Los sistemas de potencia son conjuntos de redes e instalaciones que ofrecen un servicio público de suministro de energía eléctrica esencial para la sociedad y su economía. Una falla en estos sistemas tiene repercusiones de índole económica, ambiental, política o social. Luego de los atentados terroristas del 11 de Septiembre en los Estados Unidos, ha aumentado la importancia de determinar la vulnerabilidad de los sistemas eléctricos de potencia mediante la implementación de metodologías para su análisis. En este trabajo se propone una nueva metodología de análisis de vulnerabilidad de sistemas de potencia. La metodología toma en cuenta aspectos del Proyecto VEGA de Salmeron, Wood y Baldick, y de la Tesis de Evaluación del Riesgo de Tranchita. Se utiliza la Lógica Difusa tipo 2 para modelar la incertidumbre tanto en variables lingüísticas como en variables numéricas. Las variables lingüísticas modelan los factores del entorno geográfico mientras que las variables numéricas modelan los parámetros del sistema de potencia. La metodología implementa un modelo de optimización binivel entera-mixta. En el nivel inferior se minimizan los costos asociados a la generación de energía y a la penalidad por deslastre de carga (objetivo del operador del sistema), mientras que en el nivel superior se maximiza el daño en el sistema de potencia representado por el deslastre de carga (objetivo del atacante). ; Abstract. A Power System is a set of networks and assets offering a service of public nature essential for society and its economy. A single fault in a component of the electrical system may have negative economic, environmental, political or social effect on society. After September 11th terrorist attacks in the United States has increased the importance of assessing the Vulnerability of Power Systems to intentional attacks. In this thesis a new methodology for assessing Power System Vulnerability to intentional attacks is proposed. This new methodology takes into account aspects from Salmeron, Wood and Baldick VEGA Project and from Tranchita Risk Assessment Thesis. Type-2 Fuzzy Logic Systems are used to model the uncertainty of linguistic and numerical variables. Linguistic variables model geographical variables of the power system area. Numerical variables model power system parameters. The new methodology implements a mixed-integer optimization model. In the lower level generation costos plus load sheading penalties are minimized in the electrical network (system operator's objective). In the upper level load shedding resulting from the attack is maximized in the system (attacker's objective). ; Maestría
El objetivo del estudio es identificar las mejores prácticas y normativas para la regulación de motocicletas eléctricas de baja potencia en Ecuador, empleando el Análisis Jerárquico de Procesos basado en criterios de expertos, ponderándose criterios clave como impacto ambiental, factibilidad económica, aceptación social, viabilidad técnica y seguridad vial. Los resultados muestran los aspectos cómo incentivar el uso mediante subsidios y desarrollo de infraestructura de carga, así cómo la integración de los scooters eléctricos en el sistema de transporte público son alternativas que se precisan desarrollar de conjunto con la clarificación de normativas. Las conclusiones subrayan la necesidad de especificar regulaciones claras para motocicletas eléctricas, promover infraestructura de carga y fomentar incentivos para la adopción de vehículos eléctricos.
Actualmente, existe una fuerte tendencia en los nuevos diseños de aviones militares y civiles hacia el concepto de avión más eléctrico ó totalmente eléctrico. Esto es debido principalmente a la substitución de los sistemas mecánicos, neumáticos e hidráulicos por sistemas parcial o totalmente eléctricos. El concepto de avión más eléctrico presenta una serie de ventajas o mejoras frente a los aviones convencionales, desde el punto de vista de eficiencia, peso, volumen, impacto ambiental, etc. En estos aviones los tradicionales sistemas de distribución de potencia eléctrica (SDPE) son un elemento clave debido, principalmente, a los nuevos requisitos de demanda de potencia y las funcionalidades requeridas. Esto ha provocado que los nuevos sistemas eléctricos hayan evolucionado hacia nuevas arquitecturas de distribución, basadas en sistemas distribuidos, donde los tradicionales niveles de tensión 28 VCC y 115 VCA, han sido sustituidos por niveles de 270 VCC, ±270 VCC y 230 VCA. Los nuevos SDPE han originado que los aviones más eléctricos requirieran de un mayor número de equipos electrónicos, como son convertidores CC/CC, rectificadores, inversores y protecciones de estado sólido, que permiten hacer frente a las necesidades planteadas en estas nuevas arquitecturas. Un elemento clave de estos nuevos SDPE es la introducción de los controladores de potencia de estado sólido (SSPC) como elementos de protección del cableado y de control de las cargas eléctricas. Estos dispositivos permiten la sustitución de los magneto-térmicos y relés que se usan en los convencionales SDPE, los cuales presentan problemas de funcionamiento en los nuevos SDPE debido, principalmente, a los cambios en los niveles de tensión. Además, el desarrollo de la funcionalidad y nuevas capacidades de los SSPC está ligado a la configuración de las nuevas arquitecturas de los sistemas eléctricos, a los elementos con los que interaccionan, su localización dentro de la arquitectura y las cargas a las que se conectan. Dentro de estos sistemas, la conexión de determinadas cargas, como las altamente capacitivas, implica la necesidad de desarrollar nuevas estrategias de control orientados a mejorar el proceso de conexión de este tipo de cargas. En este trabajo de investigación, se ha realizado un análisis detallado de cinco procedimientos de conexión de cargas altamente capacitivas, mediante circuitos de control constituidos con elementos pasivos y activos. De este modo, se han presentado nuevos procedimientos de control activo de la corriente por el SSPC, aplicables durante la conexión, que permiten conectar cargas altamente capacitivas. Las estrategias de control activo, desarrolladas en esta tesis doctoral, que permiten la conexión de cargas muy capacitivas son: control activo por corriente constante, control activo por derivada de corriente constante, control activo generalizado y control activo por trayectoria óptima de la corriente. En cada uno de los métodos de conexión de cargas altamente capacitivas, se han definido ecuaciones sencillas que permiten calcular el condensador máximo que es posible cargar en función del tiempo de la conexión, la corriente nominal, la corriente máxima y el valor de la parte resistiva de la carga. Por otro lado, teniendo en cuenta el incremento de la complejidad de los nuevos SDPE embarcados, los modelos de los SSPC juegan un papel fundamental a la hora de reproducir el funcionamiento de estos componentes y anticipar posibles problemas de funcionamiento dentro de las nuevas arquitecturas. No obstante, los fabricantes de SSPC no proporcionan modelos de estos dispositivos. Por lo tanto, con el fin de analizar los efectos de estos nuevos dispositivos de protección en los sistemas embarcados, se hace necesario desarrollar nuevos modelos de SSPC, que permitan, en un primer lugar, predecir fallos de funcionamiento y, en segundo lugar, detectar los efectos introducidos por los SSPC en los sistemas una vez integrados junto al resto del componentes, simplificando el proceso de validación de la funcionalidad de todo el sistema. Por estas razones, otro de los objetivos planteados en esta tesis es el desarrollo de modelos que permitan validar el comportamiento de los SSPC, durante las diferentes fases del proceso de desarrollo y posterior integración dentro del SDPE. Así pues, en esta tesis se presentan dos tipos de modelos aplicables a los SSPC. El primero se denomina modelo estructural, y está basado en la estructura del componente. Este tipo de modelo es específico para cada fabricante de SSPC y tiene que ser modificado de acuerdo con la estructura interna de cada uno de los SSPC. El modelo permite detectar problemas durante las fases de diseño, previo al montaje final del dispositivo. En este modelo estructural se incluyen algoritmos, que permiten calcular los tiempos de activación de distintos tipos de protecciones (I2t, sobrecorriente, cortocircuito, etc.). El segundo modelo propuesto en la tesis es el basado en el modelado comportamental del SSPC. Este modelo se fundamenta en bloques, que son totalmente independientes de la estructura interna del SSPC. Esto permite configurarlo de acuerdo con las hojas de características proporcionadas por el fabricante y las medidas experimentales del dispositivo comercial. Otra de las ventajas de este modelo es la sencillez con la que se puede exportar a distintas plataformas de simulación. Los modelos comportamentales propuestos han sido validados con SSPC comerciales. Finalmente, en esta tesis se han desarrollado dos prototipos de SSPC. El prototipo final ha permitido validar experimentalmente las diferentes estrategias de control para la conexión de cargas altamente capacitivas mediante el uso del SSPC con tecnología MOSFET. Además, se han validado diferentes funcionalidades del SSPC, como puede ser la protección i2t, la protección contra cortocircuito, el efecto de la memoria térmica, y la disipación de la temperatura, etc. Por otra parte, se ha validado el modelo estructural y el modelo comportamental, a partir de las medidas experimentales sobre el prototipo construido. Por último, se han validado el funcionamiento del prototipo de SSPC con tecnología IGBT. --- ; There is a strong trend in the new designs of military and civil aircraft towards the concept of more or fully electric aircraft. This is mainly due to the replacement of pneumatic and hydraulic systems by fully or partially electrical systems. The concept of more electric aircraft presents a series of advantages and improvements in comparison with conventional aircraft, from the point of view of efficiency, weight, volume, environmental impact, etc. In these new aircrafts the electrical power distribution systems (PDS) are the key element, principally due to the new requirements of demanded power and the required functionality. Therefore the new electrical systems have evolved towards new distribution architectures based on distributed systems, where traditional voltages levels at 28 VDC and 115 VAC, have been replaced by levels of 270 VDC, ±270 VDC and 230 VAC. Because of these new PDS, more electric aircrafts require a greater number of electronic equipments, such as converters, rectifiers, inverters and solid state protections, that allow to fulfil the needs arising from these new architectures. One of the key elements of these new PDS is the introduction of the solid state power controllers (SSPC) as elements of wiring protection and control of the electrical loads. These devices allow to replace the magneto-thermal and relays that are used in the conventional SDP, since these conventional devices present operational problems in the new PDS, due mainly to the changes in the voltage levels. Furthermore, the development of the new functionality and capabilities of the SSPC are related to: the configuration of the new PDS architectures, the elements that interact, their location within the architecture and the loads to which they connect. Within these systems, the connection of certain loads, such as the highly capacitive loads, imply the need to develop new control strategies to improve the process the connection of such loads. In this research, a detailed analysis of five procedures for connecting highly capacitive loads has been done. The five procedures are implemented with control circuits made with passive and active elements. Therefore, new methods have been presented in order to obtain the active control of the current through the SSPC, applicable during connection period, which allow the connection of highly capacitive loads. The active control methods developed within this thesis are the following: active control with constant current, active control with slope constant current, generalized active control and active control by optimum trajectory current. Each method has been defined by simple equations that allow to calculate the maximum capacitor that is possible to be charged during the connection, as a function of the nominal current, the maximum current and the value of the resistive component part of the load. Taking into the account the complexity of the new onboard PDS, the SSPC models play a fundamental role when the function of the components is being reproduced to anticipate potential problems of operating within the new architectures. However, SSPC manufacturers do not provide models of these devices. In order to analyze the effects of these new devices of the onboard systems, it is necessary to develop new models of SSPC, which allow, on one hand, predicting malfunctions and, on the other hand, detecting the effects inducted by the SSPC in PDS when integrated with the rest of the components. Thus, these models allow simplifying the process of validating the functionality of the whole system. Therefore, one of the goals outlined in the thesis has been the development of the models that allow to validate the behaviour of SSPC during the different stages of the development process and their further integration in the PDS. In this thesis two types of models have been presented, that are applicable to the SSPC. The first type is a structural model, and it is based on the internal structure of the SSPC. This model allows to detect problems during the design phases, before final assembly of the device. The second model, which has been proposed in the thesis, is based on the SSPC behavioural modelling. This model is divided in blocks, which are entirely independent of the of the SSPC internal structure. Therefore, it can be configured according to the datasheets provided by the manufacturers and the experimental measurements of the commercial device. Another advantage of this model is that it can be easily exported to different simulation platforms. The proposed behavioural models have been validated with two commercial SSPC (DDC and Sensitron manufacturers). Finally, in this thesis have been developed two prototypes of SSPC. The final prototype allows verifying experimentally the different control strategies for connecting highly capacitive loads, using MOSFET technology. There have also been validated different SSPC functionalities, such as I2t protection, short circuit protection, thermal memory effect, etc. Moreover, there have been validated the structural and the behavioural model, based on the experimental measurements of the final prototype. Finally, the operating of the SSPC prototype based on IGBT technology has been also validated.
En este artículo se analiza la privatización de los sistemas eléctricos nacionales en Centroamérica, haciendo hincapié en los casos de Costa Rica y Panamá. Desde el punto de vista teórico, el trabajo se apoya en la economía política crítica y los estudios sociales de la energía, los cuales proporcionan un marco de análisis para dilucidar la neoliberalización del sector eléctrico en el contexto centroamericano. Desde el punto de vista metodológico, el trabajo examina la privatización de los sistemas eléctricos nacionales en Costa Rica y Panamá utilizando el abordamiento del análisis comparado. La investigación revela que la privatización de los sistemas eléctricos nacionales fue un fenómeno que atravesó a toda la región centroamericana a partir de la década 1990; sin embargo, al mismo tiempo, dicho proceso no ha sido homogéneo, sino que se ha dado con diferentes ritmos y niveles de profundización según los diferentes contextos nacionales. A raíz de estas privatizaciones, se verifica una proliferación de proyectos de generación eléctrica desde una lógica neoextractivista, así como una desnacionalización y una transnacionalización de los sistemas eléctricos.
Desde mediados de los años ochenta, Argentina, Chile y Colombia introdujeron reformas en sus sistemas energéticos, tendientes a incrementar la participación privada, y disminuir el rol del Estado dando como resultado sectores eléctricos altamente concentrados en generación térmica e hidroeléctrica con muy baja participación de nuevas tecnologías de energías renovables. En la actualidad la tendencia mundial conduce a incrementar la participación de la llamada "electricidad verde" en la generación eléctrica. Los países más exitosos lo han conseguido gracias a un gran esfuerzo de política energética. Este trabajo explora comparativamente la actual situación de las energías renovables en los sistemas eléctricos de los tres países seleccionados, y las políticas de promoción por ellos realizadas. Los resultados del análisis muestran que, Argentina y Chile, debido a los problemas de abastecimiento energético que enfrentan, se encuentran desarrollando políticas más activas en la promoción de las fuentes nuevas de energía. ; During the mid eighties most of Latin American countries introduced deep reforms in their electricity markets. These reforms tended to increase private competition, through a vertical disintegration the industry, and a decline of the role of the State in the Energy Sector. In the majority of these countries, cost-effective analysis resulted in electricity sectors highly concentrated in thermal and big hydroelectric technologies, with a small share of new renewable energy resources. This is the case of Argentina, Colombia and Chile. Recently, there has been a clear world trend to increase the share of renewable electricity. In the most successful countries in promoting renewable energy, there has been a huge effort of energy policy. In this framework, this paper explores the current situation of renewable electricity in these three countries, and its promoting policies. To this purpose, we firstly compare their electricity markets current. Secondly, we analyze the share of renewable electricity in electricity sectors in the world. Thirdly, we present a summary of the legislation to promote renewable sources. Finally, on the basis of the previous analysis we present the final considerations. ; Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)
Nowadays cyber-attacks are one of the major concerns to be considered by government agencies and utilities because they are sensitive targets in order to disrupt the normal performance of the activities of a particular sector. One of the most important services is electricity because of its crucial role for commercial, industrial and social activities in our country. In order to have real time information that make easier supervision, control and decision making for ensuring safety and quality in the provision of electricity service, the control centers have the SCADA system (Supervisory Control And Data Acquisition). This article deals with risk management of the SCADA system and the definition of a treatment plan which proposes control measures that should be implemented in order to minimize the risks and attacks for the system. ; En la actualidad los ataques cibernéticos son uno de los principales aspectos a considerar por parte de los entes gubernamentales y por las empresas prestadoras de servicios públicos, dado que dichas entidades son el blanco preferido para desestabilizar el normal desempeño de las actividades de un sector determinado. En particular, la prestación del servicio eléctrico es fundamental para la operación de la mayor parte de las actividades diarias a nivel comercial, industrial y social de nuestro país. Los centros de control eléctricos cuentan con el Sistema SCADA para tener información en tiempo real que facilite la supervisión, control y toma de decisiones necesarias para garantizar la seguridad y calidad en la prestación del servicio eléctrico. Este artículo trata de la gestión de riesgos del sistema SCADA y la definición de un plan de tratamiento en el cual se exponen las medidas de control que deben ser implementadas para la mitigación de los riesgos a los cuales está expuesto dicho sistema.
Electric power is typically produced at a wide range of generation plants. In particular, the renewable energies are a specific electric power generation type. Due to its nature, this technology is possible only where the appropriate conditions happen. Currently, the growth on renewable energies technology development has led to an increment in its penetration factor. Therefore, the electric power grid classic concept with big centralized generation plants is not valid anymore. Moreover, the electric power grids worldwide are changing their centralized models to distributed generation models. By the way, improvement on the renewable energies development has led to a significant growth on the new plants size. Previous cited two factors have obliged to the utility grid to modify the international legislation, adding new minimum technical requirements for the new scenario. The link between the renewable energy plants and the electric power grid usually is done with electronic power converters; therefore they are in charge to comply with the current legislation. Some of the most important requirements are those related to the plant behaviour against several types of grid faults. The objective of this work is the development of power converters control techniques to improve the units response against the specified minimum technical requirements defined in the international legislation. In one hand, due to renewable energy plants usually are near the consumption centres, the detection of possible islanding cases is very important in these plants. An islanding case happens when a part of the electric grid is disconnected, and the resulting subgrid remains energized because the working conditions do not change significantly. Therefore, a new anti-islanding method has been developed to improve significantly the unit response compared with others presented in the literature. Between the advantages of the new method are: it works under any operation set-point; adds fewer perturbations to the system than others; its non-detection-zone is null; and it has a good clearing time behaviour for all islanding cases. On the other hand, the power converters control against transient voltage faults has been described widely in the literature. Most part of research efforts in this phenomenon is centred on the control during the fault itself. However, the beginning of the transient voltage fault usually is faster than the control system frequency, so a possible instability case could happened. As a result, an unexpected output peak current up the security thresholds would be produced. According to this difficulty, a new method has been developed to prevent and control that the output current security thresholds are not reached, avoiding breakdowns and not desired disconnections. ; La generación de energía en la red eléctrica está compuesta por un amplio rango de plantas de generación de diverso tamaño y naturaleza. En particular, un tipo de generación de energía eléctrica es el relacionado con las energías renovables. Debido a la naturaleza de este tipo de tecnología, las plantas se ubican dónde solo dónde se den las condiciones para ello. Actualmente, el desarrollo de las tecnologías asociadas a las energías renovables ha provocado un aumento considerablemente de su índice de penetración, por lo que ya no es válida la concepción clásica de la red eléctrica. Por lo tanto, las redes eléctricas a nivel mundial están cambiando su modelo hacia uno con un tipo de generación más distribuida. Por otro lado, la mejora en las tecnologías empleadas, está permitiendo un aumento significativo del tamaño de las nuevas plantas construidas. Los dos factores indicados anteriormente han provocado la necesidad en los operadores de red de modificar la legislación internacional, incluyendo nuevos requisitos mínimos técnicos que cumplir para contemplar el nuevo escenario. En las plantas de energía renovable, el enlace entre la planta de generación y la red eléctrica suele realizarse a través de convertidores de electrónica de potencia, por lo que son éstos, en última instancia, los responsables de cumplir la legislación vigente. Una parte muy importante dentro de los requisitos son los referentes al comportamiento de la planta frente a diversos tipos de faltas en la red. El objetivo de este trabajo ha sido el desarrollo de técnicas de detección y control sobre convertidores de potencia que ayuden a mejorar la respuesta de los equipos para cumplir mejor con los requisitos mínimos técnicos impuestos. Por un lado, debido a la proximidad de las plantas de energía renovable cerca a los centros de consumo, provoca que sea muy importante el control en estas plantas de posibles situaciones de islanding. Por lo tanto, se ha desarrollado una nueva técnica anti-islanding que mejora significativamente las prestaciones frente a otras presentes en la literatura. Entre las ventajas del nuevo método están que se puede aplicar en cualquier punto de trabajo, introduce menores perturbaciones al sistema, su zona de no detección es nula, y conserva un buen tiempo de detección de situaciones de islanding. Por otro lado, el control de convertidores de potencia frente a faltas de tensión ha sido tratado ampliamente en la literatura. Gran parte de la investigación en este campo está centrada en el control durante la falta en sí misma. Sin embargo, el transitorio en el inicio de la falta suele ser mucho más rápido que la frecuencia de control del sistema, lo que puede llevar a una posible situación de inestabilidad en la que la máquina observe un pico de corriente por encima de los límites de seguridad permitidos. Atendiendo a esta problemática, se ha desarrollado un nuevo método que vigile y controle que no se alcancen los valores de seguridad límite establecidos, evitando posibles averías y desconexiones.
El presente estudio tiene como finalidad plantear un modelo gestión para la sostenibilidad de proyectos de electrificación rural aislados, basados en energías renovables, utilizando una herramienta de la planeación estratégica denominada Cuadro de Mando Integral. Para ello ha sido necesaria entender las tres dimensiones de la sostenibilidad: economía, sociedad y ambiente, inicialmente enfocada a un contexto de impacto global. Para SENPLADES, algo es sostenible, programa o proyecto, cuando se mantiene en el tiempo, en particular en el largo plazo, lo cual se traduce en lograr los objetivos más allá del tiempo en el cual estuvo previsto su vida útil. La formulación de una visiónde largo plazo y el cómo alcanzarlo, es lo que plantea la planeación estratégica, ampliamente utilizada en empresas y organizaciones. En este estudio se aplica a proyectos de electrificación aislada basado en energías renovables. Para ello ha sido necesario un análisis integral de todos los factores asociados a estos proyectos: legal, político, social, institucional, tecnológico, cultural, y sobre todo, analizando experiencias de proyectos similares y en aquellos que se encuentran en ejecución, como el caso de proyecto Yantsa ii Etsari. Como resultado, se plantea un modelo de gestión que incorpora los componentes de la sostenibilidad enfocado a lograr el cumplimiento de una visión estratégica de largo plazo, que permita el cumplimiento de objetivos: ambientales, sociales y económicos. ; This study aims to present a management model for the sustainability of isolated rural electrification projects, based on renewable energy using a strategic planning tool called the Balanced Scorecard. At first, this study analyzes the overall context of the dimensions of sustainability. To SENPLADES, a program or project is sustainable, when maintained over time, particularly in the long term, which results in achieving the objectives beyond of its useful life. Then, the strategic planning and the Balanced Scorecard, is used to define of a long-term vision, applied to isolated electrification projects based on renewable energies. The study includes an analysis of different factors such as: legal, political, social, institutional, technological, and cultural. It also includes the analysis of similar projects that are implemented, as Yantsa ii Etsari, a project implemented by CENTROSUR. As a result, the study raises a management model applied to isolated rural electrification projects, based on renewable energy, incorporating the components of sustainability, focused on achieving compliance with a strategic long-term vision ; Magíster en Sistemas Eléctricos de Potencia ; Cuenca
El artículo muestra el lento y contradictorio posicionamiento de la Alemania unificada como actor en el nuevo escenario internacional y global desde la caída del Muro. Primero, a partir de su participación en los conflictos internacionales desde la reunificación y los problemas que supuso al interior de la política alemana, y segundo, de la evaluación de su accionar y sus desafíos actuales de mano de debates importantes en política exterior –poder civil versus realismo político‒ dentro y fuera de Alemania. A pesar de ser el país más fuerte en términos económicos y de su aumento en mecanismos propios de una potencia que se maneja con creciente realismo político, no es como cualquier otra potencia europea precisamente por su papel en las dos guerras mundiales, la dictadura nacionalsocialista y el Holocausto: aún hoy se debe hablar de Alemania como una potencia especial en el concierto mundial. ; This article shows the contradictory and slow manner that the reunified Germany have tried to have his place as actor in the new international and global order until the fall of the Wall. First from their participation in the different international conflicts and through the problems that this meant in the German intern policy and then it was important tocheck their actuals actions and defies on the basis of important debates —civil power versus political realism— not only in Germany but too on the outside. Although from the economic point of view is the strongest country in Europe and his political realism increases, is not like the others European powers precisely for his role in the two worldwars, the nacionalsocialist dictatorship and the holocaust, and till today Germany must be considered, a special great power in the world scenery.
La integración de mercados de electricidad trae consigo un conjunto de beneficios para la sociedad, confiabilidad y seguridad en el suministro eléctrico, uso óptimo de recursos, inversión, menores precios de la electricidad, entre otros, beneficios que dependen de la articulación de diferentes aspectos: técnico, económico, regulatorio y político, los cuales caracterizan el nivel de integración entre los mercados. En esta tesis se desarrolló un esquema para la evaluación de la dinámica de la integración de mercados eléctricos haciendo uso de un modelo de simulación en dinámica de sistemas que permite observar el comportamiento de los fundamentales del mercado como consecuencia de las políticas de integración. El esquema desarrollado se aplicó para evaluar la integración de los mercados de Panamá, Colombia y Ecuador, encontrando que existen grandes retos que afronta la integración como resultado de la autonomía energética que cada país busca tener, así como de la valoración de los beneficios y la percepción de una distribución equitativa de los mismos por parte de los tomadores de decisiones y aprobadores de política. ; Abstract: The electricity market integration bring a set of benefit of society, reliability and security supply, optimal use of resources, investment, lower electricity price, in others, benefits depends on the articulation of different kinds of aspect : technical, economic, regulatory and political, which characterized the integration level among markets. In this thesis, it is developed a scheme for the evaluation of electricity market integration dynamics using the system dynamic model that follows to see of fundamental behaviour as a result of the integration politics. The schemes developed is applied for evaluation of the integration dynamic among, Panama, Colombia and Ecuador, it is found, the integration faces major challenges due to energetic autonomy and national sovereignty that each government wants to have, as well as, assessment benefits and perception of the equitable distribution of them by decision makers and energy policy makers. ; Doctorado
Las Tecnologías de la información y de las Comunicaciones han progresado de forma vertiginosa durante los últimos años. "Los "laptop" actuales tienen prestaciones similares o superiores a las de las estaciones de trabajo de hace 5 años; las redes locales han dejado de ser una exclusividad de oficinas y centros de investigación para convertirse en una cosa común en muchos hogares; el acceso de datos a alta velocidad ha abierto posibilidades insospechadas para la documentación, el teletrabajo o el ocio; y un largo etcétera. Este progreso ha estado propiciado y soportado por los avances logrados en distintas tecnologías base, entre ellas las microelectrónica de Silicio. En particular, las altísimas densidades de integración alcanzadas por las tecnologías CMOS VLSI han hecho posible el desarrollo de sistemas electrónicos cada vez más potentes y compactos. Por ejemplo, las CPUs de última generación contienen alrededor de 42 millones de transistores. También, la posibilidad de integrar circuitería analógica y digital CMOS dentro del mismo substrato semiconductor ha permitido la realización de Sistemas cuasi-completos (entrefase analógica más procesamiento digital) "cn" Chip (SoC), desplazando así a la forma tradicional de realizar sistemas electrónicos sobre PCBs. Y aunque se están realizando esfuerzos importantes encaminados hacia el desarrollo de tecnologías de soporte alternativas, todo parece indicar que las tecnologías CMOS seguirán siendo las principales protagonistas durante, al menos, dos décadas más. [Seab99] [Mein01]. En un reciente artículo, Paul Saffo del "Institute for the Future" con sede en el "Silicon Valley" (Menlo Park-California) repasa las innovaciones que han producido en relación con las Tecnologías de la información durante las dos últimas décadas, y anticipa cuál será la ola innovadora para la siguiente [Saffo97]. En su análisis, compartido por muchos, considera que la década de los 80´s estuvo marcada por la disponibilidad del microprocesador digital, y dominada por el procesamiento. Al final de la década de los 80´s se desarrolló otra tecnología que producirá a la postre un cierto desplazamiento de foco – la optoelectrónica. Así, durante la década de los 90´s se produjo un cierto desplazamiento del énfasis, del procesamiento al acceso. En sentido metafórico, mientras que en la década anterior nos habíamos dedicado a crear "inteligencias", en ésta nos dedicamos a interconectarlas. Claro que esto no supuso la obsolescencia del procesamiento. Más bien el contrario, produjo su potenciación. Por ejemplo, se desarrollaron nuevas generaciones de procesadores específicamente concebidos para facilitar el acceso. El análisis de Paul Saffo anticipaba que la década del 200 estaría marcada por el desarrollo de las tecnologías de sensores, un hecho que los tres años transcurridos desde dicho análisis nos están permitiendo confirmar. Así pues, la década del 2000 se caracterizará por un desplazamiento del foco desde el acceso a la Interacción. Globalmente, pues, mientras que en la década de los 80's nos dedicamos a crear "inteligencias", y en la de los 90's a interconectarlas, en la primera década de este siglo nos concentraremos en dotar a estas inteligencias de órganos sensoriales. Las contribuciones de esta Tesis se ajustan a este perfil. La actividad se centra en desarrollar chips CMOS que incluyan ópticos y procesadores realizados dentro del mismo substrato semiconductor. Chips que sean capaces por tanto de "captar" imágenes enfocadas ópticamente sobre su superficie (sensado), de procesarlas de forma concurrente a su adquisición (procesamiento) en tiempo real, e incluso de tomar decisiones (actuación) en base al resultado de procesamiento. Esta actividad explota las buenas propiedades exhibidas por distintas estructuras compatibles con tecnologías CMOS para el sensado de luz visible, lo que unido a sus ya demostradas propiedades para la implementación de circuíos tanto digitales como analógicos, posibilita la realización de estos chips usando tecnologías CMOS standard. Los objetivos de la Tesis van muchos más allá de la mera demostración académica de esta posibilidad de combinar sensado y procesamiento; pretendemos dar un paso importante hacia el desarrollo de verdaderos VSoCs (Sistemas de Visión en Chip) con las prestaciones y la flexibilidad necesarias para que puedan ser utilizados en aplicaciones industriales. De hecho, algunos de los chips desarrollados en esta Tesis cumplen prácticamente ya estos requisitos. La actividad de diseño de chips de visión ha sido también abordad por otros equipos. Este problema ha despertado un elevado interés en numerosos ámbitos y zonas geográficas, con predominio inicia de los sectores académicos de los países más desarrollados, y con un progresivo incremento del interés de los sectores industriales. Hay muchos equipos diseñando entes que responde al nombre genérico de chips de visión, aunque con distintos apellidos: retinas artificiales, sensores computacionales, procesadores de plano focal, etc. algunos de los resultados más significativos pueden encontrarse en [Moini00]. La mayoría de estos chips de visión están concebidos para realizar una tarea fija y unívoca: por ejemplo, extraer los bordes de una imagen, ajustar la sensibilidad de los sensores en base a la imagen, etc. Hasta donde llega nuestro conocimiento sólo un chip, diseñado por Mitsubishi y comercializado bajo el nombre Artificial Retina IC M64283FP, ofrece cierta programabilidad. Programabilidad que soporta justamente sus aplicaciones industriales. Los chips diseñados en esta Tesis están concebidos como VSoCs de propósito general, y están dotados por tanto de los atributos de flexibilidad y programabilidad propios de los microprecesadores. Esto se consigue mediante la incorporación "on-chip" de las siguientes estructuras funcionales: - "Array" bi-dimensional de sensores ópticos con capacidad para adaptar su respuesta en función de las condiciones locales y globales de iliuminación. - "Array" de procesadores analógicos interactuantes reconfigurables local y globalmente mediante programación ("software"), y con parámetros ajustables también mediante programación. - Memorias analógicas RAM bi-dimensionales para almacenamiento de datos (imágenes) intermedias. - Memorias RAM para almacenamiento de instrucciones de programación; para controlar la reconfiguración local y global de "array", los valores de los parámetros de los procesadores, la transferencia de datos entre memorias, etc. –ver por ejemplo cualquiera de los apéndices de guías de usuario de chis anexados a esta Memoria. - Circuitería de toma de decisiones en base al contenido de las imágenes. - Circuitería de direccionamiento, control y temporización. - Circuitería para la entrefase de instrucciones de control y de datos con el exterior, a alta velocidad y en formato digital. La aproximación escogida en esta Tesis para el diseño de tales VSoCs supone una revolución (o una involución en el sentido estrictamente cronológico, y no peyorativo, del término) respecto a la aproximación común al uso. Esta aproximación común usa circuitería analógica sólo en las entrefases, incorpora convertidores analógico/digitales lo más cerca posible de las señales físicas, y emplea básicamente circuitos digitales para el procesamiento. Se busca con esto simplificar el diseño y sacar ventaja de la mayor robustez y versatilidad de los circuitos digitales en comparación con los analógicos. En esta Tesis, sin embargo, desplazamos la frontera de separación entre la parte analógica y la parte digital. De hecho lo que hacemos es no descartar a priori el uso de procesamiento analógico, sino más bien sacar partido de la hibridación óptima entre procesamiento analógico y digital. De hecho el "array" de procesadores funciona básicamente en modo analógico, aunque emplea masivamente técnicas digitales para la reconfiguración y la programación de parámetros, así como para la corrección de errores mediante calibración. Esta incorporación de procesamiento analógico está soportada por tres pilare. Por una parte, si queremos procesar básicamente en paralelo para máxima velocidad, sería necesario un convertidor A/D por sensor, lo que obligaría a reducir significativamente la resolución espacial. Por otra, para una función dada los circuitos analógicos requieren mucha menos área y consumen mucha menos potencia que los digitales, lo que incide de nuevo en la posibilidad de incrementar la resolución espacial. Finalmente, el problema de la imprecisión inherente a los circuitos analógicos, no es determinante para visión; en estas aplicaciones no es importante la precisión local de los operadores, sino el comportamiento global, cooperativo, del sistema. De hecho, los sistemas de visión naturales utilizan también procesamiento del tipo analógico, con entidades cuyas presiones locales están en el rango de los 6bits [Werblin96]. Sobre la superficie de un chip (de hecho se trata del chip ACE4K diseñado dentro de esta Tesis y descrito en los Apéndices anexados a esta Memoria) se enfoca una imagen de entrada. Programando los parámetros del chip, se obtienen, en tiempo real, distintas imágenes de salida. Si el chip contiene memoria de datos, cosa que ocurre en los chips diseñados en esta Tesis, estas imágenes de salida se pueden almacenar temporalmente dentro del chip. Por otra parte, si el chip tiene la capacidad de ejecutar un programa almacenado en su memoria de instrucciones, como también ocurre para los diseñados en esta Tesis, es posible combinar estas imágenes para implementar funciones de visión complejas. De hecho, los estudios realizados por el eminente neuro-biológo Prof. Frank Werblin [Werblin96], de la Universidad de California en Berkeley muestran que al cerebro trabaja básicamente con entre 10 y 12 "imágenes" que resultan de hacer procesamientos elementales sobre la imagen enfocada en la retina por el cristalino. La línea de investigación sobre VSoCs seguida en esta Tesis pretende pues sacar partido también del conocimiento existente sobre los sistemas de visión natural que, en última instancia, son los más eficientes de entre los conocidos hasta ahora. No se pretende la realización artificial de sistemas biológicos, ni siquiera su emulación fidedigna; entre otras razones porque el funcionamiento de estos sistemas dista mucho de conocerse al detalle. Sin embargo, nuestros trabajos explotan las ventajas inherentes de algunos conceptos arquitecturales de los sistemas biológicos en la realización de sistemas artificiales con mejores prestaciones para visión. Desde una perspectiva más general, hemos pretendido desde el principio, y seguimos pretendiendo, sacar partido a la hibridación óptima de varios pares de conceptos contrapuestos: - Arquitecturas que combinen aspectos naturo-mórficos combinados con otros que son propios de procesadores artificiales. - Procesamiento analógico combinado con digital (aproximación de señal mixta9. - Técnicas de sensado-procesamiento-almacenamiento concurrente en combinación con técnicas basadas en la concentración espacial de funciones. - Procesamiento altamente paralelo y cooperativo a nivel global, combinado con procesamiento serial localizado. - Programabilidad/versatilidad de los operadores combinado con minimización/especificidad. - Fiabilidad y velocidad basadas en el paralelismo de un elevado número de elementos con precisión y velocidad moderadas combinadas con soluciones basadas en pocos elementos de alta velocidad y precisión. Para finalizar decir que esta Tesis abre grandes perspectivas futuras, tanto desde el punto de vista académico/tecnológico como desde el punto de vista de la aplicación real en sectores industriales y de consumo. Sin otro propósito que centrar conceptos, podemos citar los siguientes ejemplos de aplicación en los que pueden obtenerse ventajas significativas. - Electrónica de consumo: compresión de video (telefonía móvil, internet, video doméstico, sistemas de teleconferencia), juguetería (juguetes inteligentes, etc.). - Sistemas de vigilancia y seguridad: detección de movimiento, localización de la actividad, etc., orientación automática de cámaras, selección e indicación automática de los puntos de atención preferente. - Control de calidad en procesos industriales: sistemas de inspección de procesos de producción de láminas de alta velocidad (papel, textil, acero, etc.), sistemas de control de calidad de piezas industriales (examen de formas, detección visual de fisuras y defectos, etc), control de calidad de producción agroalimentaria (huevos, frutas y hortalizas, etc.). - Sistemas de control avanzados: posicionamiento por visión, navegación visual. - Sistemas de producción: guiado autónomo de vehículos en entornos restringidos. - Robótica: visión artificial (percepción). Mejora del lazo de realimentación en el proceso de movimiento mecánico mediante observación por parte del robot de sus propios brazos. Navegación visual en entornos desconocidos. Realización de tareas guiadas por visión en entornos hostiles. - Sistemas militares (armas): detección, clasificación, identificación, y seguimiento de objetos (uno o varios simultáneamente) a alta velocidad. Guiado visual de misiles, sistemas de disparo automático, cañones antiaéreos. - Sistemas militares (observación): sistemas de alerta basados en información visual. Análisis en tiempo real de estructuras artificiales en imágenes aéreas de aeronaves no tripulados. Detección, clasificación, selección automática de objetos relevantes para ser transmitidos, compresión de video. Fusión rápida de imágenes y/o otros procedimientos de percepción (infrarrojo, visual, sonar, radar). Sistemas de navegación artificial. - Aplicaciones médicas: procesamiento de imágenes médicas en tiempo real, detección de contornos difusos, detección de texturas y características patológicas, análisis y detección de tejidos y células mediante procesamiento visual a alta velocidad. Detección y clasificación de células en fluidos. - Automoción: sistemas de seguridad activas (disparo inteligente de "airbags", aviso de peligro de colisión), guiado semi-automático. - Sistemas de comunicaciones: compresión de video, toma de decisiones en multiplexores de canales a alta velocidad mediante análisis gráfico (e.g. ATM).
La aparición de numerosas y novedosas aplicaciones de comunicaciones, y la continua búsqueda de anchos de banda cada vez más elevados con el objetivo de garantizar mayores tasas de transmisión en sistemas de comunicaciones y mayor resolución en aplicaciones militares y radar, obliga a la aparición de sistemas trabajando en bandas de frecuencias reservadas hasta ahora para aplicaciones muy concretas y de corte casi exclusivamente militar (bandas X, K y superiores). Para garantizar requisitos de cobertura, calidad de la transmisión o detección de un blanco bajo determinadas circunstancias, estos sistemas, operando a frecuencias que superan los 10 GHz, precisan niveles de potencia en la señal transmitida cada vez más elevados. Los sistemas de microondas cuentan con transmisores de potencia capaces de garantizar el nivel de potencia de señal a su salida requerido por la aplicación. Estos transmisores están por lo general formados por una cadena de circuitos monolíticos de microondas (MMICs) debido a múltiples ventajas sobre otro tipo de tecnologías: bajo coste por dispositivo, prestaciones, fiabilidad, reducido tamaño, versatilidad, integración de múltiples y variadas funciones en un mismo chip. En esta tesis doctoral se presenta el diseño de dos prototipos de transmisor de potencia de microondas destinados a ser empleados como etapas de salida de un sistema radar de onda continua y frecuencia modulada por un lado, y un sistema transceptor completo para comunicaciones punto-multipunto por otro. El objetivo propuesto en este trabajo de tesis doctoral es la caracterización tanto eléctrica como térmica de los amplificadores monolíticos de potencia integrados en los prototipos de transmisor desarrollados. Este tipo de amplificadores de potencia es actualmente el elemento estrella en transmisores de estado sólido y el nivel de madurez que ha alcanzado la fabricación de dispositivos de efecto de campo o FET (field effect transistor) sobre sustratos de AsGa (arseniuro de galio), hace que sea ésta la tecnología generalmente ...
Resumen A nivel mundial se están desarrollando las Redes Eléctricas Inteligentes (Smart Grids por su definición en inglés), con base en esta tendencia tecnológica también se están desarrollando las microredes. El objetivo de estos nuevos sistemas es aprovechar los recursos energéticos principalmente renovables para algún sitio en particular y para incrementar la confiabilidad por ejemplo de una red de distribución, aunque también existen las microredes aisladas para electrificar viviendas y comunidades rurales aisladas de las Redes Generales de Distribución. Este trabajo de tesis se ha desarrollado con el objetivo de conocer la estructura eléctrica y los estudios eléctricos necesarios para la integración de una microrred, con la finalidad de generar energía eléctrica y de establecer que el aprovechamiento a pequeña escala de los recursos energéticos es técnicamente factible. En México por los diferentes recursos energéticos renovables que existen, se pueden desarrollar microredes en las ciudades, o en las zonas rurales. En las ciudades, también existen los recursos renovables suficientes y también existen espacios físicos los cuales se ubican en zonas industriales, zonas habitacionales, zonas escolares y otros lugares públicos, inclusive existen espacios que podrían utilizarse en las instalaciones militares. Los recursos que pueden utilizarse, son los recursos energéticos del sol, la fuerza del viento, o del agua; por otra parte, dependiendo de los esquemas de la microrred propuesta, tanto para la generación, como para la red de distribución y del perfil de demanda analizado, en ocasiones es necesario apoyarse con recursos no renovables como el gas o diésel, esto para complementar la confiabilidad del sistema eléctrico de distribución o para extender la energía (watts-hora) por la noche o en días con poco sol o viento. Este trabajo de tesis describe como realizar el análisis de una microrred, se analizan las definiciones en la normativa internacional, se explican algunos ejemplos de microredes a nivel mundial y en el sector militar, y algunos sistemas en México, así como algunos esquemas de operación. También se define la topología de una microrred, los componentes eléctricos y se analizan los requerimientos técnicos para su integración. 4 Se analiza con la herramienta ETAP la topología de una microrred, con estudios de corto circuito, flujos de carga y calidad de potencia se verifica su comportamiento. Se analizan diversos escenarios de operación en modo interconectado a una red de distribución. También se analiza con la herramienta Matlab una microrred utilizando modelos predefinidos en la herramienta Simulink, ejemplificando de esta forma que las herramientas computaciones, permiten apoyar en la etapa de planeación y posteriormente en la etapa de operación de una microrred. Finalmente, se concluye que las microredes nos permiten aprovechar los recursos energéticos que existen en un sitio en particular. Incentivan la participación de la sociedad diversificando las fuentes de generación, y también incrementan la confiabilidad cuando este tipo de sistemas se interconecta a una red de distribución. ; Abstract Smart Grids (Smart Grids for its definition in English) are being developed worldwide, based on this technological trend, microgrids are also being developed. The objective of these new systems is to take advantage of mainly renewable energy resources for a particular site and to increase the reliability, for example, of a distribution network, although there are also isolated microgrids to electrify homes and rural communities isolated from the General Distribution Networks. This thesis work has been developed with the aim of knowing the electrical structure and electrical studies necessary for the integration of a microgrid, in order to generate electrical energy and to establish that the small-scale use of energy resources is technically feasible. In Mexico, due to the different renewable energy resources that exist, microgrids can be developed in cities, or in rural areas. In cities, there are also sufficient renewable resources and there are also physical spaces which are located in industrial zones, residential areas, school zones and other public places, there are even spaces that could be used in military installations. The resources that can be used are the energy resources of the sun, the force of the wind, or water; On the other hand, depending on the schemes of the proposed microgrid, both for the generation and for the distribution network and the demand profile analyzed, sometimes it is necessary to rely on non-renewable resources such as gas or diesel, this to complement the reliability of the electrical distribution system or to extend power (watt-hours) at night or on days with little sun or wind. This thesis work describes how to perform the analysis of a microgrid, the definitions in international regulations are analyzed, some examples of microgrids are explained worldwide and in the military sector, and some systems in Mexico, as well as some operation schemes. The topology of a microgrid, the electrical components and the technical requirements for their integration are also defined. The topology of a microgrid is analyzed with the ETAP tool, with short circuit studies, load flows and power quality, its behavior is verified. Various operating scenarios are analyzed in an interconnected mode to a distribution network. 6 A microgrid is also analyzed with the Matlab tool using predefined models in the Simulink tool, exemplifying in this way that computational tools allow support in the planning stage and later in the operation stage of a microgrid. Finally, it is concluded that microgrids allow us to take advantage of the energy resources that exist in a particular place. They encourage the participation of society by diversifying generation sources, and also increase reliability when this type of system is interconnected to a distribution network.
