RT Dissertation/Thesis
T1 Localización y valoración de fuentes de distorsión armónica y/o desequilibrio en redes eléctricas
A1 Pérez Vallés, Alejandro
A2 Universidad. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Térmica, 
K1 Redes eléctricas (Energía)
K1 Energía eléctrica (Distribución)
AB En la actualidad, los consumos de potencia eléctrica se caracterizan por una ampliavariedad de cargas en sus procesos productivos, en muchos de los casos cargastrifásicas/monofásicas constituidas por convertidores electrónicos de potencia. Por otrolado, los sistemas eléctricos están hoy día evolucionando hacia sistemas de generacióndescentralizados donde las unidades de generación, principalmente de energía renovable,se conectan mediante convertidores electrónicos directamente a las redes de distribución.Los consumos referidos y la generación distribuida, contribuye al crecimiento de lascorrientes armónicas y desequilibradas que conllevan, entre otros, a un aumento de laspérdidas de la red, y mal funcionamiento de los equipos. Desafortunadamente, laidentificación de estas fuentes de perturbación no puede lograrse por medio de medidasindividuales en una sección determinada de un sistema eléctrico. La solución efectiva delproblema requiere tener que conocer las medidas simultáneas de los parámetros eléctricosde calidad de todas las acometidas donde estén conectados los consumidores.En efecto, los índices empleados usualmente para valorar la calidad, principalmente latasa de distorsión armónica, no son apropiados para evaluar la calidad de la energíaeléctrica cuando está presente una fuerte distorsión, y especialmente en aquellos casosdonde existen múltiples fuentes de perturbación conectadas a la red. Por otra parte, se hademostrado que las medidas de la calidad de la energía eléctrica llevadas a cabo en unasección de medida determinada de la red, no pueden suministrar la información suficienteal menos sin recurrir a mecanismos de medida invasivos. Así, en la bibliografía seencuentran diferentes enfoques para abordar este tipo de cuestión. Estos pueden clasificarse en dos grupos: métodos de medidas en una sección localizada, y métodos demedida distribuidos multipunto (medidas efectuadas simultáneamente en diferentessecciones de la red). Los métodos basados en medidas realizadas en un punto de la redtienen como ventajas principales su bajo coste y su fácil implementación en lasinstalaciones, pero en algunas condiciones pueden registrar una información inexactarespecto del estado de perturbación de la red.Por otra parte, los métodos de medidas distribuidas multipunto registran una informaciónmás precisa respecto del estado de distorsión y desequilibrio del sistema de potenciacompleto, aunque en la práctica hasta ahora sean difíciles de realizar y requiera unainstrumentación más compleja tanto desde el punto de vista de hardware como desoftware. Además, este enfoque exige la definición de nuevos índices y loscorrespondientes métodos de medidas asociados para la evaluación de los niveles de lasperturbaciones periódicas en la sección de medida. Este enfoque es el que se consideraque puede resolver de forma definitiva la cuestión y el que se plantea en esta tesis.En esta tesis se propone un nuevo índice basado en medidas distribuidas multipunto parala identificación de distorsión armónica y/o desequilibrio. El índice propuesto estáconstruido a partir de términos de potencia dentro del marco del estándar IEEE 1459. Elestándar presenta un modelo de descomposición de la potencia aparente en condicionesde distorsión y asimetría, sin embargo, éste carece de una evaluación práctica deldesequilibrio causado por la carga. El algoritmo propuesto se define usando un nuevométodo de descomposición de potencia aparente que lo separa en cuatro componentes,así el nuevo índice introduce dos novedades significativas. En primer lugar, se define enfunción de términos de potencia desarrollados según la misma filosofía de trabajo que elestándar IEEE 1459. Y en segundo lugar, los términos de potencias utilizados representanuna evolución de los términos del estándar, ya que separan de forma más completa ladistorsión y el desequilibrio. La nueva propuesta de índice se valida a partir de dosplataformas: una de simulación en el entorno de MATLAB/Simulink y otra experimentaldesarrollada en el laboratorio de potencia del grupo de investigación.La tesis se ha organizado de la siguiente manera: en el capítulo I se estudia el problemade la distorsión armónica y el desequilibrio en los sistemas eléctricos de potencia de formaconceptual, además se plantea una clasificación de los métodos de localización de fuentesde perturbación. En el capítulo II se realiza un estudio de los métodos basados en medidas realizadas en un único punto de la red. El capítulo III tiene un doble objetivo, por un ladose presentan los índices distribuidos multipunto más representativos recogidos en laliteratura técnica, y por otro, se desarrolla la nueva propuesta de índice de medidasdistribuidas para la identificación de fuente de distorsión armónica y/o desequilibrio enla red, basado en términos de potencia en el marco del estándar IEEE 1459. En el capítuloIV, con el objetivo de contrastar y validar la nueva propuesta, se realiza un análisiscomparativo de los índices distribuidos multipunto a través de una plataformaexperimental. Por último, en el capítulo V se presentan las conclusiones de este trabajo.
AB At present, electric power distribution is characterized by a wide variety of loads at itspoints of production, with, in most cases, electronic power converters comprising singlephaseor three-phase loads. As power networks develop towards decentralized generationsystems, more units, largely from renewable sources, are being directly connected to thedistribution network through electronic converters. Irregular patterns of consumptionalongside this distributed generation, contribute to an increase in harmonic distortion andcurrent unbalance that together lead to an increase in network failure and equipmentmalfunction. At the same time, the very elements that have allowed the development andmodernization of electric power distribution networks are those that display greatersensitivity to the disturbances (that they cause) in the network, endangering the system.Consequently, identification of harmonic distortion and/or unbalanced sources in thesystem is essential, both to demand responsibility from the originator/s (the electricalsupply system and/or customer installation), and to take the necessary measures to solvethe problem.The different approaches to tackling this problem can be classified into two groups. Thefirst approach concerns measurements taken from a localized section (single-point), whilethe second concerns multi-point distributed measurement methods (that is, measurementstaken simultaneously at different sections on the distribution network). Single-pointmeasurements offer the advantages of low cost and ease of implementation, but in someconditions the information recorded with regard to the state of network disturbances canbe inaccurate. The multi-point methods enables the recording of accurate information regarding the state of distortion and unbalance of the complete power system, and isconsequently considered capable of definitively resolving the issue. In practice, however,approaches of this nature have to date proved difficult to perform and require the use ofexpensive and more complex instrumentation from both a hardware and softwareperspective. What is required is the definition of new indices and corresponding methodsfor evaluating of the levels of periodic disturbances in the measurement section.Currently, advances in digital signal processing techniques and the interconnection ofequipment allowing real-time communication over communication networks make itfeasible to address the practical development of a distributed measurement system aimedat quality power in electrical networks. However, it is necessary to define a distributedindex that computes the information received from the different locations. These indicesare formed from the combination of three indices that have been extensively used toassess distortion and unbalance by single-point methods. The combination of thesepresupposes greater success in the identification of periodic disturbances. Tests indifferent conditions have demonstrated that they cannot always clearly identify the sourceof disturbance, for which reason new proposals would be welcome.This thesis proposes a new multi-point distributed measurement index for the identificationof the sources of harmonic distortion and/or unbalance, based in power terms on the IEEEStd. 1459 framework. The Std. 1459 presents a model of apparent power decompositionterms in conditions of distortion and asymmetry. However, this model lacks a practicalassessment of the unbalance caused by the load. The new index algorithm is defined usinga new method of apparent power decomposition which separates it into four components.The new index introduces two significant developments. First, it is defined as a functionof power terms in the Std. 1459 framework, although it retains a fourth perturbation term.And second, the power terms used represent an evolution of the Std terms that mostclearly separate distortion and unbalance. The index is applied and validated by means ofan experimental platform connected to a real, low-voltage network.The thesis is organized as follows: in chapter I we study the problem of harmonicdistortion and imbalance in electrical power systems in a conceptual way, in addition toa classification of the methods of locating sources of disturbance. In Chapter II a study ofthe methods based on measurements carried out at a single point in the network is carriedout. Chapter III has a double objective, on the one hand the most representative multipoint distributed indices of the technical literature are presented, and on the other, the newproposal for the index of distributed measures for the identification of harmonic distortionsource and/or unbalance is presented in the network, based on terms of power within theframework of the IEEE 1459 standard. In Chapter IV, in order to contrast and validatethe new proposal, a comparative analysis of the multipoint distributed indices is carriedout through an experimental platform . Finally, chapter V develops the conclusions.
PB Universidad de Huelva
YR 2020
FD 2020
LK http://hdl.handle.net/10272/18636
UL http://hdl.handle.net/10272/18636
LA spa
DS Repositorio Institucional de la Universidad de Huelva
RD 30 may 2026