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Simulación de Sistemas Eléctricos – Cortocircuito y GPR Ing. MSc. Juan Fdo Piñeros Saldarriaga

Simulación de Sistemas Eléctricos - Ing Juan Fdo Piñeros

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Juan Fdo. Piñeros Saldarriaga     

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Ingeniero Electricista – U. Nacional - Sede Medellín (2008), Magister en Ingeniería – Universidad de Antioquia (2016). Ingeniero de diseño, Gestor Capital Intelectual y Líder de proyectos en Ingeniería Especializada S.A. (2006-2013) Analista de Aseguramiento de la Operación – XM, Equipo de Análisis de Eventos y Protecciones (2014 - Actual). Ha sido docente de los cursos de Simulación de Sistemas de Potencia en la UdeA y Protecciones Eléctricas en la Universidad del Norte. Experiencia con ATP en estudios especiales en sistemas de 10kV, 13.8kV, 44kV, 60kV, 115kV, 138kV, 220kV, 230kV y 500kV, en diversos temas como: ✓ Estudios de sobretensiones temporales, de maniobra y rayo, ✓ Cortocircuito, Cálculo de GPR - distribución de corrientes ✓ Arranque Motores, Inrush en Transformadores ✓ Flujo armónico, barrido en frecuencia, análisis de resonancia ✓ DBM – módulos para aplicaciones especiales ✓ TACS – control de sistemas de potencia (SVC, VCO, registro variables) ✓ MODELS - Simulación arco secundario, cadenas de aisladores, relé de mando sincronizado, control de compensación serie. Miembro del Canadian/American EMTP User Group Contacto: [email protected] skype: juanesfp25

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Ayuda en la comprensión de conceptos ◦ Por ejemplo sobretensiones, acoples capacitivos, inductivos, resonancia.

Herramienta para Diseño ◦ Coordinación de aislamiento, Maniobras operativas, Filtros, Sistemas de puesta a tierra, coordinación de protecciones etc.

Diagnóstico de problemas ◦ Problemas de sobretensiones, sobrecorrientes, regulación, desbalances, resonancias etc.

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- Aprender… -

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Aprendan los conceptos asociados a la simulación de sistemas eléctricos con ATP (con énfasis en Cortocircuito y GPR). Aprendan a seleccionar un modelo de acuerdo con la necesidad específica de simulación

Aprendan a realizar las simulaciones básicas - intermedias en ATP para cálculo de Cortocircuito y GPR Aprendan a analizar los resultados de simulaciones.

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Fue concebido como un curso inicial de simulación de sistemas eléctricos con ATP para cubrir los aspectos básicos. Consideró enseñar cosas prácticas aplicables a la industria. Contempla una charla sobre modelado como pilar del proceso de simulación. Es la base para tomar el curso intermedio-avanzado, no obstante se ajustará según las expectativas de los participantes.

Se pretende concientizar sobre la poderosa herramienta que es el ATP.

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Aprender Haciendo basado en: Concepto – Ejemplo – Práctica – Actividad Propuesta 

70% Práctico

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30% Conceptual

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Hora

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Presentación del Curso, Objetivos, Expectativas Motivación GPR Introducción al ATP - Cómo opera? Generalidades

El Proceso de la Simulación de Redes 7:30 Eléctricas 9:00 Ejemplo 1 red básica

Fenómeno de Distribución de corrientes a Tierra

ago-08

ago-10

Ejemplo 3 GPR en Ejemplo 4 Distribución GPR en Transmisión Uso de LCC

Conceptos Clave Cortocircuito Equivalente Cortocircuito Ejemplo 2 Simulación de Fallas Ejemplo 3 GPR en Ejemplo 4 Distribución GPR en Transmisión Uso de LCC

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Según los Participantes

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http://www.schneider-electric.com.ar/documents/recursos/cuadernostecnicos/ct_172abril.pdf

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http://www.hubbellpowersystems.com/literature/encyclopedia-grounding/spanish/pdf/07-0801S02.pdf

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http://www.schneiderelectric.com.ar/documents/recursos/cuadernostecnicos/ct_172abril.pdf

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Resistividad Tierra Remota Resistencia de puesta a tierra Ground Potential Rise - GPR Tensión de Paso, Contacto Equipotencialidad Inducción Cable de Tierra Neutro

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Simulación de acuerdo con Shannon es: El proceso de diseñar un modelo de un sistema real y realizar experimentos con este modelo con el propósito de estudiar el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias para la operación del mismo

Shannon, R. E. “Introduction to the Art and Science of Simulation”, Proceedings of the 1998 Winter Simulation Conference, Industrial Engineering, Texas A& University.

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En las redes eléctricas se refiere a los fenómenos que ocurren y la respuesta de los diferentes elementos del sistema ante estos. Ejemplos:    

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Inducción Efecto Ferranti Aceleración de un generador ante una falla trifásica Propagación de una sobretensión causada por impacto de un rayo Reencendido del arco durante la apertura de un reactor de línea

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Marco de tiempo para los principales fenómenos y controles de los sistemas de potencia Watson N., J. Arriaga, “Power Systems Electromagnetic Transient Simulation”, IEE London, 2003

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Marco de tiempo – frecuencia para los principales fenómenos y herramientas de Análisis. Barret, J. P., Bornard P., Meyer B., “Power System Simulation”, Chapman & Hall, London 1997.

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Diseño de SP: planeación, cálculo de variables para dimensionamiento y/o ajuste de equipos, Operación del SP: Despacho, Establecimiento de condiciones operativas, procedimientos operativos Diagnóstico y Solución de Problemas: Análisis de eventos, validación de soluciones

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El ATP (Alternative Transients Program) es un programa para simulación de sistemas eléctricos enfocado a la simulación de transitorios electromagnéticos y electromecánicos en sistemas polifásicos. Fue desarrollado a partir del EMTP. El EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) fue desarrollado en su versión inicial por el Dr Hermann Dommel durante la década del 60 en Alemania.

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En Colombia de acuerdo al prólogo de la referencia [13] el ATP se introdujo en el año 1985 por el ingeniero Luis Fernando Blandón (Q.E.P.D.) de la oficina de Planeación de ISA luego de un viaje de capacitación a Brasil. Luego de un curso dictado por FURNAS en Colombia el Ingeniero Jaime A. Blandón consolidó el conocimiento y realizó el estudio de transitorios del segundo circuito de la línea de 500kV

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El ATP NO es de dominio público, sin embargo, está disponible para cualquier persona que acepte voluntariamente no participar en la comercialización. En general se prefieren los licenciamientos para organizaciones. El procedimiento e información adicional sobre el licenciamiento puede ser consultado en la página oficial del ATP http://www.emtp.org

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Ramas lineales RLC acopladas y desacopladas Líneas de transmisión y cables con parámetros distribuidos y parámetros distribuidos variables con la frecuencia Resistencias, inductancias no lineales Componentes con no linealidades – Transformadores con saturación e histéresis, descargadores de sobretensiones. Interruptores sencillos, dependientes del tiempo y el voltaje, interruptores estadísticos Diodos, tiristores, triacs Fuentes AC, impulso, rampa, exponencial, definidas por el usuario. Máquinas de inducción y máquinas sincrónicas. Componentes definidos por el usuario mediante MODELS, ejemplos relés, controladores etc.

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Estudios de sobrevoltajes por rayo* Transitorios de maniobra y fallas* Estudios de sobretensiones estadísticos y determinísticos* Transitorios de alta frecuencia en GIS Modelado de máquinas Estabilidad transitoria, arranque de motores Oscilaciones torsionales Maniobra de transformadores, reactores y bancos compensación* Ferroresonancia* Aplicaciones de electrónica de potencia Arco eléctrico en interruptores, chopeado de corriente Dispositivos FACTS, STATCOM, SVC, UPFC, TCSC Análisis armónico y resonancia de red Pruebas de relés de protección

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Dominio del tiempo (t)

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Barrido en Frecuencia (ω)

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Barrido en Frecuencias Armónicas (ω n)

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Construir un simulador para analizar la respuesta de una energización de un circuito RL serie, considerando la opción de usar varios tipos de fuentes – validar con ATP

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IEEE TRANSACTIONS ON POWER APPARATUS AND SYSTEMS, VOL. PAS-88, NO. 4, APRIL 1969

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Establecer las entradas Desarrollar formulación Implementar en Excel Realizar una prueba con los siguientes valores: R=5 Ohm, L= 1mH v(t)=10cos(377t)

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El ATP lee archivos planos que contienen la configuración de la simulación, la descripción del sistema y variables a registrar. Al procesar el archivo de entrada genera un archivo de salida con el resultado de las variables registradas.

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Es importante anotar que el ATP no se instala, básicamente el proceso de instalación consiste en configurar el ATPDraw para que pueda llamar al ATP y hacer que procese el archivo plano correspondiente a la simulación deseada.

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4.

Descomprimir el archivo y poner la carpeta ATP en C: o la ubicación deseada Tener el ATP y sus archivos de arranque en una carpeta. Ajustar el archivo enlazador del ATPDraw-ATP (archivo .bat) con la ruta donde se encuentra el ATP. Configurar el ATPDraw en cuanto al archivo de enlace con ATP, programas de apoyo (editor y graficador) y directorios de trabajo. Verificar! – correr un ejemplo

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Descomprimir archivos – instalar en la carpeta deseada

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Tener el ATP y sus archivos de arranque en una carpeta.

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Configuración archivo de enlace ATPDraw-ATP

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Configurar ATPDraw (tools-options) – Archivo de enlace y programas de apoyo

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Configurar ATPDraw – Directorios de Trabajo

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Verificar corriendo uno de los ejemplos

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Para tener varias versiones habilitadas al mismo tiempo se sugiere tener los archivos que se referencia por fuera de la carpeta de la versión de ATPDraw. Ejemplo:

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Descomprimir el archivo y poner la carpeta ATP en C: o la ubicación deseada Tener el ATP y sus archivos de arranque en una carpeta. Ajustar el archivo enlazador del ATPDraw-ATP (archivo .bat) con la ruta donde se encuentra el ATP. Configurar el ATPDraw en cuanto al archivo de enlace con ATP, programas de apoyo (editor y graficador) y directorios de trabajo. Verificar! – correr un ejemplo

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Dirección

Descripción

http://www.emtp.org

Sitio oficial - Canadian/American EMTP User Group

http://www.atpdraw.net

Sitio oficial ATPDraw

http://www.eeug.org

European EMTP-ATP Users Group

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Nombre RuleBook

TheoryBook Users guide to MODELS in ATP ATPDraw User Manual 5.6 ATPDraw Updates 6.0 ATPDraw presentation The plotting programs PlotXY and PlotXWin

TOP User Guide

Descripción Libro de reglas para la utilización del programa. Libro con la teoría de los modelos implementados. Guía de usuario del lenguaje MODELS

Disponible en: Solicitud a grupos de usuarios del ATP

Manual del ATPDraw Complemento al Manual del ATPDraw con las últimas mejoras Presentación del ATPDraw

http://www.atpdraw.net

Manual del programa PlotXY

Solicitud a grupos de usuarios del ATP

Manual usuario del programa TOP

http://www.pqsoft.com/top

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Nombre

Institución

Correo

Jaime A. Blandón

Ingeniería Especializada S.A.

[email protected]

Jorge H. Gutierrez

HMV Ingenieros

[email protected]

Guillermo Vinasco

Interconexión Eléctrica S.A.

[email protected]

Leonardo Cardona

Empresas Públicas de Medellín

[email protected]

Ferley Castro

Universidad del Valle

[email protected]

Javier Herrera

Universidad Nacional de Colombia

[email protected]

Eduardo Cano

Universidad Nacional de Colombia sede Manizales

[email protected]

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Guía básica – en pdf Algunos Papers estudio voluntario – pdf VideoTutoriales de ejemplos Archivos de Ejemplo .acp Página Curso http://academia.knowlinker.com

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El archivo .atp El archivo .lis El archivo .pl4

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∆𝑡 ≤

1 100 × 𝑓𝑚𝑎𝑥

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