Maestria en Ingenieria Eléctrica

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    Aplicación de un compensador híbrido basado en svc y filtro activo de potencia para mitigar problemas de calidad de potencia eléctrica causados por hornos de arco eléctrico
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2023) Castro Hernández, Omar Enrique ; Marulanda Durango, Jesser James ; Escobar Mejía, Andrés ; Giraldo Suarez, Eduardo ; Grupo de investigación en Electrónica de potencia
    En este trabajo se propone la aplicación de un compensador híbrido compuesto por un filtro activo de potencia (APF) y un compensador estático de potencia reactiva (SVC) para mitigar problemas de calidad de potencia eléctrica generados por cargas eléctricas tipo hornos de arco eléctrico (EAF). Los EAF están siendo usados ampliamente en la industria siderúrgica para optimizar y aumentar la producción de acero, con un producto de alta calidad y gran rendimiento técnico-económico. Sin embargo, a pesar de estas importantes ventajas, los EAF son la principal causa del deterioro de la calidad de la potencia eléctrica en el sistema eléctrico en el cual se instalan. Las mayores perturbaciones que generan los EAF son: fluctuaciones bruscas de corrientes eléctricas y de potencia reactiva, distorsión armónica e inter-armónica de corrientes y voltajes, parpadeo (i.e. flicker) de voltaje, desbalances de carga, entre otros. Los compensadores usados para mitigar los problemas de calidad de potencia eléctrica están basados principalmente en filtros (activos y pasivos) y dispositivos FACTS de primera generación como los SVC y los STATCOM. Con el compensador híbrido desarrollado en este proyecto se pudieron superar las deficiencias presentadas por los compensadores cuando actúan en forma individual en un circuito eléctrico de potencia con carga tipo EAF, a saber, la mejora simultánea de los principales índices de calidad de potencia eléctrica como la demanda de potencia reactiva, la corrección del factor de potencia, la mitigación global de armónicos y el flicker de voltaje. Adicionalmente, el compensador híbrido brinda una buena relación costo-beneficio ya que el circuito de potencia del APF se reduce en tamaño cuando opera en combinación con el SVC, lográndose una disminución importante en los costos y la disipación de potencia del sistema de compensación.
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    Prototipo de un sistema de diagnóstico asistido por ordenador para la segmentación y clasificación de patologías pulmonares en radiografías de tórax.
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2023) Rendon Atehortua, Juan Camilo ; Cárdenas Peña, David Augusto ; Grupo de Investigación en Automática
    Este proyecto presenta un prototipo de software basado en técnicas avanzadas de segmentación semántica y clasificación de radiografías de tórax utilizando aprendizaje profundo. Se propone una arquitectura basada en una variante de la red DenseNet, que permite realizar simultáneamente la segmentación precisa de las delimitaciones pulmonares y la clasificación de patologías presentes en las radiografías. La arquitectura se basa en una configuración encoder-decoder similar a las arquitecturas tipo U-NET. Además, se implementa una capa de pérdida personalizada, aplicando los conceptos de ponderación de las funciones y teniendo en cuenta la incertidumbre homocedástica de cada una de las tareas~\cite{kendall2018multitask}. Esto permite optimizar conjuntamente ambas tareas, teniendo en cuenta las diferentes métricas de evaluación utilizadas en cada una, con el fin de servir como herramienta de apoyo al diagnóstico de patologías pulmonares. El proyecto se valida utilizando diferentes conjuntos de datos de radiografías de tórax. Se emplea el conjunto de datos Chest X-ray14 para la clasificación y los conjuntos de datos Montgomery County chest X-ray, Shenzen chest X-ray, Japan Society Radiological Technology para la tarea de segmentación. Los resultados se comparan con enfoques convencionales de aprendizaje profundo y se evalúan mediante métricas estándar en el campo de la radiología, como el área bajo la curva (AUC por sus siglas en inglés), el coeficiente de Dice (DSC, por sus siglas en inglés), la intersección sobre la unión (IoU, por sus siglas en inglés), la sensibilidad y la especificidad. Los resultados muestran una mejora significativa en la segmentación y clasificación de las radiografías de tórax, brindando un diagnóstico automatizado preciso y eficiente. En particular, se considera una personalización de las funciones de pérdida al ser un problema desbalanceado, lo que dificulta en gran medida la realización de ambas tareas simultáneamente, por lo cual se opta por aplicar un factor de regularización adicional, según lo propuesto por Kendall en. Además, se utiliza la biblioteca para implementar la interfaz gráfica de usuario (GUI por sus siglas en inglés) en el lenguaje de programación Python, versión 3.10. Los resultados obtenidos reflejan que esta metodología en el modo multi-task contribuye sustancialmente al rendimiento en la segmentación pulmonar (DSC=98.5%), la especificidad (100%) y mantiene un promedio de clasificación (AUC = 81.3%), cercano al de otras propuestas en el estado del arte evaluadas con las mismas bases de datos.
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    Estimación de parámetros en transformadores monofásicos empleando medidas de tensión y corriente.
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2023) Bocanegra González, Sara Yulieth ; Ramírez Vanegas , Carlos Alberto
    En el presente trabajo de investigación se aborda el problema de estimación de parámetros en transformadores monofásicos de media tensión. El problema de estimación paramétrica se aborda mediante un modelo de optimización matemática que minimiza el error entre las variables de tensión y corriente medidas y calculadas. Para representar el transformador se emplea un modelo compuesto de la rama de magnetización en paralelo con la fuente (rama que modela el comportamiento del núcleo) y la rama serie equivalente (rama que modela las perdidas en el cobre y la dispersión del flujo). Con este circuito equivalente del transformador, se obtiene un modelo de optimización equivalente con cuatro variables de interés. Como metodologías de solución se consideran dos enfoques. El primer enfoque corresponde a la obtención de un modelo de programación no lineal equivalente en variable real, el cual es implementado en el software de optimización GAMS. El segundo enfoque considera la aplicación de la técnica meta heurística de optimización de senos y cosenos, la cual es aplicada sobre el modelo de optimización en variable compleja e implementada en el entorno de programación de MATLAB. Los resultados numéricos demuestran que ambas metodologías de solución son adecuadas para la estimación paramétrica en transformadores de distribución monofásicos, ya que, con los parámetros encontrados en cada caso, el comportamiento eléctrico esperado del transformador ante variaciones de la potencia de entrada tiene errores menores al 2% cuando se compara con los valores de placa del transformador.
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    Metodología de planeamiento de sistemas de transmisión y subtransmisión usando FACTS distribuidos
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2023) Soto Correa , Juan Esteban ; Escobar Zuluaga, Antonio Hernando
    En esta investigación se muestra una metodología de planeamiento de sistemas de transmisión y subtransmisión de energía eléctrica. La metodología consta de varias etapas, considerando los escenarios de generación y demanda, además de la identificación de escenarios críticos de la planeación para la construcción de un plan de expansión optimo, que además incluye alternativas de solución basadas en los FACTS distribuidos. Toda esta metodología, se aplica en un sistema real, brindando soluciones futuras, con un impacto positivo en el aspecto económico que va ligado al ahorro por operación e inversiones de transmisión.
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    Estrategia de proteccion de sobrecorriente adaptiva para redes de distribucion activas
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2023) Grisales Soto, Brayner Steven ; Mora Flórez, Juan José
    La generación de energía a partir de la utilización de combustibles fósiles (gas natural, carbón, diésel, entre otros) se ha convertido en un acelerador del problema del cambio climático, dado que estos procesos aportan una gran cantidad de emisiones de dióxido de carbono a la atmosfera. Sin embargo, la generación de energía también puede ser parte de la solución a través de la inversión en fuentes de energía alternativas o recursos energéticos distribuidos (DERs, Distributed Energy Resources) que sean renovables. Estas DERs se caracterizan principalmente por usar energéticos primarios disponibles en la propia naturaleza, como por ejemplo el sol o el viento, y que no generan gases de efecto invernadero. En consecuencia, las redes de distribución tradicionales donde el flujo de potencia fluye desde la subestación hacia las cargas en un sentido unidireccional, se han ido transformando en redes de distribución activas (ADN, ´ Active Distribution Networks) con alta penetración de DERs de diferente naturaleza. Producto de esta evolución, los flujos de potencia activa pueden ser bidireccionales y además, las corrientes de pre-falla y falla pueden variar en magnitud y dirección dependiendo del estado operativo del ADN. Los esquemas de protección de sobre corriente convencional, que están basados en valores de ajustes fijos han sufrido un impacto negativo en su desempeño producto de la variabilidad de las corrientes para cada escenario de la ADN. En este último caso, surge la necesidad de plantear nuevos esquemas de protección de sobrecorriente que garanticen un buen funcionamiento en las ADN.