El avance de las tecnologías de los microprocesadores y ordenadores ha permitido sustituir las protecciones electromecánicas y analógicas clásicas por protecciones digitales. Sin embargo, los algoritmos empleados en éstas últimas tienen serias dificultades cuando las señales procedentes de los transductores de las corrientes y tensiones están afectadas por la saturación de los mismos o por efectos de ferrorresonancia respectivamente, o cuando la falta que se presenta en la línea está afectada por un arco dinámico.Por otro lado, en los últimos años se habían hecho pequeños avances en la aplicación de la inteligencia artificial y en especial en redes neuronales a los sistemas de energía eléctrica. Éstas resultaban especialmente útiles en la predicción del flujo de carga y en la clasificación de patrones de faltas. El término clasificación de patrones engloba un amplio marco de problemas de procesado de información de gran importancia práctica. Con frecuencia estos problemas se resuelven mediante técnicas estadísticas, desarrollando un algoritmo capaz de clasificar un correctamente un patrón no visto anteriormente. Una aproximación al reconocimiento estadístico de patrones se realiza mediante el teorema de Bayes, que expresa la probabilidad de que un patrón pertenezca a una determinada clase, expresando ésta probabilidad a posteriori en función de medidas realizadas previamente. En función de las características observadas se divide el espacio en regiones de decisión separadas por fronteras de decisión o clasificación. Análogamente, las salidas de una red neuronal se pueden interpretar como las probabilidades obtenidas a partir de la función de error (minimizar la función error durante el entrenamiento de la red neuronal es equivalente a buscar la máxima probabilidad), y la red neuronal aproxima las fronteras del clasificador Bayesiano óptimo.Ante estos hechos, y la gran ventaja que supone el modo de trabajo en paralelo de las redes neuronales, nos propusimos como objetivo buscar nuevos caminos en el campo de las protecciones de las redes eléctricas por medio del estudio de las redes neuronales de sistemas de protección que resuelvan los problemas anteriormente apuntados.La metodología empleada consistió en el entrenamiento de los diferentes tipos de redes neuronales utilizadas en los relés de protección mediante datos generados, para distintos tipos de fallos, con un programa de transitorios electromagnéticos (EMTDC/PSCAD) aplicado a un modelo de red muy general que incluye todas las posibles topologías y niveles de carga. Estos patrones fueron empleados para entrenar las redes neuronales mediante un programa en C++ realizado por el autor.También se incorporó en este trabajo, el estudio y la aplicación de la transformada wavelet, que presenta una serie de ventajas frente a métodos tradicionales de procesado de señales. Entre las herramientas tradicionales de análisis de sistemas eléctricos de potencia, se encuentran numerosos algoritmos, basados entre otros, en la transformada de Fourier, filtros de Kalman, etc. Sin embargo, si ocurre un transitorio, las formas de onda asociadas son no periódicas, conteniendo oscilaciones de alta y de baja frecuencia superpuestas a la frecuencia de funcionamiento del sistema eléctrico. En tal situación, debido a que la transformada de Fourier realiza un promedio de la contribución de las frecuencias se pierde la localización de la perturbación en el tiempo. El análisis mediante wavelets supera ésta limitación, realizando un procesado de la señal, que proporciona información en tiempo y en frecuencia. Por ello, la transformada wavelet es una potente ayuda para el análisis, estudio e interpretación de los distintos fenómenos transitorios que se pueden presentar en un sistema eléctrico de potencia. Además, en este trabajo se ha implementado la transformada wavelet mediante una red neu-ronal, lo que nos permite integrar dentro de la red neuronal general de reconocimiento de pa-trones, una subred encargada de llevar a cabo el procesado de señal. El funcionamiento en paralelo de la red neuronal con la información suministrada por las wavelets ha permitido incrementar la velocidad y seguridad de la respuesta del relé neuronal en los primeros instan-tes del fallo. Asimismo, uno de los objetivos de este trabajo era realizar la implementación práctica del diseño realizado en un sistema electrónico que permitiera comprobar la eficacia del mismo. Para llevar a cabo el montaje experimental se necesitaba un sistema que permitiera simular los sistemas eléctricos similares a los empleados en el proceso de diseño y entrenamiento del relé. El Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Bath cuenta con el equipo RTDS, que constituye el complemento del sistema de simulación PSCAD, con el que es posi-ble llevar a cabo la simulación y ensayo de prototipos de equipos eléctricos. Bajo la dirección del Prof. Aggarwal se llevó a cabo las pruebas de laboratorio del relé neuronal que resultaron plenamente satisfactorias. Los alentadores resultados obtenidos son un buen estímulo para el uso de las redes neuronales en las protecciones de alta velocidad para líneas de transmisión de alta tensión ya que hemos obtenido un tiempo de respuesta en la detección en la red neuronal de incluso 1.8 ms para fallos cercanos al relé. El relé también ha dado una buena respuesta frente a ruidos, pérdida de información y cambios bruscos de carga. / The great advance of the microprocessor and computer technology has allowed the electromechanical and analog protection devices to be substituted by digital ones. However, the algorithms used in digital protections have some disadvantages related to the errors caused by current transformer saturation, voltage transformer ferro-resonance or by dynamics arcing faults. Over the past 10 years there have been some advances in the application of artificial intelligence, especially of neural networks, on power system analysis. These applications were useful in the prediction of optimum load flow and fault pattern classification. The term pattern classification encompasses a wide range of information processing problems of great practical significance. Often the framework in which to formulate solutions to pattern recognition is the statistical one, with the develop of an algorithm to be able to correctly classify a previously unseen pattern. One approach to statistical pattern recognition is using Bayes´ theorem, which gives the probability of the pattern belonging to a particular class, and expresses this posterior probability in terms of previous measurements. The space is divided up into decision regions depending on the observed features. The boundaries between regions are known as decision boundaries. The outputs of a neural network can be interpreted as posterior probabilities calculated with the error function (the network training is based on maximum likelihood which is equivalent to minimization of an error function), and the neural network approximates the decision boundaries of the Bayes´ theorem.For these reasons and because of the advantage of the parallel processing capabilities of the neural networks, our objective here is to search for new applications of neural networks on power system protection in order to improve it and solve the problems mentioned above.In order to do this in this thesis, the artificial neural networks are applied to the protection of high voltage transmission lines, assuming dynamic arcing faults, the current transformer saturation, the change of the short circuit levels, the change of the power network topology, the bad and noisy data, and sudden load changes.The methodology carried out in a special training process of the neural networks, using protection relays by means of simulated faults data, obtained by the electromagnetic transient program (EMTDC/PSCAD) applied to a generalized power network model which includes all the possible topologies and load levels. The training algorithm was implemented by the author in the C++ language program.Within this project we included the study and application of the wavelet transform, which showed a series of advantages in front of traditional methods in signal processing. In traditional power signal analysis tools, among several algorithms, the Fourier transform has been used as well as the Kalman filtering, etc. However, in presence of non stationary signals the performance of these techniques are limited. Thus, if there is a local transient over some small interval of time in the lifetime of the signal, the transient will contribute to the Fourier transform, but its location on the time axis will be lost. Wavelets analysis overcomes this limitation by employing an analyzing function that is local both in time and frequency. The wavelet transform is a powerful tool for the study and analysis of transient phenomena in electric power systems.Furthermore, in this work the wavelet transform has been implemented with a neural network which allows us to incorporate it within the whole network for pattern recognition. Both neural networks along with the information supplied by the wavelets, have made it possible to increase the speed and reliability of the relay, especially during the fault inception.Also, one of our aims was to carry out the practical implementation of an electronic board in order to test the performance of the neural relay. To do this, it was necessary to use equipment to carry out the laboratory test, by emulating the same or a similar system employed while designing and training the relay.Prof. R. K. Aggarwal, in the Electrical department in the University of Bath expertise in the application of signal processing and Artificial Intelligence technology for the development of novel intelligent relays for Power Systems, both for transmission and distribution systems. Their experience is not only in the CAD work but also in the design and engineering of proto-type hardware. To do this the RTDS (Real Time Digital Simulator) system was employed. The obtained results were fully satisfactory.These successful tests results encourage investment in neural networks in high speed protec-tion for high voltage transmission lines. The response time is even less than 1.8 ms for faults close to the relay, which has a good performance in front of noise, faulty data and sudden change of load.

El primer lustro de la década de 1990 fue una etapa de profundos cambios de política económica en el Perú. En este artículo se analizan las principales medidas adoptadas en materia de comercio exterior entre 1990 y 1994, y se miden sus impactos. Endicho período se abolieron los controles de precios y el control de cambios, se alentó la inversión privada nacional y extranjera, se liquidaron los monopoliosestatales de comercio exterior, se decretó la libertad de comercio interno y externo, se suprimieron las prohibiciones de importación, se redujeron los aranceles, se uniformizó la estructura arancelaria y se eliminaron los subsidios a las exportaciones.Las actividades de sustitución de importaciones, anteriormente protegidas, se vieron obligadas a adecuarse al nuevo contexto de protecciones efectivas reducidas.Varias sucumbieron, pero otras lograron estabilizarse y continuaron creciendo, aunque tuvieron que invertir en equipos nuevos y debieron reducir sus precios deventa en el mercado interno, lo cual benefició a los consumidores. En el agregado, crecieron tanto el PBI total como el del sector industrial. No se produjo el colapso industrial que muchos analistas pronosticaban. El empleo industrial se contrajo,pero fue compensado por aumentos en la productividad laboral. Las importaciones crecieron más rápidamente que las exportaciones, lo cual generó déficits comerciales, financiados por el ingreso de capitales. La apertura comercial si bien no eliminó el sesgo antiexportador pre-existente, lo redujo y sentó las bases para un posterior crecimiento del sector exportador. La reducción de aranceles ocasionó pérdidas fiscales iniciales que luego fueron compensadas por el crecimiento de las importaciones y por las mejoras en la administración tributaria.

Ingeniero Civil Electricista / Efectos en la Masificación de Unidades de Generación Distribuida en los Sistemas de Protección de Sobrecorriente de las Redes de Distribución El rápido crecimiento de la demanda de energía eléctrica ha llevado a considerar dentro de las formas de concepción de energía la inserción de unidades de generación en redes de empresas distribuidoras, conocida como Generación Distribuida (GD). Sin embargo, la interconexión de GD presenta desafíos técnicos y regulatorios, en particular en los actuales esquemas de protecciones eléctricas. El objetivo general del presente trabajo de título es determinar empíricamente el impacto en las protecciones de sobrecorriente asociados a la conexión de unidades de GD sobre un sistema de distribución, identificando los problemas que se pueden provocar en la coordinación de protecciones con la masificación de la interconexión de unidades de GD. Con esto, se espera contribuir al proceso de integración de GD, indicando aspectos críticos a considerar en los futuros estudios de coordinación de protecciones. La evaluación del impacto se realizó por medio del software DigSilent Power Factory, mediante simulaciones sobre un sistema de prueba, que busca presentar en forma simplificada la interacción de las corrientes de fallas aportada por la red de transmisión y por las unidades de GD con la operación de los dispositivos de protección de sobrecorriente: relé, reconectador y fusibles. La metodología de trabajo consiste en la interconexión de unidades de GD de diferentes capacidades y en diferentes localidades, identificando los aportes de corriente por parte de los GD y el sistema de transmisión a la falla, para determinar el efecto sobre la coordinación de protecciones, analizándose comparativamente las respuestas. Como resultado del estudio, se determinó que los esquemas de coordinación implementados no son efectivos con la interconexión masiva de unidades de GD. Se determinaron los puntos de instalación de mayor conflicto con las protecciones y una metodología para evaluar el nivel de penetración de GD aceptado por la red, correspondiendo a un 25% de la red estudiada. Para los efectos derivados de la conexión de GD, que se observan en la red de distribución, flujos bidireccionales y aumento del nivel de cortocircuito, permiten concluir que el problema de coordinación debe ser replanteado, considerando una adecuada coordinación de las protecciones establecidas con la GD, que permita no tener una pérdida completa del sistema de distribución ante un escenario de falla.

[ES] El cambio climático y la conciencia social sobre el impacto de las infraestructuras en el medio está llevando a la necesidad de diseñar diques en talud con cotas de coronación reducidas frente a eventos de rebase más extremos. Además, la mayoría de estos diques se construyen en zonas de profundidades reducidas, donde el oleaje rompe a causa de la limitación por fondo. Estudios recientes apuntan a la necesidad de considerar no sólo la caudal medio de rebase (q) sino también el máximo volumen individual de rebase (Vmax), el espesor de lámina de agua (OLT) y la velocidad del flujo de rebase (OFV) en el diseño de la cota de coronación de un dique en talud según criterios de rebase. No obstante, existen pocos estudios en la literatura científica centrados en Vmax en estructuras costeras sometidas a oleaje limitado por fondo. Además, estos estudios proporcionan resultados contradictorios en relación a la influencia de la limitación por fondo del oleaje sobre Vmax. En cuanto a OLT y OFV, no se han encontrado estudios en la literatura científica que permitan su predicción en diques en talud. En esta tesis doctoral, se han realizado ensayos físicos 2D en diques en talud rebasables (0.3≤Rc/Hm0≤2.5) sin espaldón y con tres mantos principales (Cubípodo®-1L, cubo-2L y escollera-2L) sobre dos pendientes de fondo suaves (m=2% and 4%) en condiciones de oleaje limitado por fondo (0.2≤Hm0/h≤0.9). Vmax junto con q son las variables más recomendadas en la literatura científica para diseñar la cota de coronación de diques en talud según criterios de rebase. En el presente estudio, los mejores resultados en la estimación de Vmax*=Vmax/(gHm0T012) se han obtenido empleando la función de distribución Weibull de dos parámetros con un coeficiente de determinación R2=0.833. Durante la fase de diseño de un dique en talud, es necesario predecir q para calcular Vmax cuando se emplean los métodos dados en la literatura científica. Por tanto, se debe estimar q con fines de diseño si no se dispone de observaciones directas. En caso de emplear la red neuronal CLASH NN para estimar q (R2=0.636), la bondad de ajuste de la función de distribución Weibull de dos parámetros propuesta en esta tesis para predecir Vmax* es R2=0.617. Así, el ratio entre Vmax* medido y estimado cae dentro del rango de 1/2 a 2 (banda de confianza del 90%) cuando se emplea q estimado con CLASH NN. Los nuevos estimadores desarrollados en la presente disertación proporcionan resultados satisfactorios en la predicción de Vmax* con un método más simple que aquellos propuestos en la literatura científica. No se ha encontrado una influencia significativa de la pendiente de fondo ni de la limitación por fondo del oleaje sobre Vmax* en este estudio. OLT y OFV están directamente relacionados con la estabilidad hidráulica de la coronación del dique y la seguridad peatonal frente a rebase. Por tanto, se requiere estimar OLT y OFV en la coronación del dique para diseñar apropiadamente su cota de coronación empleando criterios de rebase. En este estudio, se han empleado redes neuronales para desarrollar nuevos estimadores explícitos que permiten predecir OLT y OFV superados por el 2% del oleaje incidente con un alto coeficiente de determinación (0.866≤R2≤0.867). El número de cifras significativas apropiado para los coeficientes experimentales de dichos estimadores se ha determinado en base a su variabilidad. El punto óptimo en el que las características del oleaje deben ser estimadas para predecir OLT y OFV se ha identificado a una distancia de 3h desde el pie de la estructura (siendo h la profundidad a pie de dique). La pendiente de fondo tiene influencia sobre OLT y OFV. Los valores más extremos de OLT y OFV se han descrito empleando las distribuciones Exponencial de un parámetro y Rayleigh, respectivamente, con resultados satisfactorios (0.803≤R2≤0.812). / [CA] El canvi climàtic i la consciència social sobre l'impacte de les infraestructures al medi està portant a la necessitat de dissenyar dics en talús amb cotes de coronació reduïdes front a esdeveniments d'ultrapassament més extrems. A més, la majoria dels dics es construeixen en zones amb profunditats reduïdes on l'onatge es trenca a causa de la limitació per fons. Estudis recents apunten a la necessitat de considerar no solament el cabal mitjà de sobrepasse (q) sinó també el màxim volum individual de sobrepasse (Vmax), l'espessor de la làmina d'aigua (OLT) i la velocitat del flux de sobrepasse (OFV) pel disseny de la cota de coronació d'un dic en talús segons criteris de sobrepasse. No obstant, existeixen pocs estudis a la literatura científica centrats en Vmax en estructures costeres sotmeses a onatge limitat per fons. Addicionalment, aquests estudis proporcionen resultats contradictoris en relació a la influència de la limitació per fons de l'onatge sobre Vmax. Quant a OLT i OFV, no s'han trobat estudis a la literatura científica que permeten la seua predicció a dics en talús. En aquesta tesi doctoral, s'han realitzat assajos físics 2D amb dics en talús amb sobrepassos rellevants (0.3≤Rc/Hm0≤2.5) sense espatlló i amb tres elements al mantell principal (Cubípode-1L, cubs-2L i esculleres-2L) ubicats sobre pendents de fons suaus (m=2% i 4%) en condicions d'onatge limitat pel fons (0.2≤Hm0/h≤0.9). Vmax conjuntament amb q són les variables més recomanades a la literatura científica per dissenyar la cota de coronació en dics en talús segons criteris d'ultrapassament. Al present estudi, els millors resultats en l'estimació de Vmax*=Vmax/(gHm0T012) s'han obtingut utilitzant la funció de distribució Weibull de dos paràmetres amb un elevat coeficient de determinació R2=0.833. Durant la fase de disseny d'un dic en talús, és necessari predir q per calcular Vmax quan s'utilitzen els mètodes donats a la literatura científica. Per tant, es deu estimar q amb fins de disseny si no es disposa d'observacions directes. Si s'aplica la xarxa neuronal de CLASH NN per estimar q (R2=0.636), la bondat d'ajust de la funció de distribució Weibull de dos paràmetres proposada a aquesta tesi per predir Vmax* és R2=0.617. Així doncs, el ràtio entre el Vmax* mesurat i estimat es troba dins del rang de 1/2 a 2 (banda de confiança del 90%) quan s'usa q predit amb CLASH NN. Els nous estimadors desenvolupats a aquesta dissertació proporcionen resultats satisfactoris en la predicció de Vmax* amb un mètode més senzill que aquells proposats a la literatura científica. No s'ha trobat una influència significativa de la pendent de fons ni de la limitació de l'onatge per fons sobre Vmax* a aquest estudi. OLT i OFV estan directament relacionats amb l'estabilitat hidràulica de la coronació de dics i la seguretat de vianants front a ultrapassaments. Per tant, es requereix estimar OLT i OFV en la coronació de dics per dissenyar apropiadament la seua cota de coronació utilitzant criteris de sobrepasse. En aquest estudi, s'han usat xarxes neuronals per desenvolupar nous estimadors explícits que permeten predir OLT i OFV superats pel 2% de l'onatge incident amb un elevat coeficient de determinació (0.866≤R2≤0.867). El nombre de xifres significatives apropiat per als coeficients experimentals dels mencionats estimadors s'ha determinat basant-se en la seua variabilitat. El punt òptim on determinar les característiques de l'onatge deuen ser estimades per predir OLT i OFV s'ha identificat a una distància de 3h des del peu de l'estructura (on h és la profunditat a peu de dic). La pendent de fons té influència sobre OLT i OFV. Els valors més extrems de OLT i OFV s'han descrit amb les distribucions Exponencial d'un paràmetre i Rayleigh, respectivament, amb resultats satisfactoris (0.803≤R2≤0.812). / [EN] Climate change and the social concern about the impact of infrastructures is leading to mound breakwaters with reduced crest freeboards facing higher extreme overtopping events. In addition, most mound breakwaters are built in the surf zone where depth-limited wave breaking takes place. Recent studies point out the need of considering not only the mean wave overtopping discharge (q) but also the maximum individual wave overtopping volume (Vmax), the overtopping layer thickness (OLT) and the overtopping flow velocity (OFV) when designing mound breakwater crest elevation using overtopping criteria. However, few studies in the literature are focused on Vmax on coastal structures under depth-limited breaking wave conditions. In addition, those few studies report contradictory conclusions regarding the significance of depth-limited breaking waves on Vmax. With respect to OLT and OFV, no studies are found in the literature for their prediction on mound breakwaters. In this PhD thesis, 2D physical model tests were conducted on overtopped mound breakwaters (0.3≤Rc/Hm0≤2.5) without a crown wall armored with three armor layers (Cubipod®-1L, cube-2L and rock-2L) on two gentle bottom slopes (m=2% and 4%) in depth-limited breaking wave conditions (0.2≤Hm0/h≤0.9). Vmax together with q are the most recommended variables in the literature to design mound breakwater crest elevation based on overtopping criteria. In the present study, the 2-parameter Weibull distribution provides the best results when estimating Vmax*=Vmax/(gHm0T012) with coefficient of determination R2=0.833. During the design phase of a mound breakwater, q is needed to predict Vmax using methods given in the literature. Thus, q must be estimated for design purposes when direct observations are not available. If CLASH NN is used to estimate q (R2=0.636), the goodness-of-fit of the 2-parameter Weibull distribution proposed in this thesis to predict Vmax* is R2=0.617. Hence, the ratio between the estimated and measured Vmax* falls within the range 1/2 to 2 (90% error band) when q is predicted using CLASH NN. The new estimators derived in this study provide satisfactory estimations of Vmax* with a method simpler than those found in the literature. Neither the bottom slope nor the depth-induced wave breaking seem to significantly influence the dimensionless Vmax* in this study. OLT and OFV are directly related to the hydraulic stability of the armored crest and the pedestrian safety. Thus, OLT and OFV are required to properly design crest elevation using overtopping criteria. Neural Networks (NNs) are used in this study to develop new explicit unbiased estimators for the OLT and OFV exceeded by 2% of the incoming waves with a high coefficient of determination (0.866≤R2≤0.867). The appropriate number of significant figures of the empirical coefficients of such estimators is selected according to their variability. The optimum point where wave characteristics are determined to predict OLT and OFV was identified at a distance of 3h from the toe of the structure (where h is the water depth at the toe of the structure). The bottom slope does influence both OLT and OFV. The most extreme values of OLT and OFV are described with the 1-parameter Exponential and Rayleigh distribution functions, respectively, with satisfactory results (0.803≤R2≤0.812). / Al Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, por la financiación brindada con el programa de Formación de Profesorado Universitario (FPU16/05081). Al Ministerio de Economía y Competitividad, por la financiación de los proyectos ESBECO (EStabilidad hidráulica del manto, BErmas y COronación de diques en talud con rebase y rotura por fondo, BIA2015-70436-R) y HOLOBREAK (Estabilidad Hidráulica y Transmisión de Diques Rompeolas Homogéneos de Baja Cota Diseñados a Rotura por Fondo, RTI2018-101073-B-I00-AR). / Mares Nasarre, P. (2021). Overtopping flow on mound breakwaters under depth-limited breaking wave conditions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163154 / TESIS