simulador interactivo para sistemas de generación
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Simulador Interactivo para
Sistemas de Generación
Distribuida Basados en
Energías Renovables
M.C. Rafael Peña Gallardo
Dr. J. Aurelio Medina Ríos
Universidad Michoacana
de San Nicolás de Hidalgo
Facultad de Ingeniería Eléctrica
División de Estudios de Posgrado
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Contenido
Definición de Simulación
Importancia de la Simulación
Simulador: “DGIS”
Pantalla Principal
Técnicas Computacionales
Caso de Estudio
Ventajas sobre Software Similar
Conclusiones
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Definición de Simulación
Simulación es el proceso de diseñar y desarrollar
un modelo computarizado de un sistema complejo
del mundo real y conducir experimentos con este
modelo con el propósito de entender el
comportamiento del sistema o evaluar varias
estrategias con las cuales se puede operar el
sistema a través de diferentes periodos de tiempo.
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Importancia de la Simulación
A través de las simulaciones, se puede estudiar y
analizar los efectos de cambios internos y externos
sobre el sistema.
Mediante simulación se puede tener un mejor
entendimiento del sistema y por consiguiente,
sugerir estrategias que mejoren la operación y
eficiencia del sistema.
En una simulación se puede controlar variables de
interés y ver como influyen en el sistema.
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Simulador: “DGIS”
“DGIS” es un simulador interactivo diseñado para
estudiar y analizar el comportamiento de Sistemas
de Generación Distribuida basados en Energías
Renovables.
El nombre “DGIS” proviene de las siglas en ingles:
“Distributed Generation Interactive Simulator”
(Simulador Interactivo de Sistemas de Generación
Distribuida).
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Descripción del Simulador
“DGIS” esta siendo desarrollado en el lenguaje de
Programación Visual C#.
La idea es crear una plataforma de simulación
gráfica, fácil de usar y con la posibilidad de que el
usuario pueda incluir nuevos modelos en el
simulador.
Actualmente contiene modelos de: cargas, fuentes,
máquinas eléctricas, líneas de transmisión,
transformadores, turbinas eólicas y paneles
fotovoltaicos.6
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Pantalla Principal
7Figura 1. Pantalla Principal del Simulador “DGIS”
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Pantalla Principal
8
Figura 3. Presentación de los Resultados
Figura 2. Ventana de Configuración
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Técnicas Computacionales
a) Programación Orientada a Objetos:
Con la aplicación de esta técnica computacional,
cada modelo es tratado como un objeto, el cual
debe tener características bien definidas.
Además, los objetos son tratados como bloques
funcionales, los cuales pueden interconectarse
entre sí, generando un sistema de cualquier
complejidad deseada.
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Figura 4. Objeto dentro del Simulador
Figura 5. Conexión entre dos Bloques
Figura 6. Diagrama de Flujo
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Técnicas Computacionales
b) Programación en Paralelo
El objetivo de la utilización de técnicas de
programación en paralelo, es reducir el tiempo de
simulación.
Debido a los avances en los nuevos micro-
procesadores de computadoras personales, es
necesario tomar ventaja de los nuevos sistemas de
computo con capacidad de procesamiento en
paralelo.
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0
1
2
3
4
5
6
2 3 4 5 6 7 8
640 Wind Turbines
Number of Processors
Re
lati
ve E
ffic
ien
cy
Number of Processors
Re
lati
ve E
ffic
ien
cy
0
100
200
300
400
500
600
10 20 40 80 160 320 640
Simulation Time
1 Processor
2 Processors
3 Processors
4 Processors
5 Processors
6 Processors
7 Processors
8 Processors
Number Of Wind Turbines
Tim
e (s
ec)
Figura 7. Sistema de Prueba
Figura 8. Tiempos de Simulación Figura 9. Eficiencia Relativa
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Técnicas Computacionales
c) Acercamiento Rápido al Estado Estacionario
Técnica útil basada en un Método Newton de
Extrapolación al Ciclo Límite, que ayuda a
encontrar de manera rápida el estado estacionario
de un sistema.
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Figura 10. Ciclo Límite
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14
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
5
10
15x 10
4
(a)
0 0.1 0.2 0.3 t∞0
5
10
15x 10
4
Time, sec
Re
acti
ve
Po
we
r, V
A
(b)
Computationsof x∞
Steady State
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5-5
0
5
10
15x 10
4
(a)
1 1.1
1.2 t∞-5
0
5
10
15x 10
4
Time, sec
Re
acti
ve
Po
we
r, V
A
(b)
Steady StateComputationsof x∞
Fault
Figura 11. Sistema de Prueba
Figura 12. Potencia Reactiva (Arranque)
Figura 13. Potencia Reactiva (Falla Trifásica)
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Caso de Estudio:
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Figura 14. Diagrama Unifilar
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Caso de Estudio:
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Figura 15. Corriente en el Estator
Figura 16. Corriente en el Rotor
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Caso de Estudio:
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Figura 17. Velocidad
Figura 18. Par Electromagnético
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Ventajas sobre Software Similar
La mayoría de los programas computacionales
comerciales cuentan con muchas de las
características descritas de “DGIS”, pero cuentan
con la desventaja de que muchas veces no se
puede tener acceso a los modelos, ni modificar los
algoritmos que vienen incluidos, además de que los
costos de las licencias pueden ser excesivos.
“DGIS” está diseñado para ser de fácil uso, para
que el usuario pueda agregar nuevos modelos y
para el código fuente del programa sea adaptado a
las necesidades del usuario.18
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Conclusiones El programa computacional “DGIS”, así como sus
principales características han sido descritas en
detalle.
Se ha descrito de manera general las técnicas
computacionales eficientes incluidas en este
programa.
Casos de estudio de la aplicación del programa han
sido presentados. Además de que se ha
presentado una comparación entre los resultados
obtenidos con los de la librería “Power System
toolbox” incluida en el programa comercial
Simulink, de Matlab®.19
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Fin de la Presentación
¡Gracias por su atención!