Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culo de investigaci�n

 

 

Modelaci�n y Simulaci�n de la Microrred El�ctrica de la Universidad T�cnica de Manab�

 

Modeling and Simulation of the Electric Microgrid of the Universidad T�cnica de Manab�

 

Modelagem e Simula��o da Microrrede El�trica da Universidad T�cnica de Manab�

 

Guillermo Antonio Loor-Castillo ^I

[email protected]

https://orcid.org/0000-0002-4986-7524

 

Miguel Castro-Fern�ndez ^II

[email protected]

https://orcid.org/0000-0002-3983-469X

 

Jes�s Alberto P�rez-Rodr�guez ^III

[email protected]

https://orcid.org/0000-0002-1578-2565

 

 

Correspondencia: [email protected]

 

*Recibido: 20 de mayo del 2021 *Aceptado: 15 de junio del 2021 * Publicado: 01 de julio del 2021

       I.            Magister en Gerencia Educativa, Ingeniero El�ctrico, Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.

    II.            Doctor en Ciencias T�cnicas, Ingeniero Electricista, Profesor de la Universidad Tecnol�gica de la Habana, La Habana, Cuba.

�III.            Doctor en Ciencias Menci�n Instrumentaci�n, Ingeniero Electricista, Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.

Resumen

El prop�sito de esta investigaci�n es modelar y simular la Microrred el�ctrica de la Universidad T�cnica de Manab�, que alberga edificios administrativos y acad�micos. Se plantea una metodolog�a descriptiva, de campo; recolectando datos mediante observaci�n directa, recorriendo el sistema el�ctrico y registrando las cargas conectadas representadas por edificios, realizando mediciones de par�metros el�ctricos, utilizando un analizador de redes, permitiendo establecer cargas criticas de alto consumo. A partir de esta caracterizaci�n, se realizaron modelos matem�ticos basados en flujos de potencia, los cuales son la base para realizar simulaciones de la microrred empleando el software ETAP, y se procedi� a estudiar diferentes escenarios de operaci�n. El an�lisis comparativo para validar el modelo obtenido, arrojo peque�as diferencias entre los valores medidos y los simulados. Una vez determinado el modelo de la red el�ctrica de la universidad, facilita el estudio de diferentes escenarios de operaci�n de esta microrred, con el prop�sito de valorar mejor el impacto de la generaci�n en la red, as� como, la ubicaci�n recomendable para la penetraci�n de las fuentes renovables de energ�a entre las cuales destaca las instalaciones fotovoltaicas y la generaci�n e�lica.

Palabras Claves: Flujos de potencia; microrred el�ctrica; software ETAP.

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Abstract

The purpose of this research is to model and simulate the electrical microgrid of the Technical University of Manab�, which houses administrative and academic buildings. A descriptive, field methodology is proposed; collecting data through direct observation, touring the electrical system and recording the connected loads represented by buildings, making measurements of electrical parameters, using a network analyzer, allowing to establish critical loads of high consumption. From this characterization, mathematical models based on power flows were made, which are the basis for simulating the microgrid using the ETAP software, and different operating scenarios were studied. The comparative analysis to validate the obtained model, yielded small differences between the measured and simulated values. Once the model of the university's electrical network has been determined, it facilitates the study of different operating scenarios of this microgrid, in order to better assess the impact of generation on the network, as well as the recommended location for the penetration of renewable sources of energy, among which photovoltaic installations and wind generation stand out.

Keywords: Power flows; electrical microgrid; ETAP software.

 

Resumo

O objetivo desta pesquisa � modelar e simular a microrrede el�trica da Universidade T�cnica de Manab�, que abriga edif�cios administrativos e acad�micos. � proposta uma metodologia de campo descritiva; recolher dados atrav�s da observa��o directa, percorrer o sistema el�ctrico e registar as cargas ligadas representadas pelos edif�cios, fazer medi��es dos par�metros el�ctricos, atrav�s de um analisador de rede, permitindo estabelecer cargas cr�ticas de elevado consumo. A partir dessa caracteriza��o, foram feitos modelos matem�ticos baseados em fluxos de pot�ncia, que servem de base para a simula��o da microrrede no software ETAP, e estudados diferentes cen�rios de opera��o. A an�lise comparativa para validar o modelo obtido, rendeu pequenas diferen�as entre os valores medidos e simulados. Uma vez determinado o modelo da rede el�trica da universidade, ele facilita o estudo de diferentes cen�rios de opera��o desta microrrede, de forma a melhor avaliar o impacto da gera��o na rede, bem como a localiza��o recomendada para a penetra��o de fontes renov�veis de. energia, entre as quais se destacam as instala��es fotovoltaicas e a gera��o e�lica.

Palavras-chave: Fluxos de potencia; microrrede el�trica; software ETAP.

 

Introducci�n

La energ�a es uno de los principales vectores de la evoluci�n humana [1]. Sin embargo, en la actualidad seg�n datos de las Naciones Unidas, en torno a 1.600 millones de personas en el mundo a�n no tienen acceso a la electricidad [2].� En ese sentido es de suma importancia el papel del sistema energ�tico en el desarrollo de los pueblos, as� como, la aplicaci�n de un modelo de desarrollo sostenible [3]; adem�s en el contexto actual, es previsible una crisis del sistema energ�tico mundial, principalmente aquellos que se sustentan en� fuentes de origen f�sil, que han promovido conflictos geopol�ticos y de debate social [4].

El aumento progresivo en el uso de electricidad est� impl�cito en la vida diaria del ser humano en sus m�ltiples labores, por la necesidad de incrementar las horas de luz del d�a, entre otras aplicaciones [5]. El consumo excesivo de energ�a sustentado en combustibles f�siles, ha tra�do como consecuencia la emisi�n de gases de efecto invernadero (GEI), principalmente CO2, entre otros contaminantes, por ende, da�os al sistema clim�tico y agotamiento del petr�leo [6].

El cambio de la matriz productiva energ�tica en Ecuador,� se desarrolla en el marco de un debate complejo, en la cual se busca un aumento de capacidad productiva, promover una cultura del uso consciente de la energ�a en los ecuatorianos [7, 8] y el aporte colaborativo de todos los sectores productivos [9]. En este sentido, se promueve como objetivo estrat�gico, una matriz de cambio energ�tico, lo cual representa una tarea enorme que involucra a todos los sectores, principalmente a las Universidades, que tienen que dedicarse a estudiar, debatir y difundir los contenidos y prop�sitos de este cambio [6].

En este orden de ideas, el Ministerio de Electricidad y Energ�a Renovable (MEER),� lidera un proyecto denominado �Pol�ticas y Estrategias para el cambio de la Matriz Energ�tica del Ecuador� [10], el cual tiene como objetivo principal la planeaci�n del sector energ�tico del pa�s [10]. La planificaci�n integral del sector energ�tico es considerada un factor clave para convertir al Ecuador en un pa�s autosuficiente, sustentable y soberano en materia energ�tica, orientada hacia una econom�a post petrolera [11].

El sector universitario, tiene que jugar un papel primordial en el cambio de la matriz energ�tica del pa�s, en este sentido, la Universidad T�cnica de Manab� (UTM), busca promover que sus sistemas de redes el�ctricas, incluyan Fuentes Renovables de Energ�a (FRE), para lo cual es necesario conocer el comportamiento actual de los mismos;� con el fin de definir el perfil de consumo de energ�a el�ctrica de sus instalaciones; es por ello que,� antes de iniciar cualquier medida de ahorro y eficiencia energ�tica, es impres�cindible,� tener datos estad�sticos precisos del consumo energ�tico por centros y edificios [12].

Una microrred es un sistema aut�nomo que opera conectado o bien desconectado de las redes el�ctricas, esta particularidad permite que sean una alternativa viable y sustentable [13], de la definici�n de generaci�n distribuida surge el concepto de microrredes que son un conjunto de cargas, generadores y sistemas de almacenamiento de energ�a, aislados o conectados a la red convencional el�ctrica, que pueden ser gestionados de manera coordinada para suministrar electricidad de forma fiable [14]. Sin duda, las microrredes se pueden aplicar a diferentes sectores, como son el sector dom�stico y sector econ�mico; este �ltimo se aplica en cuatro niveles sector primario, secundario, terciario y cuaternario. Siendo el sector terciario el que ofrece servicios a la sociedad tanto el campo comercial, tur�stico, sanitario y educativo [15].

Actualmente, se pueden integrar diferentes tecnolog�as de generaci�n el�ctrica, uniendo las tradicionales con las FRE, en un esquema llamado Microrred, entendida como un caso particular, de uno m�s general conocido como Red Inteligente (en ingl�s Smart Grid). Una microrred se puede definir como una agregaci�n de elementos el�ctricos en baja tensi�n de generaci�n, almacenamiento y cargas (usuarios), los cuales se encuentran agrupados en una cierta �rea geogr�fica acotada [16]. Las microrredes son m�s resilientes que los sistemas el�ctricos convencionales, basados en energ�as renovables. Por lo tanto pueden aumentar su flexibilidad y adaptabilidad ante eventos ex�genos y end�genos perturbadores, lo que incide directamente en la sustentabilidad, aumento de la confiabilidad local, reducci�n de las p�rdidas por transporte, soporte local de tensi�n, entre otros [17].

La UTM posee una RED el�ctrica de media tensi�n en 13,8 KV, que suministra energ�a el�ctrica a toda la ciudad universitaria; esta red de distribuci�n de energ�a se puede considerar dentro de las microrredes, en virtud a que es un sistema peque�o, que la cual se pueden combinar tecnolog�as de energ�as convencionales y energ�as renovables, obteniendo as�, una alta fiabilidad, eficiencia y un costo econ�mico competitivo [15].

Para poder evaluar la perspectiva y el nivel de penetraci�n de las FRE en la microrred de la UTM, es necesario determinar el perfil de consumo energ�tico de la misma. Es por esto, que es necesario, realizar estudio de un modelo matem�tico para estimar el comportamiento de la misma. En este sentido, un modelo matem�tico es la representaci�n simplificada de la realidad, mediante el uso de funciones que describen su comportamiento, o de ecuaciones que representan sus relaciones [18].

Por ello, es necesario disponer de indicadores fiables, tanto para la situaci�n de partida, antes de iniciar cualquier medida de cambio de la red el�ctrica, como durante el funcionamiento de las instalaciones [19]. Estos indicadores pueden ser de varios tipos, aunque lo recomendable es realizar un modelo o circuito equivalente que permita realizar corridas de flujos de potencia y as� determinar de manera eficiente el punto m�s adecuado de la penetraci�n de las FRE [20].

Un paradigma que ha cambiado los m�todos de estudios de las redes el�ctricas es la utilizaci�n de software de simulaci�n [21, 22] para el an�lisis de flujos de cargas, mediante una metodolog�a basada en un enfoque paso a paso cuyos conceptos fundamentales son ense�ados con la ayuda de software de simulaci�n [23]- [24]. Las universidades deben estar en la vanguardia de los procesos de ahorro y eficiencia energ�tica, buscando estar al mismo nivel, y pre�feriblemente superior al resto de la sociedad [25].

El objetivo de esta investigaci�n es modelar y simular la Microrred el�ctrica de la UTM. Una vez identificado el modelo de la red el�ctrica, se podr�n estudiar diferentes escenarios de operaci�n de esta microrred, con el prop�sito de valorar mejor el impacto de la generaci�n, as� como, la ubicaci�n m�s adecuada para la penetraci�n de las fuentes renovables de energ�a entre las cuales destaca las instalaciones fotovoltaicas y la generaci�n e�lica.

 

Metodolog�a

La investigaci�n plantea una metodolog�a de modelado y simulaci�n de una Microrred, por medio del levantamiento de la informaci�n, utilizando un analizador de RED Modelo FLUKE 434 que permite evaluar la calidad de la energ�a, adem�s se estudio la ciudad universitaria de la UTM, verificando planos el�ctricos y a su vez se registraron los tipos y calibres de conductores, transformadores, y la demanda estimada de cada edificio, para elaborar un modelo matem�tico te�rico a partir de la observaci�n directa; todas las anotaciones y mediciones registradas se contrastan con simulaciones realizadas con el software ETAP.

En la figura 1, se presenta un diagrama con pasos a seguidos en el desarrollo de esta investigaci�n, los cuales tienen un nivel descriptivo y anal�tico, en virtud que la b�squeda de informaci�n, se realiz� de forma directa mediante observaciones de campo en la UTM, registrando los elementos conectadas a la red el�ctrica de media tensi�n, para verificar las� caracter�sticas t�cnicas de los conductores instalados en la red el�ctrica, as� como las distancias existentes entre las diferentes edificaciones de la UTM, elaborando una ficha t�cnica de los transformadores para los par�metros el�ctricos de niveles de tensi�n e impedancias equivalentes, indagando la demanda de potencia estimada de cada edificio, adem�s de a partir de la informaci�n recopilada se efectu� un modelo matem�tico te�rico-pr�ctico, que fue posible a partir del uso de empleo del software� ETAP, valorando los flujos de potencia para estudiar diferentes escenarios de operaci�n,� en los cuales debe medirse los impactos al combinar tecnolog�as de energ�as convencionales y energ�as renovables. Finalmente, mediante mediciones el�ctricas, con el analizador de redes (Modelo FLUKE 434), se contrastaron los valores obtenidos en el modelo propuesto con dichas mediciones, lo que permiti� validar el modelo.

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Figura 1: Metodolog�a de de modelado y simulaci�n de Microrred el�ctricas.

�Fuente: Elaboraci�n propia

 

En los sistemas el�ctricos de distribuci�n de energ�a, el alimentador principal, los conductores y las cargas tienen caracter�sticas intr�nsecas [26]. Con las caracter�sticas el�ctricas, es posible adaptar un modelo equivalente particular que sea adecuado para representar el comportamiento de la red el�ctrica estudiada [27]. Con el modelo alcanzado es posible realizar diferentes an�lisis, como: ca�das de tensi�n y encontrar puntos cr�ticos de m�nima tensi�n [28].

 

An�lisis y Discusi�n de Resultados

Se realizo un recorrido por la ciudad universitaria de la UTM, en el cual se registraron los elementos conectados a la red de media tensi�n, el alimentador principal, se caracteriz� como una RED externa, para lo cual se solicito a la empresa prestadora del servicio el�ctrico (Corporaci�n Nacional de Electricidad CNEL EP), las potencias de cortocircuito asociadas en dicho punto de entrada, y a partir de estos valores se determinaron los valores de impedancia,� en secuencia positiva, negativa y cero.

 

 

 

Tabla 1: Caracter�sticas t�cnicas del alimentador RED Externa

Fuente: Elaboraci�n propia a partir de datos de CNEL.EP-Manab� (2021)

 

Se instal� el equipo de medici�n analizador de redes (marca FLUKE modelo 434), que permiti� evaluar la Calidad de Energ�a y se determin� los par�metros necesarios a trav�s de las tendencias del consumo de energ�a el�ctrica de forma t�cnica, en los edificios correspondientes a: Rectorado, ICB, Docente y Financiero.

Los modelos matem�ticos equivalentes, utilizados para simular la Microrred, son: de impedancia constante, de corriente constante y potencia constante; el modelo de potencia constante es el m�s utilizado para el an�lisis de flujo de carga y el modelo de impedancia constante es m�s com�n en los estudios de cortocircuitos o fallas el�ctricas [29].

En esta investigaci�n se combinaron modelos de impedancia con los de flujo de carga. Las ecuaciones para describir el comportamiento de diferentes componentes del sistema el�ctrico, son modelos ideales o aproximados, teniendo en cuenta que algunos elementos tienen sus par�metros distribuidos longitudinalmente a trav�s de ellos, en este sentido los modelos de impedancia para las l�neas de transmisi�n de energ�a se obtienen mediante un an�lisis longitudinal.

Se tomaron mediciones de distancias f�sicas, siguiendo el recorrido de la l�nea de transmisi�n de energ�a de media tensi�n instalada en la UTM, como se aprecia en la figura 2, se anotaron distancia de ubicaci�n de las cargas, alimentador principal, derivaciones, calibre y tipo de conductor mediante fichas t�cnicas, lo que permiti� sistematizar la informaci�n de campo, para su posterior c�lculo de valores de impedancia RL, una vez levantado toda esta informaci�n correspondiente al plano del circuito el�ctrico de la Microrred, se procedi� a determinar la impedancia equivalente en cada tramo de l�nea.

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Figura 2: Recorrido de la microrred de media tensi�n de la UTM

Fuente: Elaboraci�n propia

 

En los sistemas de distribuci�n de energ�a de media tensi�n, por lo general se utilizan conductores de aluminio desnudo, tal como se muestra en la tabla 2, o cables o tripolares aislado en polietileno de cadena cruzada XLPE, la impedancia de estos conductores son de par�metros distribuidos a lo largo de ellos, por esta raz�n hay ca�das de tensi�n en la l�nea, provocando puntos de m�nima tensi�n dentro de la red el�ctrica, adem�s en los conductores hay p�rdida de energ�a por unidad de carga que se convierte en calor; con fines pr�cticos se introducen simplificaciones en el c�lculo de los par�metros, simplificaciones que dependen de la longitud de la l�nea. Para l�neas cortas se puede definir un modelo RL a partir de caracter�sticas t�cnicas proporcionadas por los fabricantes.

Los conductores de aluminio desnudo tipo ASC o AAC son cableados conc�ntricamente, y son construidos con alambres de aleaci�n 1350-H19, como se muestra en la figura 3. Estos conductores son de aluminio desnudo del tipo ASC (Aluminum Strand Conductor) � AAC (All Aluminum Conductor) trenzados clases AA y A son utilizados para l�neas de transmisi�n y distribuci�n de energ�a el�ctrica [30].�

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Figura 3: A) Conductor desnudo de aleaci�n de aluminio, B) Conductor XLPE.

Fuente: [30]

 

La distribuci�n de energ�a subterr�nea se realiza mediante conductores de media tensi�n con chaqueta aislante, unos de los conductores utilizados es el cable XLPE, con chaqueta aislante de polietileno reticulado o XLPE. La reticulaci�n confiere buena estabilidad frente a los cambios de temperatura, y no var�an sus propiedades mec�nicas ante el calor, as� como una mayor flexibilidad y resistencia al impacto respecto al polietileno.

 

Tabla 2: Caracter�sticas T�cnicas de Conductores de Aluminio ARVIDAL en 13,8 KV. Fuente: [31]

 

Se levantaron Ficha t�cnica para el registro de impedancias de conductores, mostrados en la tabla 3, de Impedancias Equivalentes de la red el�ctrica de la UTM, se tiene un Identificador el cual se us� para ubicar el tramo de l�nea dentro del software de simulaci�n, adem�s se tiene informaci�n sobre el tipo de conductor, la distancia del mismo, la resistencia y la reactancia inductiva respectiva, en las fichas de registro de los transformadores, tal como se describe en la tabla 4, si el equipo es monof�sico o trif�sico con los par�metros el�ctricos requeridos para su an�lisis, as� como potencia, tensi�n, corriente y sus impedancias porcentual y en ohm.

 

Tabla 3: Ficha T�cnica para el registro de impedancias de conductores. Fuente: Elaboraci�n propia

 

El estudio del comportamiento de la Microrred de la UTM, se realiz� con el apoyo del software de simulaci�n ETAP, que permite evaluar el comportamiento de fuentes de energ�a renovables teniendo en cuenta la variabilidad que estos recursos tienen a lo largo del d�a [32]. Esta herramienta computacional para el c�lculo y simulaci�n de flujo de potencia, permitiendo planificar acciones de incorporaci�n de nuevos circuitos de generaci�n, que dan lugar a modificaci�n de las condiciones de operaci�n de la red el�ctrica, as� como, establecer puntos de compensaci�n reactiva para que el sistema opere en �ptimas condiciones [33].

 

Tabla 4: Ficha T�cnica para el registro de transformadores

 

La simulaci�n computacional permite evaluar de forma r�pida y simple m�ltiples escenarios de funcionamientos, por lo cual se tienen resultados de corridas del flujo de carga para diferentes consumos horarios, u horas pico de consumo energ�tico; adem�s permite evaluar el comportamiento del circuito completo o su equivalente reducido. Los modelos reducidos basados en flujos de potencia se pueden llevar a cabo en una l�nea corta de transmisi�n de energ�a la cual se utiliza para llevar el flujo de potencia desde el alimentador principal hasta una carga inductiva conectada al extremo de la l�nea.

Donde:

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Sustituyendo

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Tomando en cuenta que X>>R

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Adem�s��

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Una vez recopilados los datos t�cnicos de la Microrred en las fichas de registro, se procedi� a calcular los par�metros de impedancia equivalente de las l�neas de distribuci�n de energ�a, as� como los par�metros el�ctricos de los transformadores y estimar los consumos energ�ticos de los edificios que conforman la Microrred de la UTM. Con la informaci�n recopilada se elaboro un modelo te�rico pr�ctico, relativamente complejo con las cargas, transformadores, l�neas distribuci�n de energ�a con una troncal principal y muchas derivaciones. Dicho modelo posibilita la determinaci�n puntos de m�nima tensi�n y flujos de potencia, mediante la herramienta de an�lisis computacional ETAP. Las simulaciones realizadas arrojan informaci�n t�cnica de flujos de potencia, as� como de la tensi�n nominal en barra y su valor porcentual estimado en funcionamiento, lo que permite deducir algunos puntos cr�ticos dentro de la red el�ctrica, en la tabla 5, se tienen los resultados parciales de la corrida de flujo de carga de la Microrred el�ctrica de la UTM.

 

Tabla 5: Estimaci�n porcentual de tensi�n en Barra y Flujo de Carga de la Microrred el�ctrica de la UTM simulada con ETAP.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

Para tomar las medidas de consumo de energ�a el�ctrica de forma t�cnica, se seleccionaron los edificios: Rectorado, ICB, Docente y Financiero.� Dicho criterio de selecci�n se baso en juicio de experto, procurando evaluar edificaciones de flujo continuo de consumo. Estos espacios f�sicos representan los mayores puntos cr�ticos porque los mismos de acuerdo a sus funciones y servicios que prestan a la comunidad universitaria atienden gran n�mero de usuarios diariamente. Se instalo el equipo analizador de red FLUKE 434, Desde 6/7/2017 5:25:24 PM Hasta 6/8/2017 5:13:24 PM, para registrar el consumo energ�tico, tensi�n, corriente y potencia por cada fase, as� como la potencia total. En la figura 4 se muestra una serie de curvas de potencia, tensi�n y corriente medidas con el analizador de red� FLUKE 434 para el edificio de Rectorado.

La Microrred el�ctrica estudiada es relativamente grande, se procedi� a realizar un modelo reducido para el an�lisis comparativo del comportamiento, en este sentido se crearon subsistemas internos, que descritos el�ctricamente, son cargas est�ticas que representan el consumo de potencia activa y reactiva (P/Q) en un nodo o barra.

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Figura 4: Curvas de Potencia, tensi�n y corriente medidas con el analizador de red Fluke 434 para el edificio de Rectorado.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

En cuatro puntos de carga representativos, se tomaron mediciones el�ctricas con un analizador de redes FLUKE 434, como se observa en la figura 5, la potencia total activa y la corriente en cada uno de los edificios donde se conect� el analizador de red, donde el mayor consumo energ�tico correspondi� al edificio del ICB, adicionalmente el periodo de mayor consumo, o horario pico, se desarrolla en el intervalo correspondiente entre las 6 am y las 8 pm, teniendo una disminuci�n significativa de consumo de� energ�a en horas de medio d�a.

 

Figura 5: Curvas de Potencia Total y Corriente de L�nea en cada edificio UTM.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

Modelo El�ctrico Simplificado

Las barras donde se realizaron las mediciones el�ctricas, se conservaron de forma original, mientras que el resto fue remplazado por cargas est�ticas que representan el flujo de potencia en la l�nea, para ello se seleccionaron puntos cr�ticos y se estudiaron los flujos de potencia a trav�s de ellos, como se muestra en figura 6, en la cual un subsistema el�ctrico complejo fue remplazado por uno mucho m�s simple. Este m�todo de reducci�n de redes, por medio del estudio del comportamiento del flujo de carga, se considera muy efectivo en virtud de que no provoca diferencias significativas con respecto al sistema original en cuanto a los resultados de simulaci�n; adicionalmente el uso de modelos simplificados implica menores esfuerzos que el an�lisis de la red compleja, con resultados aproximados.

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Figura 6: Modelos complejos a Modelos reducidos.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

En la tabla 6 est�n los resultados de una corrida de flujo de potencia del modelo reducido de la red el�ctrica destacando las barras seleccionadas en donde se realizaron mediciones por medio del equipo FLUKE 434.

 

Tabla 6: Flujo de Carga de la Microrred el�ctrica de la UTM con Modelo Reducido.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

En la figura 7 se muestra el modelo reducido de la Microrred utilizada para el an�lisis comparativo y simulaci�n correspondiente. Para validar el modelo se procedi� a realizar una simulaci�n de flujo de carga para los periodos horarios de: 6am, 8am, 10am, 12pm, 2pm, 4pm, 6pm; para realizar un contraste de los valores obtenidos por medio de las mediciones registradas, con respecto a los valores obtenidos por el software de an�lisis.

 

Figura 7: Circuito el�ctrico simplificado Microrred de la UTM.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

La figura 8 y 9 muestra una curva comparativa entre los valores de tensi�n medidos con el analizador de red FLUKE 434 y simulados con el software ETAP en los edificios de : Docente, Rectorado, ICB y Financiero de la Microrred de la UTM; se estudio el Circuito el�ctrico simplificado de la Microrred, en ciclos durante el d�a y se obtuvieron peque�as diferencias entre los valores medidos y los simulados. A las 10:00 a. m. los edificios Docente, Rectorado, ICB y Financiero, registraron mediciones de tensi�n de: 210,97 V, 218,56 V, 208,72 V y 216,51 V respectivamente, los valores simulados mediante el modelo desarrollado son: 211,6V, 217V, 208,8V y 216,7 respectivamente, lo que evidencia la correspondencia del modelo con el comportamiento real.

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Figura 8. Curvas comparativas entre los valores medidos y simulados en los edificios Docente y Rectorado Microrred de la UTM.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

Para validar el modelo, se procedi� a analizar el comportamiento en otros horarios de carga, como el caso de las 4:00 p. m. donde se registraron las siguientes mediciones en cada uno de los edificios bajo estudio:� 211,83V, 218,56V, 208,72V y 216,51V en comparaci�n con valores simulados mediante el modelo, mediante el cual se obtuvieron nuevamente, mediciones muy cercanas a las reales, las cuales fueron: 211,8V, 217,6V, 208,9V y 216,4V respectivamente.�

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Figura 9: Curvas comparativas entre los valores medidos y simulados en los edificios ICB y Financiero Microrred de la UTM.

Fuente: Elaboraci�n propia

 

Conclusiones

La metodolog�a de modelaci�n para sistemas de distribuci�n de energ�a, tambi�n puede aplicada en sistemas transmisi�n que trabajen conectados a la red el�ctrica o aislada de ella. Al combinar modelos basados en impedancia y flujos de potencia se obtiene un circuito equivalente que proporciona informaci�n muy cercana a la realidad. El modelo el�ctrico reducido de la microrred de la UTM es de gran utilidad, en virtud que permite realizar simulaciones de flujos de potencia con el software ETAP, para evaluar el comportamiento de diferentes escenarios de operaci�n en donde se integren generaci�n el�ctrica convencional, as� como, las de energ�as renovables.

La modelaci�n y simulaci�n de la microrred de la Universidad T�cnica de Manab�, es una herramienta necesaria para la realizaci�n de estudios de optimizaci�n e incorporaci�n de FRE, todo lo anterior de manera c�nsona con los proyectos y l�neas nacionales para la ampliaci�n de la matriz energ�tica del ecuador, la metodolog�a desarrollada en este trabajo puede servir de gu�a para la modelaci�n y simulaci�n de estructuras y organizaciones similares, tambi�n se abren las posibilidades de elaborar proyectos y estudios con fines did�cticos, donde los estudiantes puedan evaluar casos de estudios y situaciones t�cnicas de operaci�n.

 

Referencias

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