Compensación De Potencia Reactiva En Sistemas De Distribución

Compensación De Potencia Reactiva En Sistemas De Distribución

Un enfoque formal basado en optimización matemática

La potencia reactiva es un concepto abstracto y difícil dedefinir, especialmente en sistemas con alto desbalance y presencia dearmónicos, se trata' de una potencia circulante entre el campo magnético y elcampo eléctrico, sin ser realmente generada o consumida, Sin embargo, esteintercambio energético produce corrientes circulantes que, a su vez, generanperdidas de potencia activa en las líneas de transmisión, Por ello, es,importante buscar formas de compensar este fenómeno, especialmente en niveles dedistribución. Este libro muestra un enfoque formal para abordar este problemaempleado métodos de optimización matemática. Así mismo, se extiende el conceptode compensación a problemas de armónicos (filtros activos), compensación de lacorriente por el neutro (desbalance) y compensación de energía mediante el usode elementos almacenadores. La optimización matemática resulta en una herramientaversátil y práctica para abordar estos problemas, generando un marco formal quepermite no solo para analizar sistemáticamente los fenómenos físicos, sinotambién implementar algoritmos de compensación sobre convertidores de potencia.Así pues, este libro puede ser usado no solo por aquellas personas interesadasen profundizar en aspectos teóricos, sino también por quienes deseenimplementar esquemas de compensación en sistemas de distribución. 
  1. Nombre
    • Oscar Danilo Montoya

    • Información de autor disponible próximamente.

  2. Nombre
    • Alejandro Garcés Ruíz

    • Información de autor disponible próximamente.

  3. Nombre
    • Walter Julián Gil González

    • Información de autor disponible próximamente.

  4. Nombre
    • Andrés Escobar Mejía

    • Información de autor disponible próximamente.

Contenido

1 Calidad de la forma de onda en sistemas de distribución           1

                1.1 La potencia reactiva en sistemas de distribución        3

                1.2 Armónicos en sistemas eléctricos y otros problemas relacionados con la calidad de la energía                            3

                1.3 Los sistemas de distribución                               5

                1.4 Redes de distribución inteligente     7

                                1.4.1 Microrredes           8

                                1.4.2 Elementos almacenadores de energía        9

2 Teorías de compensación de potencia                               11

                2.1 Definición de potencia reactiva         12

                2.2 La potencia trifásica en condiciones de distorsión armónica                 14

                2.3 Compensación de potencia reactiva                15

                2.4 La Teoría PQ               16

                2.5 Formulación vectorial de la Teoría ABC          19

                2.6 Teoría CPC                  23

3 Filtros Pasivos               29

                3.1 Bancos de condensadores                   29

                3.2 Diseño de filtros pasivos                       30

                                3.2.1 Filtro pasa-banda                 30

                                3.2.2 Filtro pasa-alta                      34

                                3.2.3 Filtro tipo-C                            35

                3.3 Resonancias serie y paralelo               40

4 Convertidores electrónicos de potencia            43

                4.1 Convertidores AC                    43

                4.2 Modulación de los convertidores de tensión               46

                                4.2.1 Modulación por ancho de pulso                    47

                                4.2.2 Modulación por histéresis                49

                                4.2.3 Modulación usando control predictivo       51

                4.3 Integración del control y la modulación         53

                4.4 Modelo promediado              54

                                4.4.1 Topologías de convertidores para sistemas de cuatro hilos               54

                4.5 Cálculo de las pérdidas en el convertidor                      55

5 Introducción a la Optimización Matemática                    59

                5.1 Modelado matemático          60

                5.2 Multiplicadores de Lagrange               64

                5.3 Interpretación de los multiplicadores de Lagrange    65

                5.4 Convexidad del espacio de soluciones            65

                5.5 Problemas cuadráticos convexos                     67

                5.6 Método del gradiente descendente                68

                5.7 Método de Newton para problemas de optimización              69

                5.8 Métodos de puntos interiores           70

6 Compensación de Potencia Reactiva en ABC                   73

                6.1 Principios básicos de la teoría de compensación en el marco de refe­rencia ABC         73

                6.2 Efecto de la corriente en el conductor de neutro       75

                6.3 Compensación de potencia reactiva con eliminación de la corriente de secuencia cero           78

                6.4 Compensación con invarianza en la potencia instantánea y eliminación de la corriente de secuencia cero                79

                6.5 Compensación para alcanzar potencia constante                      82

                 6.6 Compensación para alcanzar factor de potencia unitario                      87

                6.7 Compensación de potencia reactiva con forma de onda puramente sinusoidal           90

                6.8 Comparación entre diferentes objetivos de compensación                  92

7 Potencia reactiva y generación eólica                 97

                7.1 Turbinas eólicas                        98

                7.2 Estrategia de control de velocidad                   100

                7.3 Compensación de potencia en generadores eólicos directamente conectados a la red            101

                7.4 Compensación de potencia reactiva turbinas tipo-C y D          104

8 Compensación de potencia reactiva usando los convertidores que integran generación eólica                105

                8.1 Revisión del sistema de conversión de energía                           107

                8.2 Estrategia de control con capacidad de compensación           108

                8.3 Ejemplo de aplicación de la metodología                      114

9 Flujo de carga armónico en sistemas de distribución                   121

                9.1 Modelado de los elementos lineales                               122

                9.2 Cálculo de la matriz YBUS a frecuencias armónicas                   123

                9.3 Cálculo de pérdidas técnicas                               125

                9.4 Uso de la matriz YBUS para determinar resonancias                126

                9.5 Modelado de las cargas no-lineales                 127

                9.6 Algoritmo de flujo de carga armónico             129

                9.7 Algoritmo de barrido iterativo                           131

                9.8 Algoritmo de ordenamiento nodal                   132

                9.9 Extensión al caso trifásico                    133

                9.10 Linealización sobre los números complejos                               135

                9.11 Método linealizado para el análisis de sistemas de distribución        136

                                9.11.1 Caso balanceado                136

                                9.11.2 Caso desbalanceado                        138

                9.12 Aproximaciones de orden superior                141

                9.13 Ejemplo de aplicación para la aproximación lineal                  142

10 Flujo de carga óptimo en sistemas de distribución con fuentes de energía alternativa              149

                10.1 Introducción            149

                10.2 Formulación del problema de flujo de carga óptimo en sistemas de distribución                      150

                10.3 Formulación convexa del flujo de carga óptimo en sistemas de distribución               152

 

                10.4 Modelo analítico relajado                  154

                10.5 Formulación convexa del flujo de carga óptimo para sistemas de distribución desbalanceados         155

                10.6 Algunos ejemplos numéricos           157

A Sistemas de Prueba                    163

                A.1 Sistema de prueba I                 163

                A.2 Sistema de prueba II              163

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