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Análisis de calidad de energía en el sistema de servicios auxiliares de las Unidades de Generación de la Central Hidroeléctrica Pucará
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022-03) Velasco Sarabia, Bryan Manrique; Zurita Delga, Monserrate Elizabeth; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
El presente proyecto de investigación se desarrolló en la Central Hidroeléctrica Pucará, con el objetivo de analizar la calidad de energía en el sistema de servicios auxiliares de las unidades de generación, lo que permitirá identificar las perturbaciones presentes en el sistema, debido a problemas como el arranque intempestivo de bombas de enfriamiento de la Unidad 2, y parpadeo de luminarias. El desarrollo de este estudio está enfocado en las normativas IEEE std 1159-2019 e IEEE std 519-2014, mismas que permiten evaluar los límites establecidos para dar cumplimiento a los indicadores de calidad de energía tomando como base las mediciones realizadas con el analizador de redes Fluke 435 II. Para validar las propuestas de soluciones planteadas de acuerdo al análisis realizado se simula el sistema de servicios auxiliares y servicios generales utilizando el software Etap. Del análisis de datos se determinó: la presencia de armónicos 3, 5 y 7 que no cumplen con los valores límites de la normativa en los servicios generales, y un factor de potencia por debajo del 0,92 en los servicios auxiliares de la unidad 1 y en el tablero de bombas de agua de enfriamiento de la unidad 2, para dar solución se ha propuesto la implementación de filtros pasivos sintonizados y banco de condensadores. Por medio del estudio se obtuvo los indicadores de la calidad de energía, además se realizó el levantamiento técnico de información y las características de las cargas conectadas al sistema, logrando identificar aquellos indicadores que con cumplen con la normativa.
Análisis de estabilidad de pequeña señal de microrredes conectadas a sistemas de distribución.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi; UTC, 2021-08) Acosta Muñoz, Henry Nelson; Guaras Caisaluisa, Cristian Ariel; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
A medida que ha aumentado el nivel de producción de energía eléctrica a partir de fuentes no convencionales, y su incorporación en los sistemas eléctricos de distribución, han generado mayor incertidumbre y preocupación por las alteraciones que provocan en la estabilidad angular de los sistemas convencionales. En este proyecto se realiza el análisis de estabilidad de pequeña señal de Microrredes conectadas a sistemas de distribución. En primera instancia se realizó una recopilación bibliográfica del análisis de estabilidad de pequeña señal al incorporar una Microrred a un sistema de distribución convencional. Posteriormente se seleccionó 2 casos de estudio propuestos en el estándar IEEE, de 9 y 14 barras, a partir de estos se plantearon 2 escenarios, en el primero aplicando el análisis modal se implementa un algoritmo en Matlab, donde no se incorporan fuentes de generación renovable, únicamente se emplean fuentes convencionales, con la finalidad de usar cómo referencia para el siguiente escenario propuesto. A continuación, para validar los resultados obtenidos se realizó una simulación en el software DIgSILENT PoweFactory, para lo cual se modeló el sistema de excitación IEEE Tipo I, debido que no se encuentra disponible en las librerías de la herramienta utilizada. Por otra parte, en el segundo escenario se simulan los casos de estudio, en los que se introduce la generación renovable al sistema. Finalmente, los resultados obtenidos muestran que la incorporación de Microrredes a sistemas convencionales poco amortiguados tiene un impacto negativo en el nivel de amortiguamiento del sistema.
Análisis de sobretensiones en la línea de extra alta tensión a 500 kv del sistema nacional interconectado de Ecuador mediante la herramienta de simulación Atp Draw
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022-03) Calle Guaña, John Henry; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
El presente proyecto de investigación propone un modelo del sistema de transmisión a 500 kV del Sistema Nacional Interconectado incluyendo la interconexión Ecuador-Perú y el futuro sistema de transmisión Pasaje-Santiago, con el propósito de evaluar las sobretensiones temporales (TOV), de maniobra (SOV) y asociadas a descargas atmosféricas (LOV), que podrían producirse por eventos internos o externos en la red. Basándose en la infraestructura expuesta en el Plan de Expansión de la Transmisión y en los criterios de coordinación de aislamiento presentados en las normativas IEC 60071-1, IEC 60071-2, IEC 60071-4 e IEEE Std 1313, se realizó la construcción del modelo de red en el software ATP Draw. Luego, se evaluaron las amplitudes de las sobretensiones bajo diferentes escenarios de operación y se compararon dichas magnitudes con los niveles referenciales del aislamiento utilizado en el sistema de 500kV.
“Análisis del fenómeno de ferroresonancia en transformadores de potencia”
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2021) Mora Reinozo, Franklin Vinicio; Quituizaca Tigre, Klever Ismael; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
La transformación de la energía es uno de los aspectos más importantes dentro de un sistema eléctrico de potencia, donde el transformador cumple una función esencial, por lo que se debe proteger al transformador ante los eventos que puedan afectar su integridad. La ferroresonancia ocasiona perturbaciones dentro del sistema eléctrico, que provocan variaciones de voltaje causando problemas de calidad y seguridad. Este trabajo analiza el fenómeno de Ferroresonancia en Transformadores de Potencia, para el desarrollo del estudio presentado, se utilizó el método de investigación analítico y sintético, que se basa en la investigación literaria, recopilando información de distintos autores, y permiten conocer a profundidad los principios teóricos, causas y efectos característicos del fenómeno de ferroresonancia. Se consideran tres herramientas de simulación para el análisis de fenómenos transitorios ampliamente utilizados en el área eléctrica, como son: ATPDraw, PSCAD y Simulink, donde se pretende comprobar la respuesta de los transformadores frente al fenómeno de ferroresonancia, determinando que la conmutación de las fases que alimentan al transformador es una condición clave para la formación de ferroresonancia, también se determina la influencia del valor de capacitancia y la conexión del devanado primario del transformador, donde el valor de la capacitancia es determinante en la magnitud de la sobretensión resultante.
Análisis energético de una edificación mediante la herramienta de código abierto Openstudio
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022-03) Chicaiza Rodríguez, Jonathan Andrés; Vilcasana Bravo, Byron Jefferson; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto de investigación se realiza el análisis de la eficiencia energética en edificaciones mediante la herramienta de código abierto OpenStudio aplicando normativas como: ASHRAE 90.1-2016, Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC) y ARCONEL 003/18. En primera instancia, se realizó una investigación bibliográfica de normativas de eficiencia energética en edificaciones. Posteriormente se buscó información acerca de los planos arquitectónicos del edificio Matriz UTC, planillas de consumo de energía eléctrica mensual del año 2019 y se realizó el levantamiento de cargas eléctricas mediante una visita IN SITU. Luego, se planteó tres casos de estudio que consisten en simular el edificio en el software OpenStudio en condiciones actuales, inclusión de sistemas HVAC como calefacción, ventilación, servicio de agua caliente que ayuda con el confort térmico y la energía fotovoltaica para reducir costos de energía eléctrica. Además, se hace una comparación de la producción de energía fotovoltaica en MWh/año tanto en el software PVsyst y OpenStudio.
Aplicación de métodos deterministas para la planificación de la expansión de la red de transmisión en Ecuador
(Ecuador : Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2023) Lata Gualancañay, Alex Dario; Quintero Ross, Fausto Andrés; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto de investigación se desarrolló el modelamiento de métodos deterministas para la planificación de la expansión de la trasmisión (PET), con el propósito de evaluar el mejor modelo de planeación, para satisfacer el progresivo incremento que sufre la demanda eléctrica en redes de trasmisión, y poder transportar la respectiva cantidad de energía eléctrica proyectada a un respectivo horizonte determinado de tiempo de estudio 2022 – 2032.
Caracterización del aislamiento eléctrico en sistemas de distribución: modelos y aplicaciones
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022) Campuez Gualacata, Francisco Javier; Vega Chitupanta, Mauro Vinicio; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto de investigación, se caracteriza el aislamiento eléctrico en los sistemas de distribución para de evaluar las sobretensiones de maniobra (SOV) y descargas atmosféricas (LOV) que podrían producirse por eventos internos o externos en la red mediante recopilación de los resultados obtenidos a través de ensayos realizados en el laboratorio de Alto Voltaje F-CIYA, para luego desarrollar la simulación en el software ATPDraw considerando las condiciones atmosféricas del lugar de estudio. Además, se evalúan las amplitudes de las sobretensiones bajo diferentes escenarios de operación y se las comparará con los niveles referenciales del aislamiento y datos obtenidos en los ensayos. Para la investigación se han tomado una muestra de seis aisladores, cuatro transformadores y dos cables, disponibles en el laboratorio de alto voltaje F-CIYA, como técnica principal se utilizaron registros de pruebas considerando los procedimientos y criterios de aceptabilidad definidos por la normativa de IEEE o IEC. Los resultados obtenidos permitieron verificar que todos aisladores cumplieron con los criterios de aceptación en base a la norma ANSI/IEEE Std 4-1978. En los transformadores, uno de cuatro cumplió con los aspectos técnicos según la norma IEEE Std 43-2013. Finalmente, en los cables se observó un comportamiento correcto tanto del XLPE preensamblado de 1kV, como del XLPE polietileno reticulado de 15kV donde cumplieron con los criterios de aceptación según la norma IEEE Std 141–1993 en ensayos iniciales.
Coordinación de protecciones en Sistemas Eléctricos de Distribución considerando la introducción de generación distribuida
(Ecuador : Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2023) Mayorga Lozada, Nicolas Alejandro; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
Los sistemas de distribución están en un crecimiento constante, por lo que es importante implementar nuevas tecnologías de generación para satisfacer toda la demanda. La Generación distribuida (GD) es una fuerte alternativa en el Ecuador, ya que el país cuenta con abundantes recursos naturales para generación de energías renovables, sin embargo, la inclusión de GD a la red eléctrica afecta los valores de operación y corrientes de cortocircuito, por ende a la coordinación del sistema de protecciones eléctricas existente y en consecuencia es necesario realizar un reajuste para su adecuado funcionamiento.
Desarrollo de casos de estudio en base al sistema nacional interconectado de Ecuador para el análisis de sistemas eléctricos de potencia
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022-03) Reinoso Acosta, Robinson Daniel; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto de investigación se realizó el modelado del SNI de Ecuador para desarrollar casos de estudio considerando información por parte de CELEC-TRANSLECTRIC y el Plan Maestro de Electrificación (PME) actual para obtener un modelo en base a la topología del diagrama unifilar del SNI y proceder a modelar las zonas expuestas en el PME. Se utilizó el software PowerFactory de DIgSILENT, en donde se incluyeron los elementos característicos del SEP, en el cual se pueden obtener simulaciones en régimen permanente y transitorio. Para comprobar que el sistema modelado en PowerFactory se asemeja con el SNI real, se cargaron los transformadores del SNI con valores obtenidos del reporte posoperativo de CELEC-TRANSELECTRIC perteneciente al día doce de enero del 2021, se obtuvieron valores de cargabilidad de transformadores y voltaje en las barras del SNI similares con pequeñas variaciones y en algunos casos con errores mayores al 5%, lo cual demuestra la incertidumbre del modelo. Luego, se diseñaron casos de estudio para el análisis de flujo de potencia, estabilidad y contingencias en base a la revisión de referencias para determinar el comportamiento del SNI para los años 2022 y 2027. Finalmente, PowerFactory arrojó valores de voltaje en barras dentro de los límites de operación normal CENACE (5%) para el estudio de flujo de potencia y contingencias. Para el análisis de estabilidad transitoria se consideraron dos casos: falla en la línea de transmisión Riobamba-Taday y la salida de la unidad 2 de la central Hidroeléctrica San Francisco, para lo cual el sistema no presentó problemas de estabilidad. Para finalizar se redujo el SNI modelado al sistema de 500 kV mediante equivalentes de red.
Desarrollo de casos de estudio en base al sistema nacional interconectado de Ecuador para el análisis de sistemas eléctricos de potencia
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022-03) Reinoso Acosta, Robinson Daniel; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto de investigación se realizó el modelado del SNI de Ecuador para desarrollar casos de estudio considerando información por parte de CELEC-TRANSLECTRIC y el Plan Maestro de Electrificación (PME) actual para obtener un modelo en base a la topología del diagrama unifilar del SNI y proceder a modelar las zonas expuestas en el PME. Se utilizó el software PowerFactory de DIgSILENT, en donde se incluyeron los elementos característicos del SEP, en el cual se pueden obtener simulaciones en régimen permanente y transitorio. Para comprobar que el sistema modelado en PowerFactory se asemeja con el SNI real, se cargaron los transformadores del SNI con valores obtenidos del reporte posoperativo de CELEC-TRANSELECTRIC perteneciente al día doce de enero del 2021, se obtuvieron valores de cargabilidad de transformadores y voltaje en las barras del SNI similares con pequeñas variaciones y en algunos casos con errores mayores al 5%, lo cual demuestra la incertidumbre del modelo. Luego, se diseñaron casos de estudio para el análisis de flujo de potencia, estabilidad y contingencias en base a la revisión de referencias para determinar el comportamiento del SNI para los años 2022 y 2027. Finalmente, PowerFactory arrojó valores de voltaje en barras dentro de los límites de operación normal CENACE (5%) para el estudio de flujo de potencia y contingencias. Para el análisis de estabilidad transitoria se consideraron dos casos: falla en la línea de transmisión Riobamba-Taday y la salida de la unidad 2 de la central Hidroeléctrica San Francisco, para lo cual el sistema no presentó problemas de estabilidad. Para finalizar se redujo el SNI modelado al sistema de 500 kV mediante equivalentes de red.
Diseño de un sensor de campo magnético mediante el estudio de la corriente inducida para detectar descargas atmosféricas.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi; Facultad de Ciencias de la Ingeniería y A plicadas., 2020-02) Naula Allaica, Sandra Maribel; Tubón Lagua, Edison Danilo; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto desarrolla un prototipo de sensor de campo magnético para detectar descargas atmosféricas aplicando el principio de la corriente inducida. En primera instancia, se estudiaron modelos de detectores utilizados en investigaciones preliminares por diferentes autores vinculados al estudio de los fenómenos atmosféricos. Además, se estudiaron detectores de descargas atmosféricas comerciales con la finalidad de interpretar el principio de funcionamiento de estos y sus aplicaciones. Los parámetros de diseño del detector que se obtuvieron de estudios previos fueron: la forma de la antena, su tamaño, el número de vueltas del bobinado y el material de construcción. Se definió entonces, utilizar una antena de lazo de forma cuadrada debido a que tiene mayor alcance de recepción a variaciones de campos magnéticos, en la cual se induce el flujo magnético producido por la fuente de CEM (Campos Electro Magnéticos), en el bobinado de la antena. Posteriormente la señal ingresa a un circuito en el cual las frecuencias Inferiores a 10 kHz y superiores a 15 kHz se discriminan. El tratamiento de la señal se lo realiza con Arduino Mega, y además es el canal de comunicación con el interfaz de LabView en el cual se muestra de forma gráfica el comportamiento del campo magnético y el conteo de variaciones de campo respecto a una referencia (setpoint), este último se almacena en forma de datos con fecha, hora y el valor correspondiente de campo magnético. Respecto a los aspectos constructivos de la carcasa del sensor y la cubierta de la antena, se consideró el uso de material no corrosivo como el polietileno, dado que tiene una excelente resistencia a la degradación causada por acciones de microorganismos. Además, cuenta con una microSD de 4 GB, con la capacidad de almacenar 10435 datos y baterías de LiPo con autonomía de 18 horas.
Diseño de una herramienta informática para el dimensionamiento de elementos de patio de subestaciones eléctricas.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi; UTC., 2021-03) Coro Manitio, Merlin Damián; Tipán Guamán, Jhonny Marcelo; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
Este proyecto tiene como finalidad desarrollar una herramienta informática en donde se cohesionen las normativas que hacen referencia al dimensionamiento de los equipos de patio de una subestación, también denominados elementos primarios: Transformador de potencia, transformador de potencial, transformador de corriente, interruptor de potencia, seccionador y descargador de sobretensión. Para ello, previamente se requieren los siguientes estudios: coordinación de aislamiento, análisis de cortocircuito, y análisis de flujos de potencia. Mediante la herramienta GUI (Interfaz gráfica de usuario) del software Matlab, se ha diseñado una interfaz que permite ingresar los datos obtenidos de los estudios anteriormente mencionados: potencia de la subestación, niveles de tensión, altura del emplazamiento e incluso parámetros ambientales de la zona geográfica donde se instalará la subestación. Finalmente, se validan los resultados obtenidos tomando como referencia dos casos base, la primera es la subestación NIF 115/13.8 kV, ubicada en Venezuela, sector El Furrial, con una potencia de 50 MVA. Mientras que para el caso 2, se tomó como referencia las características técnicas del proyecto de ampliación, con capacidad de transformación de 138/22,9/13,8 kV, de la subestación CHIMBOTE 1, que tiene una potencia de 250 MVA, ubicada en Perú, en la cuidad de Chimbote.
“Estudio de la distribución de campos electromagnéticos en subestaciones eléctricas de media y alta tensión”
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2021-03) Minchala Lligüi, Néstor Patricio; Velasco Sarabia, Carol Lizbeth; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
Al existir un flujo de potencia desde la generación hasta el consumidor final, todos los elementos de un sistema eléctrico de potencia (SEP) están siendo atravesados por una carga eléctrica en movimiento, es por esta razón que se convierten en una fuente de constante generación de campo eléctrico y campo magnético (CEM). En este proyecto se realiza un estudio de la distribución de campos electromagnéticos en subestaciones eléctricas de media y alta tensión. En primera instancia, se realizó una recopilación bibliográfica del campo eléctrico, campo magnético, y los CEM en los sistemas eléctricos de potencia. Luego, se consolidó una base de datos de las mediciones de CEM y las características técnicas de las subestaciones pertenecientes al Sistema Nacional de Transmisión. A continuación, mediante el método de imágenes reflejadas se calcula de manera analítica los campos electromagnéticos para las líneas entrantes y salientes, barras de una subestación y empleando lo propuesto por la normativa UNE-CLC/TR 50453 IN para el transformador de potencia, con este cálculo propuesto se procede a la creación de una interfaz utilizando la herramienta GUI de Matlab para visualizar la distribución de los CEM en la subestación Tena. Finalmente, utilizando el software QuickField versión estudiantil se simula la distribución de los campos electromagnéticos de los elementos principales de la subestación (líneas, barras y transformador), para realizar un análisis comparativo entre los datos obtenidos de la simulación con los resultados del cálculo y contrastarlos con la información disponible en la base de datos.
Evaluación de la Flexibilidad del Mix de Generación propuesto en el Plan Maestro de Electricidad del Ecuador
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi; (UTC), 2024-03) Haro Cachaguay, John Jairo; Perdomo Montachana, Erika Lizeth; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
Ante el crecimiento constante de la demanda eléctrica y la introducción de fuentes de energía renovable variable (ERV), la evaluación de la flexibilidad del mix de generación se vuelve crucial para entender cómo este conjunto de fuentes puede adaptarse a diversos escenarios. En este trabajo de investigación se lleva a cabo la evaluación de la flexibilidad del mix de generación propuesto en el plan maestro de Electricidad del Ecuador, con el fin de medir la capacidad de adaptación del sistema frente a variaciones en la demanda y la generación de energía. Para ello, se realizó una revisión sistemática de la literatura, donde se seleccionó como una herramienta idónea para este tipo de estudios es la plataforma LEAP-NEMO. Para Ecuador, se proyectó la demanda de energía eléctrica para el período 2023-2050, utilizando un modelo lineal logarítmico multivariable y considerando tres escenarios de crecimiento del PIB: menor, medio y mayor. La demanda es utilizada como entrada a LEAP para simular a detalle el sistema de generación de electricidad de Ecuador tomando como año base a 2022. La expansión de la generación es un problema de optimización lineal que se resuelve utilizando NEMO y contemplando tres escenarios: BAU, ERV-Target y ERV con almacenamiento. Finalmente, se calculan los índices flexibilidad del mix de generación para cada escenario. Los resultados obtenidos permiten evidenciar que, en el escenario de ERV más almacenamiento el sistema es más flexible desde el punto de vista de la ENS y la reserva. Sin embargo, costo de producción es 997,59 MMUSD más que los otros dos escenarios.
Evaluación de la operación del sistema eléctrico ecuatoriano con integración de energías renovables no convencionales utilizando herramientas Open Source.
(Ecuador : Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2023-08) Vásquez Barba, Dennis Bayardo; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En el presente proyecto de investigación, se desarrolló el despacho económico del Sistema Nacional Interconectado con el objetivo de evaluar su operación, esto se realizó mediante la utilización de una herramienta computacional tipo Open Source denominada PowNet, diseñada para determinar el compromiso de unidades que minimiza los costos operativos y permitir la incorporación de fuentes de energía renovables no convencionales en el sistema eléctrico ecuatoriano. Para evaluar la operación se desarrolló un modelo reducido del sistema eléctrico ecuatoriano compuesto por 51 barras utilizando el software DigSILENT Power Factory. La simulación de la operación del sistema eléctrico se realizó utilizando un horizonte de planificación para todo el año, que incluyó 8760 horas. Se combinaron datos proporcionados por el Operador Nacional de Electricidad (CENACH), con datos generados a partir de técnicas de aproximación propias, que permitieron definir los parámetros del modelo de opimur ACIÓN que utiliza Pownet. Utilizando el solucionador Gurobi, se obtuvieron resultados para dos escenarios despacho hidrotérmicos y despacho con introducción de fuentes renovables variables. Finalmente, se realizó una comparación entre el despliegue realizados por Pownet y el CENACE para validar las soluciones obtenidas y concluir que la propuesta desarrollado este trabajo resulta una alternativa válida para evaluar el sistema eléctrico ecuatoriano.
Evaluación de la resiliencia del sistema de transmisión de Ecuador ante incendios forestales
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2024-08) Maldonado Quiñonez David Alejandro; Simbaña Iza, Jeremy Sebastián; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
The increasing occurrence of natural meteorological hazards, such as wildfires, cyclones, and floods, poses a significant risk to the continuity of electricity supply. Although these events are relatively rare, their effects can be extremely severe, highlighting the importance of assessing and mitigating their impact. In this context, it is essential to incorporate the concept of resilience into the power system to understand its ability to withstand, recover, and adapt in the face of high-impact, low-probability disruptive events. This work focuses on evaluating and strengthening the resilience of Ecuador’s transmission power system against wildfires. To achieve this, a multi-stage methodological framework is proposed to characterize wildfires, assess their impact on the components of electrical networks, and analyze the system’s response. Additionally, strategies are identified to mitigate the impact of these events and enhance the resilience of the transmission system. This work uses a novel model to characterize wildfires, considering physical and environmental parameters, as well as a specialized resilience model to calculate the probability of failure in overhead line conductors due to wildfires. Furthermore, a direct current optimal power flow model (DC-OPF) with losses, implemented in AMPL, is incorporated to evaluate the system’s response. The resilience metrics used include the energy not supplied (ENS), EIU, and the FLEP metrics derived from the conceptual resilience trapezoid curve. The proposed methodology is applied to a real case study, using data from Empresa Eléctrica Quito S.A., modeled in DIgSILENT Power Factory, and considering historical records of failures in electricity networks in the Metropolitan District of Quito due to wildfires. The results demonstrate that the assessment and implementation of enhancement strategies in transmission networks exposed to wildfires increase the resilience of the power system. In conclusion, the methodology developed in this work strengthens the power system’s ability to respond to wildfires and will contribute to the planning and development of more resilient electrical infrastructures in the Ecuadorian context.
Evaluación de seguridad del sistema eléctrico de distribución de la empresa eléctrica Elepco s.a mediante análisis de contingencias
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022-03) Bernal Rivera, Pablo Andres; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto el análisis del sistema de distribución de la Empresa Eléctrica de Cotopaxi (ELEPCO S.A.) con el propósito de evaluar las perturbaciones provocadas por apagones o por cortocircuito del sistema eléctrico, la presente investigación desarrollará un estudio basado en el criterio de evaluación N-1 (análisis de contingencias ) obteniendo una mayor confiabilidad y seguridad en el sistema de distribución. Por medio del diagrama unifilar general perteneciente a la empresa ELEPCO S.A., se estableció el modelamiento de la red del sistema de distribución en el software PowerFactory permitiendo verificar la seguridad de un sistema en condiciones normales y de perturbaciones. Estas violaciones pueden suscitar interrupciones del sistema de manera parcial o controlada. El propósito de este trabajo de investigación es analizar el efecto que tienen las contingencias provocadas con interrupciones sobre el nivel de voltaje que tienen los componentes en el sistema eléctrico de Cotopaxi, para seleccionar y clasificar todas las contingencias según su particular caso de estudio y en consecuencia aplicar la acción correctiva. A continuación, mediante la simulación utilizando del software Digsilent PowerFactory versión estudiantil 2021, se calculará de manera analítica las contingencias y la confiabilidad del sistema, comparando que los niveles de tensión cumplan con la normativa propuesta ARCNNER 002/20, de la información disponible en la base de datos de la empresa eléctrica ELEPCO S.A.
Evaluación en régimen permanente de un modelo georreferenciado del sistema de distribución de la Empresa Eléctrica Cotopaxi
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2022) Pallo Oña, Cristian David; Rumipamba Rumipamba, Luis Efraín; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En este proyecto de investigación se realizó el modelo georreferenciado del sistema de distribución de la Subestación San Rafael, con el propósito de analizar el comportamiento del sistema en estado estable y se incluyeron eventos de cortocircuitos y contingencias, que podrían producirse por sucesos internos y/o externos. Para modelar el sistema georreferenciado se utilizaron los software: ArcGIS y DigSILENT PowerFactory, considerando la información proporcionada por la empresa eléctrica “ELEPCO S.A.”. en donde se identificaron los elementos principales de los que está compuesto el sistema. Para la creación del sistema de distribución se partió de la delimitación del área que cubre la subestación San Rafael dentro de ArcGIS. Una vez obtenida toda la información relevante se procede a la creación de los formatos “SED” y “Línea” usando Excel. Luego, se generó el formato DGS, el cual es la unión de los dos formatos mencionados anteriormente mediante la ocupación de una macro, de donde se obtienen las características geográficas y eléctricas de los elementos que serán creados dentro de PowerFactory. Finalmente, se realizaron estudios en régimen permanente considerando variaciones de demanda dentro de la red, en donde se analizaron flujos de potencia desbalanceados, análisis de cortocircuitos y análisis de contingencias obteniendo como resultado que, el sistema se mantiene operando dentro de los límites establecidos por la regulación ARCONEL 005/18 para los niveles de tensión, en condiciones de contingencia N-1.
Expansión de la Generación del Sistema Eléctrico Ecuatoriano considerando escenarios de cambio climático para el periodo 2022-2040.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi; (UTC), 2024-03) Albuja Freire, Marco Andrés; Guamani Alpusig, Carlos Damian; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
El sector eléctrico de Ecuador, con su alta dependencia de la hidroelectricidad, se enfrenta a desafíos significativos en el contexto del cambio climático. Los escenarios de estiaje, cada vez más frecuentes y severos, amenazan la soberanía energética del país. Esta investigación busca evaluar el impacto de los cambios climáticos en la expansión de la generación a largo plazo, con énfasis en la generación hidroeléctrica en Ecuador. Se emplea un enfoque integrado que combina métodos como la proyección de la demanda eléctrica mediante regresión multivariable y el análisis del efecto del cambio climático en el caudal asegurado con una probabilidad del 95%. Se utiliza el modelo SimSEE para estimar los posibles cambios en la expansión de la generación de Ecuador. Para ello, se recopilaron datos de las centrales generadoras en funcionamiento en Ecuador y de los proyectos contemplados en el Plan Maestro de Electricidad 2018-2027(PME). Se presentan cinco escenarios de estudio, donde se considera un factor de disponibilidad (FD) típico y un FD afectado por el cambio climático para cada hidroeléctrica modelada. Los resultados muestran que para el año 2033, la aportación de generación de energía hidroeléctrica se reduce en 3.41% respecto al año 2023 debido a la incorporación de tecnologías de generación renovable variable. Este estudio proporciona información valiosa para los planificadores energéticos y los responsables de la toma de decisiones al considerar la expansión de la generación de energía renovable en un contexto de cambio climático.
Implementación de un modelo multietapa de planificación conjunta de la expansión de la generación y transmisión para el sistema nacional Interconectado de Ecuador.
(Ecuador : Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2023-08) Aguaiza Quinapanta, Cristhian Paul; Ortiz Atiaja, Patricio Alexander; Guamán Cuenca, Wilian Patricio
En el contexto actual de una creciente demanda de energía y la necesidad de una planificación eficiente y sostenible de los sistemas eléctricos, la implementación de un modelo multietapa de planificación conjunta de la expansión de la generación y transmisión se presenta como una alternativa estratégica frente a la planificación tradicional por separado, que ha generado costos adicionales y limitaciones ante el crecimiento de la demanda energética. En este trabajo de investigación se implementa un modelo multietapa de planificación conjunta de la expansión de la generación y transmisión para el Sistema Nacional Interconectado de Ecuador (SNI) con la finalidad de evaluar soluciones que minimicen los costos de operación y construcción de nueva infraestructura. Se aplica un modelo de programación lineal entera mixta MILP para analizar la expansión de la generación y transmisión eléctrica en el Ecuador para el período 2018-2031. Para ello, se utiliza como punto de partida, un sistema equivalente reducido del SNI de Ecuador, desarrollado por los autores y denominado 56-Bus SNI Ecuador System, a niveles de 230 kV y 500 kV. Los resultados obtenidos permiten demostrar que la planificación conjunta puede reducir significativamente los costos de inversión y operación a largo plazo con respecto a la planificación separada. Finalmente, este trabajo representa una importante contribución a la optimización de la planificación de la expansión de la generación y transmisión de Ecuador, ofreciendo una visión más integrada y rentable para el futuro de la infraestructura eléctrica.

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