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Algoritmo para la localización y despacho de bancos de baterías en redes de distribución
(Ingenio Tecnológico, UTN - FR La Plata, 2022-06-10) Manassero, Ulises; Sanseverinatti, Carlos Ignacio; Loyarte, Ariel; Sangoi, Emmanuel
La utilización de medios de almacenamiento de energía en redes eléctricas se encuentra en pleno crecimiento en razón de los múltiples beneficios que aportan al sistema. En este trabajo, se presenta un algoritmo de optimización orientado a la gestión de bancos de baterías en redes radiales de distribución. El objetivo consiste en seleccionar la combinación de capacidades, posiciones en la red y la estrategia de operación más adecuada de los bancos de baterías. Se pretende optimizar un indicador global que incluye costos asociados a la adquisición de la energía por parte de la empresa distribuidora, pérdidas, operación y mantenimiento de las baterías, y penalizaciones por energía no suministrada ante escenarios de falla. La resolución se plantea en dos etapas acopladas: un algoritmo de Optimización por Enjambre de Partículas establece la ubicación y capacidades de los bancos a incorporar, y otros métodos tradicionales basados en gradientes obtienen el despacho de potencias, las pérdidas en la red y minimizan el impacto de los cortes de suministro. El algoritmo se evalúa sobre una red de distribución real, demostrando su validez para abordar un problema complejo con un número elevado de variables, siendo efectivo para optimizar el costo global.
Aplicación de métodos probabilísticos y de optimización para la ubicación de equipos de protección en líneas de media tensión
(IV CITTIE, 2022) Loyarte, Ariel; Manassero, Ulises; Nahs, Alexander; Cea, Marcos; Marelli, Pablo
El diseño de sistemas de protección y la ubicación de sus elementos en redes de distribución de energía eléctrica, se sustenta históricamente en exigencias operativas, encontrándose, en ocasiones, soluciones arbitrarias basadas principalmente en la experiencia de los encargados de su planificación. En este marco, considerando las exigencias de entes regulatorios y teniendo en cuenta la sensibilidad a fallas, se propone diseñar una metodología que permita identificar la mejor ubicación de un equipo reconectador y/o seccionalizador de línea de media tensión, tal que se minimicen los costos globales de operación y mejoren los índices de confiabilidad de los usuarios. Para ello, se aplican métodos probabilísticos como la simulación de Montercarlo y métodos evolutivos de optimización. El planteo clasifica los diferentes tramos de línea según su accesibilidad para tareas de mantenimiento y según el tipo de cliente al que suministran energía. En función de estas clasificaciones, se establecen factores de ponderación para asignar tiempos de reposición. La frecuencia de las fallas en los tramos se establece de acuerdo con la información estadística obtenida para la red de aplicación, según los registros de la empresa distribuidora. Finalmente, la eficacia de las técnicas propuestas se evalúa a partir de su aplicación a una red de distribución real típica, modelada y simulada mediante un software específico para la representación de sistemas eléctricos de potencia.
Diseño de un algoritmo para la ubicación óptima de ingreso secuencial de interruptores
(Jornadas de Ciencia y Tecnología, 2022) Loyarte, Ariel; Manassero, Ulises; Nahs, Alexander; Banegas, Juan Marcos
El diseño de sistemas de protección y la ubicación de sus elementos en redes de distribución de energía eléctrica, se sustenta históricamente en exigencias operativas, encontrándose, en ocasiones, soluciones arbitrarias basadas principalmente en la experiencia de los encargados de su planificación. En este marco, considerando las exigencias de entes regulatorios y teniendo en cuenta la sensibilidad a fallas, se propone diseñar una metodología que permita identificar la mejor ubicación de equipos reconectadores y/o seccionalizadores de línea de media tensión, tal que se minimicen los costos globales de operación y mejoren los índices de confiabilidad de los usuarios. Para ello, se aplican métodos heurísticos de optimización y localización. Finalmente, la eficacia de las técnicas propuestas se evalúa a partir de su aplicación a una red de distribución real típica, modelada y simulada mediante un software específico para la representación de sistemas eléctricos de potencia.
Diseño de un plan de expansión de una red con restricciones de interconexión
(6° CADI - 12° CAEDI, 2022) Manassero, Ulises; Loyarte, Ariel; Ordoñez, Emanuel; Furlani, Rodrigo; Fernández, Juan Pedro
Los sistemas de potencia de alta tensión exigen la aplicación de criterios y estrategias de planificación apropiadas para lograr el abastecimiento de la demanda en el mediano y largo plazo. En el presente trabajo se evalúan diferentes alternativas de obras para mejorar la calidad de servicio de la red de transmisión en 132 kV que abastece la provincia de Corrientes, Argentina con el objetivo de minimizar su dependencia de abastecimiento desde los enlaces interprovinciales de alta tensión. Se efectúa el modelado de la red en estudio y se evalúan sus parámetros eléctricos operativos, tal que permitan diagnosticar el estado de la red y su capacidad remanente. Luego, se determinan indicadores de confiabilidad y niveles de demanda no abastecida que puedan producirse actualmente y para un horizonte de crecimiento de 20 años. Los resultados obtenidos corroboran la efectividad y la utilidad práctica de la metodología propuesta para comparar y priorizar un conjunto de obras, necesarias para el abastecimiento a largo plazo del sistema de transmisión estudiado.
Diseño de un sistema de reducción y/o desconexión de generación a implementar en la red de alta tensión patagónica para viabilizar el acceso de los proyectos de parques eólicos adjudicados
(IDETEC 2020, 2021-06-21) Manassero, Ulises; Loyarte, Ariel; Marelli, Pablo; Orué, Matías; Sanseverinatti, Carlos Ignacio
Actualmente, en la región patagónica, dada la abundancia del recurso eólico, se encuentra un 44% de la potencia eólica instalada en Argentina. El presente trabajo tiene por objetivo diseñar un sistema de regulación/desconexión automática de generación a implementar en la región patagónica, con motivo de viabilizar técnicamente el acceso de los proyectos de generación eólica adjudicados en la región Patagónica. La metodología de trabajo consiste en la propuesta de obras para la inserción de los parques eólicos en la red de transmisión, seguidamente, se realizan simulaciones de flujos de potencia para escenarios de demanda específicos ajustando los modelos eléctricos de la región patagónica. Luego, se procede a detectar las restricciones acontecidas en la red y se proponen las soluciones, basadas en redespachos de la generación existente. Posteriormente, se procede al diseño de un sistema de recorte de generación local que garantice condiciones de operación admisible en la red, tanto para escenarios de red N como N-1. Los resultados muestran que el acceso de los parques eólicos en proyecto provoca incrementos de carga importantes en las líneas y transformadores, y además los perfiles de tensión se elevan por encima de niveles admisibles. En función los esquemas de recorte de generación, exigen valores máximos que pueden oscilar en el rango de 1,3 a 4,3%, según la falla y el valor de potencia eólica.
Distribución óptima de bancos de batería en micro redes eléctricas con alta penetración fotovoltaica
(XVII Reunión de Trabajo en Procesamiento de la Informática y Control, 2017) Clementi, Luis A.; Loyarte, Ariel; Sangoi, Emmanuel; Vega, Jorge
En el presente trabajo se considera el problema de las fluctuaciones de tensión ante disminuciones rápidas de la radiación solar en micro redes eléctricas con alta penetración de generadores fotovoltaicos. Para ello se propone una metodología basada en Optimización por Enjambre de Partículas (PSO) para decidir sobre las capacidades y localización de los bancos de baterías necesarios a los fines de minimizar la máxima fluctuación de tensión en la red. El algoritmo se aplica, a modo de ejemplo, sobre una micro red de topología radial, de baja tensión y con alta penetración de generación distribuida solar. Los resultados demuestran la utilidad de la metodología como herramienta de análisis aplicable a redes eléctricas existentes, y muestran la viabilidad de la PSO para resolver este tipo de problemas con tiempos de cómputo bajos.
Estudio de riesgo por arco eléctrico según AEA 92606. Análisis de sensibilidad de resultados
(VI ARGENCON, 2022-09) Manassero, Ulises; Loyarte, Ariel; Sangoi, Emmanuel; Fernández, Juan Pedro; Cea, Marcos; Rossi, Lautaro
Se consideran los procedimientos fijados en la norma AEA 92606 para la determinación del riesgo existente en ocasión de arco eléctrico. Estos procedimientos se aplican a un caso de estudio específico con el objetivo de analizar la sensibilidad de los resultados a la modificación de las distintas variables intervinientes. Como caso de estudio se analizan dos puntos con distinto nivel de tensión de una subestación de transformación de 13,2/0,4 kV de la ciudad de Santa Fe. Los resultados permiten apreciar la relevancia de las mencionadas variables y el grado de precisión requerido durante el relevamiento de datos para el estudio. Se destaca la importancia asociada a la correcta definición de la corriente de cortocircuito, el tiempo de arco, la distancia de trabajo y la clasificación del recinto donde se produce el arco.
Evaluación técnico-económica de un parque solar para abastecer un clúster de industrias en el marco del programa ERA Colaborativo
(2024-05) Bianchi, Julián; Spies, Pablo Nicolás; Loyarte, Ariel; Manassero, Ulises
El presente estudio se centró en la evaluación de la viabilidad técnica y económica asociada a la implementación de un parque solar destinado a abastecer energéticamente a un clúster de 3 industrias. Este proyecto estuvo legalmente enmarcado dentro del programa ERA Colaborativo del Ministerio de Ambiente y Cambio Climático de la Provincia de Santa Fe. Se abordaron diversos aspectos, incluyendo: i) la selección de la ubicación óptima del parque solar; ii) consideraciones medioambientales para su emplazamiento; iii) capacidad de generación de energía de los dispositivos utilizados, así como los costos asociados a su instalación, operación y mantenimiento; entre otros. Además, se examinó el impacto en la infraestructura de red, junto con los beneficios económicos para los sectores involucrados. En una primera fase, se llevó a cabo un relevamiento detallado de la zona de interés, priorizando aquellas variables climatológicas pertinentes para la generación de energía y la identificación de las áreasfactibles de ser utilizadas para la instalación de los paneles solares. Posteriormente, se efectuó un análisis exhaustivo de los alimentadores y distribuidores que suministraban energía a la porción de la red eléctrica donde se ubican las tres industrias objeto de estudio. Este análisis incluyó la evaluación de su capacidad de carga, longitud, tipología de conductores y topología, complementado con datos históricos relacionados con la calidad del servicio. Con la información relevada y definida, se procedió a la selección de los módulos de máxima potencia y al modelado de la red, lo que permitió llevar a cabo múltiples simulaciones para evaluar su comportamiento ante diversos escenarios, centrándose particularmente en la capacidad de carga de las líneas y la estabilidad de la tensión en los nodos. Los resultados de estas simulaciones permitieron establecer un orden de prioridad de las soluciones técnicamente viables en función de las consideraciones previamente definidas. Posteriormente, se realizó un análisis económico detallado para determinar la rentabilidad económica de las soluciones técnicamente viables, tanto para los usuarios finales como para la empresa distribuidora. Este análisis tuvo en cuenta los subsidios a la energía en las facturas de los usuarios, los beneficios del programa ERA Colaborativo y los costos asociados a pérdidas de energía y Energía No Suministrada. Finalmente, se evaluó la viabilidad económica de la incorporación de sistemas de almacenamiento para gestionar la energía excedente del parque solar, a fin de optimizar su utilización durante picos de demanda y reducir la energía adquirida desde la empresa distribuidora.
Gestión eficiente de micro-redes eléctricas interconectadas : modelado mediante el formalismo DEVS
(Jornada de Jóvenes Investigadores Tecnológicos, 2016-09) Loyarte, Ariel
En el presente trabajo, se desarrolla el modelo de simulación de un sistema de micro-redes eléctricas interconectadas, interpretado como sistema de eventos discretos, en un contexto de relaciones comerciales (importación/exportación de energía). Un controlador global actúa como monitor del sistema, designando las potencias involucradas en las operatorias de importación con objeto de minimizar el costo de la transacción. Se propone un mecanismo de formulación de precios de compra-venta que permite que las relaciones comerciales se realicen en el marco de un mercado spot. El modelo se constituye aplicando el formalismo DEVS. Mientras que la implementación en software se realiza a partir de la librería DEVSJAVA y el simulador SimView.
Impacto sobre la red de distribución de técnicas de gestión de demanda aplicadas en usuarios residenciales convencional y electrointensivos
(CIDEL Argentina, 2022) Cea, Marcos; Manassero, Ulises; Loyarte, Ariel; Torres, José Luis; Vega, Jorge Rubén
El texto analiza la evolución y las implicaciones de la transición de usuarios residenciales convencionales (URC) a usuarios residenciales electrointensivos (URE) en el consumo de energía eléctrica, especialmente en el contexto de la ciudad de Santa Fe. Se señala que mientras las redes eléctricas han experimentado una expansión para satisfacer la creciente demanda de usuarios, las redes de distribución de gas natural (GN) se han visto limitadas en su expansión, lo que ha llevado a un retroceso en la participación del consumo final de GN en hogares. Se identifican dificultades en la infraestructura de distribución de GN, como la falta de capacidad para abastecer nuevas demandas, altos costos de instalación y problemas constructivos en las obras. Esto ha resultado en la sustitución de equipamiento a gas por electrodomésticos eléctricos en los hogares. El texto propone la identificación de perfiles de carga diarios para URC y URE en diferentes escenarios estacionales, lo que permite evaluar el impacto de cada carga unitaria en el consumo total de energía y en el pico de demanda. Se observa un aumento significativo en la demanda de energía para los URE, especialmente en invierno, debido a la ausencia de GN y/o equipos que lo utilicen. Esto se traduce en un aumento en la cargabilidad de las líneas de distribución eléctrica, llegando en algunos casos a valores cercanos a los nominales. Se plantea la necesidad de nuevas configuraciones de red o incluso obras de distribución adicionales para satisfacer la demanda adicional de cargas eléctricas especiales. Se concluye que la transición a usuarios residenciales electrointensivos implica desafíos significativos para el sistema de distribución eléctrica, incluyendo la necesidad de una planificación cuidadosa para garantizar la capacidad adecuada y mantener los parámetros de calidad de servicio. Además, se destaca que aunque hay un mejor aprovechamiento de la red de distribución, el aumento de las potencias máximas operadas por los distribuidores puede afectar negativamente el desempeño del sistema.
Indicador del estado para el sistema aislante para trasformadores de potencia utilizando lógica difusa
(Congreso Internacional de Diagnóstico y Mantenimiento en Transformadores, 2022) Rochetta, Yair F.; Loyarte, Ariel; Elías, Germán J.
Una empresa distribuidora de energía tiene infinidad de transformadores que forman parte de sus activos. Gestionar de forma eficiente el mantenimiento de estas máquinas es indispensable para asegurar su funcionamiento y la calidad del servicio brindado a los clientes. Es por eso que es de vital importancia monitorear frecuentemente el estado de condición del aceite dieléctrico, para poder garantizar la confiabilidad y el buen funcionamiento del transformador.El presente trabajo se basa en la aplicación de una herramienta de inteligencia artificial para obtener un indicador que englobe las variables más importantes del estado del aceite dieléctrico con el fin de obtener un índice de salud del transformador.
Instrumentación virtual y monitoreo remoto de un espectómetro Auger
(24º Congreso Argentino de Control Automático, 2014) Loyarte, Ariel; Nicolau, Mariano
Se desarrollan las etapas que complementan un proceso de adecuación tecnológica del espectrómetro Auger Perkin Elmer PHI-590A, como continuación de un trabajo previo. Para este equipo, con más de treinta años de antigüedad, se implementó mediante LabVIEW un sistema de adquisición y registro comandados vía PC.
Modelado y simulación de un sistema de micro-redes interconectadas en un contexto de mercado energético
(II Congreso Argentino de Energías Sustentables, 2016) Loyarte, Ariel; Clementi, Luis A.; Vega, Jorge
En el presente trabajo se propone, como alternativa a las redes convencionales de transmisión de energía eléctrica en alta tensión, la conformación de un mercado eléctrico basado en un sistema interconectado de micro-redes. En el sistema propuesto, cada micro-red dispone de la posibilidad de generar energía, importarla y/o exportarla, con mecanismos de negociación regulados por un agente supervisor de mayor jerarquía que actúa con la finalidad de optimizar los costos de cada transacción. De esta forma, se aprovechan las características del paradigma de micro-redes (micro-generación distribuida) con el objeto de cubrir regiones más amplias. La implementación del sistema completo se efectúa mediante el modelado como sistema de eventos discretos, utilizando el formalismo DEVS (Discrete Event System Specification). La ejecución de los modelos se realiza mediante la librería DEVSJAVA y el simulador SimView. Para la valoración de la propuesta se implementan y simulan diferentes casos de estudio que consideran micro-redes interconectadas operando en forma aislada de la red de potencia externa, pero la extensión de la propuesta para incorporar esa conexión a la red externa es factible.
Planificación de la generación en un sistema interconectado de micro-redes
(IV CITTIE, 2022) Loyarte, Ariel; Sanseverinatti, Carlos Ignacio; Manassero, Ulises
Una micro-red se conforma a partir de una red eléctrica de baja potencia con generación distribuida de diversa índole, pudiendo eventualmente incluir sistemas de almacenamiento de energía. En general, este tipo de redes se caracteriza por presentar una demanda con alta variabilidad. Por esta razón, para el abastecimiento integral de los consumos, resulta imperioso el uso de complejos mecanismos de control de potencia y medios de generación de rápida respuesta. En este contexto, un sistema de múltiples micro-redes interconectadas puede proveer alternativas en cuanto a la planificación en el despacho de la generación. Algunos autores sostienen que la estructura de micro-redes interconectadas es adecuada para la implementación de redes eléctricas inteligentes de baja escala, incorporando al sistema un mercado de intercambio energético y posibilitando el abastecimiento en regiones más amplias. Es por eso que, en este trabajo, se estudia la factibilidad de un sistema interconectado de micro-redes para asignar a una de las participantes la función de compensación de la elevada variabilidad de la demanda, operando exclusivamente como red exportadora en el mercado de intercambio. Se proyecta que las restantes micro-redes planifiquen su generación en configuraciones simples, con mínimas variaciones diarias, reduciendo la complejidad de los sistemas de control. Se analizan indicadores económicos y energéticos para evaluar la conveniencia de la propuesta. El estudio se realiza mediante simulaciones numéricas ejecutadas a partir de un modelo matemático del sistema basado en el formalismo DEVS (Discrete EVent System Specification, en su designación original en inglés), generado en trabajos previos. El formalismo DEVS provee un conjunto de especificaciones diseñadas para modelar y posteriormente simular sistemas de eventos discretos, que logra resolver eficazmente la ocurrencia simultánea de eventos, aquí manifestada como variaciones de demanda, generación y transacciones de intercambio, que se registran superpuestas. Los resultados, de acuerdo con múltiples casos de prueba simulados, demuestran la validez de la propuesta, sus beneficios, y destacan las limitaciones y exigencias técnicas en cuanto a la capacidad requerida por la micro-red exportadora.
Reserva rotante adicional para la regulación de frecuencia ante el acceso de parques eólicos
(VI ARGENCON, 2022-09) Cea, Marcos M.; Loyarte, Ariel; Vega, Jorge Rubén; Manassero, Ulises; Sangoi, Emmanuel; Perdomo, Mariano
El ingreso de proyectos de generación renovable intermitente, como ser la generación eólica, trae aparejados cambios en la forma en que son operados los sistemas de potencia, principalmente desde el punto de vista de la regulación de frecuencia. La experiencia ha demostrado que, si se incrementa la penetración de fuentes de origen eólico, los requerimientos de capacidad también deben aumentar, para mantener el balance de potencias activas y un margen de reserva operativa adecuado, de forma de sostener los niveles de seguridad y calidad del suministro. El trabajo tiene por objetivo realizar estimaciones de la reserva de potencia rotante adicional que debe disponerse en el subsistema patagónico argentino, para mitigar las fluctuaciones de potencia que pueden esperarse por la inserción de los nuevos proyectos de parques eólicos. Se consideran como base los lineamientos generales establecidos para la determinación de la reserva para la regulación primaria y secundaria de frecuencia en el Sistema Argentino de Interconexión. A partir de datos estadísticos que caracterizan la variabilidad de la carga y de la potencia eólica en la zona de influencia de los parques, se estiman los parámetros que describen la variabilidad de la carga neta del subsistema, incluyendo el efecto de la generación eólica.
Simulación distribuida de un esquema de multi-microrredes eléctricas
(6° CADI - 12° CAEDI, 2022) Loyarte, Ariel; Chezzi, Carlos; Tymoschuk, Ana Rosa
Una microrred es una red eléctrica de baja potencia con generación distribuida y eventual participación de fuentes renovables. Abastece a pequeñas localidades, centros comerciales, parques industriales o unidades residenciales sin acceso a una red de servicio. En regiones más extensas, estas estructuras son aplicables a partir de un esquema de multi-microrredes, consistente en la interconexión de múltiples microrredes entre las cuales se establece un mercado energético. Sin embargo, la implementación de este sistema es compleja, dada la necesidad de políticas de mercado para regular y coordinar las transacciones de intercambio. Por esta razón, las simulaciones numéricas cobran relevancia, ya que permiten experimentar y evaluar alternativas en la lógica de operación del sistema en una etapa investigativa preliminar. El presente trabajo propone elaborar una herramienta informática para simular un esquema de multi-microrredes, registrar sus resultados y estimar comportamientos. Permite establecer las características de cada microrred, sus perfiles de demanda, pérdidas y eventos de falla. Los resultados e indicadores más relevantes pueden consultarse por medio de una interfaz web. Además, admite objetivos y algoritmos de gestión individuales por microrred, para lo cual se utiliza simulación distribuida, con la finalidad de balancear la carga computacional, eventualmente demandante, entre varios procesos. Se incluye un caso de prueba a modo de ejemplificación. El modelo del sistema fue desarrollado en un trabajo anterior con el formalismo DEVS (Discrete Event System Specification), el que demostró ser eficaz para resolver la ocurrencia simultánea de eventos.
Simulación y estudio en régimen transitorio de perturbaciones en la red eléctrica de un parque industrial
(2021) Sangoi, Emmanuel; Manassero, Ulises; Loyarte, Ariel; Vega, Jorge Rubén
Este trabajo se enmarca en un proyecto que busca definir, diseñar e implementar tecnologías de respaldo para la calidad de energía eléctrica en redes de distribución. Para ello se comenzó estudiando específicamente redes eléctricas de parques industriales, por ser este tipo de usuarios uno de los más afectados por perturbaciones en la red. En este trabajo se presentan algunos resultados de la primera etapa de este proyecto, en donde se hace foco sobre los huecos de tensión y micro cortes. Para ello se modela la red de 33 kV que abastece al parque industrial Sauce Viejo (Santa Fe, Argentina) a través de dos alimentadores radiales. El modelado de la red se realizó con el software ATP, a partir del cual se simularon fallas monofásicas autoextinguibles que dan origen a perturbaciones en la tensión de todos los usuarios. Luego se propone una metodología para identificar y caracterizar los huecos de tensión y micro cortes ocasionados por las mencionadas fallas. A través de simulaciones iterativas se generó información estadística relacionada a la incidencia de estos eventos para distintos escenarios anuales, considerando aquellos factores que impactan sobre la severidad de la perturbación. Los resultados para cada escenario se cuantificaron mediante indicadores aceptados internacionalmente como el AVSEI, el SARFI y la ubicación de la perturbación en relación a la curva de inmunidad CBEMA.

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