede calcular porcentaje
De todas formas la
el "Nanovip", fue de 0.88 A
4.1.5 Prueba Cuatro activa, cuatro reactiva.
corriente obtenida en el instante de observación en
Esta prueba fue
reactiva y fue realizada po
05 hasta el 2001-08-06.
realizada con anterioridad a la de uno activa, uno
un período mas cortos (2 días), desde el 2001-08-
4.1.5.1 Tablas de resultados.
Los resultados obtenidos en esta prueba, se mostrarán a continuación.
Fecha
dd/mm/yyyy05/08/2001
05/08/2001 00:15
05/08/2001 00:30
05/08/2001 00:4505/08/2001 01:00
05/08/2001 01:15
05/08/2001 01:3005/08/2001 01:4505/08/2001 02:0005/08/2001 02:15
05/08/2001 02:30
05/08/2001 02:45
05/08/2001 03:00
05/08/2001 03:1505/08/2001 03:3005/08/2001 03:4505/08/2001 04:00
/ Energía ActivaKWh|
00
0
0
I o0
00
I o0
0
0
0
I o0
0
0
Energía Reactiva ,KVARh
0
0
000
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Voltaje ..Voltios
00
0000
00000
00000
0
CorrienteAmperios
00000
0
0
0
000
0
0
0
0
0
0
106
Fecha
dd/mm/yyyy05/08/2001 04:15
05/08/2001 04:30
05/08/2001 04:4505/08/2001 05:00
05/08/2001 05:1505/08/2001 05:30
05/08/2001 05:45
05/08/2001 06:0005/08/2001 06:1505/08/2001 06:30
05/08/2001 06:4505/08/2001 07:0005/08/2001 07:15
05/08/2001 07:3005/08/2001 07:45
05/08/2001 08:00
05/08/2001 08:1505/08/2001 08:3005/08/2001 08:4505/08/2001 09:00
05/08/2001 09:1505/08/2001 09:30
05/08/2001 09:4505/08/2001 10:00
05/08/2001 10:15
05/08/2001 10:3005/08/2001 10:4505/08/2001 11:00
05/08/2001 11:15
05/08/2001 11:3005/08/2001 11:4505/08/2001 12:0005/08/2001 12:1505/08/2001 12:3005/08/2001 12:4505/08/2001 13:0005/08/2001 13:1505/08/2001 13:3005/08/2001 13:45
05/08/2001 14:0005/08/2001 14:1505/08/2001 14:30
05/08/2001 14:4505/08/2001 15:00
05/08/2001 15:1505/08/2001 15:3005/08/2001 15:4505/08/2001 16:00
05/08/2001 16:15
05/08/2001 16:30
Energía ActivaKWI-
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
00
0
0
000
0
0
0
0
00
0,040,1^33333
0,15
o.ídsssss1 0,15
0,1533333
0,1533333
0,15:33333
Energía ReactivaKVARh
00
0
0
0
0
0
0
0
0
000
00
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
00
0
0
000
00
0
0
0
0
0
00
0,01544
0,05816
0,05824
0,05784
5J9E-02
5,85E-02
5,88E-02
5,91 E-02
VoltajeVoltios
00
0
0
0
0
00
0
0000
0
0
0
0
0
0
0
0
00
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
00
114,2679
115,4132
116,384
114,5579
114,5579
115,6935
114,9883
116,7916
CorrienteAmperios
000
0
0
0
0
0
0
0
00
0
00
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0,8665518
3,281474
3,192919
3,303692
3,24168
3,276175
3,298372
3,249718
107
Fechacfd/mm/yyyy
05/08/2001 16:4505/08/2001 17:0005/08/2001 17:1505/08/2001 17:30
05/08/2001 17:45
05/08/2001 18:00
05/08/2001 18:15
05/08/2001 18:3005/08/2001 18:45
05/08/2001 19:0005/08/2001 19:15
05/08/2001 19:30
05/08/2001 19:4505/08/2001 20:0005/08/2001 20:1505/08/2001 20:3005/08/2001 20:45
05/08/2001 21 :00
05/08/2001 21:1505/08/2001 21 :30
05/08/2001 21:4505/08/2001 22:0005/08/2001 22:1505/08/2001 22:30
05/08/2001 22:45
05/08/2001 23:0005/08/2001 23:1505/08/2001 23:30
05/08/2001 23:4506/08/2001
06/08/2001 00:1506/08/2001 00:30
06/08/2001 00:45
06/08/2001 01:00
06/08/2001 01:15
06/08/2001 01:3006/08/2001 01 :45
06/08/2001 02:0006/08/2001 02:15
06/08/2001 02:3006/08/2001 02:4506/08/2001 03:00
06/08/2001 03:1506/08/2001 03:30
06/08/2001 03:45
06/08/2001 04:00
06/08/2001 04:1506/08/2001 04:3006/08/2001 04:4506/08/2001 05:00
Energía ActivaKWh
0,115666670,1]5333330,1|5666670,1]5333330,1|5666670,1¡5333330,11533333
0,150,1|5333330,1|533333
I 0,150,1[5333330,1^333330,15666670,1!5333330,15666670,1|5666670,1 '5666670,15666670,1566667
0,160,15666670,1566667
0,16I 0,16
0,160,16
0,16
0,1566667
0,1566667
0,1566667
0,1566667
I 0,16
I 0,16
0,16
0,1633333
0,16
0,1633333
0,16
0,16
0,1633333
! 0,16
I 0,16
0,16
0,1633333
0,16
I OJ6
0, 1633333
0,16
0,16
Energía ReactivaKVARh
0,0592
5,95E-02
5,91 E-02
0,05936
5.95E-02
5.94E-02
5,85E-02
5.80E-02
0,05856
0,05808
5, 81 E-02
5,85E-02
0,05912
6,OOE-02
0,05976
6,04E-02
5,99E-02
6,01 E-02
6.02E-02
6,01 E-02
0,0612
6 ,05 E-02
6.09E-02
6.16E-02
0,06176
0,06152
6,21 E-02
6, 06 E-02
0,06024
0,0604
6.06E-02
0,06048
0,0616
0,062
0,06192
6,20E-02
6.22E-02
6,24E-02
6, 22 E-02
6.23E-020,062
6,21 E-020,0620,062
0,062
0,062
6,21 E-02
0,06208
6.24E-02
0,06144
VoltajeVoltios116,7916
115,4132
117,3273
115,6935
117,0605
116,6563
116,6563
114,5579
114,2679
114,9883
116,6563
116,2471
116,7916
115,6935
117,3273
116,6563
115,4132
117,3273
117,7235
117,4599
117,0605
116,1096
117,5919
117,8545
117,4599
117,8545
117,4599
116,9263
116,384
116,9263
117,8545
117,8545
117,3273
117,8545
117,7235
117,8545
117,8545
117,7235
117,8545
117,8545
117,8545
117,0605
117,8545117,8545
117,3273
117,8545
117,8545
117,1942
117,8545
117,7235
CorrienteAmperios
3,311671
3,290838
3,296179
3,282096
3,305926
3,25539
3,249136
3,241 8743,317242
3,29303
3,184704
3,260007
3,249528
3,34859
3,239244
3,324173
3,356531
3,302901
3,292348
3,29936
3,379553
3,340399
3,300748
3,359781
3,372012
3,3590313,374093
3,379309
3,330618
3,316307
3,291507
3,290753
3,37469
3,362418
3,3655933,42359
3,363741
3,42982
3,363741
3,364309
3,423404
3,385604
3,3624183,362418
3,438787
3,362418
3,363363
3,443253
3,365068
3,362206
Fecha
dd/mm/yyyy06/08/2001 05:1506/08/2001 05:30
06/08/2001 05:45
06/08/2001 06:00
06/08/2001 06:15
06/08/2001 06:3006/08/2001 06:4506/08/2001 07:00
06/08/2001 07:15
06/08/2001 07:30
06/08/2001 07:45
06/08/2001 08:00
06/08/2001 08:1506/08/2001 08:3006/08/2001 08:4506/08/2001 09:0006/08/2001 09:1506/08/2001 09:3006/08/2001 09:4506/08/2001 10:0006/08/2001 10:1506/08/2001 10:30
06/08/2001 10:4506/08/2001 11:00
06/08/2001 11:15
06/08/2001 11:3006/08/2001 11:45
06/08/2001 12:0006/08/2001 12:1506/08/2001 12:30
06/08/2001 12:45
06/08/2001 13:00
06/08/2001 13:15
06/08/2001 13:3006/08/2001 13:45
06/08/2001 14:00
06/08/2001 14:15
06/08/2001 14:3006/08/2001 14:4506/08/2001 15:00
06/08/2001 15:15
06/08/2001 15:3006/08/2001 15:45
06/08/2001 16:00
06/08/2001 16:1506/08/2001 16:30
06/08/2001 16:4506/08/2001 17:0006/08/2001 17:1506/08/2001 17:30
Energía ActivaKWh
0,1566667
0,1566667
0,1566667
0,1566667
0,16
0,16
0,1566667
0,1566667
0,1533333
0,1566667
0,1566667
0,15
0,1533333
0,1533333
0,15
0,15
0,1533333
0,15
0,15
0,15
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Energía ReactivaKVARh
0,060566,02E-02
0,06
6J2E-026,13E-026,11E-02
0,0608
5.98E-02
0,05944
0,05968
5,97E-02
0,05848
5,85E-02
5.85E-02
0,05792
5,84E-02
5,80E-02
0,05784
5,77E-02
5,73E-02
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
VoltajeVoltios117,7235115,2722116,6563
117,5919
117,8545
117,8545
117,8545
116,5204
115,6935
116,6563
115,8328
115,1306
116,384
115,6935
115,8328
114,2679
115,6935
115,1306
113,9752
113,0816
0
0
00000
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
1
CorrienteAmperios
3,294981
3,362551
3,321143
3,303029
3,357533
3,355853
3,293017
3,323693
3,282673
3,318882
3,342667
3,229427
3,256548
3,275605
3,205811
3,253026
3,272581
3,2247863,256698
3,279315
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
IOS
Fecha
dd/mm/yyyy06/08/2001 17:45
06/08/2001 18:00
06/08/2001 18:1506/08/2001 18:30
06/08/2001 18:45
06/08/2001 19:0006/08/2001 19:1506/08/2001 19:30
06/08/2001 19:45
06/08/2001 20:00
06/08/2001 20:15
06/08/2001 20:30
06/08/2001 20:45
06/08/2001 21:0006/08/2001 21:15
06/08/2001 21:3006/08/2001 21:45
06/08/2001 22:00
06/08/2001 22:15
06/08/2001 22:30
06/08/2001 22:4506/08/2001 23:0006/08/2001 23:1506/08/2001 23:30
06/08/2001 23:45
1
Enerqía ActivaKWh
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
00
Energía ReactivaKVARh
0
00
0
00
00
0
0
0
00
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0
VoltajeVoltios
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0000
0
00
0
0
0
0
0
CorrienteAmperios
0
0
00
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
00
0
0
109
En esta prueba, como
horas, desde las 14:37 del
intervalo no hubo cortes, razón
se puede apreciar, es de un intervalo menor a 24
día 5, hasta las 10:00 del día G y durante este
por la cuál no se apreciarán valores negativos.
4.1.5.2 Errores con respecto al "Nanovip".
A continuación se analizará los resultados de forma similar a la anterior
prueba (punto 4.1.4).
4.1.5.2.1 Energía Activa
Para este caso corro se puede notar, a pesar de que el número de
medidas es inferior al de! caso anterior, pero se tienen mas variaciones, el
porque de esto se hablará mas adelante.
110
Tal como en el caso anterior una de las razones podría ser, que en el
instante en que el sensor pasa por el orificio se completa un cuarto de hora. A
mas de esto, para este caso se puede notar que como la carga aplicada al
medidor es mayor, lo que implica que la velocidad del disco de este aumente,
por lo que tal como se dijo del medidor de energía reactiva en el caso anterior
cualquier pequeña variación de voltaje tendrá incidencia sobre la medida
anteriormente dicha.
Esta medida de energía esta entre cinco valores, por lo que el error con
respecto a la medida entregada por el "Nanovip", será calculado para el valor
promedio, superior e inferior de la tabla superior, siendo estos valores:
Energíapromedio= 0.156363 KWh
Energíamáx= 0.16333 KWh
Energíamín ~ 0.15 KWh
Tal como se hizo en la
primer valor ya que este
completo.
El valor proporcionado
errores cometidos en cada
prueba del punto 4.1.4, no será considerado el
no corresponde a una medida de un intervalo
el "Nanovip", es de 617.3 W, y ahora veamos los
ectura.
f r > Energía Q.l56363K]Vh n _ „ ^cPotenciamedla (media} ~ - = - = Q.6254& = 625 AW
tiempo
Potencia^,
0.25/í
tiempo
_ Energía
tiempo
El error para cada uno de los casos, es el siguiente:
0.25/1
Q.l5K\Vh
0.25/z
111
'ERROR (máx) =
617.3617.3-653.2
617.3617.3-600
'ERROR617.3
xLOO%
Como se puede
error, pero el error promedio
6=1.24%
.vlOO%-5.82%
= 2.82%
observar e! valor máximo es el que presenta mayor
se lo puede considerar aceptable.
4.1.5.2.2 Energía reactiva.
En la energía reactiva al igual que en el caso de uno activa una
reactiva se tiene una amplia variedad de valores (aproximadamente 30), entre
las medidas máxima y mínima.
Esto se debe a las mismas causas que se describieron en el ejemplo
de uno activa y uno reactiva, y esto era que cualquier variación de voltaje
(dado la precisión del medidor de energía reactiva), afectaba a la medida del
intervalo en el que se producía.
AI igual que en el caso de energía activa, el error se analizará para los
casos máximo, mínimo y promedio, los cuales son los siguientes:
EnergíaPromedío= 0.06012 KVARh
Energíamáx = 0.0624 KVARh
Energíam,n = 0.0573 KVARh
El valor entregado por el "Nanovip", tue de 238.7 VAR, ahora calculemos
para los casos anteriores.
112
, v Energía Q.Q6Ql2K\^ARh tnisv^n-n o m \^TA DPotenciamed(a (media} = — — f- = - -— - - = Q. 24046 KVAR = 240.46VARtiempo 0.25/z
Potenciamedla
Potencia^.,
Enereía Q.0624KVARh «n / - ^ /» n n ^ n ^r /* n= — — ̂ — = - — — -- = 0.2496KVAR = 249.6VARtiempo
_ Energía _ 0.
tiempo
0.25/1
0.25/1= (J.22y¿K YAK = 2¿y.¿W
Ahora se verá el porcentaje de error para cada uno de los casos
anteriores:
'ERROR
•?3S 7-^4046(medio} = — ¡—,vlOO% = 0.73%
238.7 I9337-949 6
'ERROR (mflv) = " Ai00% - 4.57%238.7
23S.7-229.2
238.7#100% = 3.98%
Al igual que en el caso de energía activa el mayor porcentaje de error
se presenta en el valor máximo, y el valor promedio es bastante cercano al
instrumento usado como referencia.
4.1.5.2,3 Voltaje y corriente.
ejemplo anterior, esta medida es prácticamente
, pero se dará a conocer los valores entregados
de comprobación de resultados, estos son:
Al igual que en el
imposible de obtener un error
por el "Nanovip", en el instante
Voltaje = 113.7 V
Corriente = 3.54 A
Se creyó conveniente analizar en uno de los días el desempeño del voltaje, y
este gráfico, es el siguiente
113
Figura. 4.5.- Voltaje para un día de la prueba 4 activa, 4 reactiva
Corno se puede
al principio del día no existen
cero.
observar tanto en el gráfico como en la tabla de datos,
medidas, por lo que este valor se encuentra en
4.2 Análisis en la Subestación #12 (La Floresta).-
Para la realización de estas pruebas, se contó con la colaboración de
personal técnico de la "Empresa Eléctrica Quito", la cuál colaboró con la
instalación de los equipos registradores en la subestación # 12.
Los equipos registradores como se mencionó en el punto 3.3.4,
obtienen sus datos de los medidores de energía activa y reactiva, y dichos
medidores soportan corrientes de hasta 5 Amperios, con una tensión fase -
fase, dado que son trifásicos, de 110 Voltios, por lo que fue necesario la
conexión de estos a través ¿le trasformadores de voltaje, que en lo posterior
serán únicamente nombrados como Tp's, y transformadores de corriente, que
de forma similar al caso ante ior se ios mencionará en cambio por Tc's.
114
La relación de transformación, de los Tp's está dado por la relación de
los voltajes del primario con respecto al secundario, el primario corresponde a
las barras de alimentación
voltaje con el que
transformación de los Tp's
de la Empresa Eléctrica Quito y el secundario es
entaremos a los medidores, la relación de
es de 60 y el voltaje entre barras de la EEQ, es de
6250V, por lo que el voltaje que deberíamos de tener a la entrada de los
medidores es de aproximadamente 104.1 Voltios.
La relación de transformación de los Tc's al igual que en el caso
anterior es la relación que existe entre la corriente de ese instante con la
corriente que ingresará a los medidores, por tener una idea, en el momento
de la instalación de los equipos se tenía una corriente de línea de 225 A, y la
relación de los Tc's es de 80, por lo que la corriente que ingresará al medidor
es de 2.8 A, en las pruebas que se verán a continuación, observaremos de
mejor manera el comportamiento de la corriente a lo largo del tiempo.
Para esta prueba se
Dado que los cálcu
ingresar la relación que se
tuvo un problema, y fue e! siguiente:
os que se realizan en el programa tanto para ia
conversión en valores reales de la energía activa y reactiva así como para la
corriente tienen que ver con las constantes de los Tc's y los Tp's, se debería
mencionó en los párrafos anteriores, es decir 60
para los Tp's y 80 para los Tc's.
Ahora si se observa
apenas 104 Voltios (aunque
contaba con un valor de
registrador con este valor
adecuada, ya que fue
3) valor que tenemos a la salida de los Tp's es de
realmente en el momento de la instalación se
Voltios) entre fases, y si alimentamos al equipo
, es posible que este no responda de forma
diseñado para trabajar a un voltaje de 117 Voltios.
Este inconveniente fue solucionado alimentando al equipo a través de
los denominados transformadores de servicio de la subestación, los cuales
tienen un voltaje de salida de 11 /Voltios, y dado que estos transformadores al
igual que los Tp's tienen un voltaje referido a la línea de alimentación (barras
de la EEQ), por lo que ci
tanto en el Tp como en el
115
ua quier variación de voltaje en las barras, se sentirán
t ansformador de servicio.
Por lo que ahora \z
primario para 117 Voltios
redondeado a 53, ya que
constantes son únicamente
que como se mencionó, se
constante de voltaje será de 6250 Voltios en el
en el secundario, es decir 53.4, y este valor fue
como se explico anteriormente (Capítulo 3), estas
valores enteros y no pueden ser fraccionarios ya
guardan en el equipo en 2 bytes.
4.2.1 Tabla de resultados.
Una vez explicado esto se a mostrar los resultado que se obtuvieron de
las pruebas en la subestación antes mencionada.
Fechadd/mm/aaaa
04/09/2001
04/09/2001 00:1504/09/2001 00:30
04/09/2001 00:4504/09/2001 01:00
04/09/2001 01:1504/09/2001 01:30
04/09/2001 01:4504/09/2001 02:0004/09/2001 02:1504/09/2001 02:30
04/09/2001 02:45
04/09/2001 03:00
04/09/2001 03:1504/09/2001 03:3004/09/2001 03:4504/09/2001 04:0004/09/2001 04:1504/09/2001 04:30
04/09/2001 04:45
04/09/2001 05:00
04/09/2001 05:1504/09/2001 05:3004/09/2001 05:4504/09/2001 06:00
04/09/2001 06:15
04/09/2001 06:30
04/09/2001 06:45
Energía ActivaKWh
00
Q
0
0¡0
0
0
0
0
0
000
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
Energía ReactivaKvarh
0
0
0
d0
00
c0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
c0
0
0
0
0
000
Voltaje
Voltios0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
CorrienteAmperios
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
0
0
0
0
0
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504]
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Í432|432
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561,6576
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432
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360
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¿02,4[288
2Í73.61 288
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|288|288
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|360
374,44:17,6403,2
Energía ReactivaKVARh
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VoltajeVoltios
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117
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05/09/2001 18:3005/09/2001 18:4505/09/2001 19:0005/09/2001 19:1505/09/2001 19:30
Energía ActivaKWh|
432
I 432460,8460,8475,2489,6489,6489,6
504
518,4I 504
518,4¿32,85*18,4|504
5|18,45|18,4
15045ll8,4
15045¡18,45f18,4
5Í18.4489,6489,6475,2489,6475,2475,2475,2475,2460,8460,8460,8475,2460,8475,2446,4460,8446,4460,8446,44^5,2489,6532,8547,2
576
59^0,4561,6
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Puchadd/mm/yyyy05/09/2001 19:4505/09/2001 20:0005/09/2001 20:1505/09/2001 20:3005/09/2001 20:4505/09/2001 21;OC05/09/2001 21:1505/09/2001 21:3005/09/2001 21:4505/09/2001 22:0005/09/2001 22:1505/09/2001 22:3005/09/2001 22:4505/09/2001 23:0005/09/2001 23:1505/09/2001 23:3005/09/2001 23:45
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504
504
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432
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|432|432
Energía ReactivaKVARh
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168,4224168,5376169,1136166,2336163,1232158,2848159,2064161,9712
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164,736162,432
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175,68173,7216176,832
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504
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460,8
460,8
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460,8
460,8
460,8
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|432
432
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576
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0
0
0
0
0
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123
Fechadd/mm/yyyy07/09/2001 20:45
07/09/2001 21:0007/09/2001 21:15
07/09/2001 21:30
07/09/2001 21 :45
07/09/2001 22:0007/09/2001 22:15
07/09/2001 22:3007/09/2001 22:4507/09/2001 23:00
07/09/2001 23:15
07/09/2001 23:3007/09/2001 23:45
Energía ActivaKWh
0
0
0
0
0
0
0
0
°l000
I o
Energía ReactivaKVARh
000
0
0
0
00
0
0
0
0
0
VoltajeVoltios
0
0
00
00
0
00
0
0
0
0
CorrienteAmperios
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Como se puede apreciar
en un intervalo que va desde
los datos de estos días límites
pruebas de laboratorio. Y
primera, como la última medida
cuarto de hora exacto.
4.2.2 Gráficos.
Ahora se procederá a
voltaje y corriente, usando el
en las tablas, las pruebas fueron realizadas
el 2001-09-04 hasta el 2001-09-07, por lo que
no son completos, tal como ocurría en las
al igual que en e! caso del laboratorio, tanto la
no son reales ya que no contabilizan un
graficar las medidas promedio para los casos de
software "Registrador 1.0".QQiaicotJoVoOjioconImpacto al Iwmpodel04/03/2001 id0//B3/200t 23.30.00
DatpsXd e I Ij nle ryal p ú pñ!B3?55!?rr!S!ra i eei fo np
Figura 4.6 Voltaje promedio en la subestación de la Floresta.
En la figura anterior
de los 4 días que estuvo
124
se puede ver el voltaje promedio diario a lo largo
conectado el equipo.
Como se puede observar durante los días intermedios se tiene un valor
prácticamente constante, esto quiere decir que la variación no fue significativa
durante dicho intervalo, la razón por la cuál el voltaje es inferior en el primer y
el último día, es debido a
completas y por eso baja si
que durante estos días las medidas no fueron
promedio, el voltaje promedio es el esperado en
la subestación y está en alrededor de 6150 Voltios, que se encuentra dentro
de los rangos esperados para una subestación de energía.
Ahora se analizará el gráfico de la corriente para la misma prueba.
Figura. 4.7.- Gráfico de la corriente promedio en la Subestación de la Floresta
El gráfico es similar a
la corriente de un día con
explicación de la variación
(voltaje).
anterior pero aquí se nota una ligera variación en
respecto al otro en los valores intermedios, la
de corriente es similar a la del ejemplo anterior
Una vez analizado
comportamiento de una
125
los promedios, ahora se analizará el
subestación de energía a lo largo de un día.
Por ser este ejemplo inportante analizaremos los cuatro parámetros de
decir potencias activa y reactiva medias, a mas de voltaje y corriente para
cada día, el día seleccionado es el número 2 ( los días 1 y 4 no se analizarán
por las razones expuestas arteriormente).
En principio se analizará el gráfico de la potencia reactiva, como se
muestra en la figura 4.8
Q Gidicmb el dio nritoladn
Din 2 : 2001-09-Of Poírnci i Aciivn
Figura 4.8 Comportamiento de la Energía Activa en el Día 2 en la prueba
realizada en la subestación de La Floresta.
En este gráfico se puede observar que la hora pico se da a las 19h15 y
la hora de menor consumo es a las 03hOO.
Figura 4.9 Comportamiento
realizada en
La hora de máximo
consumo son las 05h45.
de la Energía Reactiva en el Día 2 en la prueba
la subestación de la Floresta.
consumo es las 12h30 y la hora de mínimo
Ej Gralicando ct día solicitado
Gráfico 4.10.- Comportamient
en la
o del Voltaje en el Día 2 en la prueba realizada
subestación de la Floresta.
Para este caso su hora de máximo voltaje es las 04:45 y la hora de!
mínimo voltaje es a las 18hOO.
Día2 :200:1-09-0:i CoiTJciilc
127
Figura 4.11 Comportamiento de la Corriente en el Día 2 en la prueba
realizada en la subestación de la Floresta.
Tiene su máximo a las 19h15y su mínimo a las 03hOO.
Ahora se analizará el día número 3, comenzando por la potencia activa.EJGia\icanOo el día lofaGÜado
Üli i3 :2001-09-«< Pulciicl i Aclivii
Figura 4.12 Comportamiento de la Energía Activa en el Día 3 en la prueba
realizada en la subestación de la Floresta.
Aquí tenernos dos va
valores mínimos a las 02:30
ores máximos a las 19hOO y a las 19h30, y cuatro
03:00, 03:15 y 03:30.
128
Figura 4.13 Comportamiento de la Energía Reactiva en el Día 3 en la prueba
realizada en la subestación de la Floresta.
Aquí se tienen dos
máximos son a las 11 hOO y
06hOO y a las 02H45.
valores máximos y dos valores mínimos, los
2h15, en tanto que los valores mínimos son a las
El voltaje para este día.LJ GidicendD el día toüciado
Figura 4.14 Comportamiento del voltaje en el Día 3 en la prueba realizada en
la subestación de la Floresta.
129
En la figura 4.14 se tiene un valor máximo y dos valores mínimos, esto
es, para el máximo a las 00h30 y los valores mínimos son a las 14h15 y
15hOO.
Por último se tiene la corriente.H-3 GtsficJOTto d día
Figura 4.15.- Comportamiento de la Corriente en el Día 3 en la prueba
realizada en la subestación de la Floresta.
Se presenta un valor máximo las 19h45 y un valor mínimo a las 03h15.
Como se puede apreciar de los resultados anteriormente mencionados,
las horas tanto de mayor como de menor demanda se mantienen
prácticamente constantes para los valores de potencia activa, potencia
reactiva y corriente.
Para el caso de potencia activa, la hora de mayor demanda es la de las
19hOO y la de menor demanda está en alrededor de las OShOO, este valor se
puede considerar valedero, ya que a las 19hOO, es la hora en que se tiene en
los hogares encendido la mayoría de artefactos eléctricos por lo que aumenta
la demanda, y a las 03hOO, es cuando están encendidos el menor número de
artefactos eléctricos.
130
Para el caso de la potencia reactiva el comportamiento es algo
diferente, si bien la hora de menor demanda es aproximadamente la misma
pero la de mayor demanda es aproximadamente al medio día, esto es debido
a que está energía es principalmente suministrada por el arranque de motores
en las industrias y la mayor de esta demanda se da la hora antes
mencionada.
El caso del voltaje no tiene nada que ver con el tiempo ya que las
variaciones de voltaje se pueden producir de forma aleatoria en cualquier
instante del día, por lo que es difícil de predecir.
Para la corriente al ser su fórmula dependiente de los tres valores
anteriores, esta será mayor cuando la media aritmética de las potencias sea
mas alta y será la mas baja cuando este valor sea el mas bajo.
Dado que la potencia activa representa aproximadamente dos veces la
potencia reactiva, la variación de la corriente a lo largo del tiempo tendrá mas
que ver con la variación de la potencia activa a lo largo del mismo tiempo y
podemos comprobar que las horas tanto de máximos como de mínimos son
prácticamente los mismos.
131
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
1. El presente plan de proyecto de titulación representa una herramienta de fácil
manejo en las tareas de instalación, adquisición y procesamiento de datos
provenientes de los equipos registradores digitales de demanda de energía
eléctrica, desarrollados en el convenio entre la Empresa Eléctrica Quito y la
Escuela Politécnica Nacional.
2. El software desarrollado incluye en un solo paquete el programa de
instalación adquisición y procesamiento de datos, los cuales anteriormente
se encontraban separados y trabajaban bajo sistemas operativos diferentes,
como es el DOS y el WINDOWS, presentando ¡imitaciones, principalmente e!
DOS, ei cual no permite la actualización de las fechas a partir del año 2000
en adelante siendo este un factor determinante en la instalación y
almacenamiento de resultados pues como se indicó en capítulos anteriores
los equipos registradores tienen la capacidad de almacenar datos con sus
respectivas fechas.
3. El nuevo software denominado Registrador 1.0 , trabaja únicamente bajo el
sistema operativo WINDOWS 95 o superior con todas las ventajas que este
sistema proporciona, como mejor utilización de los recursos del computador,
amigable y de fácil uso, ambiente multiarea y una de las mas importantes , la
posibilidad de trabajar con otros programas simultáneamente en este caso el
EXCEL, pues el Registrador 1.0 permite exportar las tablas de datos a
dicho programa y trabajar en él con todas sus herramientas.
4. Como se ha visto en las pruebas realizadas en el laboratorio y en la
subestación La Floresta indicadas en el capítulo cuatro, se ve claramente
que las curvas de los diferentes parámetros que se pueden obtener se
132
asemejan a una curva de demanda típica, lo cual ayuda a las personas que
se encargan del estudio y la investigación de la demanda de energía
eléctrica a predecir, con datos reales e instantáneos, ias horas y los días de
mayor demanda de energía eléctrica, para que así d9 esta manera se pueda
planificar y tomar precauciones a fu tu ro para que no existan apagones.
5. Con la ayuda de los equipos registradores y el software la Empresa Eléctrica
Quito podrá cuantificar las pérdidas negras y en el mejor de los casos
disminuirlas, pues se puede hacer una diferencia entre la energía acumulada
y facturada a sus abonados y la registrada en los equipos con lo cual se
obtendrá la energía que es consumida pero que no es facturada.
6. El estudio de la demanda es un factor importante dentro de las empresas
eléctricas tanto de transmisión como de distribución, por lo que el programa
Registrador 1.0, representa una herramienta que ayudará al personal
técnico de dichas empresas a la planeación de futuros crecimientos dentro
del sector eléctrico, así como el control de demanda dentro de las horas pico.
7. Con el presente programa igualmente se pueden prever pérdidas de energía
ya que el software Registrador 1.0, ayudará a las empresas eléctricas a
comprobar sus registros de consumo y tratar de solucionar cualquier
inconveniente presentado.
8. E! uso de los sensores de reflexión mejoró el funcionamiento del sistema,
dado que anteriormente se realizaban perforaciones dentro del disco lo cual
desbalanceaba el disco y por tanto las medidas ya no son tan confiables,
ahora con el sensor de reflexión se elimina esto ya que el disco no se ve
afectado de ninguna manera.
133
RECOMENDACIONES
1. Los sensores de reflexión son buenos detectores de movimiento del disco,
pero se debe tener cuidado en el momento de colocarlos ya que cada
milímetro que se mueva puede afectar las lecturas, por lo que es
recomendable ajusfarlo de la mejor manera para evitar contratiempos.
2. El voltaje con el que se debe alimentar a los registradores es de 11OV y tiene
que mantenerse estable ya que las variaciones pueden causar el daño de los
dispositivos electrónicos internos.
3. Se debe mantener al equipo fuera de campos magnéticos fuertes o
transitorios de la red, estos provocados principalmente por el arranque de
motores.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Software de procesamiento y presentación de resultados para el registrador
digital de demanda de energía eléctrica, Bismark Albán Cornejo, 1997
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5. Programación avanzada con Microsoft Visual Basic 5, Bruce Mckinney 1998
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~. 7. Microcontroíadores de la serie 80XX, GonzálezP1
8. The microcontroler Idea Book, Axelson Jan, 1994
9. La web del programador http://www.lawebdelprogramador.com
10. El Guille, Visual Basic y más http://quiHe.costasol.net/
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13. Portal Visual Basic http://www.portalvb.com/
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16. La página del Visual Basic
http://www.atawalabachala.es.org/vb.htrn
17. Rutinas en Visual Basic
http://www.qeocities.com/Athens/Aqora/2353/proqrama/alqo vba/vbasic.htm
18. Manuales y programación
http://members.es.tripod.de/qratis/Q1Manuales/Lenquaies/visualbasic.htm
19. Landis & Gyr Meters http://www.watthourmeters.corn/landis/
20. Siemens Metering
http://www.siemet.eom/e/prd/ele/con ele resi.html
21. Landis & Gyr MM2000
http://www.siemens.nl/e&l/download/pdf fíles/eenf draaistr dÍrect/ferrarís/MM2
000/Brochure MM2QOO M11113E595.pdf
21. Guia Soft
http://www.quiasoft.com/Proqramacion/Herramientas para Archivos de Ayud
a/