How do Developers Use Asynchronous Programming?

El modelo a emplear para poder determinar la variación en la eficiencia y calidad de potencia en un circuito trifásico de media tensión ante perturbaciones estacionarias será el sistema de prueba IEEE de 13 nodos [6], ya que permite desarrollar una evaluación adecuada de las características más representativas asociadas al análisis de un sistema de distribución por sus múltiples configuraciones para líneas aéreas y subterráneas.

El sistema de prueba IEEE de 13 nodos corresponde a un alimentador radial con la topología presentada en la Figura 1-2. Este sistema corresponde a un alimentador de 4.16 kV con una longitud corta y relativamente cargado, dispone de líneas aéreas y subterráneas con diferentes tipos de configuraciones de las fases, bancos de condensadores en derivación, un transformador y cargas tanto distribuidas como concentradas [6]. Estas características permiten que el sistema IEEE 13 nodos sea apropiado para desarrollar el estudio de caso.

En el Anexo A se presenta la información relevante asociada al sistema de prueba IEEE de 13 nodos.

Para el análisis de flujo de carga se implementó el modelado del circuito de distribución del sistema de prueba IEEE de 13 nodos en el programa de computador ATPDraw versión 3.5 considerando inicialmente el escenario del caso base sin los equipos de compensación de perturbaciones estacionarias (Figura 1-3) y posteriormente se implementó el modelado del circuito de distribución incorporando los diferentes equipos de compensación de las perturbaciones estacionarias.

En la Tabla 1-1 se presentan los resultados totales del sistema obtenidos del flujo de carga empleando el programa ATP para el circuito de distribución del sistema de prueba IEEE de 13 nodos correspondiente al caso base. Así mismo, se presenta la comparación con los resultados totales del sistema suministrados por la IEEE y obtenidos del flujo de carga respectivo. Parámetro Resultado IEEE Resultado con ATP Diferencia en magnitud Diferencia porcentual (%)

Potencia Activa total

del sistema (kW) 3577,19 3609,47 32,28 0,9%

Potencia Aparente total

del sistema (kVA) 3971,29 3937,97 33.32 0,8% Factor de

Potencia del sistema 0,9008 0,9166 0,0158 1,8%

Tabla 1-1: Resultados totales del sistema – Caso base

En general, se observa que los resultados totales obtenidos en el flujo de carga empleando el programa ATP para el caso base no presentan diferencias significativas con respecto a los resultados suministrados por la IEEE para el flujo de carga del sistema de prueba de 13 nodos.

Es importante anotar que las simulaciones en el sistema de prueba IEEE de 13 nodos, se van a realizar de la siguiente forma:

• Inicialmente, se van a considerar únicamente las perturbaciones asociadas al desplazamiento de fase y asimetría para los diferentes niveles de operación del caso base descrito e incorporando las soluciones de calidad de potencia (Banco de condensadores y compensadores de asimetría).

• Posteriormente, las simulaciones del sistema se van a desarrollar incluyendo las perturbaciones asociadas el desplazamiento de fase, asimetría y distorsión de onda (armónicos) para cada nivel de operación del caso base e incluyendo las soluciones

de calidad de potencia respectivas (Banco de condensadores, compensadores de asimetría y filtro de armónicos).

Para realizar este segundo grupo de simulaciones se debe adicionar al caso base las cargas con armónicos. Para el estudio de caso se van a conectar cargas con armónicos en los nodos 646 y 675 del sistema de prueba IEEE 13 nodos de acuerdo con el espectro de corriente para cargas armónicas presentado en la Tabla 1-2 [7].

Orden armónico

Lámparas compactas

fluorescentes Variador de velocidad

Magnitud (p.u.) Ángulo de fase

(Grados) Magnitud (p.u.)

Ángulo de fase (Grados) 3 0,2 273,4 0,542 0,7 5 0,107 339,0 0,152 110,8 7 0,021 137,7 0,069 151,9 9 0,014 263,2 0,043 -95,0

Tabla 1-2: Espectro de corriente de cargas armónicas [7]

En el estudio de caso la carga con armónicos en el nodo 646 se va a simular considerando una carga con variador de velocidad con una magnitud del 40% de la corriente nominal de la carga del caso base. Así mismo, para el nodo 675 la carga con armónicos se va a simular considerando una carga con lámparas compactas fluorescentes con una magnitud del 60% de la corriente nominal de la carga del caso base para este nodo.

Adicionalmente, por la presencia de armónicos pueden activarse resonancias en los bancos de condensadores. Para prevenir esta situación se recomienda la conexión de un reactor en serie con el condensador con el objeto de desplazar la frecuencia de resonancia a un rango donde no se presente el fenómeno [8].

La reactancia inductiva debe ser igual a la reactancia capacitiva para que ocurra resonancia. Debido a que en la frecuencia de resonancia la reactancia capacitiva se disminuye N veces (N=Frecuencia de resonancia/Frecuencia fundamental) y la reactancia

inductiva se incrementa N veces entonces la reactancia inductiva debe ser 1/N2 veces la reactancia capacitiva para la frecuencia fundamental.

Así mismo, para prevenir la sobrecarga de los condensadores y reactores es preferible evitar que la frecuencia de resonancia coincida con una de las frecuencias armónicas predominantes [8]. Para una frecuencia de resonancia predominante de 180 Hz, asociada al tercer armónico, se obtiene un valor de reactancia inductiva igual a 1/(180/60)2 = 0,1111. Por lo tanto, para el estudio de caso se conectaron en serie, con los condensadores existentes en los nodos 611 y 675, reactores con una reactancia inductiva igual al 12% de la reactancia capacitiva.

Por consiguiente, el modelado del circuito de distribución del sistema de prueba IEEE de 13 nodos correspondiente al escenario inicial del estudio de caso, incluyendo la perturbación de distorsión de la forma de onda, se implementó en el programa de computador ATPDraw versión 3.5 como se muestra en la Figura 1-4.

Figura 1-4: Implementación del sistema de prueba IEEE de 13 nodos en el ATP-