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Study of responsibilities assignment methods in power quality

Pavas Martínez, Fabio Andrés (2012) Study of responsibilities assignment methods in power quality. Doctorado thesis, Universidad Nacional de Colombia.

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Resumen

Abstract. The present document is a research report on the study of responsibilities assignment in power quality, theme proposed to be carried out as thesis for the degree of Doctor of Philosophy in Electrical Engineering at the National University of Colombia - Bogotá, the doctoral studies have been advised by the Professor Horacio Torres-Sánchez, who works at the National University of Colombia. A doctoral research project was proposed to guide the development of the doctorate. Besides a justification and a theoretical background about the analysis of responsibilities in power quality, the following preliminary objectives were proposed: _ To develop a methodology aimed to establish the responsibilities of different agents involved in a distribution network regarding power quality disturbances. _ Reviewing and studying of analysis tools useful to determine responsibilities of agents connected to a distribution system. Frequency domain, time domain and non-sinusoidal conditions aimed power theories are some of the analytic tools to be considered. _ Study, review and application of deterministic and random modeling and simulation techniques, in order to represent electric systems and power quality disturbances. Deterministic tools have been widely studied and additional efforts will be required just for specific cases. Random tools require the study of random variables, stochastic processes and Monte Carlo simulation techniques. _ Application of the methodology to real cases. This document reports the doctoral research, which was carried out in the National University of Colombia and the Ruhr University of Bochum - Germany. Along this document the main results achieved in the doctoral studies will be listed as well as the accomplishments of the preliminary proposed objectives. In order to introduce the reader to the theme investigated along the doctoral studies, a presentation of the Analysis of responsibilities is made in Chapter 1. In this chapter the conceptual realization of the analysis of responsibilities is described, such realization has been called the Responsibilities Assignment Problem RAP, once it is presented in terms of a problem to be solved, some details are necessary to orientate the finding of a suitable solution. The mentioned problem leads to new matters of discussion like: _ How should the responsibilities be assessed? _ How ought to be assigned the responsibilities? _ For the currently available methods to assess and assign responsibilities, in what manner must be carried out an evaluation to determine their usefulness and suitability? The precedent issues require a direction to facilitate and orientate the evaluation of the reviewed methods and to develop new ones, experimental cases and reference conditions will be proposed as basement for this purpose. Power Quality disturbances can be understood as any deviation from the conditions a customer or a utility needs to satisfy determined energy necessities, such disturbances have been listed and analyzed in technical standards. The analysis of deviations in the quality of the electric power demands the analysis of the electric power itself, an analysis leading to identify and quantify the disturbances in terms of power quantities and electric signals like voltages and currents. In the Chapter 2. A Review of power definitions will be done to provide a frame of reference to decompose power in parts related to the disturbances under consideration in the present thesis. As it was mentioned, reference conditions and experimental setups must be established to allow a comparative and critical revision of any RAP assessing method. Measurements and simulations have been carried out, a description of the setups, the measurements themselves and their usefulness is going to be presented. Simulations have been carried out as well, they shall be described in a similar way in Chapter 3. Once the conceptual foundation has been set already and the technical aspects and experimental cases have been presented too, a review of currently available methods is possible. Several methods shall be investigated, the Critical Impedance Method, the Multi- Point Method and the Harmonic Pollution Method among others, a critical assessment from the technical and conceptual perspective will be carried out, the assessment will yield desirable and undesirable characteristics of each method, which may be used to improve the methods or to develop new ones. This review can be found in Chapter 4. The doctoral research led to the development of a new method to assess responsibilities, the so called Method of Disturbances Interaction MDI, this method will be presented in Chapter 4 as well. Preliminary research results conducted to an improvement proposal for the Multi-Point Method, such improvement will be shown as well. Power quality disturbances evolve and change in time, their behavior cannot always be forecasted easily, the statistical analysis of disturbances is needed. A Statistical analysis procedure of the indicators to assess responsibilities in power quality is presented. The proposed method and the statistical analysis o_er the possibility of an integration of responsibilities assessment in the currently available standards, this part will be found in Chapter 5. Finally, the conclusions extracted from the thesis are presented along with a summary of the reviewed bibliography., El presente documento es un reporte de investigación sobre el estudio de responsabilidades en calidad de potencia eléctrica. Este tema se propuso para ser desarrollado como tesis para adquirir el título de Doctor en Filosofía en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica en la Universidad Nacional de Colombia - Bogotá. Los estudios doctorales fueron asesorados por el Profesor Horacio Torres-Sánchez, quien trabaja como profesor en la Universidad Nacional de Colombia. Se propuso un proyecto de investigación doctoral para dirigir el desarrollo de los estudios doctorales. Además de la debida justificación y presentación de los antecedentes teóricos necesarios, los siguientes objetivos preliminares fueron propuestos: _ Desarrollar una metodología orientada a determinar responsabilidades de diferentes agentes presentes en una red de distribución e involucrados en una condición de perturbación estacionaria de calidad de potencia. _ Revisar y estudiar las herramientas de análisis disponibles para determinar responsabilidades de agentes conectados a un sistema de distribución. Teorías de potencia eléctrica definidas en dominio del tiempo, la frecuencia y para condiciones no sinusoidales son algunas de las herramientas analíticas a ser consideradas. _ Estudiar y revisar técnicas de simulación y modelado, tanto determinísticas como aleatorias, para representar sistemas eléctricos y perturbaciones de calidad de potencia. Los métodos determinísticos han sido ampliamente estudiados, de manera que se requerirán esfuerzos adicionales solamente para casos particulares. Las herramientas de simulación estocástica requieren el estudio de variables aleatorias, procesos estocásticos y simulación de Monte Carlo. _ Aplicación de las metodológicas a casos reales. El presente documento presenta la investigación doctoral que fue desarrollada en la Universidad Nacional de Colombia y la Universidad del Ruhr de Bochum - Alemania. A lo largo del documento se enlistan los principales resultados logrados en el doctorado, así como también el cumplimiento de los objetivos propuestos. Análisis de Responsabilidades en el Capítulo 1. En este capítulo se describe la conceptualización del análisis de responsabilides, la cual ha sido llamada Problema de Asignación de Responsabilidades RAP, posteriormente se enlistan algunos requerimientos necesarios para encontrar una solución apropiada. El problema mencionado conduce a nuevos aspectos de discusión como: _ Cómo se deberían evaluar las responsabilidades? _ Cómo deben asignarse las responsabilidades? _ Para poder determinar la validez de los métodos existentes actualmente para evaluar responsabilidades, de qué manera deben evaluarse? Los aspectos anteriores requieren un direccionamiento para facilitar y orientar la evaluación de los métodos revisados y los propuestos, montajes experimentales y condiciones de referencia serían propuestos con este propósito. Las perturbaciones de calidad de potencia pueden entenderse como cualquier desviación de las condiciones que un cliente requiere para satisfacer sus necesidades específicas. El análisis de las desviaciones en la calidad de la potencia eléctrica exige el análisis de la potencia en sí, que serviría para identificar y cuantificar las perturbaciones en términos de cantidades de potencia y señales eléctricas. En el Capítulo 2 se presenta una revisión de las definiciones de potencia, las cuales otorgan un marco de referencia para descomponer la potencia en porciones relacionadas con las perturbaciones estudiadas en esta tesis. Como se mencionó anteriormente, deben establecerse condiciones de referencia y montajes experimentales para permitir una revisión comparativa y crítica de cualquier método disponible para resolver el RAP. En la investigación conducida se desarrollaron mediciones que se describirían en el Capítulo 3. Una vez que los fundamentos conceptuales hayan sido establecidos, así como los experimentos hayan sido presentados, los métodos de evaluación de responsabilidades pueden ser evaluados. Varios métodos serían investigados: el método de la Impedancia Crítica, el método de Mediciones Multi-Punto y el método de Polución Armónica. Una evaluación de carácter crítico, desde las perspectivas técnica y conceptual, sería realizada para cada método. Dicha evaluación proveería características deseables e indeseables de cada método, las cuales servirían para su mejoramiento o para la elaboración de un método novedoso. La evaluación de los métodos se presentaría en el Capítulo 4. La investigación doctoral condujo al desarrollo de un nuevo método para evaluar responsabilidades, el cual fue denominado Método de Interacción de Perturbaciones MDI, en el Capítulo 4 sería descrito. Algunos resultados preliminares relacionados con el mejoramiento del método Multi-Punto se presentarían también. Las perturbaciones de calidad de potencia evolucionan y cambian con el tiempo, de tal manera que su comportamiento no puede ser predicho con facilidad. De acuerdo con lo anterior, es necesario el análisis estadístico de las responsabilidades. En el capítulo 5 se presenta el análisis estadístico de los indicadores propuestos para evaluar responsabilidades. Finalmente se presentan las conclusiones principales de la investigación desarrollada y un resumen general de la bibliografía consultada.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Doctorado)
Colaborador / Asesor:Torres Sánchez, Horacio
Información adicional:Doctor en Filosofía en Ingeniería-Ingeniería Eléctrica
Palabras clave:Power Quality, Responsibilities, Stationary disturbances, Electric signals processing, Electric power theories, Calidad de potencia, Responsabilidades, Perturbaciones estacionarias, Procesamiento de señales eléctricas, Teorías de potencia eléctrica
Temática:0 Generalidades / Computer science, information & general works > 01 Bibliografía / Bibliographies
4 Lenguas / Language > 42 Inglés e inglés antíguo / Specific languages
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ingeniería > Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Código ID:11603
Enviado por : Universidad Nacional de Colombia Biblioteca Digital -3- Sede Bogotá
Enviado el día :13 May 2014 20:04
Ultima modificación:13 May 2014 20:04
Ultima modificación:13 May 2014 20:04
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