Sincrofasores y monitoreo de red eléctrica trifásica

Abstract

El presente trabajo trata sobre el desarrollo de un sistema diseñado para efectuar mediciones de la red eléctrica, con el objetivo de poder detectar eventos perturbadores en el régimen estacionario, que pueden ser causados por diferentes dispositivos conectados a la red. De esta manera se destaca la importancia de la conversión de las ondas de energía eléctrica en sincrofasores. Un sincrofasor es un fasor en su forma pura, al cual se le asigna la marca temporal en donde fueron efectuadas las mediciones de la onda temporal, para luego procesarlas y obtener su representación fasorial para obtener mediciones sincronizadas y observar las fases medidas en el mismo instante de tiempo. El presente proyecto consta de dos partes: ● PMU (Unidad de Medición Sincrofasorial): Es la encargada de tomar las mediciones de la red eléctrica y calcular los valores RMS y ángulo de cada fase, tanto de tensión como de corriente. Los valores calculados son enviados a una PDC (Centro de Procesamiento de Datos). A cada uno de los datos calculados se le aplica una marca de tiempo dada por el módulo GPS, específicamente el tramo UTC que es la marca global de tiempo. La PMU fue desarrollada en base a un microcontrolador STM32F407VG para la captura de muestras con conversores A/D de 12 bits y un módulo basado en un SoC ESP32 como unidad de cálculo y comunicación con el PDC, utilizando además un módulo de posicionamiento global (GPS) para obtener la marca de tiempo UTC para cada una de las mediciones realizadas y asi poder sincronizarlas, ● PDC (Centro de Procesamiento de Datos): Esta parte del proyecto es la que recibe los valores calculados por la PMU y los presenta en dos diagramas fasoriales, uno para la tensión y otro para la corriente, ambos fasores con su marca temporal. Gracias a ésta, la PDC la compara con una onda patrón ideal y de esta comparación surge la detección de las diferentes perturbaciones que se pueden tener en una fase del tendido eléctrico en un determinado instante de tiempo. En este caso, se guarda el dato del fasor (Valor RMS, ángulo de fase, instante de tiempo) para que quede registro de lo sucedido y además se activa una alarma la cual va asociada a una alarma de aviso. El desarrollo de éste fue realizado en Python, con una plantilla de gráficos fasoriales, al cual se le agregó un socket de comunicación UDP para hacer posible la recepción de las mediciones tanto por WiFI o Ethernet cableada de la PMU a la PC donde esta la PDC.