Formulación de una teoría tensorial de la potencia eléctrica : aplicaciones al estudio de la calidad de la energía

Abstract

La tesis presenta, en primer lugar, una revisión crítica del estado del arte de las definiciones de potencia en régimen no sinusoidal a través de un estudio de aquéllas que se consideran de mayor impacto. En base a esta revisión, se propone un nuevo formalismo matemático (tensor instantáneo de potencia) utilizado para representar analítica y geométricamente los conceptos de potencia en régimen no sinusoidal y desbalanceado. Con la descripción tensorial de los fenómenos eléctricos en términos de los conceptos de potencia es posible medir, evaluar y compensar de una manera integral a los sistemas eléctricos en régimen no-sinusoidal, permitiendo establecer pautas que definen cuantitativamente la “calidad de potencia”. En segunda instancia, se propone un indicador global de desviación (en su versión instantánea y eficaz) basado en el análisis tensorial de la potencia eléctrica, el cual, es utilizado para evaluar el deterioro de la calidad de la potencia. Experimentalmente se ha diseñado y construido el prototipo de un medidor virtual que permite medir el deterioro de la calidad de la potencia en sistemas polifásicos, bajo las condiciones más generales de cargas asimétricas no lineales, señales de tensión y corrientes fuertemente distorsionadas, incluyendo formas de ondas no-estacionarias. Finalmente, las bases para construir mapas de pérdida de calidad de la potencia, debidos a eventos de estado estacionario y no-estacionario, son presentadas como perspectiva de aplicación / Abstract: The thesis presents initially a critical revision of the state-of-the-art of the definitions of power in non-sinusoidal regime through a study of which they are considered of greater impact. On the basis of this revision, a new mathematical formalism (instantaneous power tensor) used to represent analytically and geometrically the power concepts in non-sinusoidal, unbalanced regime is proposed. With the tensor description of the electrical phenomena in terms of the power concepts it is possible to measure, to evaluate and to compensate of a global way the electrical systems non-sinusoidal, allowing to establish you rule that they quantitatively define the “power quality”. In second instance, a deviator global indicator (in its instantaneous and effective version) based on the tensor analysis of the electric power sets out, which, is used to evaluate the deterioration of the power quality. Experimentally it has been designed and constructed the prototype of a virtual measurer that allows to measure the deterioration of the power quality in multiphase systems, under the most general conditions of nonlinear asymmetric loads, signals of tension and currents strongly distorted, including non-stationary waveform. Finally, the bases to construct losses maps of power quality in electrical networks, had to events of stationary state and non-stationary, are exposed as perspective of application.