Maestria en Ingenieria Eléctrica
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DocumentoEstimación de parámetros en transformadores monofásicos empleando medidas de tensión y corriente.(Universidad Tecnológica de Pereira, 2023)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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DocumentoMetodología de planeamiento de sistemas de transmisión y subtransmisión usando FACTS distribuidos(Universidad Tecnológica de Pereira, 2023)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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DocumentoEstrategia de proteccion de sobrecorriente adaptiva para redes de distribucion activas(Universidad Tecnológica de Pereira, 2023)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.
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DocumentoOptimal operation of active distribution networks(Universidad Tecnológica de Pereira, 2023)This document presents a generic Optimal Power Flow Formulation (OPF) for operating Active Distribution networks during grid-connected and gridislanded modes. The optimization model is intended to be executed in real-time, considering the effect of droop controls. Hence, fast convergence and global optimum are required to guarantee the grid’s optimal operation during these two operation modes. For this reason, the mixed integer nonlinear programming model is relaxed into a convex optimization model. Several approaches are discussed to evaluate the convergence and computation time performance. The results demonstrate that the Wirtinger linearization presents the best performance; furthermore, the optimization model guarantees a proper and safe operation while minimizing operations costs.
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DocumentoDiseño e implementación de un sistema de evaluación adaptativa basada en modelos de aprendizaje automático para una competencia de electrónica analógica(Universidad Tecnológica de Pereira, 2023)Los sistemas de evaluación permiten determinar las habilidades adquiridas por una persona durante su proceso de aprendizaje, ya que sus estructuras certifican el cumplimiento de los objetivos de aprendizaje propuestos en cualquier curso por parte de los estudiantes. En la actualidad, debido a los avances tecnológicos y los cambios generacionales, los investigadores se han enfocado en el desarrollo de algoritmos que realizan dicha tarea de forma moderna, buscando que las pruebas pasen de ser fijos a personalizados y por consiguiente solventar las fallas que se presentan al implementarse de forma tradicional. Adicionalmente, algunos de ellos tienen como finalidad generar diferentes alertas en función del rendimiento académico, lo que posibilita desarrollar estrategias de enseñanza y retroalimentación efectivas. En este documento se presenta el diseño y desarrollo de sistema de evaluación adaptativo basado en técnicas de aprendizaje automático, el cual determina el conocimiento de los estudiantes con respecto a diferentes unidades que forman una competencia de electrónica analógica. Esta metodología tuvo como objetivo determinar los temas específicos que cada uno de los estudiantes de forma individual requiere reforzar demostrando una eficiencia mayor al 80%, esto con base en la predicción de respuestas de preguntas de niveles dificultad superior a partir de las entregadas en una etapa inferior con una precisión mayor al 90%. Finalmente, es importante destacar la integración de herramientas de retroalimentación que le permite a los estudiantes de manera autónoma determinar y reforzar sus falencias. La validación de la metodología se basó en la eficiencia del algoritmo al determinar el rendimiento estudiantil en función del número de respuestas predichas de forma correcta y la comparación de las debilidades reales de los estudiantes y las detectadas por el sistema. La base de datos utilizada fue desarrollada exclusivamente para esta investigación y se puso a disposición de la comunidad científica, la cual se compone de un banco de 66 preguntas que fue solucionado por diferentes estudiantes de la Universidad Tecnológica de Pereira con un total de 2251 casos.