Ingeniería e Investigación

Auto-tuning of PV controllers to improve the speed response and stability of the P&O algorithm

This paper proposes an auto-tuning control system to ensure a fast response of the photovoltaic (PV) voltage by reducing the perturbation time of a P&O algorithm. This solution accelerates the tracking of the maximum power point and, at the same time, guarantees the system stability, which increases the amount of energy produced by the PV system. The control system consists of three cascaded controllers: a P&O algorithm dynamically parameterized by the adaptive law in order to guarantee stability; an adaptive PI controller whose parameters are modified by the adaptive law, depending on the operating conditions, to reduce the settling time of the system as much as possible; and a sliding mode current controller to mitigate environmental and load perturbations and ensure global stability. The design of the new control structure is supported by mathematical analyses and validated with simulations performed in PSIM in order to demonstrate the robustness of the proposed solution.

En este trabajo se propone un sistema de control auto-ajustable para garantizar una respuesta rápida del sistema fotovoltaico (PV) mediante la reducción del tiempo de perturbación del algoritmo P&O. Con esta solución se logra acelerar el seguimiento del punto de máxima potencia y al mismo tiempo garantizar la estabilidad del sistema, incrementando de esta manera la cantidad de energía producida. La ley de control está compuesta por tres controladores en cascada: Un algoritmo P&O parametrizado dinámicamente; un control adaptativo PI, cuyos parámetros son modificados por la ley de adaptación dependiendo de las condiciones de operación para reducir el tiempo de establecimiento tanto como sea posible; y un controlador en modos deslizantes de corriente que mitiga las perturbaciones ambientales y de la carga para garantizar la estabilidad global. El diseño de la nueva estructura de control se soporta con análisis matemáticos y se valida con simulaciones realizadas en PSIM que demuestran la robustez de la solución.

A new monitoring and characterization system of partial discharges based on the analysis of the spectral power

Partial Discharges (PD) are one of the possible causes for unexpected faults in power systems equipment, so that its measure is an essential tool for high-voltage electrical equipment maintenance. In order to characterize the PD activity, some statistic magnitudes are necessary. For this reason, the acquisition and processing of PD is very important when making critical decisions regarding disconnection or repairing assets in power systems. On the other hand, the measurement environments often present multiple sources of electrical noise, thus the proper interpretation of PD patterns is a challenge in the identification of sources of different nature. In this paper, the development of a PD monitoring system capable of displaying in real time the classic PD parameters, the PD waveform, its frequency spectrum and calculating statistical parameters of the acquisition, are presented. On the whole, a new method of identifying sources of PD and electrical noise, developed by the authors, which is based on measuring the relative spectral power of PD pulses, is shown. This method has proven effective in characterizing PD and electrical noise; a series of experiments conducted in several test objects are presented in order to validate the performance of the proposed system.

Las descargas parciales (PD) son responsables de las fallas inesperadas en los equipos de sistemas de potencia, por lo que su medida es una herramienta fundamental en el mantenimiento de equipos eléctricos de Alta Tensión. Con el fin de caracterizar la actividad de PD, algunas magnitudes estadísticas son necesarias. Por esta razón, la adquisición y procesamiento de PD es muy importante en el momento de tomar decisiones críticas en relación con la desconexión o reparación de los sistemas de potencia. Por otro lado, los entornos de medida suelen tener presentes múltiples focos de ruido eléctrico, por lo que la interpretación adecuada de patrones de PD es un reto al que se añade la identificación de fuentes de diferente naturaleza. En este artículo se presenta el desarrollo de un sistema de monitorización de descargas parciales, capaz de visualizar en tiempo real los parámetros clásicos de descargas parciales, la forma de onda de un pulso de PD, su espectro de frecuencia y calcular los parámetros estadísticos de la adquisición. Conjuntamente se presenta un nuevo método de identificación de fuentes de PD y ruido eléctrico que han desarrollado los autores, el cual se basa en la medida de la potencia espectral relativa de los pulsos de PD. Éste método ha probado ser eficiente en la caracterización de PD y ruido eléctrico, Una serie de experimentos realizados en varios objetos de ensayo son presentados, con el fin de validar el comportamiento del sistema propuesto.

Electrical performance of distribution insulators with chlorella vulgaris growth on its surface

This paper presents a study about electrical performance of ceramic and polymeric insulators bio-contaminated with alga Chlorella vulgaris. The performed tests involve ANSI 55-2 and ANSI 52-1 ceramic insulators and ANSI DS-15 polymeric insulators, all of them used in distribution systems of Colombia. Biological contamination of insulators is realized using a controlled environment chamber that adjusts the temperature, humidity and light radiation. The laboratory tests include measurements of flashover voltages and leakage currents and they were performed to determine how insulators are affected by biological contamination. After a series of laboratory tests, it was concluded that the presence of Chlorella vulgaris on the contaminated ceramic insulators reduces the wet flashover voltage up to 12 % and increases their leakage currents up to 80 %. On the other hand, for polymeric insulators the effect of algae growth on flashover voltages was not to strong, although the leakage currents increase up to 60 %>.

Este artículo presenta un estudio relacionado con el desempeño eléctrico de aisladores cerámicos y poliméricos bio-contaminados con el alga Chlorella vulgaris. Las pruebas realizadas involucran aisladores cerámicos tipo ANSI 55-2 y ANSI 52-1, y aisladores poliméricos tipo ANSI DS-15, todos ellos usados en sistemas de distribución de energía en Colombia. La contaminación biológica de los aisladores es realizada usando una cámara de ambiente controlado que ajusta temperatura, humedad y radiación de luz. Las pruebas experimentales incluyen la medición de tensiones de flameo y corrientes de fuga con el propósito de determinar de qué manera son afectados los aisladores por la contaminación biológica. Después de una serie de pruebas de laboratorio, se concluyó que la presencia de Chlorella vulgaris sobre los aisladores cerámicos contaminados reduce la tensión de flameo en húmedo hasta en un 12 % y aumenta sus corrientes de fuga hasta 80 %>. Por otra parte, para los aisladores poliméricos el efecto del crecimiento del alga sobre las tensiones de flameo no es muy fuerte, aunque las corrientes de fuga aumentan hasta 60 %>.

Lightning effects on distribution transformers and reliability of power distribution systems in Colombia

Failure rates of rural power systems are statistically studied based on lightning parameters and a two-state weather model (normal and adverse). Lightning information is matched with geographical coordinates of 251,024 power transformers in a vast area in Central Colombia. An important portion of transformers present failure rates 45 times higher than normal, and very large overhead lines, representing a high portion of the total system, present very high failure rates over 75 times higher than in normal weather conditions.

Las tasas de falla de sistemas rurales de distribución de energía en Colombia son estudiadas a partir de parámetros del rayo y un modelo de tiempo atmosférico de dos estados (normal y adverso). La información de rayos es correlacionada con la ubicación de 251,024 transformadores en una amplia zona en el centro de Colombia. Una parte importante de los transformadores presenta tasas de falla 45 veces mayor que lo normal y redes extensas de distribución muestran tasas de fallas 75 veces mayores a las esperadas en condiciones consideradas de tiempo normal.

Fault location in power distribution systems considering a dynamic load model

In the electrical power systems, load is one of the most difficult elements to be represented by an adequate mathematical model due to its complex composition and dynamic and non-deterministic behavior. Nowadays, static and dynamic load models have been developed for several studies such as voltage and transient stability, among others. However, on the issue of power quality, dynamic load models have not been taken into account in fault location. This paper presents a fault location technique based on sequence components, which considers static load models of constant impedance, constant current and constant power. Additionally, an exponential recovery dynamic load model, which is included in both the fault locator and the test system, is considered. This last model is included in order to consider the dynamic nature of the load and the performance of the fault locators under this situation. To demonstrate the adequate performance of the fault locator, tests on the IEEE 34 nodes test feeder are presented. According to the results, when the dynamic load model is considered in both the locator and the power system, performance is in an acceptable range.

En los sistemas eléctricos de potencia, la carga es uno de los elementos matemáticamente más difíciles de representar debido a su compleja composición y su comportamiento dinámico y no determinístico. Actualmente, se han desarrollado modelos estáticos y dinámicos de carga para diversos estudios, tales como estabilidad de tensión y estabilidad transitoria, entre otros. Sin embargo, en el campo de la calidad de la energía no se han tenido en cuenta los modelos dinámicos en la localización de fallas. Este artículo presenta una técnica de localización de fallas basada en componentes de secuencia, que considera modelos estáticos de impedancia constante, corriente constante y potencia constante. Además, se considera un modelo dinámico de recuperación exponencial, tanto en el localizador como en el sistema de pruebas. Este modelo se incluye para considerar la naturaleza dinámica de la carga y el desempeño de los localizadores ante esta situación. Para demostrar el desempeño adecuado del localizador de fallas, se realizaron pruebas en el sistema IEEE de 34 nodos. De acuerdo con los resultados, cuando se considera el modelo dinámico tanto en el localizador como en el sistema, el desempeño está en un rango aceptable.

Load area aggregation considering integration of electric vehicles to the system

Current electric power systems have an increasing penetration of electric vehicles, and its effect has to be considered in different studies, such as optimal dispatch or voltage stability, among others. Additionally, considering that power system analysis becomes complex when the number of buses increase, this paper presents a methodology for aggregation of load areas that use a measurement-based load modeling approach based on an evolutionary computational technique and a classical reduction method. This aggregate load area model is proposed to reduce areas that consider electric vehicle (EV) load models. The proposed method provides a static equivalent load model and an equivalent network that can be used to reduce the computational effort required by power system studies. In order to validate the application of the proposed methodology, a 30-bus power system considering several disturbances and levels of penetration of the electric vehicles was used. The results show that the equivalent network model allows the reproduction of different events with an acceptable accuracy when it is compared to the original system behavior.

Con la inclusión de los vehículos eléctricos en las redes de energía es necesario analizar su impacto en los diferentes estudios, como el caso del despacho óptimo o análisis de estabilidad de tensión, entre otros. Debido a que el análisis de los sistemas de potencia se hace más complejo a medida que se incrementa el número de barras, en este artículo se presenta una metodología para la agregación de áreas de carga, que emplea el modelado de carga basado en mediciones, que a su vez se basa en una técnica computacional evolutiva y un método clásico de reducción. Se propone este modelo de agregación de área de carga con el fin de reducir áreas que contienen modelos de carga de vehículos eléctricos. El método propuesto provee un modelo equivalente estático de carga y de la red, que puede emplearse para reducir el tiempo computacional requerido para análisis específicos en la red. La metodología propuesta se valida en el sistema modificado IEEE de 30 barras, ante diferentes perturbaciones y diferentes niveles de penetración de los vehículos eléctricos. Los resultados muestran que el equivalente de red obtenido permite reproducir los diferentes eventos con una aceptable exactitud en comparación con el comportamiento del sistema original.

Harmonic distortion in public low-voltage grids Comparison of the situation in Colombia and Germany

Current and voltage harmonic levels in LV grids depend not only on the harmonic emission of non-linear loads, but also on the characteristics of the grid and the voltage distortion of the upstream grid. Based on several measurements, it was found that Colombia and Germany have considerable differences in the current harmonic emission of electronic devices and voltage distortion in the LV-grids. These differences are the result of different regulation methodologies and the characteristics of the grid. Detail measurement campaigns are needed in both countries in order to verify the voltage and current harmonic levels, and to analyze the network efficiency and hosting capacity in terms of harmonics.

Los niveles de distorsión armónica en las redes de baja tensión no dependen únicamente de las cargas no lineales conectadas al sistema, sino también de las características de la red y la distorsión de tensión proveniente de la red de media tensión. Considerables diferencias en la emisión de armónicos de equipos electrónicos y los niveles de distorsión de tensión en las redes de baja tensión en Colombia y Alemania fueron identificados a partir de varias mediciones. Estas diferencias se deben principalmente a la normatividad y las características de las redes en cada país. Se recomienda realizar campañas de medición en ambos países para verificar los niveles de distorsión y analizar la eficiencia y la capacidad de la red en términos de armónicos.

Steady state signatures in the time domain for nonintrusive appliance identification

Smart Grid paradigm promotes advanced load monitoring applications to support demand side management and energy savings. Recently, considerable attention has been paid to Non-Intrusive Load Monitoring to estimate the individual operation and power consumption of the residential appliances, from single point electrical measurements. This approach takes advantage of signal processing in order to reduce the hardware effort associated to systems with multiple dedicated sensors. Discriminative characteristics of the appliances, namely load signatures, could be extracted from the transient or steady state electrical signals. In this paper the effect of impact factors that can affect the steady state load signatures under realistic conditions are investigated: the voltage supply distortion, the network impedance and the sampling frequency of the metering equipment. For this purpose, electrical measurements of several residential appliances were acquired and processed to obtain some indices in the time domain. Results include the comparison of distinct scenarios, and the evaluation of the suitability and discrimination capacity of the steady state information.

El paradigma de las redes inteligentes promueve aplicaciones de monitorización avanzada de carga para apoyar la gestión de la demanda y los ahorros energéticos. La monitorización no intrusiva de carga ha generado un creciente interés para estimar la operación y el consumo individual de potencia de los aparatos residenciales, a partir de mediciones eléctricas en un solo punto. Este enfoque aprovecha las ventajas del procesamiento de señales para reducir los esfuerzos de hardware asociados a los sistemas con múltiples sensores dedicados. Algunas características distintivas de los aparatos, llamadas firmas de carga, pueden ser extraídas de señales en estado transitorio o estable. En este artículo se investiga el efecto de algunos factores que pueden afectar las firmas estacionarias de carga bajo condiciones reales: distorsión en la tensión de suministro, impedancia de la red y frecuencia de muestreo del equipo de medida. Para tal fin, se adquirieron y procesaron mediciones eléctricas de diferentes aparatos residenciales para obtener algunos índices en el dominio del tiempo. Los resultados incluyen comparaciones entre distintos escenarios y evaluación de la idoneidad y la capacidad de discriminación de la información del estado estable.

Characterization of non-linear household loads for frequency domain modeling

Component-based harmonic studies in public Low Voltage grids require realistic models of individual loads as well as their typical penetration ratios. As fundamental basis for the development of comprehensive models for residential users, this paper identifies the most commonly used household loads in Colombia. The loads are classified according to their Power Factor Correction (PFC) circuit topology in no-PFC, passive-PFC and active-PFC devices, and a comprehensive set of loads is selected. Their behavior in terms of harmonic emission is characterized by intensive lab measurements with systematically varied supply voltage distortion. Based on several indices, the suitability of different frequency-domain modeling approaches (e.g. constant current source, decoupled and coupled Norton models) is assessed.

Los estudios de armónicos en redes de baja tensión requieren el desarrollo de modelos realistas de cargas individuales así como el conocimiento de sus niveles típicos de penetración. Como base para el desarrollo de modelos en frecuencia, este artículo identifica las cargas no lineales más comunes que se usan en redes residenciales de Colombia. Estas cargas se clasifican de acuerdo con la topología de su circuito de corrección de factor de potencia (PFC) en no-PFC, PFC-pasivos y PFC-activos, y se selecciona un grupo representativo de cargas para cada caso. El comportamiento de la distorsión armónica para cada grupo se caracteriza a través de mediciones en laboratorio variando sistemáticamente la distorsión en tensión. Finalmente, se calculan varios indicadores para evaluar la conveniencia de los diferentes modelos en frecuencia (fuente de corriente constante, Norton acoplado y desacoplado) para cada grupo de cargas.

Comparison of maintenance scheme effects on power transformer reliability performance

Power transformer failures have a significant impact on electrical systems reliability, as they compromise the electricity delivery. Failures impact the operational cost of electric utilities as they endanger the accomplishment of power commitments. Power transformer failure rate can be modeled from its health condition, which is determined from different condition parameters. This paper is aimed to compare different maintenance schemes that allow the asset to be available the longest possible time. The power transformer operation is represented considering actual electric load profiles and temperature. Electrical and thermal transformer parameters are taken from manufacturer tests and technical standards. An electrical-thermal model is employed to estimate the life span reduction and temperature changes. From life span and loading, the health condition is determined, so as the effects of different maintenance schemes. The failure rates are calculated for unmaintained conditions and different maintained schemes, allowing to determine their effects on transformer reliability. Optimal maintenance schemes are determined and the expected benefits in failure rate reduction, asset reliability and life span extension are presented. As a result, it was found that certain time-based maintenance schemes provide better transformer reliability performance in comparison to condition based schemes, allowing to reduce the interruptions and extending the life of the transformer.

Las fallas en los transformadores de potencia tienen un impacto significativo sobre la confiabilidad de los sistemas eléctricos, debido a que comprometen la prestación del servicio de energía. Las fallas impactan los costos operacionales de la energía debido a que ponen en riesgo el cumplimiento de los contratos de energía. La tasa de falla en los transformadores de potencia puede modelarse a partir de su condición de salud, la cual es determinada a partir de diferentes parámetros de condición. Este artículo apunta a comparar diferentes esquemas de mantenimiento que permitan tener el activo disponible el mayor tiempo posible. La operación del transformador de potencia es representada considerando perfiles reales de temperatura y carga eléctrica. Los parámetros eléctricos y térmicos del transformador son tomados de pruebas de fabricantes y estándares técnicos. Un modelo eléctrico-térmico es empleado para estimar la reducción de vida útil y los cambios de temperatura. A partir de la vida útil y la carga se determina la condición de salud, así como el efecto de diferentes esquemas de mantenimiento. Se calculan las tasas de falla para condiciones sin mantenimiento y para diferentes esquemas de mantenimiento, permitiendo determinar los efectos en la confiabilidad del transformador. De los esquemas de mantenimiento se presentan los beneficios esperados en la reducción de la tasa de fallas, confiabilidad del activo y extensión de la vida útil. Como resultado, se encontró que ciertos esquemas de mantenimiento basados en el tiempo proveen un mejor desempeño de la confiabilidad del transformador que permitiendo reducir las interrupciones y extendiendo la vida útil del transformador.

Power system reliability impacts of wind generation and operational reserve requirements

Due to its variability, wind generation integration presents a significant challenge to power system operators in order to maintain adequate reliability levels while ensuring least cost operation. This paper explores the trade-off between the benefits associated to a higher wind penetration and the additional operational reserve requirements that they impose. Such exploration is valued in terms of its effect on power system reliability, measured as an amount of unserved energy. The paper also focuses on how changing the Value of Lost Load (VoLL) can be used to attain different reliability targets, and how wind power penetration and the diversity of the wind energy resource will impact quality of supply (in terms of instances of unserved energy). The evaluation of different penetrations of wind power generation, different wind speed profiles, wind resource diversity, and different operational reserve requirements, is conducted on the Chilean Northern Interconnected System (SING) using statistical modeling of wind speed time series and computer simulation through a 24-hour ahead unit commitment algorithm and a Monte Carlo simulation scheme. Results for the SING suggest that while wind generation can significantly reduce generation costs, it can also imply higher security costs to reach acceptable reliability levels.

Debido a su variabilidad, la integración de generación eólica presenta desafíos significativos para los operadores de los sistemas eléctricos a la hora de mantener niveles de confiabilidad adecuados asegurando, de forma simultánea, una operación a mínimo costo. Este artículo explora los beneficios asociados a una mayor penetración de generación eólica y los requerimientos adicionales de reservas operacionales que esta impone. Dicha exploración se realiza en términos de los efectos de la energía eólica en la confiabilidad del sistema, medida como cantidad de energía no servida. El artículo, además, se enfoca en cómo es que al cambiar el costo de falla se puede motivar el alcance de diferentes metas de confiabilidad, y cómo la penetración y diversidad del recurso eólico impactan la calidad de servicio (en términos de instancias de energía no servida). La evaluación de diferentes niveles de penetración, diferentes perfiles de velocidad de viento, diversidad del recurso eólico y distintos requerimientos de reservas operacionales, se lleva a cabo en el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) chileno usando modelos estadísticos de velocidad de viento y simulación computacional mediante un algoritmo de pre-despacho y un esquema de Monte Carlo. Los resultados para el SING sugieren que mientras la generación eólica puede reducir significativamente los costos de generación del sistema, también implica mayores costos de seguridad para alcanzar niveles de confiabilidad adecuados.

Analytical and experimental discussion of a circuit-based model for compact fluorescent lamps in a 60 Hz power grid

This article presents an analysis and discussion on the performance of a circuit-based model for Compact Fluorescent Lamps (CFL) in a 120V 60 Hz power grid. This model is proposed and validated in previous scientific literature for CFLs in 230V 50 Hz systems. Nevertheless, the derivation of this model is not straightforward to follow and its performance in 120V 60 Hz systems is a matter of research work. In this paper, the analytical derivation of this CFL model is presented in detail and its performance is discussed when predicting the current of a CFL designed to operate in a 120V 60 Hz electrical system. The derived model is separately implemented in both MATLAB® and ATP-EMTP® software using two different sets of parameters previously proposed for 230V 50 Hz CFLs. These simulation results are compared against laboratory measurements using a programmable AC voltage source. The measurements and simulations considered seven CFLs 110/127V 60 Hz with different power ratings supplied by a sinusoidal (not distorted) voltage source. The simulations under these conditions do not properly predict the current measurements and therefore the set of parameters and/or the model itself need to be adjusted for 120V 60 Hz power grids.

En este artículo se presenta un análisis y una discusión sobre el comportamiento de un modelo circuital para lámparas fluorescentes compactas (CFL) en una red eléctrica de 120V 60 Hz. Este modelo es propuesto y validado en trabajos previos para lámparas fluorescentes compactas en sistemas de 230V 50 Hz. Sin embargo, la derivación de este modelo no es fácil de seguir y su desempeño en una red de 120V 60 Hz es materia de investigación. En este trabajo, la derivación analítica de este modelo de CFL se presenta en detalle y se discute su desempeño en la predicción de la corriente consumida por una CFL en un sistema eléctrico de 120V 60 Hz. El modelo derivado es implementado tanto en MATLAB® como en ATP-EMTP®, utilizando dos diferentes conjuntos de parámetros previamente propuestos para lámparas fluorescentes compactas en 230V 50 Hz. Estos resultados de simulación se comparan con mediciones de laboratorio obtenidas utilizando una fuente de tensión alterna programable. Las mediciones y simulaciones consideran siete lámparas fluorescentes compactas 110/127V 60 Hz con diferentes potencias alimentadas por una fuente de tensión sinusoidal (no distorsionada). Las simulaciones bajo estas condiciones no predicen adecuadamente las mediciones realizadas y por lo tanto el conjunto de parámetros y/o el modelo necesitan ser ajustados para redes eléctricas de 120V 60 Hz.

Validation of a non-uniform meshing algorithm for the 3D-FDTD method by means of a two-wire crosstalk experimental set-up

This paper presents an algorithm used to automatically mesh a 3D computational domain in order to solve electromagnetic interaction scenarios by means of the Finite-Difference Time-Domain -FDTD- Method. The proposed algorithm has been formulated in a general mathematical form, where convenient spacing functions can be defined for the problem space discretization, allowing the inclusion of small sized objects in the FDTD method and the calculation of detailed variations of the electromagnetic field at specified regions of the computation domain. The results obtained by using the FDTD method with the proposed algorithm have been contrasted not only with a typical uniform mesh algorithm, but also with experimental measurements for a two-wire crosstalk set-up, leading to excellent agreement between theoretical and experimental waveforms. A discussion about the advantages of the non-uniform mesh over the uniform one is also presented.

Este trabajo presenta un algoritmo usado para enmallar automáticamente un dominio computacional 3D con el fin de solucionar escenarios de interacción electromagnética por medio del Método de Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo - FDTD. El algoritmo propuesto se ha planteado en una forma matemática general, donde es posible definir funciones convenientes de espaciado aplicadas a la discretización del espacio de simulación. Esto permite la inclusión de objetos pequeños en el método FDTD y el cálculo de variaciones detalladas del campo electromagnético en regiones especificadas del dominio de cálculo. Los resultados obtenidos mediante el método FDTD con el algoritmo propuesto se han contrastado no sólo con un algoritmo típico de enmallado uniforme, sino también con medidas experimentales para un montaje de diafonía de dos hilos conductores logrando una excelente concordancia entre las formas de onda teóricas y experimentales. Además, se presenta una discusión sobre las ventajas del enmallado no uniforme sobre el uniforme.

Proposal for an automatic system correlation between failures on electrical distribution lines and atmospheric lightning discharges

This paper presents a proposal for the development of an automatic system correlation between two variables, one represented by the failures on the electrical distribution lines during a storm process and another one represented by atmospheric discharges (lightning) that happen in this process. Initially, in order to define if the failure is caused directly or indirectly by an electrical impact generated by lightning, a space-time correlation is proposed. With the obtained data a decision matrix is proposed, using an entropy method to assign weights to the failures in order to determine its severity and therefore its priority of attention. On the other hand, taking into account that the time window of observation is perhaps the most relevant parameter in the proposed correlation system, this article shows part of a simulation proposed for its calculation as well as the mathematical bases that were used as a support for it.

El presente artículo plantea una propuesta para el desarrollo de un sistema automático de correlación entre dos variables, una representada por las fallas acaecidas en las líneas de distribución eléctrica en un proceso de tormenta y otra representada por las descargas atmosféricas (rayos) presentadas en dicho proceso. Inicialmente, para definir si la falla es causada directa o indirectamente por un impacto eléctrico generado por un rayo, se propone una correlación espacio-temporal. Con los datos obtenidos se propone elaborar una matriz de decisión usando, a su vez, un método de entropía para asignar pesos a las fallas con el fin de determinar su gravedad y por lo tanto su prioridad de atención. Por otro lado, considerando que la ventana de tiempo de observación es quizás el parámetro más relevante en el sistema de correlación propuesto, el artículo muestra parte de una simulación planteada para su cálculo, así como las bases matemáticas utilizadas como soporte de esta simulación.

Core influence on the frequency response analysis (FRA) of power transformers through the finite element method

In this paper the influence of core parameters in Frequency Response Analysis is analyzed through the equivalent circuit impedance matrix of the transformer winding; the parameters of the circuit have been computed using the Finite Element Method. In order to appreciate the behavior of the iron core in comparison to the air core, the frequency dependence of resonances is calculated to show how the air core only influences the results at low frequencies. The core is modeled using a complex permeability, and the parameters of conductivity and permeability are varied to show their influence in the resonances, which turned out to be negligible. In order to explain this behavior, the eigenvalues of the inverse impedance matrix are calculated showing that they are similar for different values of conductivity and permeability. Finally, the magnetic flux i nside and outside the core and its i nfluence in the frequency response is studied.

En este artículo se analiza la influencia de los parámetros del núcleo en el Análisis de Respuesta en Frecuencia, a través de la matriz de impedancias del circuito equivalente de devanados de trasformadores, donde el cálculo de parámetros del circuito se realiza mediante el método de elementos finitos. Con el fin de analizar el comportamiento entre núcleos de aire y núcleos magnéticos, se calcula la dependencia en la frecuencia de las resonancias, mostrando que el núcleo de aire solo influencia las resonancias a bajas frecuencias. El núcleo del transformador se modela por medio de permeabilidades complejas, donde se varían la conductividad y permeabilidad, obteniendo como resultado una influencia despreciable de estos parámetros sobre las resonancias. Con el fin de explicar este fenómeno, los eigenvalores de la matriz inversa de impedancias son calculados, obteniendo una matriz similar para los diferentes valores de conductividad y permeabilidad. Finalmente, se estudia el flujo magnético dentro y fuera del núcleo, y su influencia en la respuesta en frecuencia.