Software Utilizado en Análisis de Sistemas de Potencia

I. SEP

Manejo del software para análisis de flujos de carga y corto circuito en sistemas eléctricos de potencia” ó “Análisis de SEP’s con software”

Breve descripción del proyecto:

Este proyecto consiste en el diseño, desarrollo e implementación de un software que permite simular Sistemas Eléctricos de Potencia (S.E.P.) permitiendo con ello la obtención de los parámetros necesarios para su estudio y agilizando la gran cantidad de cálculos numéricos que ello implica y además, eliminar las limitaciones de los software usados actualmente (número de barras para el análisis, licencias, o en otros casos se trata de copias de evaluación).Este software permite simular un S.E.P. en cualquier configuración (ejemplo: radial, anillo, enmallado) utilizando elementos tales como generadores, transformadores, líneas de transmisión, cables, barras y reactores. Lo previo, se realiza mediante una interfaz visual atractiva, que trabaja en base a un dibujo esquemático del S.E.P. y con cuadros de diálogos para el ingreso de datos especialmente diseñados para cada elemento.

El programa se desarrolló en lenguaje Visual Basic 6.0 de Microsoft, debido a la cualidad que posee en el diseño de elementos, necesarios para una buena programación en Windows, como por ejemplo Botones, Etiquetas, Cuadros de Textos, Cuadros de Dibujo, etc.

Estado del proyecto al momento de la publicación: Etapas y actividades más importantes realizadas durante los meses de ejecución del proyecto.

El proyecto se encuentra finalizado y se realizaron las siguientes etapas:

1.- Diseño del algoritmo de funcionamiento del software.

2.- Implementación del software.

3.- Implementación de archivos de ayuda del software.

4.- Análisis de resultados

5.- Aplicaciones

Principales dificultades:

La dificultad mayor encontrada en el desarrollo de este proyecto fue el no poder usar el software implementado en las asignaturas de S.E.P. y laboratorio de S.E.P. como se tenía contemplado. Lo anterior fue debido a la toma en el mes de junio del edificio Gantes, con las consecuencias conocidas por toda la comunidad Universitaria.

Conclusiones y Recomendaciones:

Del trabajo se ha podido concluir:

1.- Se dispone de un software propio para el uso en asignaturas del Departamento.

2.- El software desarrollado permite la interacción gráfica – analítica para el análisis de los flujos de potencia de un S.E.P. en régimen permanente, entregando además una excelente interfaz gráfica, ya que cada elemento posee su propio cuadro de diálogo para el ingreso de datos.

3.- Las ventajas que ofrecen los programas en ambiente gráfico son muchas, pero la principal es su facilidad de uso, por el hecho de que todo se encuentra en pantalla.

4.- A futuro sería necesario desarrollar otros programas bajo el mismo ambiente, para así tener un sólido apoyo tecnológico en la Enseñanza de la Ingeniería Eléctrica.

II. Programa de análisis de redes eléctricas CYME

El programa de análisis de redes eléctricas CYME es una serie de aplicaciones que constan de un editor de redes, de módulos de análisis y de bibliotecas de modelos personalizables desde los cuales el usuario puede obtener la solución más eficiente.

Los módulos disponibles incluyen varias aplicaciones avanzadas y extensas bibliotecas para el análisis de redes industriales, de transporte o de distribución de energía eléctrica.

Programas de CYME para redes de distribución de energía eléctrica

Programas de CYME para redes de transporte de energía eléctrica y redes industriales

Otros programas disponibles útiles para los ingenieros en sistemas de potencia:

Cálculo de la intensidad máxima admisible en cables de potencia (CYMCAP)

Coordinación de los dispositivos de protección (CYMTCC)

Diseño y análisis de sistemas de puesta a tierra (CYMGRD)

Simulación y análisis de transitorios electromagnéticos (EMTP)

Soluciones de software de CYME

III. SOFTWARE ETA

1. OBJETIVOS.

Que es estudiante:

Utilice el software de simulación ETAP para estudios de sistemas de potencia. Conozca los diferentes modos de simulación y casos de estudios que puede

realizar en ETAP. Identifique las diferentes barras de herramientas que posee el programa de

simulación. Simule demos que complemente el aprendizaje y uso de este software.

Construya y simule sistemas de potencia típicos.

2. INTRODUCCIÓN.

¿QUÉ ES ETAP?.

Es una herramienta de análisis y control para el diseño, simulación y operación de sistemas de potencia eléctricos de generación, distribución e industriales. Es una herramienta integrada que ha sido diseñada y desarrollada por ingenieros para ingenieros que se desempeñen en las diversas disciplinas de los sistemas de potencia.

Esta herramienta dispone de una gran cantidad de módulos como son:

Redes AC o DC. Tendido y rutado de cables. Redes de tierra. Coordinación y selectividad de protecciones. Diagramas de Control de Sistemas AC y DC.

Es una herramienta de análisis totalmente integrada utilizada por miles de ingenieros de diferentes compañías en todo el mundo para diseñar, mantener y operar sistemas eléctricos. Dentro del programa existe la opción de ETAP Real-time, la cual utiliza datos en tiempo real para realizar estudios de sistemas de potencia y evaluación de eventos. Dentro de las empresas e industrias, los operadores y gerentes utilizan el ETAP para supervisar, controlar y optimizar, los sistemas de potencia propios de la actividad en la cual se desempeñan.

3. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.

1) Menciones los modos de simulación de la barra de modos y ¿Que modos de simulación hay disponibles en esta versión de ETAP?

2) De la Figura 1.3, cuál es el significado de: 2W XFMR, 3W XFMR, LUMPED LOAD, HVCB, SPST, SPDT, SVC y HVDC LINK. Y explique el funcionamiento real de estos dispositivos.

3) De la Figura 1.4, cuál es el significado de: SPST, SPDT y VFD. Y explique el funcionamiento real de cada uno de los elementos preguntados.

4) ¿Qué significan los porcentajes que aparecen después de la simulación?

IV. SOFTWARE DIGSILENT GMBH.

Software altamente especializado en el campo de los sistemas electricos de potencia desarrollado por la compañía Alemana consultora y de softwareDIgSILENT GmbH. Este programa basado en plataforma Windows, es una herramienta utilizada para el análisis avanzado de sistemas

Eléctricos de potencia, integrada y totalmente interactiva, facilitando su estudio por medio de las siguientes funciones:

o Flujo de carga AC/DCo Análisis de cortocircuito IEC, VDE, y ANSIo Análisis de fallas y eventoso Reducciones de Red de estado estacionarioo Transitorios electromagnéticoso Análisis de valores propios y Reducción de modelos de redo Simulación dinámica de sistemas (electromecánicos)o Coordinación automática de proteccioneso Análisis de armónicoso Análisis de confiabilidado Representación del sistema semi-geográficao Interfaz con sistemas SCADAo Análisis y diseño de controles

Este programa es utilizado por las grandes empresas del sector eléctrico del mundo e INGELMEC S.A no es la exepción. Nosotros trabajamos con este software hace varios años para el análisis de redes eléctricas con el fin de optimizar la operación y alcanzar los objetivos de planeamiento eléctrico y energético. Los resultados obtenidos suelen ser bastante satisfactorios, no sólo por tratarse de un paquete moderno y versátil, sino fundamentalmente por el gran dinamismo de su desarrollo, ya que ofrece muchas nuevas mejorías, que año a año lo mantienen en una constante evolución a medida que los clientes han ido solicitando nuevas y concretas utilidades.

V. SOFTWARE NEPLAN

Introducción

NEPLAN es un muy amigable sistema de información y planificación para redes de electricidad, gas y agua. En los siguientes capítulos se describen en detalle todas las opciones de los menúes y los módulos de cálculo.

Para entender NEPLAN de una manera rápida y fácil, le recomendamos seguir este tutorial. El programa será explicado con ejemplos y se mostrará como iniciar un nuevo proyecto y como crear un sistema de potencia pequeño. Es decir, el usuario aprenderá como insertar los elementos gráficamente, insertar los datos, usar las librerías, realizar los cálculos y presentar los resultados de una manera adaptada a los objetivos del análisis.

Como se mencionó, el Tutorial es el primer paso para hacer uso del programa NEPLAN. Para los detalles acerca de los modelos de los elementos, datos de entrada o parámetros de los cálculos, por favor consulte los respectivos capítulos de la Guía del Usuario o use la Ayuda en línea sensible al contexto.

1 La Interfase de Usuario

Los números indican las siguientes ventanas estándar:

1. Barra de título 5. Administrador de variantes

2. Barra de opciones de menú 6. Ventana de símbolos

3. Barra de herramientas 7. Ventana de mensajes

4. Área de trabajo con diagramas y tablas de datos

8. Barra de estado

Conceptos Básicos de NEPLAN

Para entender el ambiente de NEPLAN, es esencial explicar varios conceptos del sistema:

Nodos

Un nodo es el punto de conexión de dos elementos o una ubicación, donde la energía eléctrica se produce o se consume (generador, carga). Un nodo se describe con:

• Nombre,

• Voltaje nominal del sistema en kV,

• Zona y área,

• Tipo de nodo (barraje de distribución principal, barraje de distribución, barraje aislado, barraje especial),

• Descripción, El voltaje nominal del sistema Vn es el voltaje línea a línea, para el cual el sistema de potencia está diseñado y con respecto al cual se hace referencia a las características del sistema de potencia. En NEPLAN el voltaje nominal del sistema para los nodos se debe digitar durante la entrada de los datos de los nodos. Todo voltaje se debe dar como línea - línea (voltajes de delta).

No es necesario colocar un nodo entre todos los elementos. Estos también pueden ser conectados directamente con una unión. En este caso no se despliega ningún resultado de nodo y no se pueden conectar más de dos elementos en el mismo punto.

VI. DIREDCAD - Software de Diseño de Redes Electricas BT y MT

A lo largo de los más de 10 años en el mercado nacional e internacional, el DIREDCAD ha ido evolucionado y perfeccionado sus capacidades, pudiendo adaptarse a los diferentes requerimientos y a las normas territoriales que se apliquen para nuestro proyecto. El DIREDCAD 2014 ha logrado posicionarse dentro del mercado como una de las principales herramientas para el diseño redes de transmisión eléctrica.

Tiene como principales caracteristicas:

Diseño de capas independientes para Baja y Media tensión.

Soporta todas las configuraciones eléctricas para BT (Trifásico, Monofásico, Fase-Fase o Fase-Tierra).

Niveles de tensión configurables y ejecutables, lo que permite aplicar en cualquier sistema BT.

Permite compartir estructuras de la red MT en la red BT sin restricciones. Cálculo  automático de perfiles de tensión por nodo y pérdidas por circuito y

transformador. Balance de cargas por números de cargas y por potencias. Calcula parámetros eléctricos según configuraciones de conductores, en BT. Calcula parámetros eléctricos según geometría de estructuras, en MT. Exporta los reportes de diseño y cálculos en Excel y a archivos Texto. Reporta los Diagramas de Cargas por Transformadores en BT y por Punto de

Diseño en MT. Genera planos de diseño en formatos imprimibles a escalas configurables.

VII. SOFTWARE DLTCAD.

DLTCAD es un software especializado y orientado al diseño de líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica. Su versatilidad permite la aplicación en líneas de todos los niveles de tensión, desde líneas de Media Tensión (MT) hasta líneas de Muy Alta Tensión (MAT). Cuenta con un entorno gráfico de vista de perfil topográfico y vista de planta y su amigable plataforma de trabajo, le permite identificar, editar, reubicar, borrar y agregar soportes de manera sencilla.

DLTCAD hace uso predominante de iconos gráficos y menús desplegables para facilitar la selección de las diferentes opciones entre las cuales se pueden mencionar la edición de perfil topográfico, opciones de distribución automática, edición de estructuras, edición catenaria, opciones de corrección manual, presentación de resultados en tiempo de diseño, amplificación de imagen y alarmas gráficas.

Los datos topográficos, los cuales son la información básica necesaria para poder desarrollar el diseño, podrán ser ingresados en formatos de Coordenadas UTM (XYZ) (Este, Norte, Elevación) o en formato XZ (Acumulada, Cota, Angulo, Etiqueta).

Características del software

Cuenta con opciones que permiten al usuario crear sus propias tablas de datos personalizadas, de modo que se ajuste a sus propias nomenclaturas y formato de trabajo. Estas opciones le dan al usuario la ventaja de almacenar toda la información adicional que requiera, compartir las mismas con otros usuarios y utilizar los elementos necesarios según su propia conveniencia para cada proyecto.

Incorpora modelos de cálculo de corrección de velocidades y de presión de viento para las condiciones de carga de viento según varias Normas nacionales e Internacionales:

NESC : National Electrical Safety Code

VDE 210: Verband Deutscher. Eelectrotechnike.

AEA : Asociación Electrotécnica Argentina

CNE 2011: Código Nacional Eléctrico Suministro 2011 (Perú)

Las herramientas de cálculo de distancias de seguridad le permiten evaluar la distancia vertical al terreno de la catenaria y la distancia entre conductores de las diferentes fases.

Las opciones de cálculo de oscilación de cadena (Disponible en el módulo Full), evalúan en tiempo de diseño la oscilación de las cadenas de aisladores y presenta una alarma gráfica en caso de superar los límites permisibles. Permite adicionar contrapesos y recalcula las nuevas condiciones de las cadenas. Además, genera un reporte del estado de los ángulos de oscilación por estructura, donde el usuario podrá modificar las cantidades de contrapesos.

El análisis de vibraciones por Galloping (Disponible en el módulo Full), evalúa el desplazamiento espacial del Conductor por efecto galloping. Simulando el área que abarca las posibles incidencias de ello como acercamiento a las otras fases.

La función de cálculo de tablas de flechado, puede ser aplicado para las condiciones de Conductor sobre Poleas (Disponible en el módulo Full) y Conductor Engrapado. Los resultados se presentan en tablas para un rango de temperaturas, según los requerimientos del usuario.

El cálculo de Árbol de Cargas (Disponible en el módulo Full), genera el árbol de cargas para cada tipo de estructura, según las prestaciones que hayan sido definidas. En cada caso analiza los esfuerzos originados por efecto del conductor sobre las estructuras simulando condiciones normales y rotura de conductor.

El análisis de contraperfiles (Disponible en el módulo Full) es especialmente importante en zonas donde las pendientes transversales a la ruta de la línea son significativas. El DLTCAD incorpora una tabla de datos de perfiles laterales que pueden ser editados por el usuario.

Permite definir hasta tres contraperfiles paralelos al eje de la línea, con lo cual se puede controlar las distancias de seguridad del conductor en tiempo de diseño.

Salida de Reportes:

Entre los principales tipos de reportes que se obtienen, se mencionan la planilla de estructuras, tablas de flechados, resumen de materiales. Todas los reportes generados se pueden exportar directamente a una hoja de cálculo (Excel), manteniendo el formato de presentación ó en su defecto pueden ser grabados en archivos tipo texto.

Planos:

Opción de corte automático de planos en formato A1, ArchD y formato continuo, en escala horizontal y vertical configurables.

Opción de exportar los planos de perfil de la línea a formato DXF, en formatos de papel seleccionable (planos cortados y con cajetines (marcos) incorporados).

Opción de exportar los planos de perfil de la línea a formato DXF en formato Continuo, para AutoCAD, a escalas configurables.

Opción de generar automáticamente la poligonal de la línea en coordenadas UTM.

Facilidades de Diseño:

Permite identificar tramos prohibidos, obstáculos existentes tales como ríos, carreteras, zona pantanosa, etc. El usuario puede crear su propia tabla de obstáculos indicando para cada caso el nombre, distancias mínimas de seguridad, o si es permitido o no colocar estructuras en dichos tramos.

Opciones de distribución automática de estructuras bajo consideraciones configurables, distancias mínimas de seguridad, vano máximo permitido debido a la distancia entre conductores.

Muestra en pantalla los atributos de cada punto, ángulo de línea, etiqueta de puntos, facilitando una identificación rápida.

Opciones de corrección manual de las ubicaciones de estructuras, desplazamiento, borrado, adición de nuevas estructuras. Identificación por tramos del perfil del terreno, curva de la catenaria. La catenaria que no cumple con las consideraciones de diseño, se marca con un color diferente, permitiendo una identificación inmediata.