La presente investigación es de tipo aplicada, de nivel descriptiva y de causa-efecto, se determinó el porcentaje en el que las distorsiones armónicas producidas por los variadores de frecuencia que usan los ascensores del pabellón H de la Universidad Continental, sede Huancayo, afectan a los indicadores de tensión y frecuencia, teniendo en cuenta que existen diversos factores que afectan la calidad, tales como: interrupciones, voltajes transitorios, disturbios, armónicos, ruido de alta frecuencia, factor de potencia y sistemas de tierra. / Tesis

El presente trabajo está dedicado al estudio de los huecos de tensión y su impacto en la valoración de la calidad de la energía eléctrica. Dicho estudio aborda la revisión y aplicación de las metodologías existentes para la clasificación de huecos de tensión, obtenidos a partir de simulaciones y medidas en sistemas eléctricos. A partir de esto, y de los inconvenientes encontrados a la hora de clasificar algunos tipos de huecos de tensión trifásicos, se ataca el problema, inicialmente, realizando un análisis de las causas que dan lugar a las diferentes tipologías de huecos con el fin de encontrar el conjunto de las causas implicadas en generar estos tipos de huecos especiales que han presentado dificultades a la hora de clasificarlos con las metodologías existentes, como la clasificación fasorial. Una vez realizado el análisis tipológico y encontrado el conjunto de las causas mencionadas, se plantea un modo de evaluar los huecos de tensión a partir de su forma. Esta nueva manera de evaluación le asigna un número a cada forma de hueco trifásico, eliminando así las inexactitudes presentadas por la clasificación fasorial. A partir de la nueva evaluación, esta tesis se plantean unos índices de sitio de sistema, para huecos de tensión. Estos tiene en cuenta el hecho que los huecos trifásicos no descienden iguales en cada fase y, en consecuencia, que cada forma de hueco influye de manera diferente sobre los dispositivos sensibles a ellos. Esto se logra ponderando diferente a cada forma de hueco a la hora de evaluar el índice. Después de obtener los índices, y junto con otros encontrados en la literatura, se aplican a los sitemas eléctricos español y colombiano con el fin de, por una parte, obtener un orden del valor que pueden adquirir; por otro lado, de contrastarlos en cuanto a los valores obtendios como a la facilidad de implementación; y, finalmente, que ellos permitan homogenizar los sistemas eléctricos. Otro aspecto importante abordado en este trabajo, es el relacion / García Quintero, E. (2008). Valoración de la calidad de la energía eléctrica respecto a huecos de tensión: índices y niveles de calidad [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3348

En el trabajo de investigación desarrollado en esta Tesis se propone una modelización completa y a la vez sencilla del transformador y trifásico de tres columnas para el funcionamiento en condiciones de saturación del núcleo. La modelización propuesta en este trabajo fue inicialmente desarrollada en el programa de simulación Pspice. Las simulaciones se han validado con un amplio experimental, en el cual se describe el proceso de obtención de los parámetros mediante ensayos de laboratorio fáciles de realizar. Uno de los principales objetivos de este trabajo es, que el modelo del transformador sea adecuado para integrarse a un programa de análisis de flujos de cargas con armónicos. Para esto, se ha desarrollado un algoritmo de resolución directa del régimen permanente del sistema de ecuaciones no lineal del transformador con saturación del núcleo. Las simulaciones del modelo desarrollado tanto en el programa de simulación Pspice como en el algoritmo de obtención del régimen permanente directo, se han validado contra las medidas de los ensayos de laboratorio. En ambos casos, las simulaciones han mostrado gran concordia con las medidas. Finalmente se hace una comparación entre los resultados de las simulaciones obtenidas con el programa de simulación y las obtenidas con el algoritmo. Los resultados son muy similares, lo cual indica que el algoritmo es adecuado.

[EN] This thesis will focus on the description of the formulation of the unbalance powers steady linear-phase three wire systems, given the imbalanced sinusoidal electric network flows, based on the Unified Theory of the Power (UPM, Unified Power Measurement) and the IEEE Std. 1459-2010. From these theories, a series of imbalanced parameters allow a formulation and analysis of a complex unbalance powers system, as well as the obtaining of these at any point in the network are defined, checking at all times the total apparent power to an unbalanced system (S1) expressed by Buchholz, the UPM and the IEEE Std. 1459-2010. Using the definition of the electrics instantaneous three-phase power, this thesis provides the description of a series of imbalance parameters of the loads due to resistive components (A, B) and reactive (C, D) using the positive sequence voltage and the active and reactive currents determined by characteristics of the loads and electrical networks. These parameters allow the determination of system inefficiencies due to imbalances in permanent regime, giving rise to new complex expressions of unbalance powers in the unbalanced electrical networks, as much totals (Du) due to the asymmetry of the currents (Dui) and/or voltages (Duv). Total apparent power of an unbalanced system (S1) is reformulated in order to correctly see the equivalence of the unbalanced powers of a star-delta transformation done by the Kennelly (Rosen) theorem. Starting from unbalanced load systems and balanced voltages systems, the imbalance parameters are formulated. These parameters check the Unified Theory of the Power (UPM). After, we analyze unbalanced systems in voltages and currents, and the complex unbalance powers are formulated separately when a system undergoes with both imbalance indicators. The analysis of the power flows in unbalanced networks, to obtain the nodal voltages and currents circulating into lines, is performed using the software RDAP (Radial Distribution Analysis Package) and in certain cases PsPICE, Matpower (MatLab) and PowerWorld. A series of practical cases designed for different network configurations and conditions of the supply voltage loads, which allow contribution findings of this thesis, are consistent with the UPM theory and IEE Std. 1459-2010. / [ES] La presente tesis doctoral se centra en la descripción de la formulación de las potencias de desequilibrio en régimen permanente de los sistemas trifásicos lineales a tres hilos dados los flujos de potencia desequilibrados en las redes eléctricas sinusoidales. Para ello, se basa en la Teoría Unificada de las Potencias (UPM, Unified Power Measurement) y en la IEEE Std. 1459-2010. A partir de dichas teorías, se definen una serie de parámetros de desequilibrio que permiten la formulación y el análisis de las potencias complejas de desequilibrio del sistema, así como la obtención de éstas en cualquier punto de la red, verificando en todo momento la potencia aparente total para un sistema desequilibrado (S1) expresada por Buchholz, la UPM y por la IEEE Std 1459-2010. A partir del uso de la definición de la potencia eléctrica instantánea trifásica, la tesis aporta la descripción de una serie de parámetros de desequilibrio debidos a las componentes resistivas (A, B) y reactivas (C, D) de las cargas, empleando la tensión de secuencia positiva y las intensidades activas y reactivas determinadas por las características de las cargas y de las redes eléctricas. Estos parámetros permiten la determinación de las ineficiencias del sistema debidas a los desequilibrios en régimen permanente, dando lugar a nuevas expresiones fasoriales de las potencias de desequilibrio en las redes eléctricas desequilibradas, tanto totales (Du) como las debidas a la asimetría de las intensidades (Dui), y/o de las tensiones (Duv). La potencia aparente total de un sistema desequilibrado (S1) es reformulada a fin de contemplar de forma correcta la equivalencia de las potencias de desequilibrio de una transformación estrella - triángulo efectuada mediante el teorema de Kennelly (Rosen). Partiendo de sistemas desequilibrados en cargas y equilibrados en tensiones se formulan los parámetros de desequilibrio los cuales verifican la Teoría Unificada de las Potencias (UPM), para posteriormente considerando tensiones y corrientes desbalanceadas, formular de forma separada las potencias de desequilibrio complejas que un sistema experimenta ante un desequilibrio de ambas magnitudes. El análisis de los flujos de potencia en las redes desequilibradas, para la obtención de las tensiones nodales y de las corrientes circulantes por las líneas, se realiza mediante el uso del software RDAP (Radial Distribution Analysis Package), así como en determinados casos PsPICE, Matpower (MatLab) y PowerWorld. Se presentan una serie de supuestos prácticos diseñados para las distintas configuraciones de las redes y condiciones de las tensiones de alimentación de las cargas, los cuales permiten constatar que las aportaciones de la presente tesis son acordes con la Teoría UPM y la IEEE Std. 1459-2010. / [CA] La present tesi doctoral se centra en la descripció de la formulació de les potències de desequilibri en règim permanent dels sistemes trifàsics linials a tres fils donats els fluxos de potència desequilibrats a les xarxes elèctriques sinusoïdals. Per a això, es basa en la Teoria Unificada de les Potències (UPM, Unified Power Measurement) i en la IEEE Std. 1459-2010. A partir d'aquestes teories,es defineixen una sèrie de paràmetres de desequilibri que permeten la formulació i l'anàlisi de les potències complexes de desequilibri del sistema, així com l'obtenció d'aquestes en qualsevol punt de la xarxa, verificant a tot moment la potència aparent total per a un sistema desequilibrat (S1) expressada per Buchholz, la UPM i la IEEE Std. 1459-2010. A partir de l'ús de la definició de la potència eléctrica instània trifásica, la tesi aporta la descripció d'una sèrie de paràmetres de desequilibri deguts a les components resistives (A, B) i reactivez (C, D) de les càrregues, emprant la tensió de seqüència positiva i les intensitats actives i reactives determinades per les característiques de les càrregues i de les xarxes elèctriques. Aquests paràmetres permeten la determinació de les ineficiències del sistema degudes als desequilibris en règim permanent, donant lloc a noves expressions fasorials de les potències de desequilibri a les xarxes elèctriques desequilibrades, tant totals (Du) com les degudes a l'asimetria de les intensitats (Dui) i/o de les tensions (Duv). La potència aparent total d'un sistema desequilibrat (S1) és reformulada a fi de contemplar de forma correcta l'equivalència de les potències de desequilibri d'una transformació estrela - triangle efectuada mitjançant el teorema de Kenelly (Rosen). Partint de sistemes desequilibrats en càrregues i equilibrats en tensions es formulen els paràmetres de desequilibri els quals verifiquen la Teoria Unificada de les Potències (UPM), per posteriorment considerant tensions i corrents desbalancejades, formular de forma separada les potències de desequilibri complexes que un sistema experimenta davant d'un desequilibri de totes dues magnituds. L'anàlisi dels fluxos de potència a les xarxes desequilibrades, per a l'obtenció de les tensions nodals i dels corrents circulants per les línies, es realitza mitjançant l'ús del software RDAP (Radial Distribution Analysis Package), així com en determinats casos PsPICE, Matpower (MatLab) i PowerWorld. Es presenten una sèrie de supòsits pràctics disenyats per a les diferents configuracions de les xarxes i condicions de tensions d'alimentació de les càrregues, els quals permeten constatar que les aportacions de la present tesi són concordes amb la Teoría UPM i la IEEE Std. 1459-2010. / Blasco Espinosa, PA. (2015). FORMULACIÓN DE LA POTENCIA DE DESEQUILIBRIO. APLICACIÓN A REDES ELÉCTRICAS DESEQUILIBRADAS SINUSOIDALES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/55846

The main bulk of electric power systems use a three¿phase configuration with an alternating current flow. Pursuing the optimal performance of these networks and avoiding possible technical problems, it is preferred balanced operating conditions, i.e., the currents of all phases have the same magnitude and form a direct sequence with a phase of 120º. However, if several single¿phase loads (such as high speed traction systems) are present in these systems, the operating condition turns unbalanced, provoking an asymmetric voltage supply. This undesirable working condition can be avoided by the use of two reactances connected with the single-phase load using a triangle configuration, in such a way that the total current consumption turns out to be balanced. This approach is commonly known as Steinmetz circuit or symmetrizing circuit. Due to the reactances of the symmetrizing circuit, the connection of the circuit in an electric network changes the system frequency response, appearing new resonances of several types and presenting impedance values too small or too large. Moreover, the quantity of nonlinear loads (i.e., loads with consume nonsinusoidal currents, such as arc furnaces, power electronics devices like high-speed rail systems...) is increasing nowadays. The harmonic current injection by these charges may interact with the resonances caused by the Steinmetz circuit, resulting in a large harmonic distortion in voltage. The aim of this doctoral thesis is to analyze the presence of several types of resonances in order to avoid this problem. It is used a simplified scheme of a network in which the single¿phase load and the symmetrized circuit are connected. This system also encloses nonlinear loads that generate harmonic currents. This set is analyzed from the viewpoint of nonlinear loads and of the network for parallel and series resonance frequencies location, respectively. By obtaining these resonant frequencies and knowing the harmonic injection of nonlinear loads, the trouble of voltage supply distortion can be anticipated and avoided.

La tesis doctoral presenta un nuevo método de detección y análisis de eventos en la tensión de suministro de energía eléctrica que utiliza simultáneamente el análisis wavelet y un filtro de Kalman extendido actuando en paralelo sobre las muestras de la tensión. El análisis wavelet proporciona la mejor precisión en la determinación de las características temporales del evento y el filtro de Kalman extendido permite, por un lado confirmar la existencia del evento, descartando aquellas detecciones erróneas que puede producir el análisis wavelet debido a su muy alta sensibilidad, así como determinar con la mayor exactitud la magnitud y fase de la tensión durante el evento.El método desarrollado se ha implementado un tiempo real sobre un sistema DSP, de forma que se adquieren las muestras de la tensión y se analizan sus valores dentro del intervalo de muestreo, para poder detectar y analizar eventos en el menor tiempo posible y poder desarrollar estrategias de protección de los distintos equipos conectados a la red de distribución / The thesis presents a new method for detection and analysis of voltage events in power systems using wavelet analysis and an extended Kalman filter acting in parallel on the voltage samples. The wavelet analysis provides the best estimation of the time-related parameters of the voltage event and the extended Kalman filter enables, on the one hand the confirmation of the beginning and the end of the voltage event, avoiding the erroneous detections that can be produced due to the very high sensitivity of the wavelet analysis, and on the other hand, the estimation of the magnitude and phase angle of voltage supply during the event. The method proposed has been implemented in a DSP-based system, where the voltage samples are analyzed within the sampling period for real-time detection of voltage events.

The aim of this doctoral thesis is to analyse the dynamic behaviour of the doubly-fed induction generator exposed to voltage sags. This electrical machine is mainly used in variable-speed wind turbines. Due to the noticeable increase in recent years in grid integration of wind turbine energy systems, the transmission system operators have developed the grid codes, which are the technical specifications that wind turbines have to achieve when a fault occurs. Faults are the most common causes that originate voltage sags. Therefore, the first step to ensure electricity supply continuity as well as to improve power quality when this kind of faults occur is to analyse the dynamic behaviour of the generator exposed to voltage sags. The stator of the doubly-fed induction generator is directly connected to the grid, whereas its rotor is connected by means of a power converter. The converter consists of a rectifier or rotor-side converter and an inverter or grid-side converter, which are linked by a DC bus. It is assumed that the rotor-side converter keeps constant the rotor current in the synchronous reference frame during the entire event. This hypothesis allows the electrical transient to be solved analytically. The voltage limit of the rotor-side converter is also taken into account in order to determine the situations where the rotor current can be controlled. This doctoral thesis is structured as follows. Firstly, the mathematical model of voltage sags is given. Secondly, both dynamic and steady-state models of the doubly-fed induction machine are obtained. Thirdly, the steady-state behaviour of the doubly-fed induction generator is analysed for different generated powers and it is studied, by means of an analytical approach, its electrical transient when exposed to voltage sags. The analytical results are validated by numerical integration of the system of equations with a MATLAB ode solver and by means of the PSpice circuit simulator. It is also carried out an exhaustive study of the effect that voltage sags cause on the doubly-fed induction generator, considering all the typologies (symmetrical and unsymmetrical voltage sags) and varying their parameters (duration and depth). Moreover, the fault-clearing process is taken into account, which has a strong influence on the voltage that the rotor-side converter requires to control the rotor current. The terms abrupt sag and discrete sag stand for voltage sags whose voltage recovery is produced instantaneously or in different steps, respectively. Finally, by means of an analytical study, which is validated by the simulation of different loads exposed to voltage sags, a grouping of voltage sags whose voltage recovery is produced in different steps is proposed. It is observed that from the fourteen discrete voltage sag types in the literature, it is enough to consider only five types. This is a significant advantage, as the number of simulations or laboratory tests carried out on an electrical device exposed to voltage sags is reduced. / El objetivo principal de la presente tesis doctoral es analizar el comportamiento dinámico del generador de inducción doblemente alimentado sometido a huecos de tensión. La aplicación por excelencia de esta máquina eléctrica se encuentra en los aerogeneradores de velocidad variable. Debido al considerable aumento en los últimos años de la integración a la red eléctrica de los sistemas eólicos de generación de energía eléctrica, los operadores del sistema de distintos países han creado los códigos de red, en los cuales se especifican las características de funcionamiento que deben cumplir los aerogeneradores cuando se produce una falta en la red. Las faltas son las causas más comunes que provocan huecos de tensión. Por tanto, el primer paso para garantizar una continuidad del suministro y unos determinados niveles de calidad de la energía eléctrica cuando se originan este tipo de perturbaciones es analizar el comportamiento dinámico del generador sometido a huecos de tensión. El generador de inducción doblemente alimentado se caracteriza por tener tanto el estator como el rotor conectados a la red eléctrica, el estator directamente y el rotor por medio de un convertidor electrónico. El convertidor está constituido por un rectificador o convertidor del lado de rotor y por un inversor o convertidor del lado de red, unidos mediante un bus de continua. Se considera que el convertidor del lado de rotor permite mantener constante la corriente del rotor en referencia sincronismo durante todo el evento. Esta hipótesis permite resolver analíticamente el transitorio eléctrico de la máquina. También se tiene en consideración el límite de tensión de dicho convertidor con el fin de determinar las situaciones en las que se puede controlar la corriente del rotor. La presente tesis doctoral se estructura de la siguiente manera. En primer lugar, se modelizan los huecos de tensión. En segundo lugar, se obtiene el modelo dinámico y el de régimen permanente de la máquina de inducción doblemente alimentada. En tercer lugar, se analiza el comportamiento de régimen permanente del generador de inducción doblemente alimentado para distintas potencias generadas y se estudia analíticamente el transitorio eléctrico del mismo cuando se somete a los distintos huecos de tensión. Los resultados analíticos se validan por medio de la integración numérica del sistema de ecuaciones mediante MATLAB y también utilizando el programa de simulación de circuitos PSpice. Por último, se realiza un estudio exhaustivo del efecto de los huecos de tensión sobre el generador de inducción doblemente alimentado, considerando todas las tipologías de huecos (simétricos y asimétricos) y la variación de sus parámetros (duración y profundidad). Además, se tiene en cuenta la influencia de la recuperación de la tensión, lo cual repercute notablemente en la tensión requerida por el convertidor para controlar la corriente del rotor. Los términos hueco abrupto y hueco discreto hacen referencia a un hueco de tensión cuya recuperación se produce de forma instantánea o por etapas, respectivamente Finalmente, por medio de un estudio analítico, validado por la simulación de distintas cargas sometidas a huecos de tensión, se propone un agrupamiento de los huecos con recuperación por etapas. Se observa que de las catorce tipologías de huecos discretos de la literatura, tan sólo es necesario estudiar cinco de ellas. Esto supone una notable ventaja, ya que se reduce considerablemente el número de simulaciones o de ensayos de laboratorio de un dispositivo eléctrico sobre el cual se desean estudiar los efectos de los huecos de tensión.

En esta tesis se analizan diversos aspectos para la optimización y mejora de redes de distribución de la energía eléctrica. En dicho análisis se ha tenido en cuenta el estado actual de las redes y los desafíos a los que se están enfrentando. Entre los factores que más afectan a la concepción de las nuevas redes se encuentran la calidad de la energía eléctrica (CEE) y la generación distribuida (GD). Son estos factores los que están marcando cambios significativos tanto en la forma de entender el negocio eléctrico como en los requisitos técnicos que debe cumplir la red de distribución. Es por eso que la tesis se centra en estudiar la influencia de la CEE y cómo varían los parámetros del sistema cuando se introduce en una red convencional la GD, de manera que se puedan analizar los límites que las actuales redes de distribución tienen para expandirse e integrar GD y los puntos de operación más adecuados para la misma. Esta metodología de análisis permite establecer criterios de diseño para las futuras redes de distribución y evaluar las ventajas y desventajas de las nuevas redes. La preocupación por el cambio climático está llevando a grandes cambios en el negocio de la energía eléctrica. Como objetivos generales se busca un bajo coste, una buena CEE y la eficiencia energética. Estas consignas han calado hondo en el sector y como consecuencia se están llevando a cabo varios proyectos en diferentes países que tratan de alcanzar estos objetivos. Una de las tendencias que más se está popularizando es el concepto de microrred. En esta tesis se recogen algunos de los aspectos de las microrredes, sin embargo se diferencia de este concepto puesto que no son objetivos principales la operación en isla, el almacenaje de energía o la optimización del control de la GD integrada en la red. Las microrredes pueden ser consideradas en estos aspectos rupturistas con el concepto actual. / Yebra Vega, T. (2010). Nuevos retos en el diseño de redes eléctricas de distribución. Enfoque a la carga, la red y la calidad de la energía eléctrica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8683