Análisis de estrategias de protección de microredes basadas en técnicas de agrupación y sensibilidad de tensión

dc.contributor.advisor Herrera Orozco, Andrés Ricardo
dc.contributor.advisor Mora Florez, Jose
dc.contributor.author Jiménez Prada , Julio Cesar
dc.date.accessioned 2022-04-20T15:50:15Z
dc.date.available 2022-04-20T15:50:15Z
dc.date.issued 2022
dc.description.abstract La instalación de pequeñas fuentes de generación renovable mejora el rendimiento general del sistema eléctrico en aspectos como la confiabilidad del servicio y la eficiencia energética ya que se logra una reducción considerable de las perdidas asociadas a la transmisión. En este contexto, son evidentes las ventajas operativas y económicas que están asociadas a las microredes, sin embargo, también aparecen algunos retos técnicos bastante relevantes en los sistemas de comunicaciones, control y protecciones que deben ser resueltos para poder poner en servicio de forma segura de una microred. Los sistemas de protección tradicionales que son empleados en las redes de distribución y transmisión no tienen un rendimiento óptimo cuando son instalados en microredes, esto conlleva a la búsqueda de nuevas estrategias de protección que se enfoquen principalmente en microredes y que garanticen una alta confiabilidad, seguridad y selectividad en su implementación. Este proyecto tiene como objetivo principal analizar distintos enfoques de protección de microredes y realizar un análisis comparativo entre los mismos que permita identificar cual presenta los mejores resultados operativos. spa
dc.description.abstract The installation of small renewable generation sources improves the overall performance of the electrical system in aspects such as service reliability and energy efficiency, since a considerable reduction of transmission losses is achieved. In this context, the operational and economic advantages associated with microgrids are evident; however, there are also some relevant technical challenges in the communications, control and protection systems that must be solved in order to safely put a microgrid into service. The traditional protection systems that are used in distribution and transmission networks do not have an optimal performance when installed in microgrids, this leads to the search for new protection strategies that focus mainly on microgrids and that guarantee high reliability, safety and selectivity in their implementation. The main objective of this project is to analyze different microgrid protection approaches and to perform a comparative analysis between them in order to identify which one presents the best operational results. eng
dc.description.degreelevel Pregrado
dc.description.degreename Ingeniero(a) Electricista
dc.description.tableofcontents Tabla de contenido 1 Introduccion´ 9 1.1 Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2 Justificacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 11 1.3 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.1 Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.2 Objetivos espec´ıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4 Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2 Aspectos teoricos 15 ´ 2.1 Rel´es de sobrecorriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.1 Corriente de arranque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1.2 TDS: Time Dial Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2 Algoritmo de aprendizaje no supervisado: K-means . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3 WCSS: M´etodo del codo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4 Phasor Measurement Units - PMU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5 Flujo de potencia y coeficientes de sensibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.6 Software de simulacion escogidos: ATP/EMTP y Python . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 20 3 Estrategias de proteccion de microredes propuestas 21 ´ 3.1 Estrategia N1: Estrategia de proteccion adaptativa para rel ´ ´es de sobrecorriente basada en t´ecnicas de agrupamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.1 Problema de coordinacion e los rel ´ ´es de sobrecorriente . . . . . . . . . . . . . 22 3.1.2 Funcion objetivo seleccionada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 22 3.1.3 Restricciones operativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2 Definicion de la estrategia N1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 23 3.2.1 Tiempo de perdida de coordinacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 23 3.2.2 Tiempo total de perdida de coordinacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 23 3.2.3 Matriz de pares de rel´es mal coordinados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2.4 Matriz de condiciones de falta de coordinacion . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 24 3.2.5 Escenario mas efectivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 24 3.3 Etapas de la estrategia de proteccion adaptativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 24 3.3.1 Etapa 1: Proteccion Convencional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 24 3.3.2 Etapa 2: Agrupamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.3.3 Etapa 3: Subagrupamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4 Estrategia N2: Estrategia de proteccion por an ´ alisis de sensibilidad de tensi ´ on . . . . ´ 26 3.4.1 ´Indices de deteccion de fallas ´ Ck,p y Ck,f . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4.2 Proceso de calculo de los ´ındices de deteccion de fallas . . . . . . . . . . . . ´ 28 3.4.3 Principio de deteccion de fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 30 4 Resultados y analisis comparativo 31 ´ 4.1 Esquema de microred de prueba escogida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.2 Resultados obtenidos estrategia N1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.2.1 Primera etapa : Coordinacion convencional de protecciones . . . . . . . . . . ´ 34 4.2.2 Segunda Etapa: Algoritmo de Agrupamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2.3 Tercera Etapa: Sub-agrupamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3 Resultados estrategia N2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.1 Calculo de FDI ante fallas de alta impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 41 4.3.2 Falla Trifasica en la l ´ ´ınea L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.3.3 Falla Monofasica en la l ´ ´ınea L3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.3.4 Falla Bifasica en la barra 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 44 4.4 Propuesta de mejora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5 Conclusiones 46 Apendices 46 spa
dc.format.extent 48 Páginas
dc.format.mimetype application/pdf
dc.identifier.instname Universidad Tecnológica de Pereira
dc.identifier.reponame Repositorio institucional Universidad Tecnológica de Pereira
dc.identifier.repourl https://repositorio.utp.edu.co/home
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/11059/14028
dc.language.iso spa
dc.publisher Universidad Tecnológica de Pereira
dc.publisher.faculty Facultad de Ingenierías
dc.publisher.place Pereira
dc.publisher.program Ingeniería Eléctrica
dc.relation.references Reza Iravani Ali Hooshyar. Microgrid protection. Proceedings of the IEEE , Vol. 105, pages 1332–1353, 2017
dc.relation.references Manel Guerrero-Zapata Amin Karamia. A fuzzy anomaly detection system based on hybrid pso-kmeans algorithm in content-centric networks. Neurocomputing, Volume 149 , Part C, pages 1253–1269, 2015.
dc.relation.references Ignacio Carugati Carlos Mart´ın Orallo. Unidades de medicion fasorial: ¿qu ´ ´e son y para qu´e sirven? Instituto de Investigaciones Cient´ıficas y Tecnologicas en Electr ´ onica (ICYTE), Consejo ´ Nacional de Investigaciones Cient´ıficas y T´ecnicas (CONICET) y Universidad Nacional de Mar del Plata (UNMdP), 2018.
dc.relation.references El congreso de la Republica de Colombia. Ley no. 1715: Por medio de la cual se regula ´ la integraciOn de las energ ´ ´Ias renovables no convencionales al sistema energEtico nacional. ´ 2014
dc.relation.references ALVARO DAR´IO PAREDES CORTES DANIELA ARBEL ´ AEZ TREJOS . Coordinaci ´ On optima de ´ elementos de protecciOn en microredes. ´ Universidad Tecnologica de Pereira ´ , 2019.
dc.relation.references Ministerio de Minas y Energ´ıa. Resolucion no. 015 de 2018: Por la cual se establece la ´ metodolog´ıa para la remuneracion de la actividad de distribuci ´ on de energ ´ ´ıa el´ectrica en el sistema interconectado nacionall. Comision de Regulaci ´ on de Energ ´ ´ıa y Gas- CREG, 2018
dc.relation.references Ministerio de Minas y Energ´ıa. Resolucion no. 030 de 2018: Por la cual se regulan las ac- ´ tividades de autogeneracion a peque ´ na escala y de generaci ˜ on distribuida en el sistema inter- ´ conectado nacional. Comision de Regulaci ´ on de Energ ´ ´ıa y Gas- CREG, 2018
dc.relation.references Majid Al-Dabbagh Reza Mohammadi Hossein Torkaman Farzad Razavi, Hossein Askar ian Abyaneh. A new comprehensive genetic algorithm method for optimal overcurrent relays coordination. Electric Power Systems Research, Volume 78, pages 713–720, 2008.
dc.relation.references Patrick T. Manditerezaa and Ramesh C. Bansal. Protection of microgrids using voltage-based power differential and sensitivity analysis. Electrical Power and Energy Systems- volumen 118, pages 1–14, 2020.
dc.relation.references Mostafa Jazaeri Mehdi Farzinfar. A novel methodology in optimal setting of directional fault current limiter and protection of the mg. Electrical Power and Energy Systems, Vol 116, pages 1–10, 2019
dc.relation.references ONU. ¿quE son los objetivos de desarrollo sostenible? ´ https://www1.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals/, (Accessed on 6/11/2021).
dc.relation.references Jhonatan Osorio Parra. Diseno e implementaci ˜ on en atp de redes de distribuci ´ on prototipo de ´ media tension en colombia para pruebas de localizaci ´ on de fallas. ´ Universidad Tecnologica de ´ Pereira, 2014
dc.relation.references Ramesh C.Bansal Patrick T.Manditereza. Multi-agent based distributed voltage control algo rihm for smart grid applications. Electronic Power Components and Systems, pages 2352–2363, 2016.
dc.relation.references Clint Wheelock Peter Asmus . Adam Cornelius. A short history: the microgrig. Microgrids islanded power grids and distributed generation for community comercial and institutional appli cations, 2017.
dc.relation.references Electromagnetic Transients Program. Welcome to the web page of atpdraw. Ihttps://www.atpdraw.net/, (Accessed on 6/11/2021), 4567
dc.relation.references Basil Saji. In-depth intuition of k-means clustering algorithm in machine learning. Ana lytics Vidhya : https://www.analyticsvidhya.com/blog/2021/01/in-depth-intuition-of-k-means clustering-algorithm-in-machine-learning/ , (Accessed on 6/11/20
dc.relation.references Kazem Mazlumi Seyyed Mohammad Ebrahim Ghadiri. Adaptive protection scheme for micro grids based on som clustering technique. Applied Soft Computing Journal volumen 88, pages 1–20, 2020.
dc.relation.references Yu Huang Peng Zhao Fengyi Song Weiyong Ding, Maochao Xu. Cyber attacks on pmu place ment in a smart grid: Characterization and optimization. Reliability Engineering and System Safety, Volume 212, pages 2–11, 2021.
dc.relation.references Zhiyun Peng Sui Peng Junjie Tang Xiao Du, Xingyu Lin. Chance-constrained optimal power flow based on a linearized network model. International Journal of Electrical Power Energy Systems, Volume 130, 2021.
dc.relation.references G. E ZAPATA, C. J. MEJIA. Coordinacion de reles de sobrecorriente en sistemas radiales utilizando programacion lineal. Scientia et technica 2(22), 2003.
dc.rights Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de spa
dc.rights.accessrights info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.license Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.uri https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc 620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
dc.subject.lemb Electrical engineering
dc.subject.lemb Ingenieria electrica - Medidas de seguridad
dc.subject.lemb Cluster analysis
dc.subject.proposal Análisis de sensibilidad spa
dc.subject.proposal Algoritmos de optimización spa
dc.subject.proposal Coeficientes de detección de fallas spa
dc.subject.proposal Protección adaptativa spa
dc.title Análisis de estrategias de protección de microredes basadas en técnicas de agrupación y sensibilidad de tensión spa
dc.type Trabajo de grado - Pregrado
dc.type.coar http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.coarversion http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.type.content Text
dc.type.driver info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.version info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
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