Evaluación de la calidad de la potencia eléctrica, mediante la medición de entropía del campo magnético radiado en inmediaciones al transformador

Abstract

El monitoreo de los sistemas eléctricos se convierte en un tema estratégico principalmente para las compañías de energía y el sector industrial. Los esfuerzos van dirigidos en la implementación de metodologías que permitan evaluar la calidad de la energía con el mínimo impacto posible a la operación normal de la red. Actualmente, se encuentran sistemas de monitoreo de tiempo real en la supervisión de diferentes variables tanto eléctricas, como químicas y mecánicas. Sin embargo, debido a los costos de implementación y personal especializado, su implementación es reducida. Se debe pensar en aplicar métodos prácticos y de fácil uso para evaluar la calidad de la energía en un sistema eléctrico. El transformador es el elemento principal dentro de la red, puesto que realiza la conexión eléctrica entre el operador de red y el usuario final. El punto de encuentro para las perturbaciones generadas provenientes del sistema de distribución o de las instalaciones del cliente también conocido por sus siglas en inglés “Point of common coupling (PCC)” es el más cercano al trasformador. En este sentido, se requieren de métodos que realicen un diagnóstico de las condiciones de onda a la que se expone el transformador, métodos que no requieran de herramientas que necesiten de tiempos considerables, principalmente, en las medidas de variables eléctricas de la red o de pruebas que requieran de la intervención directa del transformador. Las técnicas no invasivas como la de emisión acústica y emisión infrarroja son acertadas para un primer diagnóstico. La presente tesis plantea un método no invasivo que toma como indicador de calidad la entropía de la señal electromagnética radiada del sistema. Para llevar a cabo este propósito, el trabajo se divide en tres etapas: La primera, observar el comportamiento de la entropía ante la irregularidad de la señal debido a fenómenos de distorsión. En la segunda, se realiza una comparación de las medidas de entropía con índices tradicionales para evaluar la calidad de la potencia. Finalmente, en la tercera etapa, se realiza una prueba de campo en la que la entropía de la señal magnética radiada indica la presencia de perturbaciones en la red en inmediaciones del transformador

Abstract : Electrical systems monitoring is a strategic issue, principally for energy companies and for industrial sector. The efforts are directed to the implementation of methodologies that allow the evaluation of the energy quality with the minimum impact to the normal operation of the network. Nowadays, real time monitoring systems supervise different variables, such as electrical, chemical and mechanical in order to monitor the system elements. However, the implementation of these monitoring systems is reduced as a consequence of its implementation cost and required specialized staff. Then, it is necessary to developed more practical and easy-to-use methods for evaluating the energy quality in an electrical system. The transformer is the principal element of the network because, it provides the electrical connection between the network operator and the final customer; meaning that, this is the meeting point of the perturbations generated by the electrical distribution system and/or customer's installation. This point is called “Point of Common Coupling” (PCC) and it is the closest point to the transformer. In this sense, efficient diagnosis methods for the electrical wave conditions undergone by the transformer, are required. These methods need to be short time consuming principally, when direct intervention or disconnection of the transformer are required. Non-invasive techniques like acoustic and infrared emission are suitable for a first diagnostic. This thesis proposes a non-invasive method. Which takes the entropy of electromagnetic wave irradiated from the electrical system as an indicator of quality. In order to achieve this goal, the work is divided into three stages: In the first stage, it is observed the behavior of the entropy regarding the signal irregularity due to distortion phenomena. In the second stage, a comparison of the entropy measurement versus traditional power quality indicators is carried out. Finally, in the third stage, an experimental test is developed in a real distribution system, where the entropy of the magnetic signal radiated shows the presence of disturbances in the network near the transformer