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escuela politénica del ejército sede latacunga carrera de ingeniería

1. El dise o de las pantallas de la aplicaci n HMI contienen informaci n necesaria y no abundante de manera que sean amigables para el usuario final el mismo que no est obligado a conocer los detalles t cnicos de la parte electr nica del equipo El levantar una base de datos en tiempo real permite realizar el monitoreo de las variables principales como son voltajes y corrientes y hacer una comparaci n entre los valores obtenidos en un instante y los generados en la base de datos hist ricos Los elementos de medici n y an lisis dise ados requieren de patrones de referencia adecuados para su pleno funcionamiento La exactitud del equipo es directamente proporcional a la calibraci n realizada con un elemento patr n como es el Analizador de Calidad de Energ a El ctrica POWER PAD AEMC INSTRUMENTS MODELO 3945 El sistema DAQ HMI puede ser f cilmente instalado y acoplado a un SCADA que permita realizar el control y supervisi n de la energ a a las Empresas Distribuidoras de Energ a El ctrica 105 4 2 RECOMENDACIONES Tener cuidado con las polarizaciones es esencial en este proyecto la mala conexi n puede afectar y producir dafios a la circuiter a en especial a la NI DAQ 6009 propenso a recibir danos que no son reparables a pesar de las protecciones que posee tanto para las entradas de voltaje como de las corrientes Para realizar el acondicionamiento de las se ales se debe tener presente las
2. I i M Harmonic number Fundamental 1 Amplitude l pil v Stop search at Nyquist Highest harmonic es s 8 dE 4 1 5 00 05 0 15 0 25 10 35 0 45 0 55 0 65 0 75 0 85 0 951 Search Frequency Time C Search for Fundamental frequency Result Preview Approximate frequenc Search of approx freq Results Measurement Result Total harmonic 1 1 1 1 D 1 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Frequency OK Cancel Help Figura 3 11a Configuraci n para la Distorsi n Arm nica TDH M O Default v MP or in no error UE q E a ELE PPlot Color PPlot Color i es 2 7 PPlot FiljPtColor EH PPlot Fill PEColor ab Control Etop B Figura 3 11b Obtenci n de la Distorsi n Arm nica 82 k El ngulo de fase de los diferentes arm nicos se los realiz utilizando SubVI Harmonic Analyzer frequency domain los mismos que son presentados en forma instant nea al igual que las ondas de tensi n y corriente Se gener una base de datos mediante el registro continuo de voltios y amperios como se indica en la figura 3 12 los mismos que se pueden observar en el HMI del proyecto ECHA HORA Fu abc be Figura 3 12 Generaci n de la Base Datos 83 CAP TULO IV RESULTADOS Y PRUEBAS EXPERIMENTALES 4 1 RESULTADOS La recopilaci n de datos se r
3. PFIO 5V o o O lt x E z Figura 3 2 diseno del hardware 71 Adicionalmente se dise o un circuito de cruce por cero como se muestra en la figura 3 2 para que proporcione un disparo digital a la NI DAQ 6009 PFI0 y poder de esta manera estabilizar las sefiales recibidas 3 3 3 IMPLEMENTACI N Y PRUEBAS DE HARDWARE Las pruebas de funcionamiento de la NI DAQ 6009 se realizaron utilizando un software b sico de comunicaci n implementado en LabVIEW Los resultados de las senales de voltaje y corriente obtenidos fueron satisfactorios como se puede apreciar en la Figura 3 3 Adquisiscion prueba 1 vi File Edit View Project Operate Tools Window Help gt ej ei Waveform Graph Sine with Gaussian Noise PAY DAQ Assistant 1 1 1 0 02 0 03 0 04 Time Sine with Uniform Noise PAY Figura 3 3 Programa para realizar pruebas de hardware S Hojas T cnicas Especificaciones y Gu a de Usuario NI DAQ 6008 6009 P g 13 72 3 4 DISENO DEL SOFTWARE El disefio del software de adquisici n y procesamiento de datos se realiz completamente utilizando el lenguaje de programaci n gr fica LabVIEW Se escogi este programa debido a su gran facilidad para el manejo de los recursos de la PC especialmente el puerto serial USB y a su excelente interfaz gr fica Estas caracter sticas permitieron que el desarrollo del software se cumpla en un tiempo relativamente corto 3 4 1 CONSIDERACIONES DE D
4. ESCUELA POLIT NICA DEL EJ RCITO SEDE LATACUNGA CARRERA DE INGENIER A EN ELECTR NICA E INTRUMENTACI N PROYECTO DE GRADO PREVIO A LA OBTENCI N DEL T TULO DE INGENIERO EN ELECTR NICA ESPECIALIDAD INSTRUMENTACI N Diseno e implementaci n de un sistema DAQ y HMI de un Analizador de Calidad de Energ a para la Empresa El ctrica Bolivar EMELBO S A CARLOS GERMANICO MUSO CHANGO SEGUNDO MANUEL PLASENCIA LEMA LATACUNGA ECUADOR 2007 CERTIFICACION Certificamos que el presente trabajo fue elaborado por los sefiores Carlos Germ nico Muso Chango Segundo Manuel Plasencia Lema Bajo nuestra direcci n y codirecci n respectivamente como un requisito para la obtenci n del titulo de Ingeniero Electr nico especialidad Instrumentaci n Ing Julio Acosta DIRECTOR DEL PROYECTO Ing Nancy Guerr n CODIRECTOR DEL PROYECTO INTRODUCCI N En la actualidad las Distribuidoras de Energ a El ctrica no realizan un an lisis real de la calidad de energ a tanto en redes de transmisi n redes de distribuci n subestaciones transformadores de distribuci n y consumidor final las mismas que tienen cargas no lineales conmutaciones maniobras de cambio de carga o las propias aver as de los equipos que ocasionan una mala calidad en el suministro el ctrico debido a que no poseen un equipo adecuado para el An lisis de la Calidad de Energ a esta carencia implica un alto costo en t rminos de energ a malgastada
5. Maximum Conductor Size 0 78 20mm Dimensions 5 47 x 2 00 x 1 18 139 x 51 x 30mm Weight 6 5 oz 180g Polycarbonate Material SAFETY Electrical Double Insulation El Polycarbonate with fiberglass charge UL94 VO EN 61010 2 32 Yes CE Mark Yes Note Reference condictions 20 to 26 C 20 to 75 RH external magnetic field 40 m 48 to 65Hz sine wave distortion factor less tan 196 no DC component no external current carrying conductor test conductor test sample centered Load impedance gt 10 73 18 5 2 56 65 v 8a 2imm O 0 786 20mm 1 7 Cable max 0 79 x 0 20 20 x 5mm Dual Bus Bar max 275 Leads Double reinforced 5 ft 1 5m lead with safety 4mm banana plug 36 ANEXO D CIRCUITO IMPRESO DE LA TARJETA DE ADQUISICI N DE DATOS m JA N32 amp Latacunga Junio del 2007 ELABORADO POR Segundo Manuel Plasencia Lema CARRERA DE INGENIERIA EN ELECTR NICA Ing Armando lvarez EL SECRETARIO ACADEMICO Dr Eduardo V squez
6. Ondas distorsionadas Revisar la conexi n a tierra Revisar los rangos de corriente swiches No existe presencia de las se ales medidas Verificar que la conexi n este correcta Pc no responde Revise el cable USB puede estar mal conectado RECOMENDACIONES Se recomienda utilizar como m nimo un computador Pentium 111 con 2 56 MB de RAM y con una velocidad de 1 5 GB Tener cuidado con las conexiones el ctricas para no da ar el equipo Verifique que el programa se ejecute correctamente Si se realiza mediciones de m s de 250 A utilizar TC s para mayor carga ANEXO C HOJAS TECNICAS NI DAQ 6008 6009 PINZA AMPERIM TRICA MN211 USER GUIDE AND SPECIFICATIONS USB 6008 6009 This guide describes how to use the National Instruments USB 6008 6009 data acquisition DAQ devices and lists specifications Introduction The NI USB 6008 6009 provides connection to eight analog input Al channels two analog output AO channels 12 digital input output DIO channels and a 32 bit counter with a full speed USB interface Note This manual revision updates naming conventions to reflect the conventions used in NI DAQmx Table 1 notes the correlation between the old and updated names Hardware Functionality NI DAQmx Terminology Open drain Open collector Push pull Active drive Table 1 Digital Output Driver Type Naming Conventions Feature
7. USB 6008 USB 6009 Al Resolution 12 bits differential 11 bits single ended 14 bits differential 13 bits single ended Maximum Al Sample Rate Single 10 kS s 48 kS s Channel Maximum Al Sample Rate 10 kS s 42 kS s Multiple Channels Aggregate DIO Configuration Open collector Open collector active drive Might be system dependent Table 2 Differences Between the USB 6008 and USB 6009 NATIONAL srRUMENTS NI USB 6009 5 Inputs 14 08 Multilunction wr 1 USB Cable Strain Relief Figure 1 USB 6008 6009 Figure 2 USB 6008 6009 Back View Safety Guidelines Caution Operate the hardware only as described in these operating instructions The following section contains important safety information that you must follow when installing and using the USB 6008 6009 Do not operate the USB 6008 6009 in a manner not specified in this document Misuse of the device can result in a hazard You can compromise the safety protection built into the device if the device is damaged in any way If the device is damaged contact National Instruments for repair Do not substitute parts or modify the device except as described in this document Use the device only with the chassis modules accessories and cables specified in the installation instructions You must have all covers and filler panels installed during operation of the device Do not operate the dev
8. canales que pueden usarse como entradas Canales de salida nicamente DO canales que pueden usarse como salidas Canales de Entrada Anal gica Entradas para medir senales continuas no sefiales digitales o binarias que son por lo general de voltaje o corriente Los canales de una sola terminal SE tienen todas las entradas referidas a una tierra en com n que est conectada a la tierra de la PC Capacidad de Corriente La capacidad de corriente es la habilidad de un generador de se al o una salida de tarjeta DAQ para disipar corriente de se ales de salida anal gica o digital El primer n mero indica la m xima capacidad de corriente por canal El segundo n mero en par ntesis especifica el total de capacidad de corriente para todos los canales Capacidad de reloj T Un m todo de sincronizaci n de patente pendiente desarrollado por NI a trav s del cual otro dominio de sefiales de reloj es usado para habilitar la alineaci n de relojes de muestreo y la distribuci n y recepci n de disparos La sincronizaci n de estos disparos puede ser implementada a pico segundo Caracter stica de Impedancia La impedancia caracter stica es un par metro de linea de transmisi n que determina c mo las sefiales de transmisi n son transmitidas o reflejadas en la l nea Categor a de Voltaje La categor a de voltaje es la clasificaci n del voltaje de un conmutador como se especifica en la International Electrotechnical
9. programaci n estructurada Es un sistema abierto en cuanto a que cualquier fabricante de tarjetas de adquisici n de datos o instrumentos en general puede proporcionar el driver de su producto en forma de VI dentro del entorno de LabVIEW Tambi n es posible programar m dulos para LabVIEW en lenguajes como C y C estos m dulos son conocidos como Sub Vls y no se difieren a los VI creados con LabVIEW salvo por el interfaz del lenguaje en el que han sido programados Adem s estos Sub VIs son muy tiles por ejemplo en el campo de c lculos num ricos complejos que no se encuentran incluidos en las librer as de LabVIEW 38 b EL PANEL FRONTAL Y EL DIAGRAMA DE BLOQUES Se podr a decir que en cualquier existen dos caras bien diferenciadas El Panel Frontal y el Diagrama de Bloques El Panel Frontal es la cara que el usuario del sistema est viendo cuando se est monitoreando o controlando el sistema o sea el interfaz del usuario Este contiene controles e indicadores y existe una gran variedad de ellos pero adem s incluso se pueden dise ar controles e indicadores personalizados lo cual permite tener una amplia gama de dichos controles e indicadores Un control puede tomar muchas formas y muchas de estas formas corresponden al dibujo real usado en instrumentos f sicos Otros son estrictamente conceptos digitales o anal gicos Pero todos los controles tienen una forma visual que indican al usuario cual es el estad
10. Partes de la NI DAQ USB 6009 La DAQ NI USB 6009 posee 8 entradas anal gicas 2 salidas anal gicas como se observa en la tabla 2 2 12 entradas salidas digitales 1 bit de sincronizaci n PFIO 2 alimentaciones Vcc 2 5V y 5V como se observar en la tabla 2 3 y una interfase USB de alta velocidad con contador de 32 bit 252 Tabla 2 2 Terminales Anal gicas de la NI DAQ 6009 Signal Signal Module Terminal A Ended Mode Differential Mode HHHHHHHHHHHHHHHI SLSLVLELCLILOL G6 8 4 9 EZH 1 53 Tabla 2 3 Terminales digitales Sincronizaci n y alimentaci n Vcc NI DAQ 6009 Module Terminal po Sma ro y noo 1132 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 54 Tabla 2 4 Descripci n de los pines NI DAQ USB 6009 NOMBRE DE REFERENCIA DIRECCION DESCRIPCION LA SENAL GND Tierra Punto de referencia para senales de voltajes y corrientes anal gicas digitales IN OUT AI 0 7 Varies Input Entradas Anal gicas AO 0 GND Output Salida Anal gica AO 0 A0 1 GND Output Salida Anal gica AO 1 0 3 GND Input or Se ales digitales de IN OUT PO 0 7 Output configurables 2 5 V GND Output Alimentaci n de 2 5 Vcc 5 V GND Output Alimentaci n de 5 Vcc A 200 mA PFI O GND Input PFI 0 Configurable tanto para un disparo digital como para un contador de eventos 55 2 4 C
11. a trav s de l mites de emisi n fijados por contrato Las variaciones porcentuales de la tensi n medida en los puntos de suministro con respecto al valor nominal son las siguientes Alta Tensi n 5 0 96 5 0 96 Alimentaci n A rea MT o BT 8 0 8 0 96 Alimentaci n Subterr nea MT o BT 5 0 5 0 Rural 10 0 10 0 28 Los niveles de tensi n se determina a nivel de suministro mediante campanas de medici n que permitan adquirir y procesar informaci n sobre curvas de carga y nivel de la tensi n en suministros en distintos puntos de la red 1 4 5 LA CALIDAD DE ENERG A EL CTRICA EN EL ECUADOR La calidad de energ a prestada por las empresas distribuidoras en nuestro pa s se miden considerando los aspectos siguientes Calida del producto Calidad del servicio t cnico Calidad del servicio comercial En el articulo 9 del Reglamento de suministros del servicio de electricidad se indica que los distribuidores deber n proporcionar el servicio con los niveles de calidad acorde con lo exigido en la Ley su Reglamento General y las Regulaciones pertinentes para lo cual adecuar n progresivamente sus instalaciones organizaci n estructura y procedimientos t cnicos y comerciales Tambi n indica que la calidad del servicio t cnico se evaluar considerando la frecuencia de las interrupciones y la duraci n de las interrupciones a CALIDAD DEL SERVICIO T CNICO L
12. y demoras en la atenci n de los reclamos del usuario CENACE La Corporaci n Centro Nacional de Control de Energ a es el Administrador T cnico y Comercial del Mercado El ctrico Mayorista MEM del Ecuador y de las Interconexiones Internacionales Fue creado en la Ley de R gimen de Sector El ctrico publicada en RO 43 del 10 oct 1996 y su estatuto aprobado mediante acuerdo ministerial 151 del 27 oct 1998 Centrales el ctricas Instalaci n donde se realiza la generaci n o adecuaci n de cualquier tipo de energ a el ctrica Cliente normalizado Es quien recibe el suministro en forma reglamentaria Clientes auto conectados Clientes con servicio suspendido por falta de pago que se han conectado ilegalmente a la red Ver P rdidas no t cnicas Comercializadores Agentes del mercado que participan del mismo realizando actividades de compra venta de energ a en bloque a trav s de contratos CONELEC Consejo Nacional de Electricidad se constituye como un ente regulador y controlador a trav s del cual el Estado Ecuatoriano puede delegar las actividades de generaci n transmisi n distribuci n y comercializaci n de energ a el ctrica a empresas concesionarias Conexiones clandestinas Son las realizadas con fines de hurto generalmente en forma precaria Suelen ser muy peligrosas Contrato de concesi n Es el celebrado entre el poder concedente Estado Nacional o Provincial y el adjudicatario siguien
13. 19 Empresa El ctrica Regional Sucumb os S A 20 Empresa El ctrica Regional del Sur S A Las reas definidas no coinciden con divisiones provinciales cantonales o parroquiales sino con la cobertura de redes existentes y la facilidad de servicio a los habitantes fundamentalmente como se indica en la figura 1 4 Figura 1 4 Empresas Distribuidoras y reas de Concesi n 12 1 2 3 RED DE DISTRIBUCI N DE ENERG A EL CTRICA La red de distribuci n de la energ a el ctrica es un escal n del sistema de suministro el ctrico que es responsabilidad de las compa as distribuidoras de electricidad La distribuci n de la energ a el ctrica desde las subestaciones de transformaci n de la red de transporte se realiza en dos etapas La primera est constituida por la red de reparto que partiendo de las subestaciones de transformaci n reparte la energ a normalmente mediante anillos que rodean los grandes centros de consumo hasta llegar a las estaciones transformadoras de distribuci n Las tensiones utilizadas est n comprendidas entre 25 y 132 KV en nuestro medio 69 KV Intercaladas en estos anillos est n las estaciones transformadoras de distribuci n encargadas de reducir la tensi n desde el nivel de reparto al de distribuci n en media tensi n La segunda etapa la constituye la red de distribuci n propiamente dicha con tensiones de funcionamiento de 3 a 30 KV generalmente 13 8 KV y con una caracter stica mu
14. 64 Numerosos programas ejemplo para que nunca inicie con una pantalla en blanco Soporte para multiples ambientes de desarrollo de aplicaci n para que pueda seleccionar el lenguaje de programaci n que usted prefiera Una interfaz de programaci n intuitiva de fuente abierta que sea f cil de aprender y entender Los dispositivos DAQ multifunci n de bajo costo USB 6008 y USB 6009 de NI incluyen las caracter sticas para proveer mediciones m s exactas y confiables con f cil programaci n pero muchos productos en el mercado entregan solo unas o ninguna de estas 65 CAP TULO III AN LISIS Y DISENO 3 1 ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA En el presente cap tulo se describen las t cnicas a utilizar para el desarrollo del Sistema HMI as como el detalle de las caracter sticas del hardware software y firmware que se disponen la ejecuci n del mismo Es importante mencionar que la tecnolog a actual tiende a la estandarizaci n siendo ste un factor importante para el desarrollo del proyecto lo cual hace posible integrar diferentes tecnolog as como National Instruments con su software LabVIEW y el hardware NI DAQ USB 6009 y a Intel R con su respectiva PC 3 1 1 REQUISITOS FUNCIONALES Este proyecto nos permite monitorear y analizar el comportamiento de los siguientes par metros Voltaje eficaz Vrms Corriente eficaz Arms Frecuencia Hz 4 Se denomina firmware al program
15. Commission IEC que determina su habilidad para resistir picos de voltaje aplicados a trav s de un nivel de resistencia espec fico especificado como CAT CAT Il CAT lll o CAT IV Certificaciones de Productos Las certificaciones de los productos son aquellas con las que el m dulo ha cumplido diss Contadores Temporizadores Entradas que establecen interfaz con sefiales digitales y que pueden medir frecuencia eventos o periodo Las salidas para contador temporizador pueden generar series de pulso relojes y disparos Compatible con Tiempo Real Compatibilidad con el M dulo NI LabVIEW Real Time que ofrece ejecuci n determin stica para sistemas de control y fiabilidad extrema para sistemas de prueba con tareas cr ticas Conversi n Digital a Banda Base Solo est soportado por dispositivos de conversi n digital a banda base DDC El DDC toma los datos y luego los filtra y los disminuye para obtener datos protegidos de alias del ancho de banda solicitado Los datos de salida del DDC se guardan en la memoria a esta m nima velocidad de muestreo c mo pares IQ complejos Conectividad La conectividad se refiere a las opciones disponibles para conectar al m dulo de conmutaci n bloque de terminal juego de conector backshell cables y m s Configuraci n del Multiplexor Matriz La configuraci n de un conmutador o topolog a es una representaci n de los canales y rel s en un m dulo de conmutaci n Los
16. Medida de Inductancia El rango completo de medida del DMM Rango de Medida de Resistencia El rango completo de medida del DMM Rango de Muestreo Aleatorio RIS Una forma de muestreo equivalente de tiempo que aumenta velocidades de muestreo aparentes de sefiales repetitivas al combinar varias formas de onda de disparo Ya que el tiempo de disparo ocurre manera aleatoria entre dos muestras el digitalizador toma muestras de diferentes puntos en la forma de onda en adquisiciones consecutivas y puede reconstruir la forma de onda con una velocidad de muestreo equivalente en tiempo Rango de Potencia de RF La fuerza de la sefial que se puede adquirir por medio de un instrumento de RF Raz n de Actualizaci n para Salida Anal gica La raz n en que usted puede actualizar puntos nuevos en la se al de salida Radio de Se al a Ruido y Distorsi n SINAD La raz n de la se al de entrada a la suma de ruido y armon as Rastreo de Cuenta de Rel s El rastreo de cuenta de rel s es una caracter stica en la que la EEPROM en algunos m dulos de conmutaci n rastrea el n mero de veces que un rel del m dulo ha sido activado abierto y cerrado Esto ayuda a obtener un mantenimiento predictivo del m dulo 27 Raz n de Muestreo Esto se refiere a la velocidad a la cual el m dulo de conmutaci n puede escanear a trav s de sus canales Rel Forma A Rel s de Forma A son SPST con un estado predeterminado de normal
17. VA 11324 88 VA 10742 34VA 2981148 VA FASET POTENCIA ACTIVA 7648 28 W 11298 09 W 10703 22 W 29649 59 W POTENCIA REACTIVA 995 07 VAR 62 38 VAR 97 75 VAR 1155 20 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9876 0 9976 0 9964 CONSUMO DE ENERG A 0 02 KWH 0 03 KWH 0 03 KWH 0 08 fim 3 Explorador d BASE DE DATOS vi VOLTAJE EFICAZ 128 32 Vrms CORRIENTE EFICAZ 57 38 Arms DESFASE 94 75 THD VOLTAJE 157 THD CORRIENTE 29 06 FRECUENCIA 59 96 Hz POTENCIA APARENTE 7473 99 VA POTENCIA ACTIVA 7389 92 W POTENCIA REACTIVA 862 99 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9888 CONSUMO DE ENERGIA 0 16 kWH Figura 4 2 Formas de onda Fase R 86 Tabla 4 1 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y el Analizador POWER PAD AEMC Instruments MODELO 3945 FASE R MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA ANALIZADOR MAGNITUD DEL PROYECTO POWER PAD AEMC Instruments Modelo 3945 Voltaje Eficaz 128 32 Vrms 130 11 Vrms Corriente Eficaz 57 38 Arms 56 53 Arms Desfase 94 76 106 64 THD Voltaje 1 5796 1 5496 THD Corriente 29 06 29 04 Frecuencia 60 Hz 60 Hz Potencia Aparente 7473 99 VA 7489 35 VA Potencia Activa 7389 92 W 7341 21 W Potencia Reactiva 862 99 VAR 863 03 VAR Factor de Potencia 0 9888 0 9803 Consumo de Energia 0 02KWH 0 02KWH BASE DE DATOS vi 1 1 1 1 1000 1500 2000 2500 3000 DARE DINE 1000 1500 2000 2500 3000 Frequency 4 I
18. a Hidropucar S A a m s de estas existen otras empresas generadoras que proporcionan peque as potencias como son Illuchi Chimbo etc 1 1 2 2 SUBESTACION ELECTRICA ELEVADORA Una Subestaci n el ctrica es una instalaci n industrial empleada para la transformaci n del voltaje Las subestaciones el ctricas elevadoras como se muestra en la figura 1 3 se ubican en las inmediaciones de las centrales el ctricas para elevar el voltaje a la salida de sus generadores La raz n t cnica para realizar esta operaci n es la conveniencia de realizar el transporte de energ a el ctrica a larga distancia a voltajes elevados para reducir las p rdidas resistivas que dependen de la intensidad de corriente Figura 1 3 Subestaci n El ctrica Elevadora 1 1 3 TRANSPORTE La red de transporte es la encargada de enlazar las centrales con los puntos de utilizaci n de energ a el ctrica Para un uso racional de la electricidad es necesario que las l neas de transporte est n interconectadas entre s con estructura de forma mallada de manera que puedan transportar electricidad entre puntos muy alejados en cualquier sentido y con las menores p rdidas posibles 1 1 4 FALLAS EN LOS SISTEMAS DE TRANSMISI N DE ENERG A EL CTRICA STEE Los Sistemas el ctricos de transmisi n est n sometidos a diversos fen menos contingencias que producen distintos tipos de fallas perturbaciones el ctricas Entre los fen menos f sicos causan
19. a la portadora y se mide en decibeles relativos a la frecuencia de la portadora dBc Filtros de Entrada Programables de E S Digital Los filtros de entrada programables eliminan ruido rebotes y picos en entradas y tambi n brindan eliminaci n de rebotes para conmutadores digitales y rel s Esto es importante para aplicaciones en ambientes industriales ruidosos para prevenir lecturas falsas a causa del ruido Usted puede configurar el filtro de entrada programable para cada l nea digital al establecer el tiempo del filtro en segundos Cualquier ruido 19 rebote o pico que sea m s corto que la mitad del tiempo especificado ser bloqueado por el dispositivo de e s digital para prevenir lecturas inv lidas Flujo de Corriente Sinking y Sourcing son t rminos usados para definir el control del flujo directo de corriente en una carga Frecuencia M xima de la Fuente La frecuencia m xima de la fuente representa la velocidad de la senal m s r pida que el contador puede contar Si usted usa frecuencia m s alta puede alcanzar mayor resoluci n Por ejemplo un contador de 80 MHz puede contar pulsos que est n separados 12 5 ns 1 80 x 105 Usted puede utilizar prescaladores para aumentar la frecuencia m xima de la fuente por evento y medida de frecuencia G Generaci n de Pulso Usted puede programar cada salida para generar un n mero finito de pulsos o para generar pulsos continuamente Usted puede establecer de manera
20. and the computer National Instruments is not liable for any damage resulting from such signal connections Source Sink Information The default configuration of the USB 6008 6009 DIO ports is open collector allowing 5 V operation with an onboard 4 7 kQ pull up resistor An external user provided pull up resistor can be added to increase the source current drive up to a 8 5 mA limit per line as shown in Figure 13 The USB 6009 ports can also be configured as active drive using the DAQmx API allowing 3 3 V operation with a source sink current limit of 8 5 mA Refer to the NI DAQmx Help for more information about how to set the DIO configuration USB 6008 6009 5 Re lt External Pull up Resistor AN 9 M Rp 3 4 7 Onboard Resistor Figure 13 Example of Connecting External User Provided Resistor 20 Complete the following steps to determine the value of the user provided pull up resistor 1 Place an ammeter in series with the load 2 Place a variable resistor between the digital output line and the 5 V 3 Adjust the variable resistor until the ammeter current reads as the intended current The intended current must be less than 8 5 mA 4 Remove the ammeter and variable resistor from your circuit 5 Measure the resistance of the variable resistor The measured resistance is the ideal value of the pull up resistor 6 Select a static resistor value for your pull up
21. brinda la potencia o un potencial positivo Los dispositivos sourcing empujan la corriente a trav s de la carga Los t rminos que se usan para describir dispositivos sourcing incluyen PNP Emisor Abierto Normalmente Bajo y L gica IEC Positiva ES Eliminaci n de Rebotes y Ruido en Transiciones Las se ales ruidosas que contienen rebotes representan un reto especial para algunas medidas de contadores temporizadores El ruido puede ser introducido en la fuente de la se al con rel s electromec nicos o en la conexi n si hay fuentes de interferencia en las inmediaciones del sistema Entre Canales La topolog a de aislamiento m s robusta es el aislamiento entre canales En esta topolog a cada canal es aislado de manera individual entre s y de otros componentes del sistema no aislados Adem s cada canal tiene su propia fuente de alimentaci n aislada EMF T rmico Un voltaje se crea cuando se unen dos metales no similares Este voltaje es conocido como la fuerza electromotiva EMF o el voltaje de Seebeck En un conmutador estos voltajes se crean por lo general entre las terminales de los rel s electromec nicos los cuales est n compuestos de metales de aleaci n y el PCB de un m dulo de conmutaci n el cual est compuesto generalmente de cobre o cobre de aleaci n Estados de Encendido Programables de E S Digital Con los estados de encendido programables usted puede configurar en el software los estados de salida
22. de una frecuencia a otra a pasos predeterminados Segmentos de Enlace Referido tambi n como scripting Las tarjetas que cuentan con esta caracter stica le permiten al usuario enlazar y ciclar m ltiples formas de onda en una operaci n de generaci n usando un script el cual es una serie de instrucciones que indican c mo las formas de onda almacenadas en la memoria interna deben salir Los scripts m s complejos especifican el orden en el cual las formas de onda son generadas el n mero de veces que son generadas y los disparos asociados con la generaci n Sincronizaci n GPS Usted puede correlacionar medidas realizadas en una extensa rea usando Global Positioning System GPS Usted puede correlacionar datos desde varios chasis PXI determinar el tiempo en que un evento de hardware se produce o generar un pulso en un tiempo especificado por el usuario Soporte para SO Software de nivel base que controla una PC ejecuta programas interactua con los usuarios y se comunica con el hardware instalado y dispositivos perif ricos T Tama o del Contador Temporizador o N mero de Bits El tama o del contador o n mero de bits indica que tan alto puede contar Por ejemplo un contador de 32 bits puede contar hasta 222 1 o 4 294 967 295 antes de girar Un n mero alto de bits es beneficioso en casos como medidas de ancho de pulso donde se requiere un amplio rango din mico Por ejemplo si usted mide anchos de pulso con u
23. desarrollo poderoso como es LabVIEW se puede dise ar un ambiente de trabajo abierto que se integre de modo ininterrumpido con el software y el hardware Esto asegura que sus aplicaciones no s lo funcionar n bien hoy sino tambi n que se podr n utilizar nuevas tecnolog as en el futuro a medida que ellas se hallen disponibles o extender sus soluciones m s all de su alcance original a medida que se identifiquen nuevos requerimientos M s a n cada aplicaci n posee sus propios y nicos requerimientos que precisan una amplia gamma de soluciones 2 3 SISTEMA DE ADQUISICI N DE DATOS DAQ s Son muchas las aplicaciones donde se hace indispensable el tratamiento de se ales que nos proporcionen informaci n sobre fen menos f sicos En general este tratamiento es necesario hacerlo sobre grandes cantidades de informaci n y con una elevada velocidad de procesamiento un computador es el encargado de realizar estas tareas debido a su excelente velocidad de procesamiento sobre cantidades elevadas de informaci n Com nmente se utilizan las tarjetas de adquisici n de datos que son las que proporcionan al computador la capacidad de adquirir y generar se ales ya sean anal gicas o digitales Sin embargo estas no son las nicas funciones de las tarjetas de adquisici n entre otras tambi n disponen de contadores y temporizadores 46 Cuando se desea obtener informaci n sobre fen menos f sicos es necesario introducir un nuevo
24. e Channel 1 Output Supplies the IU output of AO channel 1 Input or Output Digital I O Signals You can individually configure each signal as an input or output 2 5 V External Reference Provides a reference for wrap back testing 5 V Power Source Provides 5 V power up to 200 mA PFI 0 This pin is configurable as either a digital trigger or an event counter input Table 5 Signal Descriptions Analog Input 12 You can connect analog input signals to the USB 6008 6009 through the I O connector Refer to Table 5 for more information about connecting analog input signals Analog Input Circuitry 42 5 VREF Y ES Pes gt i 2 30 9 kQ MUX PGA gt ADC AI FIFO 2 gt 127 kQ Al o NwW 4 x 2 39 2 kQ Input Range S Selection Figure 5 illustrates the analog input circuitry of the USB 6008 6009 MUX The USB 6008 6009 has one analog to digital converter ADC The multiplexer MUX routes one Al channel at a time to the PGA PGA The progammable gain amplifier provides input gains of 1 2 4 5 8 10 16 or 20 when configured for differential measurements and gain of 1 when configured for 13 single ended measurements The PGA gain is automatically calculated based on the voltage range selected in the measurement application A D Converter The analog to digital converter ADC digitizes the Al signal by converting the analog voltage into a digital code Al F
25. elemento en el sistema que nos suministre un par metro el ctrico a partir de un par metro f sico dicho elemento es el transductor El transductor es el primer elemento que forma un sistema general de adquisici n de sefiales Generalmente las sefiales el ctricas generadas por los transductores no son adecuadas o no son compatibles con las caracter sticas de entrada de una tarjeta de adquisici n de datos En estos casos se hace necesario el uso de dispositivos de acondicionamiento de sefial que realizan un pre tratamiento de la misma Entre otras las funciones m s usuales de los acondicionadores son amplificaci n filtrado aislamiento el ctrico incluso linealizaci n y multiplexado La figura 2 4 muestra una configuraci n general de un sistema basado en la adquisici n de datos NENNEN o p PERENE gt Fen meno F sico Tarjeta de adquisici n Computador Acondicionador de se al Transductores Figura 2 4 Sistema de adquisici n de datos 2 3 1 HARDWARE DE ADQUISICI N DE DATOS El hardware de adquisici n de datos puede ser interno instalado directamente en una ranura de expansi n dentro de la computadora o externo conectado a la Data AcquisitionToolbox Users Guide Nom computadora a trav s de un cable de comunicaci n En el nivel m s simple el hardware de adquisici n de datos se caracteriza por los subsistemas que posee Un subsi
26. energ a el ctrica 1 4 1 Origen de los problemas de calidad de energ a 1 4 2 Categor as de problemas 1 4 3 Mecanismos para interpretar los problemas 1 4 4 Normativas sobre calidad de la energ a 1 4 5 La calidad de la energ a el ctrica en el Ecuador 1 4 6 Reglamentos y regulaciones 1v P G ON Oo O 10 11 13 13 14 14 15 15 15 16 16 19 20 24 25 26 27 29 30 CAP TULO II FUNDAMENTOS DEL PROYECTO 2 1 Descripci n del problema 2 1 1 Mejoramiento de la calidad de la energ a mediante un analizador de calidad de energ a 2 2 Plataformas de programaci n 2 2 1 Software de adquisici n de datos 2 2 2 El software de LabVIEW 2 3 Sistema de adquisici n de datos DAQ s 2 3 1 Hardware de adquisici n de datos 2 4 Comunicaciones 2 4 1 USB y firewire 2 4 2 Firewire IEEE 1394 2 4 3 Componentes del cable USB 2 4 4 Elementos esenciales del DAQ USB de bajo costo CAP TULO III AN LISIS Y DISENO 3 1 Especificaciones del sistema 3 1 1 Requisitos funcionales 3 1 2 Requerimientos del proceso 3 2 Diagrama de bloques 3 3 Dise o del hardware 3 3 1 Consideraciones del dise o 3 3 2 Dise o de la etapa de acondicionamiento de se al 3 3 3 Implementaci n y pruebas de hardware 32 32 33 35 37 46 47 56 56 58 59 62 66 66 68 68 70 70 70 72 3 4 Dise o de software 73 3 4 1 Consideraciones de dise o 73 3 4 2 Dise o de software de adquisici n de datos 74 CAPI
27. fueran consistentes con la alimentaci n a la que este se conectaba En la actualidad y desgraciadamente los equipos electr nicos proporcionan mayores capacidades que requieren mayor atenci n en sus aplicaciones en los sistemas el ctricos fen menos que antes eran secundarios como sobretensiones distorsi n arm nica variaciones de frecuencia etc son ahora significativos La liberalizaci n del sector el ctrico tambi n va a afectar a la calidad de la energ a el ctrica y la utilizaci n de otras formas para la generaci n de energ a como la utilizaci n de fuentes procedentes de energ a e lica o de energ a solar tambi n va a aumentar los niveles de distorsi n en las redes de distribuci n Dentro de este marco general la definici n de ndices y objetivos en la calidad de la energ a el ctrica y el desarrollo de t cnicas de medida para la determinaci n de esos ndices se ha convertido no solo en una necesidad en los sistemas el ctricos actuales para as poder evaluar las caracter sticas del propio sistema evaluar la compatibilidad del sistema con las cargas o poder disefiar estrategias de mitigaci n de esas perturbaciones si no que en muchos casos se va a convertir en una obligaci n ya que en muchos contratos se est empezando a incluir o se van a incluir objetivos en la calidad de la energ a el ctrica a cumplir por el suministrador y penalizaciones en el caso de no cumplimiento Entre los t rminos de u
28. inicial para asegurar operaciones libres de rebotes al conectarse con actuadores industriales tales como bombas v lvulas motores y rel s Un dispositivo soporta estos estados de E S despu s de recibir potencia as su PC 18 puede arrancar Los estados de encendido programables son libres de rebotes lo cual quiere decir que las salidas nunca pasan por un estado incorrecto durante el encendido Cada l nea puede ser configurada como entrada de alta impedancia salida alta o salida baja El m dulo de E S digital almacena la configuraci n en la memoria interna no vol til Estabilidad de Tiempo La estabilidad de tiempo puede ser importante cuando necesita realizar medidas de alta calidad En un caso ideal la frecuencia de oscilaci n ser a constante pero en realidad muchos factores influyen en el comportamiento de un oscilador Una medida de calidad com nmente usada para un oscilador es estabilidad Las unidades usadas para estabilidad por lo general son partes por mill n ppm y partes por bill n ppb Por ejemplo la frecuencia de un oscilador de 10 MHz con estabilidad de 10 ppm puede ser 10 MHz x 100 Hz con estabilidad de 10 ppb puede ser 10 MHz x 1 Hz F Familia de Productos Grupo de productos que comparten juegos de caracter sticas comunes Fase de Ruido desfase 10 kHz Ruido en un sistema de sefiales debido a modulaci n de fase y frecuencia en la se al El ruido de fase es normalmente muy cercano
29. n polos y m tiros Por ejemplo un rel SPST tiene un polo y un tiro Los rel s son clasificados por formas Las formas de los rel s se clasifican por el n mero de polos y tiros as como la posici n predeterminada del rel Numero de Canales Esto representa el numero de rel s de una sola bobina 2 bobinas que el m dulo controlador de rel puede controlar O Operaciones a Bufer y DMA Los contadores temporizadores de National Instruments pueden capturar numerosos puntos de datos sin tiempos muertos Estos tipos de medidas llamadas operaciones a bufer son excelentes en aplicaciones que van desde an lisis estad stico en l neas de producci n a experimentos en qu mica molecular Por ejemplo cuando usted configura un contador para medida peri dica a b fer los datos se mueven del contador al b fer Cada transici n que inicia una medida tambi n causa una transferencia del contador al b fer Con operaciones a b fer los datos se transfieren a la memoria de la PC usando DMA o interrupciones DMA ofrece una considerable ventaja en rendimiento si su aplicaci n requiere este rendimiento de manera simult nea en multiples contadores temporizadores usted debe saber cu ntos canales DMA est n disponibles en un dispositivo contador temporizador particular Por ejemplo si un dispositivo contiene tres canales DMA y ocho contadores temporizadores usted puede realizar simult neamente tres operaciones a b fer de alta ve
30. of 0 5 to 240 Large jaw opening accommodates conductors up to 250MCM Design for DMMs loggers recorders and osciloscopes 40Hz to 10kHz response 1 mAac ac output signals Designed to EN61010 600v Cat IIl safety standard UL approved for Canada and U S Doble insulation CE Mark APPLICATIONS Measuring in breaker panels Industrial loads HVAC Residential and commercial sites 5A secondary current transformers CTs monitoring Data Logging recording 34 SPECIFICATIONS MODEL MN211 ELECTRICAL Nominal Range 200A Measurement Range 0 5 to 240A Transformation Ratio 1000 1 Output Signal 1mA A on 12 Accuracy 200A Range 0 5 to 10A 3 0 of Reading 0 5A 10 to 40A 2 5 of Reading 0 5A 40 to 100A 2 0 of Reading 0 5A 100 to 240A 1 0 of Reading 0 5A Phase Shift 200A Range 0 5 to 10A Not Specified 10 to 40A 5 0 40 to 100A 3 0 100 to 240A 2 5 Overload 240A for 10 min ON 30 min OFF Frequency Range 40 to 10kHz oe 200A permanently to 1kHz Derating above 3kHz 200A x 1 0 333F F in kHz Working Common Output Termination Operating Temperature Crest Factor 3 200Arms with an error due to CF of 4 600Vrms Mode Voltage 5 ft Lead MECHANICAL 14 to 131 F 10 to 55 C Storage Temperature 40 to 158 F 40 to 70 C Humidity Relative 10 to 35 C 85 RH without roll off above 35 C Jaw Opening 0 83 21mm
31. programable el tiempo de encendido y apagado para cada serie de pulso de salida establecer el n mero de pulsos que se enviar n e iniciar y detener la serie de pulsos Js Interfaz Digital Cualquier interfaz paralela donde multiples l neas paralelas y digitales transmiten datos simult neamente o una interfaz serial donde un solo canal se usa para transmitir datos digitales en bits a mismo tiempo Impedancia de Entrada La impedancia medida a trav s de las terminales de entrada de un circuito Esta impedancia es una combinaci n de resistencia inductancia y capacitancia Impedancia de Salida La oposici n exhibida por las terminales de salida del dispositivo al flujo de una corriente alterna AC de una frecuencia en particular como resultado de resistencia inducci n y capacitancia 20 L L gica Diferencial Las se ales diferenciales usan dos cables o se ales configurados como un par para transmitir datos digitales El receptor digital interpreta las se ales basadas en la diferencia de voltaje entre el par de se ales sin referencia a tierra que es la manera c mo los sistemas de una sola terminal funcionan Para la se al digital diferencial que se recibe como un 0 l gico la se al V debe ser menor que la se al V por m s que un valor definido Las se ales diferenciales tienen diferentes ventajas ante los sistemas de una sola terminal son inmunes a la mayor a de los tipos de ruido de se al r
32. puertas a una de las 4 puertas del primero habremos creado un total de 7 puertas a partir de una puerta del PC De esta forma es decir a adiendo concentradores el PC puede soportar hasta 127 perif ricos USB La mayor a de los concentradores se encontrar n incorporados en los perif ricos Por ejemplo un monitor USB puede contener un concentrador de 7 puertas incluido dentro de su chasis El monitor utilizar una de ellas para sus datos y control y le quedar n 6 para conectar otros perif ricos Perif ricos USB soporta perif ricos de baja y media velocidad Empleando dos velocidades para la transmisi n de datos de 1 5 y 12 Mbps se consigue una utilizaci n m s eficiente de sus recursos Los perif ricos de baja velocidad tales como teclados ratones joysticks y otros perif ricos para juegos no requieren 12 Mbps Empleando para ellos 1 5 Mbps se puede dedicar m s recursos del sistema a perif ricos tales como monitores impresoras m dems scanner equipos de audio etc que precisan de velocidades m s altas para transmitir mayor volumen de datos o datos cuya dependencia temporal es m s estricta En las figuras 2 10 y 2 11 se puede ver c mo los hubs proporcionan conectividad a toda una serie de dispositivos perif ricos 61 HUBFuncd n HUB Funci n HOST HUB Figura 2 10 Posible esquema de conexiones del Bus USB Tel fono Contestador Scanner manual E E p EE EE Altavoces Fi
33. renglones son conexiones horizontales en la cuadr cula matriz de un conmutador las columnas son conexiones verticales en la cuadr cula de la matriz del conmutador y los bancos representan el n mero de matrices individuales o segmentos de multiplexor en el m dulo Configuraci n de Direcci n de L nea por Ciclo La habilidad de cambiar en ambos sentidos entre generaci n y adquisici n de datos en un canal en un ciclo del reloj Para esto no se requiere hacer pausa en la sesi n de generaci n o adquisici n para configurar la tarjeta A esta caracter stica tambi n se le puede llamar triestado por ciclo ya que se requiere alta impedancia de estado para soportar esta capacidad Comparaci n de Datos de Hardware La habilidad de un dispositivo de comparar los datos esperada con los datos obtenidos en tiempo real en el 16s dispositivo El instrumento de E S digitales es pre cargado con est mulo y respuesta de datos esperada y despu s hace comparaciones en tiempo real conforme los datos son adquiridos D Densidad de Canales Esto clasifica un m dulo de acuerdo a un bajo medio o alto n mero de canales Demora de Datos La habilidad para configurar el tiempo en sub periodos conocido c mo posici n de los datos en el cual cada muestra de forma de onda es generada y adquirida Cada canal se puede configurar para generar o adquirir datos en el borde ascendiente del tiempo en el borde descendiente o la posici n d
34. se comunique con un dispositivo perif rico o un sistema externo debe usar protocolo de sincronizaci n de E S para que los datos sean transferidos nicamente cuando la PC y el sistema externo est n listos Normalmente hay dos o tres l neas de control involucradas en el protocolo y la temporizaci n de las se ales define el protocolo de sincronizaci n Algunos dispositivos de NI ofrecen un total de seis modos para protocolo proporcion ndole flexibilidad al instalar su dispositivo DIO para comunicar con sistemas externos Para ofrecer la facilidad de establecer interfaz usted puede definir la polaridad de todas las sefiales de protocolo con cinco de los seis protocolos R Rango Din mico solo RF La raz n del m s alto nivel de se al que un circuito puede manejar al nivel de se al m s bajo generalmente igual al nivel de ruido normalmente expresado en dB Rango Din mico La raz n del nivel de sefial m s alto al nivel m s bajo de senal que un circuito puede manejar generalmente igual al nivel de ruido normalmente expresado en dB 26 Rango de Frecuencia El rango completo de generaci n del dispositivo de salida anal gica Rango de Frecuencia El rango completo de medida del dispositivo de entrada anal gica Rango de Potencia solo RF La fuerza de la sefial que se puede adquirir por medio de un instrumento de RF Rango de Medida de Capacitancia El rango completo de medida del DMM Rango de
35. voltaje y corriente CORRIENTE IR Protecciones Y Tiene 3 varistores 250 Vrms Y Posee fusibles 0 10 A 10 100 A 100 250 A Tarjeta de acondicionamiento de se al Posee 3 potenci metros de precisi n para la calibraci n de las entradas de las sefiales de voltaje y 3 para la calibraci n de las entradas de las sefiales de corriente Tarjeta de adquisici n de datos NI DAQ USB 6009 CARACTER STICAS ELECTRICAS Entradas de voltaje 110 220 V Entradas de corriente 0 250 A Exactitud 1 296 con respecto al analizador patr n CONEXI N DEL HARDWARE DE ADQUISICI N DE DATOS Se debe seguir los siguientes pasos a Conectar los sensores de voltaje y corriente a la caja del hardware del Analizador de Calidad de Energ a Aseg rese que los conectores se conecten en forma correcta LL e yendo Y i se WV ha VOLTAJE CORRIENTE T 5 b Conectar los sensores de voltaje y corriente a la red de baja tensi n trif sica bif sica o monof sica C Conectar el puerto USB en la NI DAQ 6009 y en la PC SOFTWARE DE APLICACI N a Con el Hardware instalado ejecute el programa de aplicaci n b Pantalla de presentaci n ESCUELA POLIT CNICA DEL EJ RCITO SISTEMA DAQ HMI DE UN ANALIZADOR DE CALIDAD DE ENERG A EL CTRICA CARLOS MUSO MANUEL PLASENCIA yo Amplitud VOLTAJ
36. y distribuci n de energ a el ctrica para responder a la demanda creciente b Asegurar la calidad de la energ a el ctrica suministrada Hasta el momento no existe una definici n completamente aceptada del t rmino calidad del suministro el ctrico o calidad de la energ a el ctrica power quality en la comunidad internacional Se puede comprobar como a pesar del tiempo transcurrido sigue existiendo la indefinici n en la utilizaci n del t rmino A destacar por su excesiva vaguedad son las definiciones gen ricas empleadas en los m s importantes est ndares internacionales de medida de la calidad de la energ a el ctrica El est ndar IEC 61000 4 30 define power qualtiy como las caracter sticas de la electricidad en un punto dado de una red de energ a el ctrica evaluadas con relaci n a un conjunto de par metros t cnicos de referencia mientras que el est ndar IEEE 1159 1995 define la calidad de la energ a el ctrica como una gran variedad de fen menos electromagn ticos que caracterizan la tensi n y la corriente en un instante dado y en un punto determinado de la red el ctrica En general la calidad del suministro de energ a el ctrica se puede considerar como la combinaci n de la disponibilidad del suministro el ctrico junto con la calidad de la tensi n y la calidad de la corriente suministradas entendiendo la falta de calidad como la desviaci n de esas magnitudes de su forma ideal de forma que cualquier
37. y establecer los mecanismos necesarios para su reducci n En vista que el valor de las p rdidas de energ a es uno de los indicadores de la gesti n t cnico administrativa de las empresas el ctricas es conveniente determinar la cantidad de energ a MWH que se pierde En un sistema el ctrico normalmente se identifican dos tipos de p rdidas que son las t cnicas y las no t cnicas 1 3 3 1 PERDIDAS T CNICAS Las p rdidas t cnicas constituyen la energ a que se disipa y que no puede ser aprovechada de ninguna manera pero que sin embargo pueden ser reducidas a valores aceptables segun planes establecidos para dicho efecto Las p rdidas t cnicas se presentan principalmente por la resistencia de los conductores que transportan la energ a desde los lugares de generaci n hasta llegar a los consumidores Existen las p rdidas de transmisi n de alto voltaje efecto corona y las p rdidas en las l neas de distribuci n efecto joule dentro de las ciudades pueblos y reas rurales distribuci n primaria y secundaria as como tambi n p rdidas en los transformadores de las subestaciones y de distribuci n p rdidas por corriente par sita e hist resis a FACTORES QUE INCIDEN EN LAS P RDIDAS T CNICAS De estudios realizados sobre p rdidas de energ a a empresas el ctricas se tiene como resultado que en la parte de distribuci n concretamente en lo que corresponde a baja tensi n es donde se produce el mayor porce
38. 000 Wh 1kWh F Fondo nacional de la energ a el ctrica Se constituye por un recargo sobre las tarifas que pagan los compradores del mercado mayorista Est administrado por el CFEE que destina el 60 al Fondo Subsidiario para Compensaciones Regionales de Tarifas a Usuarios Finales y el 40 al Fondo para el Desarrollo El ctrico del Interior Fraude el ctrico Manipulaci n de los medidores y o acometidas por parte del suscriptor a fin de lograr que sus registros sean inferiores a los que realmente deber an ser Generaci n Producci n de energ a el ctrica Ver Centrales el ctricas Generador Titular de una central el ctrica o concesionario de servicios de explotaci n que coloca su producci n en forma total o parcial en el sistema de transporte y o distribuci n sujeto a jurisdicci n nacional Gran cliente Todo Cliente cuya demanda m xima promedio de 15 minutos consecutivos sea igual o superior a 20 kW Grandes usuarios Quienes contratan en forma independiente y para consumo propio su abastecimiento de energ a el ctrica con el generador y o distribuidor Los Grandes Usuarios en el responden a tres categor as por su nivel de consumo GUMA GUME y GUPA GUMA Grandes Usuarios Mayores con demandas de potencia para consumo propio mayor o igual a 1 MW y de energ a igual o superior a 4 380 MWh anuales GUME Grandes Usuarios Menores con demandas de potencia para consumo propio mayor o
39. 4 1 7 GHz 40 HD 256 Mb RAM Elementos de protecci n varistores fusibles Caja de protecci n sockets de IN Cables para la conexi n de Voltaje lagartos bananas Carga instalada 3 2 DIAGRAMA DE BLOQUES En la figura 3 1 se observa el diagrama de bloques del sistema 68 RED DE DISTRIBUCI N SENSORES DE CORRIENTE Y VOLTAJE ACONDICIONAMIENTO DE SENALES A PC LabVIEW HMI Figura 3 1 Diagrama de Bloques del Sistema 69 3 3 DISENO DEL HARDWARE En esta aplicaci n el hardware y el firmware NI DAQ USB 6009 se desarrollan en forma simult nea Esta consideraci n es necesaria para aprovechar eficientemente la NI DAQ USB 6009 sobre la base de los recursos disponibles limitaciones y sobretodo de las consideraciones de disefio 3 3 1 CONSIDERACIONES DE DISENO La NI DAQ USB 6009 satisface la necesidad de adquirir simult neamente las se ales de Voltaje y Corriente previo acondicionamiento de las se ales La transmisi n de los datos adquiridos hacia la PC deber hacerse por medio de la interfase USB y a una velocidad de 42 Kilo muestras segundo 3 3 2 DISENO DE LA ETAPA DE ACONDICIONAMIENTO DE SENAL A la NI DAQ USB 6009 deben ingresar las sefiales de voltaje y corriente con valores estandarizados motivo por la cual es necesario realizar los circuitos de acondicionamiento que se muestran en la Figura 3 2 70 F1 F2 Ul OPTOISO 13 8k 220 127 V
40. 4 14 y 4 15 que a continuaci n se detallan 93 BASE DE DATO Ele Edit view Project s elei Operate Tools Window Help Amplitud 5465 Amplitud us DDD IT FASER FASES VOLTAJE EFICAZ 125 92 Vrms 123 57 Vrms 124 24 Vrms DER CORRIENTE EFICAZ 20 42 Arms 55 45 Arms 56 21 Arms DESFASE 41 50 41 50 41 50 THD VOLTAJE 1 08 0 81 1 17 FASES THD CORRIENTE 3 19 2 80 2 68 FRECUENCIA 60 03 Hz 60 04 Hz 0 03 Hz POTENCIA APARENTE 2570 06 VA 6850 52 VA 16403 58 VA POTENCIA ACTIVA 251378 W 6064 12 W 6948 95 W 15526 85 W POTENCIA REACTIVA 530 16 VAR 3185 94 VAR 688 10 VAR 1967 68 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9781 0 8852 0 9951 CONSUMO DE ENERG A 1 96 4 81 KWH 497KWH 1175kWH C BASE DE DATOS Mi Bl f PRACTICAL Figura 4 9 Prueba Centro de Transformaci n BGE 21 Latacunga Fases S JE DE DATOS vi File Edit view Project Operate Tools Window Help Forma de onda Armonicos stoo G PRACTICAL Figura 4 10 BASE DE DA Voltaje FaseR E xs VOLTAJE EFICAZ 126 38 Vrms CORRIENTE EFICAZ 18 89 Arms DESFASE 157 95 THD VOLTAJE 1 05 THD CORRIENTE 3 64 FRECUENCIA 60 01 Hz POTENCIA APARENTE 2387 20 VA POTENCIA ACTIVA 2331 05 W POTENCIA REACTIVA 510 24 VAR FACT
41. 5 FASE S MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA ANALIZADOR MAGNITUD DEL PROYECTO POWER PAD AEMC Instruments Modelo 3945 Voltaje Eficaz 115 97 Vrms 115 45 Vrms Corriente Eficaz 4 93 Arms 5 07 Arms Desfase 3 61 3 91 THD Voltaje 8 36 9 04 THD Corriente 10 08 10 67 Frecuencia 59 93 Hz 59 91Hz Potencia Aparente 571 68 VA 572 VA Potencia Activa 458 08 W 459 29 W Potencia Reactiva 340 79 VAR 337 51VAR Factor de Potencia 0 8013 0 8989 Consumo de Energia 0 07 KWH 0 08 KWH 92 Tabla 4 6 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y el Analizador POWER PAD AEMC Instruments MODELO 3945 FASE T MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA ANALIZADOR MAGNITUD DEL PROYECTO POWER PAD AEMC Instruments Modelo 3945 Voltaje Eficaz 118 57 Vrms 120 30 Vrms Corriente Eficaz 4 8 Arms 5 1 Arms Desfase 3 61 3 91 THD Voltaje 6 99 6 0296 THD Corriente 9 67 96 9 0596 Frecuencia 59 93 Hz 59 91 Hz Potencia Aparente 568 33 VA 564 88 VA Potencia Activa 487 05 W 479 35 W Potencia Reactiva 290 26 VAR 284 21VAR Factor de Potencia 0 8570 0 8967 Consumo de Energ a 0 07KWH 0 08KWH Centro de Transformaci n de MV BV de la Base de Guerra Electr nica Nro 21 Latacunga 150 KVA Los resultados obtenidos se detallan en las tablas 4 7 4 8 y 4 9 y visualmente se puede observar en las formas de onda de las figuras 4 9 4 10 4 11 4 12 4 13
42. ANALIZADOR MAGNITUD DEL PROYECTO POWER PAD AEMC Instruments Modelo 3945 Voltaje Eficaz 127 42 Vrms 126 59 Vrms Corriente Eficaz 81 54 Arms 83 39 Arms Desfase 159 39 186 64 THD Voltaje 1 57 96 1 6296 THD Corriente 25 98 25 22 Frecuencia 60 Hz 60 Hz Potencia Aparente 10625 67 VA 10736 98 VA Potencia Activa 10590 17 W 10513 87 W Potencia Reactiva 72 36 VAR 77 21VAR Factor de Potencia 0 9967 0 9754 Consumo de Energia 0 03KWH 0 03KWH BASE DE DATOS vi 0 E 3 1 500 Fase T S VOLTAJE EFICAZ 127 43 Vrms CORRIENTE EFICAZ 80 38 Arms DESFASE NN NECS THD VOLTAJE 181 53 50 THD CORRIENTE 24 60 FRECUENCIA 89 97 Hz 1 Frequency O POTENCIA APARENTE 10496 85 VA POTENCIAACTIVA 1045485W POTENCIA REACTIVA 58 21 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9960 CONSUMO DE ENERG A 0 52 kWH 4 Inicio 3 Explorador d 15 FORMA DE OND BASE DE DATOS vi BASE DE DATOS Figura 4 7 Forma de Onda de Arm nicos Fase T 90 Laboratorio de M quinas El ctricas ESPEL Variador de Frecuencia Los resultados obtenidos se detallan en las tablas 4 4 4 5 y 4 6 y visualmente se puede observar en la forma de onda de la figura 4 8 que a continuaci n se detalla BASE DE DATOS File Edit View Project Operate Tools Window Help ij ern FASER FASES 119 65 Vrms 115 97 Vrms 118 57 Vrms 5 19 Arms 4 93
43. Arms 4 8 Arms DESFASE 361 361 3 61 THD VOLTAJE 6 94 8 36 6 99 THD CORRIENTE 14 80 10 08 9 67 FRECUENCIA 59 94 Hz 59 93 Hz 59 93 Hz POTENCIA APARENTE 618 73VA 571 68 VA 568 33 VA 1758 73 VA POTENCIA ACTIVA 524 73 W 458 08 W 487 05 W 1469 86 W POTENCIA REACTIVA 326 36 VAR 340 78 VAR 290 26 VAR 957 41 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 8481 0 8013 0 8570 CONSUMO DE ENERGIA 0 08 kWH 0 07 0 07 KWH 0 22 KWH VOLTAJE EFICAZ CORRIENTE EFICAZ Dibujo Paint 2 Inicio COPIA DE LA ORIGINAL BASE DE DATOS v Figura 4 8 Prueba Laboratorio de M quinas El ctricas ESPEL Fases R S T 91 Tabla 4 4 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y el Analizador POWER PAD AEMC Instruments MODELO 3945 FASE R MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA ANALIZADOR MAGNITUD DEL PROYECTO POWER PAD AEMC Instruments Modelo 3945 Voltaje Eficaz 119 65 Vrms 120 01 Vrms Corriente Eficaz 5 19 Arms 5 53 Arms Desfase 3 61 3 920 THD Voltaje 6 94 6 76 THD Corriente 14 80 15 02 Frecuencia 59 94 Hz 59 91 Hz Potencia Aparente 618 73 VA 616 35 VA Potencia Activa 524 73 W 520 21 W Potencia Reactiva 326 36VAR 320 24VAR Factor de Potencia 0 8481 0 8903 Consumo de Energia 0 08 KWH 0 09 KWH Tabla 4 5 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energia del proyecto y el Analizador POWER PAD AEMC Instruments MODELO 394
44. E EFICAZ CORRIENTE EFICAZ DESFASE THD VOLTAJE THD CORRIENTE FRECUENCIA VOLTAJE FASER Pantalla principal de an lisis FASE S 3585 DDD FASE T POTENCIA APARENTE POTENCIA ACTIVA POTENCIA REACTIVA FACTOR DE POTENCIA CONSUMO DE ENERG A 119 31 Vrms 113 2 Vrms 119 46 Vrms 28 33 Arms 28 33 Arms 28 36 Arms 19 94 1994 1994 1 02 1 15 1 28 5 24 4 83 5 54 6041Hz 60 29 Hz 60 22 Hz 3546 97 VA 3366 30 VA 3555 78 VA 3333 90 W 3152 64 W 334147 W 1209 82 VAR 1178 99 VAR 121445 VAR 0 9399 0 9365 0 9397 0 00 KWH 0 00 KWH 0 00 CORRIENTE Amplitud FASER 10469 06 VA 9828 0 W GUARDAREN D IER 3603 27 VAR al 0 01 KWH BUSQUEDA POLA j SISTEMA DAQ HMI DE UN ANALIZADOR DE 2l CALIDAD DE ENERG A EL CTRICA d Pantalla de presentaci n de arm nicos Forma de onda Voltaje 189 160 1 1 1 1 1 1000 1500 2000 2500 3000 Frequency Corriente 1 500 1 1000 1 1 0 1500 2000 2500 3000 Frequency VOLTAJE EFICAZ CORRIENTE EFICAZ DESFASE THD VOLTAJE THD CORRIENTE FRECUENCIA POTENCIA APARENTE POTENCIA ACTIVA 119 51 Vrms 28 25 Arms 20 29 1 29 5 61 60 10 Hz 3542 98 VA 332247 W POTENCIA REACTIVA FACTOR DE POTENCIA CONSUMO DE ENERG A 1228 75 VAR 0 9378 0 24 KWH SISTEMA DAQ HMI DE U
45. ECTRIC Compa a Nacional de Transmisi n El ctrica del Ecuador responsable de prestar el servicio de transporte de energ a el ctrica desde los usuarios generadores hacia los usuarios distribuidores INECEL Instituto Ecuatoriano de Electrificaci n conectarse al SNT Por el momento la Tarifa de Transmisi n considera un cargo nico calculado sobre la totalidad de las instalaciones que son de propiedad del transmisor 1 1 1 SISTEMA DE SUMINISTRO EL CTRICO El sistema de suministro el ctrico comprende el conjunto de medios y elementos tiles para la generaci n el transporte y la distribuci n de la energ a el ctrica Este conjunto est dotado de mecanismos de control seguridad y protecci n Constituye un sistema integrado que adem s de disponer de sistemas de control distribuido est regulado por un sistema de control centralizado que garantiza una explotaci n racional de los recursos de generaci n y una calidad de servicio acorde con la demanda de los usuarios compensando las posibles incidencias y fallas producidas En la figura 1 1 se puede observar en un diagrama esquematizado las distintas partes componentes del sistema de suministro el ctrico 480V 13 8kV Red de transporte 2 E aa A d El ARRS Entra en Paralelo SIN m Central generadora JI Subestaci n de tranformaci n Red de distribuci n en media tensi n 125 220 V Cliente Centro de Cliente Estaci n tranformadora residenc
46. I DAQmx CD includes VI Logger Lite which is an easy to use configuration based tool specifically designed for data logging applications The application is available at Start All Programs National Instruments VI Logger Hardware The following block diagram shows key functional components of the USB 6008 6009 External Power 5 V 200 mA Supply gt gt USB Microcontroller Full Speed USB Interface Digital VO Terminal Block 12 14b ADC 8 Channel NY N Analog I O Terminal Block 12 AO 1 N Figure 3 Device Block Diagram Setting Up Hardware Complete the following steps to set up the hardware 1 Install combicon screw terminal blocks by inserting them into the combicon jacks Note The USB 6008 6009 kit ships with signal labels You can apply the signal labels to the screw terminal blocks for easy signal identification 2 Refer to Table 3 and Figure 4 for label orientation and affix the provided signal labels to the screw terminal blocks Until the signal labels are applied you can insert the screw terminal blocks into either of the combicon jacks Refer to Figure 4 for more information about signal label orientation 1 Overlay Label with Pin Orientation Guides 2 Combicon Jack 3 Signal Labels 4 USB Cable Figure 4 Signal Label Application Diagram Note Once you label the screw terminal blocks you must only insert them into the matching combicon ja
47. IFO The USB 6008 6009 can perform both single and multiple A D conversions of a fixed or infinite number of samples A first in first out FIFO buffer holds data during Al acquisitions to ensure that no data is lost Analog Input Modes You can configure the Al channels on the USB 6008 6009 to take single ended or differential measurements Refer to Table 5 for more information about I O connections for single ended or differential measurements Connecting Differential Voltage Signals For differential signals connect the positive lead of the signal to the Al terminal and the negative lead to the Al terminal Al Voltage N USB 6008 6009 Source ___ i Al Figure 6 Connecting a Differential Voltage Signal The differential input mode can measure 20 V signals in the 20 V range However the maximum voltage on any one pin is 10 V with respect to GND For example if Al 1 is 10 V and AI 5 is 10 V then the measurement returned from the device is 20 V 5 gPg Result AWAY Amplitude V Figure 7 Example of a Differential 20 V Measurement Connecting a signal greater than 10 V on either pin results in a clipped output 15 ME ae MS oo N N Result A N Amplitude V 20 Figure 8 Exceeding 10 V on Al Returns Clipped Output Connecting Reference Single Ended Voltage Signals To connect reference single ended voltage signals RSE to the USB 6008 6009 con
48. ISENO El software de adquisici n procesamiento y an lisis de datos debe cumplir con las siguientes consideraciones de disefio Debe ser completamente compatible con la tarjeta de adquisici n de datos Esto implica que ser capaz de detectar errores y posibles interrupciones en la transmisi n La interfase gr fica de usuario debe ser amigable es decir la visualizaci n de par metros se har de la forma m s clara posible y tendr funciones de f cil acceso Los procesos de transmisi n recepci n y procesamiento de datos deben ejecutarse en forma eficiente para evitar p rdidas de datos El sistema del Analizador de Calidad de Energ a proveer la informaci n necesaria en caso de detectarse una falla o variaci n del rango de los par metros de calidad de energ a el ctrica establecidos por los Reglamentos y Regulaciones relacionadas con los est ndares m nimos de calidad y procedimientos t cnicos de medici n y evaluaci n a los que deben someterse las Empresas Distribuidoras del Servicio El ctrico y espec ficamente la Regulaci n Nro CONELEC 004 01 que 73 establece los niveles de calidad de energ a el ctrica a ser observados por parte de las Empresas Distribuidoras sin embargo es el usuario qui n deber corroborar la veracidad de esta informaci n por medio del an lisis estad stico de los hist ricos almacenado en la base de datos del sistema Debe tener la capacidad de manejar archivos gua
49. Input low voltage 0 3 0 8 V Input high voltage 2 0 5 8 V Input leakage current 50 uA Output low voltage 1 8 5 mA Output high voltage 0 8 V Active drive push pull 8 5mA 2 0 3 5 V Open collector open drain O 6mA nominal 2 0 5 0 V Open collector open drain 8 5mA with external 2 0 V pull upresistor External Voltage 5 V output 200 mA maximum 5 V typical 4 85 V minimum 2 5 V output 1 mA maximum 2 5 V typical 2 5 V 0 25 max 27 Reference temperature drift 50 ppm C max Counter Number of 1 Resolution viii cad 32 bits Counter measurements Edge counting falling edge Pull up resistor 4 7 kOto5V Maximum input frequency 5 MHz Minimum high pulse width 100 ns Minimum low pulse width 100 ns Input high voltage ni etit eene 2 0V Input low voltage 0 8V Bus Interface USB specification USB 2 0 full speed USB bus speed 12 Mb s Power Requirements 28 USB 4 10105 25 VBC ieee 80 mA typical 500 mA max USB suspend 300 pA typical 500 JA max Physical Character
50. N ANALIZADOR DE CALIDAD DE ENERG A EL CTRICA e Pantalla de generaci n de base de datos 15 05 2007 12 25 06 12611 097318 3 146615 14332 099442 15 05 2007 12 25 07 12534 041055 or ann an 14379 455018 buscar vi G base1 dat 15209 953262 15181 130119 Sf 12 36 05 467 12 36 25 921 15 05 2007 0 1206 2007 Potencia Aparente 5 f Potencia Aparente T re n 121 747814 103 666942 E gt 123 310982 101 651069 p otencia Aparente Total 124 210806 102 02687 Potencia Activa R 104 608834 Potencia Activa S lt 101 568462 Potencia Activa T 121 093607 107 826907 Potencia Activa Total 122 171545 102 222611 Potencia Reactiva R Potencia Reactiva 5 121 839025 102 249774 Potencia Reactiva T a 122 782648 101 895796 120 158217 101 877189 121 908389 102 01005 121 720558 107 367872 121 64904 102 95564 120 636961 101 508211 w Corriente R 2 SISTEMA DAQ HMI DE UN ANALIZADOR DE al d CALIDAD DE ENERG A EL CTRICA MANTENIMIENTO Comprobar peri dicamente que las conexiones est n s lidamente unidas circuito de acondicionamiento de sefial y NI DAQ 6009 Limpiar peri dicamente el equipo con un solvente el ctrico y tela cruda 10 SOLUCI N DE PROBLEMAS PROBLEMA POSIBLE SOLUCI N Mediciones err neas Verificar la secuencia de conexi n de los sensores de voltaje y corriente
51. OMUNICACIONES La estandarizaci n de protocolos en la industria es un tema en permanente discusi n donde intervienen problemas t cnicos y comerciales Cada protocolo est optimizado para diferentes niveles de automatizaci n y en consecuencia responden al inter s de diferentes proveedores como Fieldbus Foundation Profibus Hart que est n dise ados para instrumentaci n de control de procesos En cambio DevicetNect y SDC est n optimizados para los mercados de los dispositivos discretos on off de detectores actuadores e interruptores donde el tiempo de respuesta y repetibilidad son factores cr ticos La conectividad USB siempre presente a trav s de los usuarios de PCs port tiles y de escritorio ahora provee las velocidades de transferencia de datos para acomodarse a sus sistemas de adquisici n de datos de alto desempe o Uno de estos sistemas de adquisici n de datos plug and play es la plataforma de medici n SCXI de National Instruments la cual incluye conectividad USB Se puede configurar el sistema NI SCXI el cual proporciona los beneficios USB incluyendo autodetecci n y configuraci n para lanzar y ejecutar autom ticamente una aplicaci n de prueba una vez la conexi n USB est establecida 2 4 1 USB y FIREWIRE Los puertos paralelos y seriales gruesos conectores con m ltiples contactos que se sujetaban a la parte posterior de la computadora con tornillos o a presi n Impresoras esc neres ratones m dems y
52. OR DE POTENCIA 09765 CONSUMO DE ENERG A 0 50 kWH Formas de onda Fase 94 Tabla 4 7 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y la Pinza Voltamperim trica FLUKE 335 FASE R MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA FLUKE 335 MAGNITUD DEL PROYECTO Voltaje Eficaz 126 38 Vrms 125 89 Vrms Corriente Eficaz 18 89 Arms 20 40 Arms Desfase 157 95 THD Voltaje 1 05 THD Corriente 3 64 Frecuencia 60 01 Hz 60 Hz Potencia Aparente 2387 20 VA 2568 15 VA Potencia Activa 2331 05 W 2507 80 W Potencia Reactiva 510 24 VAR 553 47 VAR Factor de Potencia 0 9765 Consumo de Energia 0 50 KWH Valores calculados tomando en cuenta el factor de potencia medido BASE DE DATOS vi on 1 al Forma de onda Armonicos Voltaje File Edit view Project Operate Tools Window Help 1 1 D 1 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 1 D 1 1 500 1000 1500 2000 2500 3000 Frequency ta Inicio fii PRACTICAL FaseR xil VOLTAJE EFICAZ CORRIENTE EFICAZ DESFASE 1891Arms _ 126 39 Vrms 23 28 THD VOLTAJE THD CORRIENTE FRECUENCIA 2A 361 8999Hz POTENCIA APARENTE 2389 04 VA POTENCIA ACTIVA POTENCIA REACTIVA 2333 22 W 509 07 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9766 CONSUMO DE ENERG A FORMA ONDA FASE 0 53 KWH Figura 4 11 Forma de Ond
53. Q switches from one voltage to another it produces glitches due to released charges The largest glitches occur when the most significant bit of the DAC code changes You can build a low pass deglitching filter to remove some of these glitches depending on the frequency and nature of the output signal Refer to ni com support for more information about minimizing glitches Digital I O The USB 6008 6009 has 12 digital lines PO lt 0 7 gt and P1 lt 0 3 gt which comprise the DIO port GND is the ground reference signal for the DIO port You can individually program all lines as inputs or outputs Digital I O Circuitry Figure 12 shows lt 0 7 gt connected to example signals configured as digital inputs and digital outputs You can configure P1 lt 0 3 gt similarly 45V Oed Bi AZ mw 6 5 o gt lt m Se 3 1 L gt o P0 4 45V TTL Signal gt OT Switch Y y4 Connector Figure 12 Example of Connecting a Load 1 0 configured as an open collector digital output driving a LED 2 0 2 configured as a active drive digital output driving a LED P0 4 configured as a digital input receiving TTL signal from a gated invertor 4 PO 7 configured as a digital input receiving a O V or 5 V signal from a switch Caution Exceeding the maximum input voltage ratings or maximum output ratings which are listed in the Specifications can damage the DAQ device
54. SB 6009 reete 48 kS s Multiple channels aggregate USB 6008 10 kS s 6009 42 kS s pim nantes 512 bytes Timing resolution 41 67 ns 24 MHz timebase Timing accuracy 100 ppm of actual sample rate Input range Single ended 10 V Differential 5 eese 20 V 10 V 5 V 4 V 2 5 V 2 V 1 25 V 1 23 Might be system dependent 24 Working voltage ounce bete cito 10 V Input impedance 144 kO Overvoltage protection 35 Trigger Source eese Software or external digital Trigger Source oerte eo ono oes Software or external digital Trigger System noise USB 6008 differential 1 47 mVrms USB 6008 single ended 2 93 mVrms USB 6009 differential 0 37 mVrms USB 6009 single ended 0 73 mVrms Range Typical at 25 C mV Maximum over Temperature mV 10 14 7 138 Absolute accuracy at full scale single ended Range Typical at 25 C mV Maximum over Temperature mV 20 14 7 138 10 7 73 84 8 5 4 28 58 4 4 3 59 53 1 2 5 2 56 45 1 2 2 21 42 5 1 25 1 70 38 9 1 1 53 37 5 Absolute accuracy at ful
55. TULO IV RESULTADOS Y PRUEBAS EXPERIMENTALES 4 1 Resultados 84 4 2 Pruebas experimentales 85 4 3 An lisis t cnico econ mico 99 4 3 1 Sensores 99 4 3 2 Tarjeta de adquisici n de datos 100 4 3 3 Costo del proyecto 101 CAP TULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5 1 Conclusiones 103 5 2 Recomendaciones 106 BIBLIOGRAF A ENLACES vi ANEXOS ANEXO A GLOSARIO DE T RMINOS ANEXO B MANUAL DE OPERACI N Y MANTENIMIENTO ANEXO C HOJAS T CNICAS ANEXO D CIRCUITO IMPRESO DE LA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS vii CAP TULO I TEOR A DE LA TRANSMISI N Y DISTRIBUCI N EL CTRICA La energ a el ctrica se ha convertido en parte de nuestra vida diaria Sin ella dif cilmente podr amos imaginarnos los niveles de progreso que el mundo ha alcanzado La energ a el ctrica que se utiliza est sujeta a distintos procesos de generaci n transformaci n transmisi n y distribuci n debido a que se produce electricidad mediante combustibles f siles energ a solar o energ a nuclear y se puede transmitir la electricidad generada por peque os sistemas e licos y o fotovolt icos as como la producida por grandes hidroel ctricas y llevadas a cientos de kil metros de distancia a muy altos niveles de tensi n La generaci n y transporte de la electricidad es el conjunto de instalaciones que se utilizan para transformar otros tipos de energ a en electricidad y transportarla hasta los lugares donde se consu
56. UH VOLTAJE EFICAZ 123 79 Vrms 15 CORRIENTE EFICAZ 55 31 Arms nm DESFASE 6687 2737 THD VOLTAJE 0 99 EN THD CORRIENTE 271 25 d FRECUENCIA 60 01 Hz POTENCIA APARENTE 6846 13 VA 1 1 D 1 D 0 500 1000 1500 2000 2500 Frequency POTENCIA ACTIVA 6055 83 W POTENCIA REACTIVA 3192 18 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 8846 0 D 0 1 1000 1500 2000 2500 3000 Frequency 4 Inicio flit PRACTICAL jASI BASE DE DATOS vi Bl ij FORMA ONDA FASE File Edit View Project Operate Tools Window Help Forma de onda Armonicos Voltaje 200 VOLTAJE EFICAZ 124 62 Vrms CORRIENTE EFICAZ 56 18 Arms DESFASE 108 53 THD VOLTAJE 104 THD CORRIENTE FRECUENCIA POTENCIA APARENTE 7000 57 VA POTENCIA ACTIVA 6967 66 W POTENCIA REACTIVA 577 56 VAR FACTORDEPOTENCIA 0 9953 CONSUMO DE ENERG A 1 86 KWH Figura 4 14 Formas de onda Fase T 97 Tabla 4 9 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y la Pinza Voltamperim trica FLUKE 335 FASE T MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA FLUKE 335 MAGNITUD DEL PROYECTO Voltaje Eficaz 124 62 Vrms 125 15 Vrms Corriente Eficaz 56 18 Arms 51 90 Arms Desfase 108 53 THD Voltaje 1 04 THD Corriente 2 72 96 Frecuencia 60 00 Hz 60 Hz Potencia Aparente 7000 53 VA 6495 28 VA Potencia Activa 6967 66 W 6464 75 W Potenc
57. a calidad del servicio el ctrico depende fundamentalmente de la continuidad y confiabilidad de este Los clientes reciben un servicio con calidad cuando se minimiza el n mero de veces que se les interrumpe el suministro de energ a el ctrica y el tiempo que dura cada corte Si en un alto porcentaje de casos los 29 trabajos en las redes de distribuci n se ejecutan desenergizando las l neas esto contribuye a dar un mal servicio y al reclamo de los clientes Actualmente las Empresas Distribuidoras de nuestro pa s tienen firmado los contratos de concesi n con el CONECEL mediante la cual deben cumplir con las disposiciones que establece la Ley de R gimen del Sector El ctrico su Reglamento General el Reglamento de concesiones permisos y licencias para la prestaci n del servicio de energ a el ctrica el Reglamento de suministro del servicio de electricidad las Regulaciones dictadas por el CONELEC y las obligaciones establecidas en los contratos de concesi n Para garantizar a los Consumidores un suministro el ctrico continuo y confiable es necesario dictar las Regulaciones relacionadas con los est ndares m nimos de calidad y procedimientos t cnicos de medici n y evaluaci n a los que deben someterse las Empresas Distribuidoras del Servicio El ctrico 1 4 6 REGLAMENTOS Y REGULACIONES Ley de R gimen del Sector El ctrico Reglamento de Suministros del Servicio de Electricidad Reglamento de Concesiones perm
58. a de Arm nicos Fase R 95 MAES Forma de onda Armonicos l Voltaje Ele gdt view Project Operate Tools Window Help VOLTAJE EFICAZ CORRIENTE EFICAZ 55 26 Arms DESFASE THD VOLTAJE THD CORRIENTE FRECUENCIA POTENCIA APARENTE 6834 10 VA i Amplitude e 80 60 40 20 o 20 40 60 80 1 0 POTENCIA ACTIVA POTENCIA REACTIVA 3185 52 VAR 604571W FACTOR DE POTENCIA 0 8846 CONSUMO DE ENERG A 1 63 KWH Inicio fi PRACTICAL Tabla 4 8 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y la Pinza Voltamperim trica FLUKE 335 FASE S BASE DE DATOS vi BASE DE DATOS vi Bl 4 ARMONICOS FASE R Figura 4 12 Formas de onda Fase S MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA FLUKE 335 MAGNITUD DEL PROYECTO Voltaje Eficaz 123 69 Vrms 124 01 Vrms Corriente Eficaz 55 26 Arms 56 12 Arms Desfase 275 26 THD Voltaje 0 83 THD Corriente 2 69 Frecuencia 60 01 Hz 60 Hz Potencia Aparente 6834 10 VA 6959 44 VA Potencia Activa 6045 71 W 6156 32 W Potencia Reactiva 3185 52 VAR 3245 53 VAR Factor de Potencia 0 8846 Consumo de Energia 1 63 KWH Valores calculados tomando en cuenta el factor de potencia medido 96 BASE DE DATOS vi Elle Edit view Project Operate Tools Window Help Formadeonda Armonicos Fase 5 xil 2004 175
59. a de aplicaci n de un microcontrolador NI DAQ que a diferencia del software reside y se ejecuta en una memoria no vol til 66 Potencia activa W Potencia reactiva VAR Potencia aparente VA Factor de potencia PF Consumo de energ a en kWh Arm nicos hasta el orden 51 Distorsi n total arm nica THD de voltaje y corriente Desfase entre voltaje y corriente Presentaci n instant nea de las formas de onda de tensi n y corriente Generar una base de datos mediante el registro continuo de voltaje y corriente Bajo estas consideraciones se ha disenado un sistema DAQ para poder adquirir las senales de corriente y voltaje de las l neas el elemento primario de este sistema de adquisici n de datos est constituido por transductores de corriente Pinza amperim trica AC current clamp MN211 y transformadores reductores de voltaje encargados de adquirir las senales las mismas que son acondicionadas a valores estandarizados que ingresan a la NI DAQ USB 6009 y posteriormente al computador con el objeto de adquirir procesar y monitorear los datos en la plataforma de LabVIEW y realizar los an lisis respectivos 67 3 1 2 REQUERIMIENTOS DEL PROCESO Transformador reductor de corriente TC pinza amperim trica Transformador reductor de voltaje 110 6 V amp Circuito de acondicionamiento de se al NI DAQ USB 6009 LabVIEW 8 0 versi n student edition Pc P
60. a tensi n la industria trabaja a tensiones entre 380 y 480 voltios y las viviendas reciben entre 110 y 220 voltios Las l neas de conducci n se pueden diferenciar seg n su funci n en l neas de transporte altos voltajes y l neas de distribuci n bajos voltajes Las primeras se identifican a primera vista por el tama o de las torres o apoyos la distancia entre conductores las largas series de platillos que presentan los aisladores y la presencia de una l nea superior de cable m s fino que es la l nea de tierra Las l neas de distribuci n son las ltimas presentes antes de llegar la electricidad al usuario Un sistema de distribuci n de electricidad requiere de equipos suplementarios para proteger los generadores transformadores y las l neas de conducci n Se suelen incluir dispositivos dise ados para regular la tensi n que se proporciona a los usuarios y corregir el factor de potencia del sistema Con el fin de lograr el desarrollo de los mercados de energ a el ctrica en un entorno competitivo y dar las se ales necesarias para garantizar calidad expansi n y cubrimiento las empresas distribuidoras trabajan exitosamente en el fortalecimiento y sostenibilidad del marco regulatorio que exige cada uno de los entes reguladores Para lograr este fortalecimiento se han definido par metros regulatorios que permiten asegurar la continuidad en la prestaci n de servicios de alta calidad al mayor n mero posible de
61. a topolog a de aislamiento implica agrupar varios canales para compartir un solo amplificador de aislamiento En esta topolog a la diferencia de voltaje en modo com n entre canales es limitado pero el voltaje en modo com n entre el banco de los canales y la parte no aislada del sistema de medida puede ser grande Los canales no est n aislados individualmente pero los bancos de los canales est n aislados de otros bancos y de la tierra Esta topolog a es una soluci n de aislamiento de bajo costo ya que este dise o comparte un solo amplificador de aislamiento y fuente de alimentaci n Bus de Sincronizaci n RTSI RTSI significa Real Time System Integration Integraci n de Sistema en Tiempo Real Es un bus presente en varios dispositivos de National Instruments que al ser cableado junto con un cable RTSI es usado para compartir e intercambiar se ales de temporizaci n y control entre m ltiples tarjetas Por lo general se usa para fines de sincronizaci n C Canales de Salida Anal gica Salidas para generar se ales continuas no sefiales digitales o binarias que son por lo general de voltaje o corriente Canales de E S Digital Salidas entradas para leer o actualizar valores binarios 0 o 1 Los niveles de voltaje y corriente son generalmente definidos por est ndares como 5V TTL y CMOS Canales bidireccionales DIO canales que pueden usarse como entradas o salidas 14 Canales de entrada nicamente DI
62. aci n Los dispositivos con niveles de voltaje seleccionables son compatibles nicamente con las familias l gicas nombradas Los niveles de voltaje programables permiten al usuario configurar el dispositivo para tener alto voltaje y bajos niveles por separado para los canales de generaci n y adquisici n TAS Niveles L gicos Los niveles de voltaje y corriente pueden causar que las salidas y entradas cambien entre 1 y O en encendido o apagado Familia L gica Rango de Voltaje Tipo CMOS TTL 0a5V De Una Sola Terminal LVTTL LVCMOS 0a3 3V De Una Sola Terminal LVDS 1 03 a 1 38 V Diferencial Noise Floor salida 50 dBm El nivel de ruido por debajo del cual las se ales no pueden ser detectadas en las mismas condiciones de medida Noise Floor salida 50 dBm El nivel de ruido por debajo del cual las se ales no pueden ser detectadas en las mismas condiciones de medida Numero de Rangos de Entrada Anal gica Rangos de entrada que amplifican o atenuan la senal entrante Maximizan la resoluci n del dispositivo de adquisici n de datos igualando el rango de sefial de entrada con el rango ADC N mero de Rel s Esto representa el n mero total de rel s de uso general en un m dulo de conmutaci n Los rel s son clasificados por el n mero de polos y el numero de tiros El polo de un rel es la terminal com n para cada trayectoria Cada posici n en donde el polo puede conectarse se llama tiro Un rel puede tener
63. aci n gr fica u orientada a objetos toma como base la estructura de un instrumento tradicional el cual cuenta con controles botones e interruptores para configurar el proceso de medici n e indicadores para desplegar el valor medido adem s poseen un programa o c digo fuente que representa el ensamble de componentes electr nicos que desarrollan la funci n del Instrumento virtual VI el cual se construye uniendo bloques funciones mediante l neas que llevan el flujo de datos Una plataforma de programaci n gr fica realiza diversas funciones como Manejo del soporte o canal de comunicaci n Manejo de uno o varios protocolos de comunicaci n Drive Manejo y actualizaci n de una Base de Datos Administraci n de alarmas Eventos Generaci n de archivos hist ricos Interfaces con el operador HMI Capacidad de programaci n Visual Basic C etc Transferencia din mica de datos DDE Conexi n a redes Existen varios proveedores independientes de las plataformas de programaci n que no son fabricantes de equipos de medici n y control tales como FIX INTOUCH TAURUS REALFLEX GENESIS LABVIEW 2 2 1 SOFTWARE DE ADQUISICI N DE DATOS Independientemente del hardware utilizado siempre es necesario enviar y recibir informaci n hacia y desde el dispositivo de adquisici n de datos La informaci n que se env a generalmente es de configu
64. amaci n m s r pida y provechosa Tambi n ofrece la ventaja de debugging puesta a punto en cualquier punto de la aplicaci n Permite la posibilidad de poner break points ventanas ejecuci n paso a paso ejecuci n hasta un punto determinado y se puede observar como los datos van tomando valores a medida que se va ejecutando la aplicaci n a FILOSOF A DE LabVIEW LabVIEW es un lenguaje completamente gr fico y el resultado de ello es que es totalmente parecido a un instrumento por ello a todos los m dulos creados con LabVIEW se les llama VI Instrumento Virtual Existen dos conceptos b sicos en LabVIEW el Front Panel Panel Frontal y el Block diagram Diagrama de Bloque El Panel Frontal es el interfaz que el usuario esta viendo y puede ser totalmente parecido al instrumento del cual se est n recogiendo los datos de esta manera el usuario sabe de manera precisa cual es el estado actual de dicho instrumento y los valores de las sefiales que se est n midiendo El diagrama de bloques muestra la conexi n de todos los controles y variables que tendr a cierto parecido al diagrama del esquema el ctrico del instrumento LabVIEW tiene la caracter stica de descomposici n modular ya que cualquier VI que se ha dise ado puede convertirse f cilmente en un m dulo que puede ser usado como una sub unidad dentro de otro Vl Esta peculiaridad podr a compararse a la caracter stica de procedimiento en los lenguajes de
65. anal gicas o digitales de los sensores transductores de adquisici n y sondas de la prueba DAQ Assistant Interfaz gr fica para tareas de configuraci n de medidas canales y escalas DAQ device Dispositivo que adquiere o genera los datos y puede contener m ltiples canales y dispositivos de conexi n Device Es un instrumento o controlador que se puede acceder como una nica entidad que controla o monitorea puntos de entrada salida en el mundo real E Express VI Es un SubVI dise ado para ayudar en las tareas de medidas comunes Se puede configurar un Express VI usando la caja de di logos de configuraci n F Front panel Panel frontal Es la interfase de usuario Contiene los controles e indicadores que son los terminales de entrada y salida del VI respectivamente Functions palette Paleta de funciones Est disponible s lo en el diagrama de bloques Contiene los VI s y funciones utilizados para elaborar el c digo fuente Aparece al hacer clic derecho en el diagrama de bloques o seleccionando View Functions Palette en la barra de menus General Purpose Interface Bus Bus de interfase de prop sito general GPIB Sin nimo con HP BIRF El BUS est ndar usado para controlar los instrumentos electr nicos con una computadora Tambi n llamado bus IEEE 488 porque este fue definido por ANSI IEEE Normas 488 1978 488 1 1987 y 488 2 1992 L Label El objeto del texto para nombrar o desc
66. annels DAQ Assistant ShowDetais gt gt Voltage Input Setup Settings Signal Input Range Scaled Units Custorn Terminal Configuration RSE Custom Scaling MyScale Task Timing A Task Triggering Acquisition Mode O 1 Sample On Demand O 1 Sample HW Timed N Samples Continuous Rate Hz 6k Clock Settings Samples To Read 100 Figura 3 5 Configuraci n de las sefales de entrada e La adquisici n se lo realiza en base al n mero de muestras que lee la NI DAQ 6009 42 Kilo muestras segundo raz n por la cual las muestras a leer y la relaci n rate se obtienen de la siguiente manera Muestras _lee_ DAQ6009 Hse ales entrada rate Hz 3 1 rate Hz Semen Para tener una mejor visualizaci n de las ondas es aconsejable que la relaci n del reloj sea m ltiplo de la frecuencia fundamental 60Hz como nos da 7k un m ltiplo cercano a este es 6k 77 Muestras _lee_ NI DAQ6009 nIN FIN f samples _to _ read 3 2 E 116 66 100 samples _to _ read 6 60 f El voltaje y la corriente eficaz se obtuvieron utilizando el SubVI de medida de nivel y configuraci n de amplitud configure amplitude and level measurements como se muestra en la figura 3 6 File Edit View Project Operate Tools Window Help gt e ballat 13pt Application Font tor ta z E gt Amplitude and Level Ampl
67. blecer interfaz con sefiales no est ndares como son niveles de voltaje mayores a 10 V Acondicionamiento de Senales para E S Digital Capacidad integrada para establecer interfaz con se ales digitales no est ndares como lo son altos voltajes y corrientes Acondicionamiento de Se ales Contadores Temporizadores Capacidad integrada para establecer interfaz con sefiales digitales no est ndares como lo son altos voltajes y corrientes Ajustes de Senal en L nea La habilidad de cambiar en l nea la configuraci n del instrumento como deformaciones de senal y cambios de frecuencia Esta caracter stica puede mejorar de manera dram tica el rendimiento de la generaci n Ancho de Banda El rango de frecuencia por el que la sefial de entrada puede pasar a trav s del frontal anal gico con una m nima p rdida de amplitud desde la punta de prueba a la entrada del adc El ancho de banda se especifica conforme la frecuencia en que una sefial de entrada sinusoidal se disminuye a 70 796 de su amplitud original tambi n conocido como punto de 3 db Ancho de Banda en Tiempo Real solo RF La cantidad de espectro en tiempo real que un dispositivo RF puede generar Ancho de Banda Dedicado Disponible desde y para cualquier instrumento en dispositivos pci express y pxi express Al afiadir multiples instrumentos a un sistema el total del rendimiento del sistema aumenta de manera lineal B Banco Otr
68. bliotecas de LabVIEW manejadores de instrumentos que le ayudan a utilizar f cilmente sus productos con LabVIEW Sin embargo esa no es la nica forma de proporcionar conectividad a las aplicaciones basadas en LabVIEW Este software ofrece maneras simples de incorporar programas en ActiveX bibliotecas din micas DLL s y bibliotecas compartidas de otras herramientas Adem s se puede compartir c digo hecho en LabVIEW como un DLL construir un programa ejecutable o utilizar ActiveX LabVIEW tambi n ofrece un completo rango de opciones de comunicaciones y est ndares de datos como TCP IP OPC SQL y formato de datos en XML f REDUCCI N DE COSTOS Y PRESERVACI N DE LA INVERSI N LabVIEW es un producto vers til dado que se puede utilizar una sola computadora equipada con LabVIEW para innumerables aplicaciones y prop sitos No s lo es vers til sino tambi n extremadamente efectivo desde el punto de vista del costo La instrumentaci n virtual con LabVIEW demuestra ser econ mica no s lo por los reducidos costos de desarrollo sino tambi n porque preserva la inversi n del capital a lo largo de un extenso per odo A medida que cambian las necesidades se pueden f cilmente modificar los sistemas sin necesidad de adquirir nuevo equipamiento y crear bibliotecas enteras de instrumentaci n a un costo menor que el correspondiente a un solo instrumento comercial tradicional h PLATAFORMAS M LTIPLES La mayor a de los sistemas computa
69. caracter sticas de cada uno de los sensores debido a que cada sensor tiene su propia curva caracter stica de respuesta y por tanto su propia forma de acondicionamiento Tener cuidado con el uso de los sensores de corriente pinzas amperim tricas ya que se debe usar las pinzas adecuadas de acuerdo al rango de corriente que va a ser medido en las l neas de distribuci n Cuando se utilicen cables largos es aconsejable trenzarlos para lograr reducir la introducci n de EMI RFI en la tarjeta Se recomienda analizar las caracter sticas de cada elemento antes de realizar un disefio En forma general se debe manejar adecuadamente los manuales y hojas de datos de los dispositivos de adquisici n ya que estos datos t cnicos dados por el fabricante garantizar n el buen funcionamiento de los mismos y permitir n una vida til de los equipos 106 BIBLIOGRAFIA RODR GUEZ Jos Instrumentaci n Industrial Folleto did ctico ESPE L Latacunga 1999 ENRIQUEZ HARPER G L neas de TX y Redes de Distribuci n de Potencia El ctrica COOPER Willam HELFRICK Albert Instrumentaci n Electr nica Moderna y T cnica de Medici n Primera edici n Editorial Prentice Hall M xico 1991 LAZARO Antonio Programaci n gr fica para el control de instrumentos McGranaghan M 1995 Effects of voltage sags in process industry applications Proceedings of Stockholm Power Tech International Symposium on Electr
70. cionales utilizan alguna variante del sistema operativo Microsoft Windows no obstante ello existen otras opciones que ofrecen 43 claras ventajas para cierto tipo de aplicaciones El desarrollo de sistemas operativos de tiempo real y embebido continua creciendo r pidamente en la mayor a de las industrias a medida que la capacidad de c lculo es incorporada en paquetes m s especializados y peque os Es importante minimizar las p rdidas resultantes del cambio hacia nuevas plataformas y la elecci n del software correcto para dicho objetivo es un factor clave LabVIEW minimiza esta preocupaci n ya que corre en Windows 2000 NT XP Me 98 95 y NT embebido as como tambi n sobre Mac OS Sun Solaris y Linux Con LabVIEW tambi n se puede compilar c digo que corra en el sistema operativo de tiempo real VenturCom ETS a trav s del m dulo LabVIEW Real Time Dada la importancia de los sistemas legacy National Instruments continua poniendo a disposici n versiones m s antiguas de LabVIEW para los sistemas operativos Windows Mac OS y Sun LabVIEW es independiente de la plataforma seleccionada los instrumentos virtuales que se creen en una plataforma pueden ser transportados de manera transparente a cualquier otra plataforma LabVIEW simplemente abriendo el instrumento virtual Puesto que las aplicaciones de LabVIEW pueden transportarse entre plataformas se puede asegurar que el trabajo de hoy ser utilizable en el futuro A medida q
71. ck as indicated by the overlay label on the USB 6008 6009 device 3 Connect the wiring to the appropriate screw terminals l O Connector The USB 6008 6009 ships with one detachable screw terminal block for analog signals and one detachable screw terminal block for digital signals These terminal blocks provide 16 connections that use 16 AWG to 28 AWG wire Table 3 lists the analog terminal assignments and Table 4 lists the digital terminal assignments Signal Signal Module Terminal Single Ended Mode Differential Mode 3 Table 3 Analog Terminal Assignments 10 Table 4 Digital Terminal Assignments Signal Descriptions Table 5 describes the signals available on the I O connectors 11 Ground The reference point for the single ended AI measurements bias current return point for differential mode measurements AO voltages digital signals at the I O connector 5 VDC supply and the 2 5 VDC reference AI lt 0 7 gt Varies Input Analog Input Channels 0 to 7 For single ended measurements each signal is an analog input voltage channel For differential measurements AI O and AI 4 are the positive and negative inputs of differential analog input channel O The following signal pairs also form differential input channels AI 1 AI 5 gt AI 2 AI 6 gt and AI 3 AI 7 gt ae Channel 0 Output Supplies the a ee output of AO channel 0 pue
72. conductor se emplean aisladores de disco cada aislador soporta 10kV y herrajes para soportarlos De conformidad con la LRSE la prestaci n del servicio p blico de transmisi n de energ a el ctrica desde los centros de producci n hasta los centros de consumo le corresponde a la nica empresa de transmisi n constituida con los activos del SNT La transmisi n de energ a el ctrica se realiza bajo el r gimen de exclusividad regulada respetando el derecho de libre acceso a sus instalaciones por parte de los Generadores Distribuidores y Grandes Consumidores condicionado al pago de una tarifa de transmisi n El transmisor no puede comercializar energ a el ctrica ni otorgar ni ofrecer ventajas o preferencias en el acceso a sus instalaciones LRSE Ley de R gimen del Sector El ctrico 2 SNT Sistema Nacional de Transmisi n Adicionalmente el transmisor tiene la obligaci n de expandir el sistema bas ndose en planes decenales preparados por l y aprobados anualmente por el CONELEC La expansi n del sistema de transmisi n tiene como objetivos satisfacer la demanda y cumplir con las exigencias regulatorias relativas a calidad seguridad y confiabilidad La Empresa Nacional de Transmisi n TRANSELECTRIC S A constituida como una persona jur dica de derecho privado domiciliada en el Ecuador bajo la modalidad de sociedad an nima cuyo nico accionista actual en nombre del Estado Ecuatoriano es el Fondo de Solidarida
73. ctores podemos mencionar La naturaleza y origen de los eventos de potencia La susceptibilidad de las cargas particulares a esos eventos y 204 El efecto de los eventos sobre las condiciones de operaci n productividad o de procesos Todas las anomal as se generan en fuentes internas o externas y luego viajan por la instalaci n desde el origen de las mismas hacia toda ella 1 4 CATEGOR AS DE PROBLEMAS Para iniciar el tratamiento del tema es necesario comprender cuales son las perturbaciones de Calidad de la Energ a que pueden ocasionar problemas a las cargas sensibles y estas son Transitorios transients Y Transitorios de Impulso v Transitorios oscilatorios Variaciones de Tensi n Baja tensiones sags Sobre tensiones swells S sS S g Interrupciones interruptions Desbalance de tensiones Fluctuaciones de Tensi n Flicker Variaciones en la frecuencia de la red Distorsiones de la forma de onda waveform distortion Inserci n de corriente continua DC Offset Arm nicas Harmonics LEES E nter Arm nicas Interharmonics 25 Y Notching Y Ruido el ctrico Noise 1 4 3 MECANISMOS PARA INTERPRETAR LOS PROBLEMAS La comprensi n de los problemas asociados con la Calidad de la Energ a es el primer paso para poder desarrollar normativas sobre el tema Ello significa la posibilidad de identificar las causas de los problemas su impacto en l
74. d inici sus operaciones a partir del 1 de abril de 1999 una vez que el 31 de marzo del mismo ano la vida jur dica del INECEL lleg a su fin A partir de esa fecha TRANSELECTRIC S A ha asumido las actividades de construcci n instalaci n operaci n y mantenimiento del SNT con los deberes y atribuciones establecidos en la LRSE y sus reglamentos as como en las regulaciones emitidas por el CONELEC Para la determinaci n del Costo Medio del Sistema de Transmisi n sobre cuya base se determina la Tarifa de Transmisi n se consideran los costos de inversi n depreciaci n administraci n operaci n mantenimiento y p rdidas de energ a Los costos de inversi n provienen del plan de expansi n optimizado del sistema para un per odo de diez anos cuyo estudio debe ser preparado por el transmisor y aprobado por el CONELEC De conformidad con la LRSE y el Reglamento respectivo la Tarifa de Transmisi n debe considerar un cargo por transporte que se refiere al uso de las l neas y subestaciones del SNT y un cargo por conexi n que se refiere al uso exclusivo de instalaciones por parte de un agente del Mercado El ctrico Mayorista para 5 CONELEC Consejo Nacional de Electricidad se constituye como un ente regulador y controlador a trav s del cual el Estado Ecuatoriano puede delegar las actividades de generaci n transmisi n distribuci n y comercializaci n de energ a el ctrica a empresas concesionarias TRANSEL
75. da por productos de NI Los rendimientos enlistados son te ricos en operaci n actual los estados de espera interrupciones y otros factores de protocolo se combinan para reducir el ancho de banda te rico Bus Rendimiento Velocidad de Reloj Ancho PCI PXI Express 0 2 3 2GB s 2 5GHz x1 x16 l neas PCI PXI 132 MB s 33 MHz 4 bytes ISA 8 MB s 8 MHz 2 bytes USB 60 MB s N A N A IEEE 1394 FireWire 50 MB s N A N A PCMCIA 20 MB s 10 MHz 2 bytes El bus ISA toma 2 ciclos de reloj para transferencia de datos zd V Velocidad de Muestreo de Entrada Anal gica La raz n a la cual se puede medir una se al de entrada o un grupo de se ales de entrada Para dispositivos que comparten un convertidor A D ADC para varios canales de entrada como dispositivos de multiplexado la velocidad de muestreo por canal es la velocidad total dividida entre el n mero de canales escaneados Vida Mec nica del Rel Los contactos de los rel s mec nicos se desgastan con el uso y los contactos gastados tienen m s alta resistencia de contacto La especificaci n de la vida mec nica es por lo general el n mero de ciclos de conmutaci n antes de que la resistencia de contacto aumente por encima de 1 ohm Esta clasificaci n supone que no hay carga el ctrica entre contactos durante la ejecuci n VSWR T pica Raz n de Onda de Voltaje Permanente VSWR en una l nea de transmisi n es la raz n del voltaje m ximo a m nimo voltaje en un pa
76. desgaste envejecimiento la propia actividad humana el efecto de los animales u otros tambi n puede afectar o interrumpir el suministro de energ a el ctrica a los clientes Por tanto los factores que definen la calidad de la energ a el ctrica dependen tanto del generador y del distribuidor como del propio cliente por lo que para asegurar unos niveles m nimos de calidad en el suministro el ctrico es necesaria la cooperaci n de todos los agentes que intervienen en el proceso El efecto m s importante que produce la p rdida de la calidad de la energ a el ctrica es el mal funcionamiento o la aver a de los equipos conectados a la red de distribuci n Los equipos el ctricos y electr nicos como los computadores personales aut matas programables equipos de iluminaci n equipos de electr nica de consumo etc pueden funcionar de forma incorrecta si la energ a el ctrica suministrada se interrumpe solamente durante unas d cimas de segundo o incluso cent simas de segundo Este mal funcionamiento de los equipos puede originar problemas importantes en un entorno residencial o comercial pero los efectos econ micos que se pueden producir en los procesos industriales la parada o la aver a de los equipos pueden ser muy importantes 99 Antes que la electr nica irrumpiera en todo tipo de equipos industriales y de consumo la compatibilidad significaba nicamente comprobar que la tensi n y la frecuencia en la placa del equipo
77. desviaci n se considera como una perturbaci n o como una p rdida en su calidad El problema es complejo por naturaleza debido a que una caracter stica importante de la electricidad y que no se presenta en otros productos es que su utilizaci n por parte de los consumidores modifica sus caracter sticas La TEC Las siglas en ingles International Electrotechnical Comisi n Comit Electrot cnico Internacional organismo internacional que se ocupa de normalizaciones y seguridad EEE Instituto de Ingenieros El ctricos y Electr nicos e conexi n de los aparatos de los clientes al sistema de distribuci n de energ a el ctrica da origen a que circulen corrientes el ctricas proporcionales a la demanda de esos clientes Estas corrientes al circular por los conductores de la red van a dar origen a ca das de tensi n La amplitud de la tensi n suministrada a un cliente va a ser funci n en todo momento de las ca das de tensi n acumuladas en todos los elementos de la red por el que se alimenta el cliente y que va a estar afectada por su propia demanda y por la demanda simult nea de otros clientes Como la demanda de cada cliente est variando continuamente la tensi n suministrada tambi n lo hace en la misma forma La posibilidad de dafios o aver as en los elementos que componen el sistema de generaci n transporte o distribuci n de la energ a el ctrica debidos a multiples causas como condiciones clim ticas
78. do lo establecido en el pliego respectivo y de conformidad en el orden nacional con las disposiciones de las leyes 15 336 23 696 24 065 y sus modificatorias complementarias y o reglamentaciones de las mismas Cuadro tarifario Fija el valor unitario de los cargos que se utilizan en la facturaci n del servicio el ctrico Demanda Potencia en kW de las redes el ctricas Distribuidor Quien dentro de su zona de concesi n es responsable de abastecer a usuarios finales que no tengan la facultad de contratar su suministro en forma independiente Disyuntor diferencial Aparato que sirve para desconectar autom ticamente el paso de la corriente el ctrica ante la m nima p rdida de energ a a tierra que pueda producirse por alg n desperfecto de la instalaci n Se utiliza para la protecci n de personas Es Empresa Distribuidora Tienen la responsabilidad de prestar el servicio el ctrico a los consumidores ubicados en su zona de concesi n dentro de los niveles de calidad establecidos en virtud de lo que se ala la Ley de R gimen del Sector El ctrico los Reglamentos Aplicables el contrato de concesi n y las Regulaciones correspondientes Energ a el ctrica Es la producida por un generador cuando su rotor gira en un campo electromagn tico El generador produce una energ a que es igual a la potencia W requerida multiplicada por el tiempo de funcionamiento La energ a el ctrica se mide en vatios por hora Wh 1
79. e The device returns to normal operation after RF exposure is removed CE Compliance This product meets the essential requirements of applicable European Directives as amended for CE marking as follows Low Voltage Directive safety 73 23 EEC Electromagnetic Compatibility Directive 89 336 EEC Note Refer to the Declaration of Conformity DoC for this product for any additional regulatory compliance information To obtain the DoC for this product visit ni com certification search by model number or product line and click the appropriate link in the Certification column 32 1 PINZA AMPERM TRICA AC CURRENT PROBE MODEL MN211 AO The model MN211 is the latest in compact AC current probes It is designed to meet the most stringent demands in industry and electrical contracting Model 211 meets EN 61010 600V Cat IIl safety standards and is CE Marked and UL approved The Model MN211 has a 0 78 20mm jaw opening and can accommodate conductors up to 250MCM The unique hooked jaw design facilitates clamping and hooking onto conductors Polycarbonate materials and ultrasonic welding are used throughout to ensue ruggedness and overall lasting reliability The Model MN211uses tape wound cores to further improve its high and low end perfomance Rated at 200Arms it has a measurement range to 240Arms FEATURES 33 Small compact size Measurement range
80. e instrumentaci n virtual incluye una extensa funcionalidad para entradas y salidas pr cticamente de cualquier tipo LabVIEW posee bibliotecas listas para ser utilizadas con el objeto de integrar instrumentos aut nomos equipos de adquisici n de datos productos para el control de movimientos y de im genes instrumentos GPIB IEEE 488 seriales RS 232 y PLC s entre otros lo cual permite construir una soluci n completa de medici n y automatizaci n LabVIEW tambi n tiene incorporadas las m s importantes normas de instrumentaci n tal como VISA una norma que permite la operaci n entre instrumentos GPIB seriales y VXI e MEDIO AMBIENTE ABIERTO Aunque LabVIEW proporciona las herramientas requeridas para la mayor a de las aplicaciones tambi n constituye un medio ambiente de desarrollo abierto El cumplimiento de normas por parte del software se basa principalmente en la habilidad del paquete que se eligi para trabajar bien con otros sistemas de software y hardware de medici n y control y normas abiertas que definen la capacidad de interactuar entre multiples fabricantes Seleccionando el software que cumple con estos criterios se asegura que la empresa y las aplicaciones aprovechen los productos ofrecidos por numerosos proveedores Adem s ajust ndose a normas comerciales abiertas se reduce el costo total del sistema 42 Un gran n mero de fabricantes de hardware y software desarrollan y mantienen centenares de bi
81. e los datos seleccionada en el periodo Digital Down Conversion DDC Un proceso que toma una porci n programable del espectro Nyquist del ADC y lo mueve a banda base centrado a 0 Hz DDC se realiza primero traduciendo la frecuencia del centro de la banda a 0 Hz Despu s los datos son filtrados y disminuidos para obtener datos protegidos de alias del ancho de banda solicitado Los datos de salida del DDC se guardan en la memoria a esta m nima velocidad de muestreo c mo pares IQ complejos D gitos de Resoluci n Un t rmino usado para especificar la resoluci n de un mult metro El t rmino d gitos data desde 1970 cuando los vendedores de mult metros estaban orgullosos de cuantos d gitos sus productos pod an mostrar Para un DMM moderno como el mult metro de NI basado en PC el t rmino d gitos se refiere al rendimiento del dispositivo Distorsi n Arm nica Total THD La raz n de la se al RMS total debido a distorsi n arm nica de la serial RMS en general en dB o porcentaje Disparo Una se al externa digital o anal gica que inicia o detiene una adquisici n o actualizaci n IY Dispositivo Sinking Un dispositivo sinking brinda una trayectoria a tierra para la corriente y no es responsable de energizar el dispositivo Los t rminos que se usan para describir dispositivos sinking incluyen NPN Colector Abierto Normalmente Alto y L gica IEC Negativa Dispositivo Sourcing Un dispositivo sourcing
82. e produjeren dafios y perjuicios en las instalaciones del consumidor el distribuidor est obligado a remediar todos los dafios 10 CENACE La Corporaci n Centro Nacional de Control de Energ a es el Administrador T cnico y Comercial del Mercado El ctrico Mayorista MEM del Ecuador y de las Interconexiones Internacionales Fue creado en la Ley de R gimen de Sector El ctrico publicada en RO 43 del 10 OCT 1996 y su estatuto aprobado mediante acuerdo ministerial 151 del 27 OCT 1998 e e CAP TULO Il FUNDAMENTOS DEL PROYECTO 2 1 DESCRIPCI N DEL PROBLEMA 2 1 1 MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE ENERG A MEDIANTE UN ANALIZADOR DE CALIDAD DE ENERG A EL CTRICA La Calidad de la Energ a El ctrica conlleva a realizar un an lisis en el lugar para obtener un an lisis del resultado de las mediciones y de esta manera emitir procedimientos para la prevenci n identificaci n y resoluci n de los problemas Con la tecnolog a disponible este proyecto debe ser altamente efectivo para detectar resolver y prevenir problemas en los sistemas de distribuci n y consumo el ctrico fundament ndose en el uso de herramientas tecnol gicas inform ticas y de comunicaciones actualizadas para poder brindar un mejor servicio evitar las p rdidas obtener mejores ingresos y en general ser mas competitivos y estar preparados para futuros retos en el sector el ctrico El proyecto no s lo debe proporcionar informaci n acerca de las pertu
83. ealiz monitoreando una red trif sica 110 220V con su respectiva carga en la cual se tomaron las mediciones de las se ales Vrms Irms frecuencia etc Para verificar el desempeno del sistema DAQ del Analizador de Calidad de Energ a El ctrica se instal paralelamente al instrumento virtual un Analizador de Calidad de Energ a El ctrica Modelo 3945 se obtuvo resultados equivalentes aproximados los mismos que se describen a continuaci n Cuando varias cargas se alimentan del mismo transformador el contenido de arm nicos resultante es el fasor suma de las corrientes arm nicas individuales y el nivel de THD se reduce esto significa que la combinaci n de cargas siempre arroja distorsiones resultantes menores que con cargas tomadas individualmente Esto se pudo observar cuando se analizaron los resultados obtenidos en el centro de transformaci n de la ESPEL y en el variador de frecuencia del Laboratorio de M quinas El ctricas Para realizar el an lisis de cargas no lineales presentes en equipos y dispositivos actuales se requiere conocer en detalle sus circuitos y 84 componentes que en muchas ocasiones no es posible por ser reservados por los propios fabricantes Para sortear este obst culo se utiliz la ventaja del software que nos permite hacer el an lisis de la transformada de Fourier de las sefiales de corriente de distintas cargas no lineales La diferencia existente entre el n mero de KWH medido po
84. ecutar c digo en forma condicional o en un orden espec fico Todas las estructuras tienen un borde de tama o variable que encierra la secci n del diagrama subdiagrama de bloques que se ejecuta de acuerdo a las reglas de la estructura SubVI VI usado en el diagrama del bloque de otro VI Comparable a un subprograma A IET Tool El cursor especial para realizar los funcionamientos espec ficos Tool paletts paleta de herramientas Est disponible en el panel frontal y en el diagrama de bloques Una herramienta es un modo de operaci n del cursor del mouse Aparece al hacer clic derecho mientras se presiona la tecla Shift o seleccionando View Tools Palette Toolbar Barra que contiene los botones del orden para correr y poner a punto Vis V VI Instrumento virtual Un programa hecho en LabVIEW se denomina instrumento virtual VI porque generalmente modela la apariencia y funcionamiento de un instrumento f sico Los Vl s est n compuestos de dos pantallas principales El PANEL FRONTAL y el DIAGRAMA DE BLOQUES W Waveform Forma de onda Lecturas de senales multiples tomadas a una proporcion especifica Waveform chart Indicador que traza los puntos de los datos a una cierta proporci n Wiring tool Herramienta para definir los caminos de los datos entre los t rminos 12 ADQUISICI N DE DATOS A Acondicionamiento de Senales para Entrada Anal gica Capacidad integrada para esta
85. een Tabla 4 10 Cotizaciones de los sensores de Corriente Item Descripci n Costo Caracter sticas Cat logo AMC INSTRUMENTS 1 MN211 165 USD 0 5 240Aca 2115 73 100mAac Aac 2 MN106 200 USD 2 240Aca 1031 17 100mAac Aac 3 MD303 250 USD 4 500 Aca 1201 21 b Sensores de Voltaje En la tabla 4 11 se presentan los valores en el mercado local de algunos sensores de voltaje 99 las mismas Tabla 4 11 Cotizaciones de los sensores de Voltaje Item Descripci n Costo Caracter sticas 1 LP425 3 USD 110 6V 2 LP 425 6 USD 110 220 9V 4 3 2 NI DAQ En la tabla 4 12 se presentan las cotizaciones de algunos NI DAQ Tabla 4 12 Cotizaciones de las NI DAQ Item Descripci n Costo Caracter sticas Adicional 1 NI USB 396 USD IN OUT LabVIEW 8 0 6009 48 kS s versi n student 42 kS s 2 NI USB 320 USD IN OUT LabVIEW 8 0 6008 10 kS s versi n student 3 NI USB 649 USD IN OUT LabVIEW 8 0 6211 250 kS s versi n student 4 NI USB 999 USD IN OUT LabVIEW 8 0 6218 250 kS s versi n student 5 NI PCI 6010 799 USD IN OUT LabVIEW 8 0 200 kS s Signal Express 6 NI PCI 6280 1 449 IN OUT LabVIEW 8 0 USD 500 kS s Signal Express 100 4 3 5 COSTO DEL PROYECTO Para la realizaci n de este proyecto se seleccion los equipos y materiales m s adecuados los mismos que se detallan en la Tabla 4 13 Tabla 4 13 Costo de materiales
86. emas de control embebidos de lazo cerrado podr an requerir premediaci n punto a punto para lograr que los algoritmos de control mantengan la estabilidad Adem s de las bibliotecas de an lisis avanzado ya incluidas en LabVIEW National Instruments proporciona software adicional tal como el LabVIEW Signal Processing Toolset Paquete de herramientas para el procesamiento de sefiales en LabVIEW a fin de complementar las ofertas de an lisis k CAPACIDAD DE VISUALIZACI N LabVIEW incluye tambi n un amplio conjunto de herramientas de visualizaci n para presentar datos en la interfase del usuario de la instrumentaci n virtual tanto para gr ficos continuos como tambi n para visualizaci n de gr ficos en 2D y 3D Se puede reconfigurar de manera instant nea los atributos de la presentaci n de datos tales como colores tamafio de fuentes tipos de gr fico y m s as como tambi n efectuar rotaci n enfoque zoom y desplazamiento din mico en los gr ficos con el rat n En lugar de programas gr ficos y todos los atributos 45 corrientes desde cero simplemente se arrastra y coloca los objetos dentro de los paneles frontales de los instrumentos I FLEXIBILIDAD Y ESCALABILIDAD Los profesionales tienen necesidades y requerimientos que cambian r pidamente Ellos tambi n necesitan tener soluciones extensas que puedan ser mantenidas y utilizadas por un largo per odo Creando instrumentos virtuales basados en un software de
87. en la Figura 3 9 y figura 3 10 aplicando las siguientes ecuaciones gt Vi li cos 6 P i l V3 gt Vi li senO rn Vrms Irms B S s 3 3 3 4 79 3 6 P COS 0 d S Donde P Potencia Activa Q Potencia Reactiva S Potencia Aparente Vi Arm nica de Voltaje li Arm nica de Corriente potencias vi Block Diagram File Edit View Project Operate Tools Window Help llas ar m Emm Figura 3 9 C lculo de la Potencia activa reactiva aparente y el coso por fase 80 Figura 3 10 C lculo de las Potencia totales RMS f coso total i Para la obtenci n del consumo de energ a en KWh se lo realiza multiplicando las potencias obtenidas anteriormente por el tiempo de consumo de la carga instalada j Para la obtenci n de los arm nicos de tensi n y corriente hasta el orden 51 distorsi n total arm nica THD se los obtuvo con la ayuda del Sub VI Distortion Measurements como se muestra en las Figuras 3 11a y 3 11b 8l Untitled 2 Block Diagram Eile Edit View Project Operate Tools Window Help 5 amp Om 2 ez foal ret application Font Fo stax 65 1 Configure Distortion Measurements Distortion Measurements n Input Signal Distortion Distortion Measurements _ SINAD dB 2 20086 v Total harmonic distortion 1 5 9 Specific harmonic level d ll 11 Al HI M Hint viel i IM Ill WI
88. equieren menos potencia y por lo general son capaces de generar de razones de datos m s r pidos M Marca de Bit de Datos Un evento que le permite exportar cualquiera de los 16 bits de datos de forma de onda a cualquier destino v lido en el dispositivo Hasta cuatro de los 16 bits de datos de forma de onda pueden ser exportados una vez M ximo Rango de Entrada El m ximo rango de corriente o voltaje que el dispositivo puede leer con precisi n definida M ximo Rango de Salida El m ximo rango de corriente o voltaje que el dispositivo puede producir con precisi n definida M ximo Voltaje en Modo Com n Una medida de la habilidad de un instrumento para rechazar una se al no deseada que es com n en ambas terminales de entrada M xima Memoria Interna La memoria interna est disponible en ciertos dispositivos para almacenar formas de onda de salida y permitir mayores razones de datos que son posibles al escribir desde la memoria del sistema a trav s de un bus PCI est ndar Esta especificaci n por lo general muestra cu nta memoria est disponible por canal 21 M ximo Rango de Tiempo La raz n m xima a la cual la se al digital puede ser generada por el instrumento de E S digital M xima Raz n de Datos La raz n m xima a la cual la se al digital puede ser generada por el instrumento de E S digitales La mayor a de los dispositivos de E S digital de NI operan en un solo modo de raz n de da
89. es un flagelo que ha azotado a las Empresas El ctricas ya sea en el marco socioecon mico desinversi n y de necesidad de racionalizaci n del uso de la energ a Es evidente que toda acci n que estimule la eficiencia en la producci n y distribuci n como en el uso posterior de la energ a el ctrica contribuir a optimizar los requerimientos de inversi n La desinversi n en los sistemas de distribuci n y comercializaci n de la energ a el ctrica no solo conduce al deterioro en la calidad de servicio que se presta sino en los factores contribuyentes al incremento de las p rdidas tanto t cnicas como no t cnicas 1 3 2 INFLUENCIAS Y CONSECUENCIAS DE LAS P RDIDAS DE ENERG A EL CTRICA Las p rdidas de energ a el ctrica son un problema que puede ser controlado si la empresa distribuidora de energ a a s lo decide Las influencias y consecuencias de las p rdidas de energ a el ctrica son En la gesti n t cnica econ mica de las empresas Enelorden social y de la seguridad En el orden de la tica y la moral 1 3 3 CLASIFICACI N DE LAS P RDIDAS DE ENERG A EL CTRICA Unas de las principales preocupaciones de una empresa el ctrica es la evaluaci n del nivel de p rdidas en su rea de concesi n en todos los niveles En la subtransmisi n redes de distribuci n secundaria redes de distribuci n primaria transformadores alumbrado p blico y sistema de medici n de forma Ts que se deben definir
90. esarrolladoras lo hacen con software dedicado para una marca exclusiva de hardware y viceversa La NI DAQ USB 6009 facilita la adquisici n y transmisi n de datos porque puede trabajar a una velocidad adecuada para el an lisis de datos 48 Ks s con una sola entrada y 42 Ks s con varias entradas y con una conectividad plug and play con la Pc El software de programaci n LabVIEW facilit el monitoreo y sobre todo el an lisis de datos porque cuenta con funciones definidas para el an lisis realizado en este proyecto Como elemento primario se emplearon dispositivos que poseen un funcionamiento eficiente en la adquisici n de datos as se tiene el transformador reductor de tensi n y la pinza amperim trica MN211 LabVIEW presenta un ambiente amigable el usuario debido a que en su panel frontal dispone de controles f ciles de manejar y dispositivos de visualizaci n muy comprensibles que hacen que las HMI se puedan dise ar de forma muy intuitiva 104 Los valores de voltaje medidos en los diferentes lugares var a seg n la carga instalada demanda tiende a disminuir al aumentar la carga sin embargo esto depende de la potencia disponible en el transformador de distribuci n instalado El protocolo de comunicaci n entre la PC y la NI DAQ USB 6009 se desarrolla mediante software LabVIEW brinda la comunicaci n mediante un solo icono NI DAQ Assistant quien configura directamente el puerto
91. esfase 15 19 44 12 THD Voltaje 1 54 1 59 THD Corriente 27 30 25 04 Frecuencia 60 Hz 60 Hz Potencia Aparente 10062 97 VA 10132 32 VA Potencia Activa 10032 23 W 10295 29 W Potencia Reactiva 108 84 VAR 104 98VAR Factor de Potencia 0 9969 0 9874 Consumo de Energia 0 03KWH 0 03KWH 88 DE DATOS B File Edit View Project Operate Tools Window Help Forma de onda rmonicos Voltaje Fase S S 200 1 VOLTAJE EFICAZ 127 77 Vrms CORRIENTE EFICAZ 79 53 Arms DESFASE 44 12 THD VOLTAJE 1 45 THD CORRIENTE 26 36 FRECUENCIA 60 00 Hz POTENCIA APARENTE 10413 52 VA POTENCIA ACTIVA 10385 19 W POTENCIA REACTIVA 79 54VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9973 CONSUMO DE ENERGIA 0 42 KWH fim 3 Explorador d gt 15 ARMONICO FAS BASE DE DATOS potencias vi Fron b potencias vi Bloc VOLTAJE EFICAZ 127 42 Vrms CORRIENTE EFICAZ 81 54 Arms DESFASE 159 39 THD VOLTAJE 1 57 THD CORRIENTE 25 98 FRECUENCIA 59 97 Hz POTENCIA APARENTE 10625 67 VA POTENCIA ACTIVA 10590 17 W POTENCIA REACTIVA 72 36 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9967 CONSUMO DE ENERGIA 0 48 Figura 4 6 Formas de onda Fase T 89 Tabla 4 3 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y el Analizador POWER PAD AEMC Instruments MODELO 3945 FASE T MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA
92. formaci n sobre los conductores que constituyen la red tipo y calibre resistencia n mero de conductores y la carga del nodo poste en KVA que corresponde a la energ a consumida por los usuarios conectados al poste llevada a KVA LUMINARIAS Para el caso de las luminarias se requiere informaci n sobre la potencia real de las mismas es decir se debe incluir la potencia que consumen sus accesorios indicando adem s el tipo y voltaje que usa ACOMETIDA La informaci n requerida corresponde al tipo calibre y longitud del conductor que alimenta al usuario 1 4 CALIDAD DE LA ENERG A EL CTRICA Desde hace algunos afios se est registrando en los pa ses industrializados una creciente sensibilidad hacia la calidad de la energ a el ctrica El consumo de energ a el ctrica est creciendo en la actualidad de forma considerable y continuada en todos los pa ses del mundo y el desarrollo de las nuevas tecnolog as est transformando la sociedad en general y est n aumentando continuamente la productividad Hist ricamente este desarrollo tecnol gico ha estado unido a la utilizaci n de la energ a el ctrica siendo cada vez mayor el porcentaje de utilizaci n de la electricidad en el conjunto del consumo energ tico total Dentro del marco socio econ mico actual las empresas de generaci n y distribuci n de energ a el ctrica tienen que afrontar dos importantes retos 20 a Aumentar la capacidad de generaci n
93. gura 2 11 Dispositivos USB conectados a una PC 2 4 4 ELEMENTOS ESENCIALES DEL DAQ USB DE BAJO COSTO En la figura 2 12 se pueden observar los elementos de la NI DAQ 6009 62 Voltaje de Referencia en Tarjeta Opciones Flexibles Verdaderos DACs de de E S Digital Salidas Analogas Figura 2 12 Circuito interno del NI DAQ USB 6008 6009 Los dispositivos de adquisici n de datos de bajo costo de NI reducen sus costos sin comprometer la calidad Se considera un dispositivo de adquisici n de datos USB de bajo precio porque no requiere muestreo de alta velocidad o temporizaci n ni sincronizaci n avanzada Sin embargo la presencia o ausencia de ciertas caracter sticas pueden hacer la diferencia en la exactitud confiabilidad y uso de su dispositivo de medici n basado en USB a VOLTAJE DE REFERENCIA EN TARJETA El voltaje del bus USB puede variar ampliamente desde 4 1 V hasta 5 25 V as que usar sta como el voltaje de referencia para salida an loga AO puede resultar en una exactitud pobre para el AO No obstante muchos dispositivos de adquisici n de datos USB de bajo costo sacrifican la exactitud AO Para una se al AO exacta aseg rese que el dispositivo de adquisici n de datos USB de bajo costo que seleccione incluya una referencia estable de voltaje en la tarjeta 63 b DAC DE SALIDAS AN LOGAS Un convertidor digital an logo DAC es parte esencial de la exactitud de la salida an loga Algunos proveedo
94. ia Reactiva 677 56 VAR 629 02 VAR Factor de Potencia 0 9953 Consumo de Energ a 1 86 KWH Valores calculados tomando en cuenta el factor de potencia medido BASE DE DATOS vi File Edit View Project Operate Tools Window Help 500 2000 2500 3000 500 1000 1500 2000 2500 3000 Frequency f PRACTICAL BASE DE DATOS vi BASE DE DATOS vi Bl Fase T xi VOLTAJE EFICAZ _ CORRIENTE EFICAZ 124 59 Vrms 56 18 Arms DESFASE 176 86 THD VOLTAJE 1 03 THD CORRIENTE 2 67 FRECUENCIA POTENCIA APARENTE 6002Hz 6998 59 VA POTENCIA ACTIVA 6965 26W POTENCIA REACTIVA 68168VAR FACTOR DE POTENCIA CONSUMO DE ENERG A 1 98 0 9952 1 FORMA DE ONDA FA Figura 4 15 Forma de Onda de Armonicos Fase T 4 3 AN LISIS TECNICO ECONOMICO El an lisis t cnico econ mico es un tema relevante en el dise o de proyectos raz n por la cual se detallan los costos de la realizaci n del proyecto frente a costos de caracter sticas con los que se han disenado tomando en consideraci n las caracter sticas visuales que confrontan este tipo de dispositivos Vs El sistema DAQ construido 4 3 1 SENSORES insumos existentes en el a Sensores de Corriente En la tabla 4 10 se presentan los valores en el mercado local de algunos sensores de corriente mercado que pos
95. ial transformaci n industrial de distribuci n Figura 1 1 Diagrama Esquematizado del Sistema de Suministro El ctrico 6 1 1 2 GENERACI N La energ a el ctrica se genera en las Centrales El ctricas Una central el ctrica es una instalaci n que utiliza una fuente de energ a primaria para hacer girar una turbina que a su vez hace girar un alternador generando as electricidad Central Hidroel ctrica El hecho de que la electricidad a nivel industrial no pueda ser almacenada y deba consumirse en el momento en que se produce obliga a disponer de capacidades de producci n con potencias elevadas para hacer frente a las puntas de consumo con flexibilidad de funcionamiento para adaptarse a la demanda 1 1 2 1 CENTRAL HIDROEL CTRICA Una central hidroel ctrica es aquella que genera electricidad mediante el aprovechamiento de la energ a potencial del agua embalsada en una presa situada a m s alto nivel que la central como se observa en la Figura 1 2 El agua es conducida mediante una tuber a de descarga a la sala de m quinas de la central donde mediante enormes turbinas hidr ulicas se produce la generaci n de energ a el ctrica en alternadores Figura 1 2 Presa Hidroel ctrica Las Empresas El ctricas de Generaci n en nuestro pa s son HIDROPAUTE S A HIDROAGOYAN S A HIDROPUCARA S A TERMOESMERALDAS S A TERMOPICHINCHA S A ELECTROGUAYAS S A A inicios del a o 2001 Hidroagoy n S A absorbi
96. ic Power Engineering 18 22 June 1995 Stockholm Sweden IEEE Wagner V E A A Andreshak et al Power quality and factory automation IEEE Transactions on Industry Applications 26 4 620 6 1990 Bollen M H J 2000 Understanding Power Quality Problems Voltage Sags and Interruptions New York IEEE Press ESKOM Standard NRS 048 2 1996 Power Quality South Africa EEE Standard 493 1997 Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power Systems Appendix N December 1997 EEE Standard 1564 draft 6 2004 Recommended Practice for the Establishment of Voltage Sags Indices Leborgne C J M C Filho et al 2003 Alternative methodology for characterization of industrial process sensitivity to voltage sags 2003 IEEE Bologna PowerTech 23 26 June 2003 Bologna Italy IEEE URSEA REGLAMENTO DE CALIDAD DEL SERVICIO DE DISTRIBUCI N DE ENERG A EL CTRICA Montevideo 24 diciembre 2003 SA 1997 The ISA Fieldbus Guide ed Research Triangle Park Instrument Society of America National Instruments 2000 322857A 01 Foundation Fieldbus Overview National Instruments Corporation Austin Texas USA Bela G Liptak 1972 Instrumenst Engineers Handbook 107 ENLACES http www ni com http es wikipedia org wiki Sistema de suministro _elY C3 A9ctrico http sine ni com nips cds view p lang en nid 20367 1 http www ni com fn global esa content h
97. ice in an explosive atmosphere or where there may be flammable gases or fumes If you must operate the device in such an environment it must be in a suitably rated enclosure If you need to clean the device use a dry cloth Make sure that the device is completely dry and free from contaminants before returning it to service Operate the device only at or below Pollution Degree 2 Pollution is foreign matter in a solid liquid or gaseous state that can reduce dielectric strength or surface resistivity The following is a description of pollution degrees Pollution Degree 1 means no pollution or only dry nonconductive pollution occurs The pollution has no influence Pollution Degree 2 means that only nonconductive pollution occurs in most cases Occasionally however a temporary conductivity caused by condensation must be expected Pollution Degree 3 means that conductive pollution occurs or dry nonconductive pollution occurs that becomes conductive due to condensation You must insulate signal connections for the maximum voltage for which the device is rated Do not exceed the maximum ratings for the device Do not install wiring while the device is live with electrical signals Do not remove or add connector blocks when power is connected to the system Avoid contact between your body and the connector block signal when hot swapping modules Remove power from signal lines before connecting them to or disconnecting them from
98. idos Visualizar los resultados Frequenos ampitade alje Figura 2 2 Panel Frontal de un Instrumento Virtual hecho en LabVIEW 40 Se pueden personalizar paneles frontales con perillas botones diales y gr ficos a fin de emular paneles de control de instrumentaci n tradicionales crear paneles de ensayo personalizados o representar visualmente el control y operaci n de procesos como se muestra en la figura 2 2 La similitud existente entre los diagramas de flujo y los programas gr ficos acorta la curva de aprendizaje asociada con lenguajes tradicionales basados en texto Se puede tambi n determinar el comportamiento de los instrumentos virtuales conectando iconos entre si para crear diagramas de bloques que son notaciones de disefio naturales Con un lenguaje gr fico se puede desarrollar sistemas m s r pidamente que con lenguajes de programaci n convencionales mientras que conserva la potencia y flexibilidad necesarias para crear una variedad de aplicaciones La figura 2 3 muestra un diagrama de bloques construido en LabVIEW B Untitled 1 Diagram e ui oet ara Aaa Figura 2 3 Diagrama de bloques de un Instrumento virtual hecho en LabVIEW 41 d CONECTIVIDAD Y CONTROL DE INSTRUMENTOS La productividad del software de instrumentaci n virtual es tal que ya incluye el conocimiento de la integraci n del hardware Disefiado para crear ensayos mediciones y control de sistemas el software d
99. igual que 100 kW y menor a 2 000 kW GUPA Grandes Usuarios Particulares Deben tener una demanda de potencia para consumo propio mayor o igual a 50 kW y menor a 100 kW LAT L nea de Alta Tensi n En el Ecuador es 69kV LBT L nea de Baja Tensi n conforman las de distribuci n domiciliaria de 380 220 voltios LRSE El 10 de Octubre de 1996 en el Suplemento al Registro Oficial No 43 se publica la Ley de R gimen del Sector El ctrico la cual sustituye a la Ley B sica de Electrificaci n Mediante esta Ley y sus reformas del 2 de enero 19 de febrero y 30 de septiembre de 1998 13 de marzo y 18 de agosto de 2000 como respuesta a la necesidad de reformular el grado de participaci n estatal en este sector y plantea como objetivo proporcionar al pa s un servicio el ctrico de alta calidad y confiabilidad para garantizar su desarrollo econ mico y social dentro de un marco de competitividad en el mercado de producci n de electricidad para lo cual se promover n las inversiones de riesgo por parte del sector privado Todo 1 MEM Mercado El ctrico Mayorista lo anterior estar orientado fundamentalmente a brindar un ptimo servicio a los consumidores y a precautelar sus derechos partiendo de un serio compromiso de preservaci n del medio ambiente MEM Mercado El ctrico Mayorista El MEM es administrado por el CENACE P rdidas no t cnicas Es la energ a consumida en el sistema la cual no es facturada e
100. indica s los tipos de rel s usados en el m dulo son electromec nicos Reed o EFT as como s los rel s est n enganchados o no Tipo de Conmutador El tipo de conmutador determina si el m dulo es un multiplexor matriz conmutador de uso general controlador externo de rel o si es adecuado para aplicaciones de RF i30 Tipo de Bus Al seleccionar un sistema de medida para una aplicaci n de alta velocidad el bus de la PC es una consideraci n importante Un bus de PC es una colecci n de cables que transmiten datos de una parte de la PC a otra El bus interno de la PC permite que todos los componentes internos se conecten al CPU y la memoria principal El tama o de bus conocido por su ancho determina cu ntos datos se pueden transferir a la vez La velocidad de esta transferencia es controlada por la velocidad del reloj del bus Una r pida velocidad de reloj permite que los datos sean transferidos m s r pido La tecnolog a del bus seleccionada determina los m todos disponibles para transferencia de datos Los dispositivos PCI ISA y IEEE 1394 ofrecen transferencias basadas en interrupci n y DMA mientras que los dispositivos PCMCIA y USB utilizan nicamente transferencias basadas en interrupci n transferencias m s lentas El m todo de transferencia elegido afecta el rendimiento alcanzable de su dispositivo DAQ La siguiente tabla resume las caracter sticas de cada tecnolog a de bus de expansi n respalda
101. isos y licencias para la prestaci n del servicio de energ a el ctrica Regulaci n 004 01 30 a REGLAMENTO DE SUMINISTRO DEL SERVICIO DE ELECTRICIDAD Este reglamento contiene las normas que deben observarse para la prestaci n de servicio el ctrico de distribuci n y comercializaci n y regula las relaciones entre el Distribuidor y el Consumidor tanto en los aspectos t cnicos como en los comerciales Las disposiciones de este reglamento ser n complementados con las regulaciones que apruebe el CONELEC y por instructivos y procedimientos dictados Las normas del reglamento de suministros del servicio de electricidad prevalecen sobre las de cualquier otro reglamento de igual o menor jerarqu a relacionados con la materia que trata este reglamento b REGULACION NRO CONELEC 004 01 El Art 1 inciso segundo del Reglamento de Suministro de Electricidad establece que las disposiciones de dicho instrumento ser n complementadas con regulaciones aprobadas por el CONELEC y por instructivos y procedimientos dictados por los distribuidores de conformidad con este reglamento El objetivo de la presente regulaci n es establecer los niveles de calidad de la prestaci n del servicio el ctrico de distribuci n y los procedimientos de evaluaci n a ser observados por parte de las Empresas Distribuidoras En caso de que el Distribuidor no cumpla los procedimientos de reposici n establecidos por el CENACE y que por esta causa s
102. istics If you need to clean the module wipe it with a dry towel Dimensions Without connectors 6 35 cm x 8 51 cm x 2 31 cm 2 50 in x 3 35 in x 0 91 in With connectors 8 18 cm x 8 51 cm x 2 31 cm 3 22 in x 3 35 in x 0 91 in I O connectors USB series B receptacle 2 16 position terminal block plug headers Weight With connectors 84 g 3 oz Without connectors 54 g 21 oz Screw terminal wiring 16 to 28 AWG Torque for screw terminals 0 22 to 0 25 N m 2 0 to 2 2 lb in Safety Standards The USB 6008 6009 is designed to meet the requirements of the following standards of safety for electrical equipment for measurement control and laboratory use 29 e IEC 61010 1 EN 61010 1 UL 61010 1 CAN CSA C22 2 No 61010 1 Note For UL and other safety certifications refer to the product label or visit ni com certification search by model number or product line and click the appropriate link in the Certification column Voltages Connect only voltages that are within these limits Charnnel to GND 5 eerie es 30 V max Measurement Category Measurement Category is for measurements performed on circuits not directly connected to the electrical distribution system referred to as MAINS voltage MAINS is a hazardous live electrical supply system that powers equipment This ca
103. istribuci n a la Tensi n de utilizaci n 127V 220V 480V como se observa en la figura 1 5 Figura 1 5 Transformador de Distribuci n 14 1 2 7 INSTALACI N DE ENLACE El punto que une las redes de distribuci n con las instalaciones interiores de los clientes se denomina Instalaci n de Enlace y est compuesta por acometida caja general de protecci n l neas repartidoras y derivaciones individuales 1 3 P RDIDAS T CNICAS DE ENERG A EL CTRICA 1 3 1 INTRODUCCI N El problema con las p rdidas t cnicas radica especialmente en la gesti n de las Empresas El ctricas es decir en su eficiencia y optimizaci n de recursos Debido a la situaci n actual no se puede realizar inversiones en todas las reas de una empresa pero con pequefias inversiones en lugares estrat gicos se puede recuperar dicha inversi n en un corto plazo En la mayor a de los casos las p rdidas no t cnicas representan el problema m s grave donde la energ a que se factura no es la real y en ello inciden muchos factores que van desde lo administrativo de una empresa comercializaci n y el hurto de la energ a el ctrica Pero todos estos factores que involucran p rdidas a la empresa son transferidos a la tarifa del usuario final puesto que las empresas tienen que comprar una energ a adicional para suplir las p rdidas y somos los usuarios quienes pagamos las consecuencias 15 El incremento de las p rdidas el ctricas
104. itude Measurements Measurements Joc v RMS 1 5 0 M DIN 3 j IIl YN See TT il C Syclo aworago C Cycle RMS IAM Results Measurement Result L WT HH MP TM Il zy TII Figura 3 6 Configuraci n de la Corriente y Voltaje RMS g Para la obtenci n de la frecuencia se utiliz el SubVI configure tone measurements como se muestra en la figura 3 7 78 gt Untitled 1 Block Diagram File Edit Cperate Tools Browse Wndow Help Apptcation Font d ss ie 55 Single Tone Measurements Tore Measurements Amplituce v Frequency Phase Search for Specific Frequency Approximate Frequency Hz Results Measurerrent Result Frequency Configure lone Measurements lone Measurements Input Signal TN AS NEN ll MI WII AM Jl AUN A WII HI HI 1 5 7 0 0 1 02 0 3 0 4 0 5 0 6 07 0 8 0 9 1 Time Amplitude 9 in Result Preview Amplitude ss lesa ee mem 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Frequency OK Cancel Help Figura 3 7 Configuraci n de la Frecuencia h Para el c lculo de la potencia activa reactiva aparente y el cose factor de potencia en redes trif sicas se lo hizo con la ayuda de la transformada de Fourier como se muestra
105. l mercado su producto en las mejores condiciones t cnico econ micas y en cantidad tal que en los procesos de producci n transporte y distribuci n se pierda la menor cantidad posible de energ a el ctrica dentro de este contexto el analizador de calidad de energ a el ctrica construido contribuir a alcanzar los objetivos trazados por las empresas distribuidoras con un relativo costo de inversi n El uso de este sistema DAQ HMI Analizador de Calidad de Energ a permitir realizar un an lisis de calidad de energ a el ctrica en redes trif sicas sin 103 embargo tambi n se lo puede realizar en redes monof sicas y bif sicas sin realizar modificaciones de hardware ni software Se ha construido un hardware para adquisici n de datos eficiente y de bajo costo empleando una NI DAQ 6009 y sensores de voltaje y corriente que son elementos de f cil adquisici n en el mercado local a trav s de la cadena de distribuidores autorizados con la nica desventaja de que los tiempos de entrega son extensos por falta de stock en ciertos componentes que ameritan su importaci n bajo pedido Se eligi la integraci n del hardware y software de National Instruments las bondades que presenta tanto en la parte t cnica y econ mica El integrar el hardware y software del mismo fabricante permite mejorar la velocidad de conexi n entre los dispositivos f sicos y el HMI es por esta raz n que la mayor a de las empresas d
106. l scale differential 24 Input voltages may not exceed the working voltage range 25 Analog Output Converter Successive approximation Analog outputs 2 Output resolution 12 bits Maximum update rate 150 Hz software timed Output Tarige 222 tus 0 to 5V Output impedance 50 Q Output current 5 mA Power on state OV Slew tl 1 V us Short circuit current 50 mA Absolute accuracy no load 7 mV typical 36 4 mV maximumat full scale Digital I O Digital I O Ino doo cp 8 lines 37 4 lines 26 Direction control Each channel individually programmable as input or output Output driver type USB 6008 Open collector open drain USB 5009 ui Each channel individually programmable as active drive push pull or open collector open drain Compatibility span MADE TTL LVTTL CMOS Absolute maximum voltage range 0 5 to 5 8 V with respect to GND Pull up Tes ISR diia 4 7k0to5V Power on state Input high impedance Level Min Max Units
107. la realizaci n de este proyecto es LabVIEW tanto por sus bondades t cnicas y econ micas adem s la comunicaci n se realiz mediante una NI DAQ USB 6009 El cap tulo Ill se enfoca en las consideraciones de dise o tanto de Hardware como de Software y los respectivos diagramas de bloques Finalmente en el cap tulo IV se procede a realizar la recopilaci n de datos y an lisis de resultados 11 Durante el desarrollo de este proyecto se ha ido recopilando informaci n valiosa la misma que exponemos en las conclusiones y recomendaciones Temas como el software DAQ manual del usuario etc se incluyen en la secci n de anexos iii NDICE CAP TULO I 1 1 1 2 1 3 1 4 TEOR A DE LA TRANSMISI N Y DISTRIBUCI N EL CTRICA Transmisi n el ctrica 1 1 1 Sistema de suministro el ctrico 1 1 2 Generaci n 1 1 3 Transporte 1 1 4 Fallas en los sistemas de transmisi n de energ a el ctrica STEE Distribuci n el ctrica 1 2 1 Empresas distribuidoras 1 2 2 reas de concesi n 1 2 3 Red de distribuci n de energ a el ctrica 1 2 4 Subestaciones reductoras 1 2 5 Distribuci n 1 2 6 Centro de transformaci n 1 2 7 Instalaci n de enlace P rdidas t cnicas de energ a el ctrica 1 3 1 Introducci n 1 3 2 Influencias y consecuencias de las p rdidas de energ a el ctrica 1 3 3 Clasificaci n de las p rdidas de energ a el ctrica 1 3 4 Informaci n t cnica Calidad de la
108. lines to monitor or control digital signals All samples of static DI lines and updates of DO lines are software timed Event Counter 22 You can configure PFI O as a source for a gated invertor counter input edge count task In this mode falling edge events are counted using a 32 bit counter For more information about event timing requirements refer to the Specifications section Reference and Power Sources The USB 6008 6009 creates an external reference and supplies a power source 2 5 External References The USB 6008 6009 creates a high purity reference voltage supply for the ADC using a multi state regulator amplifier and filter circuit The resulting 2 5 V reference voltage can be used as a signal for self test 5 V Power Source The USB 6008 6009 supplies a 5 V 200 mA output This source can be used to power external components Note While the device is in USB suspend the output is disabled Specifications 23 The following specifications are typical at 25 C unless otherwise noted Analog Input Converter type Successive approximation Analog 8 single ended 4 differential software selectable Input resolution USB 6008 s 12 bits differential 11 bits single ended USB 6009 2 14 bits differential 13 bits single ended Max sampling rate Single channel USB 6008 rad 10 kS s U
109. locidad y cinco de baja velocidad basadas en interrupci n P Patr n de E S Con patr n de E S usted puede introducir o imprimir patrones a una raz n constante para aquellas aplicaciones que requieren intervalos fijos entre transferencias Usted puede controlar las E S usando un reloj interno o un reloj externo La opci n del reloj externo es importante si usted desea que el paso de la operaci n de E S digital sea igual a las dem s operaciones como la de E S anal gica Por ejemplo el patr n de E S es util si usted desea usar el dispositivo DIO para monitorizar parte de un circuito de se al mixta que es un circuito que tiene componentes digitales y anal gicos P rdida Protegida de Alias El rango din mico utilizable antes de que el ruido con espurio interfiera o distorsione la sefial fundamental DE P rdida de Inserci n T pica Cuando una se al de alta frecuencia atraviesa un m dulo conmutador se aten a por resistencias en serie absorci n diel ctrica y por reflexiones desde desfases de impedancia Esta atenuaci n se llama p rdida de inserci n Potencia de Plano Trasero PXI Opcional La habilidad de la fuente de poder de DC de ejecutarse en un plano trasero PXI pero a una potencia de salida limitada Potencia de Salida Total La m xima potencia suministrada a todos los canales por una fuente de poder de DC Protocolo de Sincronizaci n de E S Cuando usted necesita que su dispositivo DIO
110. m dulo puede suministrar solo m dulos controladores de rel s 90 5 M xima Potencia de Conmutaci n M xima potencia de conmutaci n se refiere a la m xima potencia en watts que el m dulo de conmutaci n puede manejar M ximo Voltaje de Conmutaci n de AC Voltaje de conmutaci n se refiere al m ximo voltaje AC de sefial que el m dulo de conmutaci n puede mantener de manera segura M xima Capacidad de Voltaje La m xima capacidad de voltaje es el voltaje m ximo que el m dulo puede suministrar solo m dulos controladores de rel s M ximo Voltaje de Conmutaci n de DC Pollution Degree 1 Voltaje de conmutaci n se refiere al m ximo voltaje DC de se al que el m dulo de conmutaci n puede mantener de manera segura en ambientes con 1 grado de contaminaci n en un lugar limpio M ximo Voltaje de Conmutaci n de DC Pollution Degree 2 Voltaje de conmutaci n se refiere al m ximo voltaje DC de se al que el m dulo de conmutaci n puede mantener de manera segura en ambientes con 2 grados de contaminaci n condiciones de trabajo normales Modulaci n Est ndar El tipo de modulaci n que soporta el instrumento Muestreo Simult neo Multiples entradas son muestreadas simult neamente para anular desfases entre entradas El muestreo simult neo es una descripci n aplicada generalmente a entradas anal gicas N Niveles L gicos Las familias l gicas soportadas para adquisici n y gener
111. m nicos de tensi n corriente y potencia distorsi n total arm nica potencia real reactiva y aparente factor de potencia se puede tambi n visualizar las formas de onda de tensi n y corriente instant nea y simult neamente registro continuo de voltios y amperios es decir permite enfocarse en el an lisis del problema de la medici n de variables el ctricas asociadas con la energ a bajo condiciones reales debido a que se esta ante un mercado de gran inter s de cara al futuro pero ni mucho menos maduro en la actualidad en el que se necesita como primer paso informar a profesionales y consumidores de que posiblemente sus instalaciones y equipos no est n rindiendo lo que deber an debido al consumo de una onda de tensi n de baja calidad es necesario mentalizar al mercado que estamos ante una situaci n que afecta a todos grandes y pequefios consumidores que todo problema tiene su soluci n y que pequefias soluciones de bajo costo pueden aportar importantes ahorros a corto plazo Se han elaborado tres cap tulos te ricos que permiten comprender de mejor manera el funcionamiento del proyecto En el cap tulo Il trata sobre la problem tica de la energ a el ctrica as como todos los fundamentos sobre an lisis de la calidad de energ a y su consecuencia en el consumidor final como son las industrias y residencias consecuentemente se realiz un an lisis de las diferentes plataformas de programaci n en la cual la m s viable para
112. me y tiene importancia por las ventajas econ micas debido al costo por unidad generada Las instalaciones el ctricas permiten utilizar la energ a hidroel ctrica a gran distancia del lugar donde se genera estas instalaciones utilizan corriente alterna porque se puede reducir o elevar el voltaje mediante el uso de transformadores de esta manera cada parte del sistema funciona con el voltaje apropiado Consta de seis elementos principales 1 La central el ctrica 2 Los transformadores elevadores 3 Las l neas de transporte 4 Las subestaciones 5 Las l neas de distribuci n 6 Los transformadores reductores En una instalaci n normal los generadores de la central el ctrica suministran voltajes de 26 000 voltios voltajes superiores no son adecuados por las dificultades que presenta su aislamiento y por el riesgo de cortocircuitos y sus consecuencias Este voltaje se eleva mediante transformadores a tensiones entre 69 000 y 138 000 voltios para que sea posible transferir la electricidad al sistema de distribuci n Cuanto m s alta es la tensi n en la l nea menor es la corriente y menores son las p rdidas porque stas son proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente la tensi n se baja de nuevo con transformadores en cada punto de distribuci n La industria pesada suele trabajar a 33 000 voltios y los trenes el ctricos requieren de 15 a 25 kilovoltios Para el suministro a los consumidores se reduce l
113. mente abierto Rel Forma B Rel s de Forma B son SPST con un estado predeterminado de normalmente cerrado Rel Forma C Rel s de Forma C son SPDT y rompen la conexi n con un tiro antes de hacer contacto en el otro romper antes de hacer Reloj Externo La habilidad de reemplazar un reloj interno por un reloj interno definido por el usuario base de tiempo Resistencia a la Trayectoria T pica La resistencia a la trayectoria es la resistencia de una trayectoria completa de sefial desde la fuente a las terminales de destino en un m dulo de conmutaci n El total de la resistencia incluye la resistencia de los trazos en el PCB rel s y conectores Resoluci n de Entrada Anal gica El cambio m s peque o que puede ser detectado en la se al de entrada que un ADC puede medir Medido en bits Para un ADC con resoluci n de 16 bits el cambio m s peque o que puede ser detectado es una parte de 65 536 2 16 o 0 0015 de la escala completa Resoluci n de Salida Anal gica El intervalo m s pequefio en que la senal de salida puede ser dividida Para un DAC convertidor D A con resoluci n de 16 bits el intervalo m s peque o es una parte de 65 536 2 16 o 0 0015 del rango de senal completo Ruido Onda La especificaci n de ruido de una fuente de poder de DC 28 5 Saltos Barridos de Frecuencia La habilidad de un generador de se al para r pidamente saltar de frecuencia en frecuencia y o moverse
114. na resoluci n de 125 ns 80 MHZ usando un contador temporizador con 32 bits usted puede medir anchos de pulso hasta 53 s 29 1 x 12 5 ns con resoluci n de 12 5 ns 29 Temporizaci n de E S Digital Especifica la actualizaci n temporizada por hardware o la velocidad de muestreo de l neas digitales de E S o si las l neas no est n temporizadas por hardware Temporizaci n Una tarjeta es temporizada por hardware HW o software SW Un dispositivo temporizado por HW genera sefiales basadas en un reloj Un dispositivo temporizado por SW no tiene reloj lo cual limita el rango de actualizaci n y no es determin stico Terminado Esto determina si una trayectoria est conectada a tierra Tipos de Medida Capacidad integrada de medida de sensor o senal Tipo de Aislamiento Aislamiento es una manera de separar f sicamente y el ctricamente dos partes de un dispositivo de medida El aislamiento el ctrico se refiere a eliminar trayectorias de tierra entre dos sistemas el ctricos Al brindar aislamiento el ctrico usted puede romper lazos de tierra aumentar el rango de modo com n del sistema de adquisici n de datos y nivelar la referencia de se al a tierra a un solo sistema de tierra Tipo de Aislamiento El tipo de aislamiento que ofrece un instrumento esto es entre bancos o entre canales Tipos de Forma de Onda Tipos de formas de onda que se pueden generar con este instrumento Tipo de Rel Esto
115. ndo utilizada por alg n fin pero por la cual la empresa no recibe pago alguno Para las finanzas de la empresa esto es un perjuicio la cual generalmente es transferida parcial o totalmente a los clientes que si pagan por el servicio de energ a el ctrica Podemos ver que las p rdidas no t cnicas se producen b sicamente por el robo de energ a y por deficiencias administrativas algunos ejemplos de deficiencias administrativas y legales son Clientes conectados al sistema legalmente pero que no se les cobra debido a que no est n incluidos en el sistema de facturaci n Clientes con medidores defectuosos que no han sido reemplazados por que no se tienen repuestos personal disponible o veh culos Clientes que est n subfacturados por que la instalaci n no es correcta por que la empresa no les ha colocado el medidor y Errores de precisi n en los medidores en los procedimientos de informaci n 1 3 4 INFORMACI N T CNICA La informaci n t cnica que se requiere para poder determinar las p rdidas t cnicas en el sistema de distribuci n secundaria corresponde a los transformadores red secundaria luminarias y acometidas para lo cual toda empresa el ctrica debe tener disponible esta informaci n que se detalla a continuaci n 19 TRANSFORMADORES La informaci n requerida corresponde a la capacidad voltajes p rdidas de cobre nominal y de vac o RED SECUNDARIA Se debe tener in
116. nect the positive voltage signal to the desired Al terminal and the ground signal to a GND terminal eee eee ew e gt Voltage Source LY Figure 9 Connecting a Reference Single Ended Voltage Signal Digital Trigger When an Al task is defined you can configure PFI O as a digital trigger input When the digital trigger is enabled the Al task waits for a rising edge on PFI 0 16 before starting the acquisition To use ai Start Trigger with a digital source specify PFI 0 as the source and select rising edge Analog Output The USB 6008 6009 has two independent AO channels that can generate outputs from 0 5 V All updates of AO lines are software timed Analog Output Circuitry Figure 10 illustrates the analog output circuitry for the USB 6008 6009 5 a REF REF od ie M 502 put N A 12 Bit Buffer WV O AO DAC p P Hd GND Figure 10 Analog Output Circuitry DACs Digital to analog converts DACs convert digital codes to Analog voltages Connecting Analog Output Loads To connect loads to the USB 6008 6009 connect the positive lead of the load to the AO terminal and connect the ground of the load to a GND terminal Figure 11 Connecting a Load Minimizing Glitches on the Output Signal When you use a DAC to generate a waveform you may observe glitches in the output signal These glitches are normal when a DA
117. nejar los datos almacenados en la memoria de la computadora Acondicionar las se ales adquiridas 36 Graficar los datos adquiridos 2 2 2 EL SOFTWARE LabVIEW LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench es un lenguaje de programaci n gr fico para el dise o de sistemas de adquisici n de datos instrumentaci n y control LabVIEW permite disefiar interfaces de usuario mediante una consola interactiva basada en software Se puede disefiar especificando su sistema funcional su diagrama de bloques o una notaci n de disefio de ingenier a LabVIEW es a la vez compatible con herramientas de desarrollo similares y puede trabajar con programas de otra rea de aplicaci n como por ejemplo Matlab Lenguaje C o Basic Tiene la ventaja de que permite una f cil integraci n con hardware espec ficamente con tarjetas de medici n adquisici n y procesamiento de datos incluyendo adquisici n de im genes LabVIEW es una herramienta dise ada especialmente para monitorear controlar automatizar y realizar c lculos complejos de sefiales anal gicas y digitales capturadas a trav s de tarjetas de adquisici n de datos puertos serie y GPIBs Buses de Intercambio de Prop sito General Est basado en la programaci n modular lo que permite crear tareas muy complicadas a partir de m dulos o sub m dulos mucho m s sencillos Adem s estos m dulos pueden ser usados en otras tareas con lo cual permite una progr
118. nicio fm 3 Explorador d 1 FORMA DE OND BASE DE DATOS vi Fase VOLTAJE EFICAZ 128 36 Vrms CORRIENTE EFICAZ 49 95 Arms DESFASE 228 12 THD VOLTAJE 1 20 THD CORRIENTE FRECUENCIA SUA 60 04 Hz POTENCIA APARENTE 6417 54 VA POTENCIA ACTIVA POTENCIA REACTIVA 827 47 VAR 6330 32 W FACTOR DE POTENCIA 0 9864 CONSUMO DE ENERGIA 0 21 kWH BASE DE DATOS Figura 4 3 Forma de Onda de Arm nicos Fase R 87 BASE DE DATOS vi File Edit Yiew Project Operate Tools Window Help VOLTAJE EFICAZ 127 59 Vrms DER CORRIENTE EFICAZ 77 09 Arms DESFASE 15 19 THD VOLTAJE 1 54 ILUDIGORRIE NIE 2057 FRECUENCIA 60 00 Hz POTENCIA APARENTE 10062 97 VA POTENCIA ACTIVA 10032 23 W POTENCIA REACTIVA 108 84 VAR FACTOR DE POTENCIA 0 9969 CONSUMO DE ENERG A 0 47 KWH fim 3 Explorador d ARMONICO FASE S US ARMONICO FAS BASE BASE DE DATOS Figura 4 4 Formas de onda Fase S Tabla 4 2 Valores obtenidos con el Analizador de calidad de energ a del proyecto y el Analizador POWER PAD AEMC Instruments MODELO 3945 FASE S MEDIDA ANALIZADOR MEDIDA ANALIZADOR MAGNITUD DEL PROYECTO POWER PAD AEMC Instruments Modelo 3945 Voltaje Eficaz 127 59 Vrms 124 76 Vrms Corriente Eficaz 77 09 Arms 81 53 Arms D
119. ntaje de p rdidas debido a factores que influyen en estas y se muestran en la figura 1 6 SE BAJO FACTOR DE POTENCIA CARGAEN LOS CONDUCTORES CIRCUITOS MUY LARGOS P RDIDAS PROBLEMAS DE NIVEL DE TENSION DISENO INADECUADO Figura 1 6 Factores que Inciden en las P rdidas T cnicas Estos factores inciden en las p rdidas y cabe se alar que al reducir las p rdidas en distribuci n se descargar todo el resto del sistema de transporte de esta energ a 1 3 3 2 P RDIDAS NO T CNICAS Las empresas deben llevar registros precisos de la energ a que se suministra a los usuarios a fin de cobrar la energ a que estos utilizan pero por ciertas razones no se tienen precisiones en el registro exacto de los consumos lo cual representa p rdidas para la empresa As la diferencia entre la energ a que fue entregada a los usuarios y la energ a facturada por la empresa determina las p rdidas totales que incluye las p rdidas originadas por la distribuci n y no las t cnicas Entre las p rdidas t cnicas y las no t cnicas se tiene una diferencia fundamental que a continuaci n se expone 18 Las p rdidas t cnicas representan una verdadera p rdida de energ a desde el punto de vista f sico es energ a que no puede ser utilizada de ninguna manera y cualquier medida que permita reducirla representa un beneficio para la empresa Las p rdidas no t cnicas por otra parte representan la energ a que esta sie
120. o de dicho control en el instrumento real Es muy importante en un sistema que el usuario no tenga que interpretar nada sino que todo le sea claro y conciso las interpretaciones pueden dar lugar a falsas actuaciones y por consiguiente podr an existir lamentables errores Adem s dos usuarios podr an interpretar de manera diferente cualquier evento El Diagrama de Bloques del VI ser a la cara oculta del Panel Frontal una cara que el usuario del sistema no puede ver En ella est n todos los controles e indicadores interconectados pareci ndose mucho a un diagrama de esquema el ctrico Esta cara es mucho menos conceptual que el Panel Frontal y para el usuario ser a muy dif cil entenderla HMI Human Machine Interface Interfase Humano M quina 39 Todos los m dulos est n interconectados mediante l neas de conexi n por donde circulan los diferentes datos o valores del VI de esta manera se logra que el VI funcione como un conjunto de elementos m dulos y sub m dulos c PROGRAMACI N GR FICA Una de las caracter sticas m s poderosas que LabVIEW ofrece es un medio ambiente de programaci n que es gr fico Con LabVIEW se puede dise ar instrumentos virtuales a medida creando interfases gr ficas de usuario en la pantalla de la computadora como se observa en la figura 2 2 con la cual se puede Operar el programa de instrumentaci n Controlar el hardware seleccionado Analizar datos adquir
121. onces relativamente bajo el costo del Sistema DAQ HMI del Analizador de Calidad de Energ a El ctrica construido A continuaci n en la tabla 4 14 se muestra la relaci n de costo del proyecto frente a los existentes en el mercado Tabla 4 14 Relaci n de costo del proyecto frente a los analizadores existentes en el mercado Item Descripci n Costo Catalogo 1 Sistema DAQ HMI Analizador de Calidad 3 000 de Energ a el ctrica USD 2 Analizador Power PAD AEMC 7 200 Feria virtual Instruments Modelo 3945 USD aco a 2 Analizador trif sico de calidad el ctrica 16 500 Feria virtual Fluke 1760 USD Interempresas net 3 Analizadores trif sicos de calidad 13 200 Feria virtual el ctrica Fluye 43B USD Interempresas net 102 CAP TULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4 1 CONCLUSIONES Al finalizar el proyecto se logr cumplir el objetivo general Dise ar e Implementar un Sistema DAQ y HMI de un Analizador de Calidad de Energ a El ctrica este cumple con las especificaciones t cnicas de otros Analizadores existentes en el mercado nacional Se implement una aplicaci n HMI para el an lisis de la Calidad de Energ a que permite la toma de decisiones por parte de los t cnicos de las Empresas Distribuidoras de Energ a El ctrica sobre la base de las mediciones realizadas y almacenadas en una Base de Datos Las empresas distribuidoras de energ a el ctrica buscan poner en e
122. os equipamientos y en los procesos productivos dentro de las instalaciones de los clientes Existe un n mero significativo de desarrollos en curso para ayudar a interpretar los problemas de Calidad de la Energ a Estos se pueden agrupar en tres categor as de investigaciones 1 Monitoreo Tanto las distribuidoras de energ a como los clientes est n efectuando mas y mas monitoreos de la Calidad de la Energ a lo que est dando una buena base de informaci n sobre el tema 2 Estudio de casos El estudio de casos es una buena forma de caracterizar los problemas de Calidad de la Energ a Existen numerosos casos estudiados analizados y combinados para obtener resultados v lidos que pueden ser extrapolados para obtener soluciones generales a los problemas de calidad de la energ a 3 Herramientas Anal ticas Los resultados del monitoreo y del estudio de casos pueden ser utilizados para desarrollar modelos anal ticos para la simulaci n de perturbaciones que pueden servir de ayuda para evaluar los problemas y determinar posibles soluciones 26 La ventaja de emplear la simulaci n es que permite evaluar los sistemas bajo condiciones que no existen actualmente ejm expansiones futuras de las plantas 1 4 4 NORMATIVAS SOBRE CALIDAD DE LA ENERG A Las normas sobre Calidad de la Energ a sirven de gu a recomendaci n y de l mites para asegurar la compatibilidad entre los equipamientos empleados por los usuario
123. otros dispositivos usaban esos tipos de interfaz para enviar o recibir informaci n de la computadora Durante afios fueron suficientes pero las velocidades requeridas por elementos como las c maras digitales los discos duros externos DAQ s as como la cantidad de dispositivos que una sola computadora requiere soportar obligaron al desarrollo 56 de nuevas interfaces m s simples m s r pidas y m s econ micas entre las que destacan USB y FireWire USB Bus en Serie Universal comenz a desarrollarse en 1994 a partir de diversos estudios que realizaron las empresas Compago Intel Microsoft NECO partiendo de tres elementos claves a La conexi n de la computadora personal a los servicios de telefon a que hasta ese afio hab a sido una industria por separado previniendo la expansi n de las telecomunicaciones e Internet en todos los mbitos b La facilidad de uso en contraposici n a las interfaces de esa poca que implicaban el uso de diversos controladores constantes configuraciones y un bajo rendimiento C La expansi n de puertos hasta entonces limitada a la inserci n de tarjetas de circuitos en la propia computadora personal y en consecuencia una muy limitada flexibilidad de elementos dispositivos y programas compatibles La primera especificaci n comercial de USB fue liberada el 23 de septiembre de 1998 Un ano despu s USB era ya una interfaz comun en la mayor a de los equipos de c m
124. ousehold appliances portable tools and similar E Series devices Measurement Category lll is for measurements performed in the building installation at the distribution level This category refers to measurements on hard wired equipment such as equipment in fixed installations distribution boards and circuit breakers Other examples are wiring including cables bus bars junction boxes switches socket outlets in the fixed installation and stationary motors with permanent connections to fixed installations Measurement Category IV is for measurements performed at the primary electrical supply installation 1 000 V Examples include electricity meters and measurements on primary overcurrent protection devices and on ripple control units Software MAINS is defined as a hazardous live electrical supply system that powers equipment Suitably rated measuring circuits may be connected to the MAINS for measuring purposes Software support for the USB 6008 6009 for Windows 2000 XP is provided by NI DAQmx The NI DAQmx CD contains example programs that you can use to get started programming with the USB 6008 6009 Refer to the NI DAQmx for USB Devices Getting Started Guide that shipped with your device and is also accessible from Start All Programs National Instruments NI DAQ for more information Note For information about non Windows operating system support refer to ni com info and enter rddqld VI Logger The N
125. ow Help d al 8 ec bal of 13pt Application Font Iori e5 Create New DAQ Assistant NI D AQ DAQ Assistant Select the measurement type for the task t Voltage Atask is a collection of one or more virtual channels with timing triggering and other gt Temperature properties ee Strain To have multiple measurement types within a single task you must first create ej Current the task with one measurement type After you create the task click the Add ife Resistance Channels button to add a new measurement type to the task Frequency Position ES Acceleration Custom Voltage with Excitation Sound Pressure Analog Output Figura 3 5 Selecci n de la se al a recibir d Se configura la se al de entrada 10 y 10 debido a que las se ales de entrada tienen referencia a tierra en el terminal de configuraci n se selecciona RSE como se recept un n mero determinado de muestras capacidad de muestreo de la NI DAQ 6009 es de 42 KS s se debe seleccionar el modo de adquisici n N samples como se muestra en la figura 3 5 16 Hojas T cnicas User Guide And Specifications USB 6008 6009 P g 11 17 Hojas T cnicas User Guide And Specifications USB 6008 6009 P g 12 IS Hojas T cnicas User Guide And Specifications USB 6008 6009 P g 1 76 BASE DE DATOS vi Block Diagram ile Edit View Project Operate Tools Wing es e wed s ble gt Test Add Channels Remove Ch
126. presas que cuentan con sistemas de generaci n que forman parte del S N I deben separar los mismos sea escindi ndose en dos empresas o transfiriendo la generaci n a empresas generadoras existentes o nuevas o dando de baja y vendiendo los activos relacionados 1 2 2 AREAS DE CONCESI N En cumplimiento de las disposiciones de la Ley de R gimen del Sector El ctrico se han negociado los contratos de concesi n con las empresas el ctricas distribuidoras para las cuales se definieron las reas de concesi n correspondientes cubriendo todo el territorio nacional Empresa El ctrica Ambato Regional Centro Norte S A Empresa El ctrica Azogues C A Empresa El ctrica de Bol var S A Empresa El ctrica Regional Centro Sur C A Empresa El ctrica Provincial Cotopaxi S A Empresa El ctrica Regional El Oro S A Empresa El ctrica del Ecuador Inc Emelec Luego CATEG ror Pu es Empresa El ctrica Provincial Gal pagos S A 9 Empresa El ctrica Regional Guayas Los R os S A 10 Empresa El ctrica Esmeraldas S A 11 Empresa El ctrica Los R os C A 7 S NLI Sistema Nacional Interconectado 11 12 Empresa El ctrica Regional Manabi S A 13 Empresa El ctrica Milagro C A 14 Empresa El ctrica Regional Norte S A 15 Empresa El ctrica Quito S A 16 Empresa El ctrica Riobamba S A 17 Empresa El ctrica Pen nsula de Santa Elena C A 18 Empresa El ctrica Santo Domingo S A
127. puto personal El objetivo se cumpli permitir que dispositivos de diversos fabricantes pudieran comunicarse entre s en una arquitectura abierta Desde la perspectiva del usuario los puertos e interfaces USB son muy sencillos de emplear comenzando por los cables cuyos conectores s lo son de dos tipos e imposibles de colocar de manera err nea Cuando un dispositivo nuevo USB se asocia a una computadora el sistema operativo detecta su presencia e instala el controlador correspondiente o bien puede solicitar al usuario el disco de instalaci n de ese perif rico Despu s de trabajar con el dispositivo el usuario puede desconectarlo directamente del puerto USB sin riesgo de perder la configuraci n o dafiar el aparato 57 Un cable USB est compuesto por cuatro conductores dos de potencia y dos de datos rodeados de una capa de blindaje para evitar interferencias Por los conductores de potencia pueden proporcionarse cinco voltios a aquellos dispositivos que as lo requieran como c maras de videoconferencia y lectores de tarjetas de memoria o recibir las comunicaciones de dispositivos con mayor consumo de energ a impresoras discos quemadores Cuando se deben conectar m s dispositivos de los que ya ocupan puertos USB es indispensable usar un concentrador USB Hub El concentrador ampl a la cantidad de puertos disponibles para otros dispositivos Una sola computadora combinando cables de no m s de cinco metros de longit
128. r el analizador de calidad de energ a y por el medidor electromagn tico instalado se debe a la instalaci n defectuosa de la acometida la calidad clase de los medidores instalados muchos de los cuales han cumplido su ciclo de funcionamiento con evidentes se ales de recalentamiento de las bobinas de corriente o hurto de energ a lo cual se pudo observar en la Base de Guerra Electr nica Nro 21 Latacunga Las se ales de voltaje se muestran completamente sinusoidales en tanto que las se ales de corriente se distorsionan debido a la carga a la que est n expuestas esto se pudo apreciar en las formas de onda resultantes de las pruebas experimentales 4 2 PRUEBAS EXPERIMENTALES Centro de Transformaci n de la ESPEL 100 KVA Los resultados obtenidos se detallan en las tablas 4 1 4 2 y 4 3 y visualmente se pueden observar las formas de onda obtenidas en las figuras 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 y 4 7 que a continuaci n se presentan 85 BA DE DATO a File Edit View Project Operate Tools Window Help gt ae 565 ARA uou DDD FASER FASE S FASE T TOTAL VOLTAJE EFICAZ 128 07 Vrms 127 58 Vrms 127 2 Vrms CORRIENTE EFICAZ 59 57 Arms 86 24 Arms 82 73 Arms mm DESFASE 335 65 335 65 335 65 THD VOLTAJE 1 45 1 58 1 70 THD CORRIENTE 28 78 22 72 26 53 TES FRECUENCIA 60 00 Hz 60 00 Hz 60 00 Hz POTENCIA APARENTE 7744 26
129. raci n por ejemplo las sefiales de voltaje y corriente La informaci n que se recibe pueden ser datos mensajes de estado o mensajes de error Hay dos tipos de software para adquisici n de datos amp Software de Control Software de Aplicaci n La relaci n entre el usuario el software de control y el software de aplicaci n se muestra en la figura 2 1 USUARIO SOFTWARE DE APLICACION SOFTWARE DE CONTROL HADWARE Figura 2 1 Relaci n entre el software de control y aplicaci n a SOFTWARE DE CONTROL El software de control permite acceder y controlar las funciones del hardware de adquisici n de datos Entre otras cosas un software de control b sico permite Enviar y recibir datos desde y hacia la tarjeta de adquisici n de datos Controlar la frecuencia a la cual son adquiridos los datos Integrar el hardware con los recursos de la computadora tales como interrupciones del procesador y memoria Integrar el hardware de adquisici n de datos con un hardware de acondicionamiento de se al Acceder a subsistemas m ltiples Acceder a m ltiples tarjetas de adquisici n de datos b SOFTWARE DE APLICACI N El software de aplicaci n proporciona una conveniente interfase entre el usuario y el software de control El software de aplicaci n permite Reportar informaci n relevante por ejemplo el n mero de muestras adquiridas Generar eventos Ma
130. ransporte de energ a el ctrica desde los usuarios generadores hacia los usuarios distribuidores Gesti n desarrollada en el Mercado El ctrico Mayorista ecuatoriano constituido por 14 empresas generadoras 18 empresas distribuidoras y 62 grandes consumidores Transmisi n Sistema constituido por el conjunto de l neas de alta tensi n cables y subestaciones transformadoras Transporte Sistema de transmisi n de las l neas de alta tensi n Transportista Titular de una concesi n de transporte de energ a el ctrica responsable de la transmisi n y transformaci n vinculada a sta desde el punto de entrega por el generador hasta el de recepci n por el distribuidor o gran usuario SOFTWARE LabVIEW A Automatic scaling Escala autom tica Capacidad de ajustar la escala a un rango de valores trazados En la escala del gr fico el autoscaling determina los valores de escala m ximos y m nimos B Block diagram Diagrama de bloques Contiene el c digo que controla el funcionamiento de los objetos del panel frontal Controls palette Paleta de control Est disponible s lo en el panel frontal Contiene los controles e indicadores utilizados para construir el interfaz gr fico del 8 VI Aparece al hacer clic derecho en el panel frontal o seleccionando View Controls Palette en la barra de menus D DAQ Sistema de Adquisici n de Datos Adquiere y mide las se ales el ctricas
131. rbaciones en los sistemas y sus posibles causas sino que pueda detectar condiciones de problemas en el sistema antes de que lleguen a provocar malfuncionamientos o fallas en los equipos Por ello en el presente cap tulo se realiza un an lisis de las diferentes plataformas de programaci n encontr ndose que LabVIEW es la m s adecuada tanto por sus bondades t cnicas y econ micas como por su poca complejidad en su programaci n grafica adem s la comunicaci n se realiza mediante una tarjeta de adquisici n de datos NI DAQ USB 6009 A trav s del puerto USB de la tarjeta hacia la Pc 2 2 PLATAFORMAS DE PROGRAMACI N Los procesos de automatizaci n para la adquisici n y control de instrumentos es una tarea dif cil La inherente dificultad se debe a que los procesos pueden ser confusos Adem s pueden tener alto grado de complejidad si las herramientas de programaci n con las que se trabaja son dif ciles de manejar Una de las herramientas disponibles hoy en d a es el lenguaje de programaci n gr fica el cual es til en aplicaciones de control e instrumentaci n ya que son lenguajes de programaci n de alto nivel que cuentan con funciones para adquisici n y procesamiento de datos Estas plataformas de programaci n facilitan la tarea de adquisici n an lisis y presentaci n de datos por lo tanto solo es necesario el enfoque en el problema original de adquisici n o medici n La filosof a del lenguaje program
132. rdar abrir emigrar hacia una hoja de c lculo Excel e imprimir reportes de la base de datos 3 4 2 DISE O DEL SOFTWARE DE ADQUISICI N DE DATOS a La NI DAQ 6009 inicia con la recepci n de las se ales acondicionadas de voltaje y corriente y mediante la interfase USB se comunica con la PC LabVIEW Por lo tanto el primer paso consiste en realizar la adquisici n de las se ales con la ayuda del puerto de comunicaci n DAQ Assistant b Luego se selecciona el tipo de se al que se a recibir Analog Input como se muestra en la figura 3 4 74 File Edit View Project Operate Tools Window Help DAQ Assistant NI DAQ DAQ Assistant Select the measurement type for the task Analog Output A task is a collection of one or more virtual channels with timing triggering and other Counter Input properties Counter Output To have multiple measurement types within a single task you must first create Digital 1 0 the task with one measurement type After you create the task click the Add TEDS Channels button to add a new measurement type to the task Figura 3 4 Inicializaci n de la NI DAQ Assistant C Luego se establece si las sefiales a recibir son de voltaje o corriente VR VS VT IR IS IT como se muestra en la figura 3 5 y el pin de entrada a la NI DAQ 6009 a0 a1 a2 a3 a4 y a5 respectivamente 75 Untitled 3 Block Diagram File Edit View Project Operate Tools Wind
133. red Ambos tipos de interfaz tienden a ser un est ndar para la interconexi n de todo tipo de aparatos a relativa corta distancia La convergencia digital de televisiones reproductores caseros de DVD sistemas de teatro en casa c maras y grabadoras de audio y video conectadas a la computadora es ya una posibilidad Otras aplicaciones incluyen la producci n de televisi n y radio con alta calidad evitando el uso de diversos cables as como la degradaci n de la se al que combinado con los sistemas de transmisi n directa al hogar y la televisi n de alta definici n llevar n imagen y voz sin distorsiones desde el estudio hasta la pantalla del espectador 2 4 5 COMPONENETES DEL CABLE USB Figura 2 9 Cable USB 59 El sistema de bus serie universal USB consta de tres componentes controlador hubs o concentradores y perif ricos a Controlador Reside dentro del PC y es responsable de las comunicaciones entre los perif ricos USB y la CPU del PC Es tambi n responsable de la admisi n de los perif ricos dentro del bus tanto si se detecta una conexi n como una desconexi n Para cada perif rico a adido el controlador determina su tipo y le asigna una direcci n l gica para utilizarla siempre en las comunicaciones con el mismo Si se producen errores durante la conexi n el controlador lo comunica a la CPU que a su vez lo transmite al usuario Una vez que se ha producido la conexi n correctamente el controlador a
134. res renuncian al costo de una DAC y construyen un circuito no costoso usando un modulador de ancho de pulso PWM y un filtro Los circuitos PWM sacan un tren de pulso digital con un ciclo de trabajo variable Cuando esta salida se pasa a trav s del filtro este produce un voltaje DC con algo de rizado en l Un simple filtro pasabajo ahorra dinero sobre un filtro de mayor orden pero una gran cantidad de este rizado aparece a n en la medici n como ruido El filtro tambi n incrementa el tiempo de establecimiento del circuito Un dispositivo de adquisici n de datos USB con DACs en lugar de PWMs produce sefiales AO exactas con m nimo ruido y sin retraso extra de tiempo en el establecimiento c OPCIONES FLEXIBLES DE E S DIGITAL Existen dos configuraciones comunes en la circuiter a de E S digital abrir drenar y empujar halar Una configuraci n abrir drenar solo puede drenar corriente pero una configuraci n empujar halar puede entregar o drenar corriente d SOFTWARE CONTROLADOR INTUITIVO Se puede programar un dispositivo con un DLL b sico o librer a de VI pero no muy f cilmente Para minimizar el tiempo de desarrollo de una aplicaci n con el hardware de adquisici n de datos USB de bajo costo se debe obtener un software controlador que incluya lo siguiente Software listo para correr para mediciones r pidas Configuraci n interactiva para reducir el tama o del c digo 15 PWM Modulaci n por ancho de pulso
135. resistor that is greater tan or equal to the ideal resistance 7 Re connect the load circuit and the pull up resistor I O Protection To protect the USB 6008 6009 against overvoltage undervoltage and overcurrent conditions as well as ESD events you should avoid these fault conditions by using the following guidelines If you configure a DIO line as an output do not connect it to any external signal source ground signal or power supply 21 If you configure a DIO line as an output understand the current requirements of the load connected to these signals Do not exceed the specified current output limits of the DAQ device National Instruments has several signal conditioning solutions for digital applications requiring high current drive f you configure a DIO line as an input do not drive the line with voltages outside of its normal operating range The DIO lines have a smaller operating range than the Al signals Treat the DAQ device as you would treat any static sensitive device Always properly ground yourself and the equipment when handling the DAQ device or connecting to it Power On States At system startup and reset the hardware sets all DIO lines to high impedance inputs The DAQ device does not drive the signal high or low Each line has a weak pull up resistor connected to it Static DIO Each of the USB 6008 6009 DIO lines can be used as a static DI or DO line You can use static DIO
136. ribir objetos o regiones en el tablero delantero o diagrama del bloque LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench LabVIEW es un lenguaje de programaci n orientado a la instrumentaci n Utiliza un entorno gr fico en lugar de l neas de texto para crear aplicaciones M Measurement amp Automation Explorer La configuraci n y diagn stico de Hardware de instrumentos de Nacional Instrument en ambiente para Windows Measurement device Los dispositivos de DAQ como el E Serie multifunction I O MIO los dispositivos SCXI se al que condiciona los m dulos y m dulos del interruptor Operating tool Herramienta para entrar los datos en los mandos y operarlos 10 Palette Pantalla de objetos o herramientas con las que usted puede usar para construir en el panel frontal o en el diagrama de bloques R RMS Ra z media cuadrada Sample Muestra solo entrada anal gica o digital o punto de datos de rendimiento Scale escala Parte de gr fico trace y algunos mandos num ricos e indicadores que contienen una serie de marcas o puntos a los intervalos conocidos para denotar unidades de medida String Representaci n de un valor como texto Structure Estructura Las estructuras son representaciones gr ficas de lazos y sentencias condicionales de los lenguajes de programaci n basados en texto Las estructuras se usan en el diagrama de bloques para repetir bloques de c digo ej
137. rrent clamp MN211 que se observa en la figura 2 es compatible con cualquier instrumento que puede aceptar un conector de BNC normal y es capaz de medir corriente y convertir en rangos de voltajes en mili voltios AC Figura 2 7 Pinzas de corriente alterna ac current clamp MN211 Las caracter sticas de la pinza de corriente son Peque o y compacto Rango de medidas 0 5 240 Aca Disenados para osciloscopios y registradores Se al de salida 1mAac Aac Se al de salida de 400mV por cada 1Aac de entrada 50 Las especificaciones el ctricas de la Pinza de Corriente Alterna AC CURRENT CLAMP MN211 se detallan en la tabla 2 1 Tabla 2 1 Especificaciones el ctricas de la pinza de corriente Rango de corriente nominal 10 mA to 6 A Nivel de salida 400 mV A Exactitud 48 65 Hz 10 mA to 1 A 196 5 mA 1Ato5A 1 T pico ancho de Banda 40 Hz to 5 kHz Voltaje de trabajo 600 V ac rms Impedancia de carga de entrada del gt 1 M en paralelo 47 pF circuito a conectar Maximum Non destructive Current Duty Cycle 0 01 A to 6 A continuous c NI DAQ USB 6008 6009 La adquisici n de datos se lo realiza con la tarjeta de adquisici n de datos NI DAQ 6009 sus partes son Etiqueta de la cubierta con las Gu as de Orientaci n de los pines 1 Jack Bornera 2 Signo de la Etiqueta 3 y Cable USB 4 como se muestra en la figura 2 8 51 Figura 2 8
138. s y los sistemas de alimentaci n donde se aplican El desarrollo de normativas internacionales est a cargo de la IEC que defini las denominadas Normas de Compatibilidad Electromagn tica EMC que cubren los problemas de Calidad de la Energ a y las posibles interferencias con los equipos finales Las normativas sobre la performance incluyen como m nimo los siguientes aspectos nterrupciones Picos de tensi n Regulaci n de estados instant neos de tensi n Desbalance de tensiones Distorsiones arm nicas en la tensi n Transitorios de tensi n xod Las normas de calidad solicitadas para las Distribuidoras del Servicio El ctrico se denominan Calidad del Producto T cnico y abarcan a las perturbaciones y el nivel de tensi n consider ndose como perturbaciones a las variaciones r pidas de tensi n flicker las ca das lentas de tensi n y las Arm nicas Las Distribuidoras son responsables de mantener para cada tipo de perturbaci n un nivel razonable de compatibilidad definido como Nivel de Referencia que tiene un 596 de probabilidad de ser superado La Distribuidora debe arbitrar los medios conducentes a Fijar los l mites de emisi n niveles m ximos de perturbaci n que un aparato puede generar o inyectar en el sistema de alimentaci n para sus propios equipos y los de los usuarios compatibles con los valores internacionales reconocidos Controlar a los Grandes Usuarios
139. se inicia nuevamente ig ANEXO B MANUAL DE OPERACI N Y MANTENIMIENTO SISTEMA DAQ HMI DE UN ANALIZADOR DE CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA DESCRIPCI N GENERAL El analizador de calidad de energ a el ctrica fue dise ado e implementado para realizar el an lisis en tiempo real de la calidad de la energ a el ctrica en redes monof sicas bif sicas y trif sicas por tal motivo puede ser utilizado en las diferentes Empresas Distribuidoras de Energ a del Pa s Acoplada directamente a la red trif sica permite monitorear el comportamiento de los siguientes par metros Voltaje eficaz Vrms Corriente eficaz Arms Frecuencia Hz Potencia activa W Potencia reactiva VAR Potencia aparente VA Factor de potencia PF Consumo de energ a en kWh Arm nicos hasta el orden 51 Distorsi n total arm nica THD de voltaje y corriente Desfase entre voltaje y corriente Presentaci n instant nea de las formas de onda de tensi n y corriente Generar una base de datos mediante el registro continuo de voltaje y corriente COMPONENETES Y CARACTER STICAS T CNICAS Dimensiones VOLTAJE CORRIENTE T S Alto 8 cm Largo 18 cm Fondo 15 cm Sensores de voltaje y corriente v El sensor de voltaje es un transformador de 110 220V 6V v El sensor de corriente es una pinza amperim trica MN211 con un rango de medida de 0 a 250A Entadas trif sicas de
140. signa al perif rico los recursos del sistema que ste precise para su funcionamiento El controlador tambi n es responsable del control de flujo de datos entre el perif rico y la CPU b Hubs o Concentradores Son distribuidores inteligentes de datos y alimentaci n y hacen posible la conexi n a un nico puerto USB de 127 dispositivos De una forma selectiva reparten datos y alimentaci n hacia sus puertas descendentes y permiten la comunicaci n hacia su puerta de retorno o ascendente Un hub de 4 puertos por ejemplo acepta datos del PC para un perif rico por su puerta de retorno o ascendente y los distribuye a las 4 puertas descendentes si fuera necesario Los concentradores tambi n permiten las comunicaciones desde el perif rico hacia el PC aceptando datos en las 4 puertas descendentes y envi ndolos hacia el PC por la puerta de retorno 60 Adem s del controlador el PC tambi n contiene el concentrador ra z Este es el primer concentrador de toda la cadena que permite a los datos y a la energ a pasar a uno o dos conectores USB del PC y de all a los 127 perif ricos que como maximo puede soportar el sistema Esto es posible a adiendo concentradores adicionales Por ejemplo si el PC tiene una nica puerta USB y a ella le conectamos un hub o concentrador de 4 puertas el PC se queda sin m s puertas disponibles Sin embargo el hub de 4 puertas permite realizar 4 conexiones descendentes Conectando otro hub de 4
141. so comun que debemos conocer para abordar el tema se encuentran Evento de potencia power event Es una observaci n o medici n de los valores de tensi n o de corriente fuera de los l mites establecidos para los sistemas de monitoreo Disturbio disturbance Es un evento observado o registrado que ocasiona una reacci n indeseable en el ambiente el ctrico o los sistemas electr nicos Problema de potencia power problem Conjunto de disturbios o condiciones que pueden producir resultados indeseables en las instalaciones los sistemas o los equipos 1 4 1 ORIGEN DE LOS PROBLEMAS DE CALIDAD DE ENERG A Multiples factores algunos de los cuales se resefian a continuaci n influyen para que los ingenieros a cargo de estas instalaciones se replanteen una alimentaci n de energ a de alta calidad para todos los equipos Instalaci n de sistemas el ctricos y electr nicos altamente sensibles en instalaciones antiguas Instalaci n de equipos sensibles en instalaciones nuevas que no fueron dise adas teniendo en mente los posibles problemas de calidad de la energ a Planes de protecci n inadecuados o inexistentes Dise o inadecuado de las instalaciones el ctricas y los sistemas de puesta a tierra La Calidad de la Energ a puede ser considerada buena o mala dependiendo del sistema o de la reacci n de los equipos espec ficos en ocasiones ello depende del tipo de evento Entre estos fa
142. stema es un componente del hardware de adquisici n de datos que ejecuta una tarea especializada Los subsistemas comunes incluyen Entrada anal gica Salida anal gica Entrada salida digital Contador temporizador Los dispositivos de hardware que contienen m ltiples subsistemas se llaman tarjetas multifunci n a SENSORDE VOLTAJE Es importante se alar que las se ales de voltaje que se utilizan en los c lculos para el an lisis de calidad de energ a se obtienen en las bajantes del transformador de MV BV debido a que las perturbaciones y arm nicos que generan estas senales son las mismas en AV MV y BV por la relaci n de transformaci n del sistema en general Por esta raz n para la adquisici n de la se al de voltaje se utiliz un transformador reductor de potencial de 110V a 6V como se indica en la figura 2 5 48 Figura 2 5 Transformador reductor de potencial de 110V a 9V b SENSOR DE CORRIENTE PINZAS DE CORRIENTE ALTERNA AC CURRENT CLAMP MN211 Para sensar la se al de corriente se utiliza un transformador de corriente de n cleo desprendible que son las pinzas amperim tricas como se observa en la figura 2 6 73 2 56 65mm 18 5mm 0 0 786 20mm Cable max Y 0 79 x 0 20 20 x 5mm Dual Bus Bar max hdd gt A 24 3 3 2 00 51mm Figura 2 6 Pinza amperim trica 49 La pinza de corriente alterna ac cu
143. tegory is for measurements of voltages from specially protected secondary circuits Such voltage measurements include signal levels special equipment limited energy parts of equipment circuits powered by regulated low voltage Sources and electronics Caution Do not use this module for connection to signals or for measurements within Measurement Categories 11 III or IV Hazardous Locations The USB 6008 6009 are not certified for use in hazardous locations 30 Environmental The USB 6008 6009 device is intended for indoor use only Operating temperature IEC 60068 2 1 and IEC 60068 2 2 0 to 55 C Operating humidity IEC 60068 2 56 10 to 90 RH noncondensing Maximum altitude 2 000 m at 25 C ambient temperature Storage temperature IEC 60068 2 1 and IEC 60068 2 2 40 to 85 C Storage humidity IEC 60068 2 56 5 to 9096 RH noncondensing Pollution Degree IEC 60664 2 Electromagnetic Compatibility Emissions EN 55011 Class A at 10 m FCC Part 15A above 1 GHz Immunity Industrial levels per EN 61326 1997 A2 2001 Table 1 EMGQ EML CE C Tick and FCC Part 15 Class A Compliant 3l Note The USB 6008 6009 may experience temporary variations in analog input readings when exposed to radiated and conducted RF nois
144. tes de una falla el ctrica se puede mencionar viento incendio de campo la ca da de una torre maniobras descargas atmosf ricas etc Estos fen menos pueden originar diversos tipos de fallas como por ejemplo falla monof sica falla bif sica falla trif sica sobretensi n etc Las fallas que se producen en un STEE se despejan mediante la actuaci n de sistemas autom ticos protecciones los cuales protegen la salida de servicio de uno o m s segmentos del STEE comprometidos por la falla Ante una falla la Empresa de Transporte de Energ a El ctrica debe hacerse cargo de la reposici n de las partes afectadas y de los costos de las penalidades que le impone el Ente Regulador quien fija un marco que regula la relaci n entre los diferentes agentes del Mercado 1 2 DISTRIBUCI N EL CTRICA 1 2 1 EMPRESAS DISTRIBUIDORAS Lo fundamental en el campo de la distribuci n es satisfacer las necesidades de los clientes bajo la responsabilidad de las empresas distribuidoras en condiciones de calidad oportunidad eficiencia y econom a STEE Sistema de Transmisi n de Energ a El ctrica 10 De acuerdo a la LRSE la distribuci n y comercializaci n de la energ a el ctrica se har a trav s de Empresas que tendr n un rea geogr fica de concesi n exclusiva y no podr n realizar actividades de generaci n o transmisi n salvo en aquellos casos de excepci n que contempla la Ley Por lo tanto aquellas em
145. the device Operate the device at or below the Measurement Category 1 Measurement circuits are subjected to working voltages and transient stresses overvoltage from the circuit to which they are connected during measurement or test Measurement categories establish standard impulse withstand voltage levels that commonly occur in electrical distribution systems The following is a description of measurement categories 0 Measurement Category as defined in electrical safety standard IEC 61010 1 Measurement Category is also referred to as Installation Category Working Voltage is the highest rms value of an AC or DC voltage that can occur across any particular insulation Measurement Category is for measurements performed on circuits not directly connected to the electrical distribution system referred to as MAINS voltage This category is for measurements of voltajes from specially protected secondary circuits Such voltaje measurements include signal levels special equipment limited energy parts of equipment circuits powered by regulated low voltage Sources and electronics Measurement Category ll is for measurements performed on circuits directly connected to the electrical distribution system This category refers to local level electrical distribution such as that provided by a standard wall outlet for example 115 V for U S or 230 V for Europe Examples of Measurement Category II are measurements performed on h
146. tm http digital ni com worldwide latam nsf web all B9Document amp node75001 esa http www ni com labview http www ni com device http www ni com labview whatis esa http sine ni com nips cds view p lang en nid 203671 http www ni com fn global esa content htm http digital ni com worldwide latam nsf web all B90D96B17DCA63968625708 http www ni com dataacquisition mseries htm http sine ni com nips cds view p lang en nid 201759 http www fluke nl comx show_product aspx pid 5177 amp product PHASE1 amp ty 108 ANEXO A GLOSARIO DE T RMINOS ENERG A EL CTRICA A Ampere o amperio a Unidad que mide la intensidad de una corriente el ctrica Representa la cantidad de electrones que circulan en un conductor en un segundo Anomal as el ctricas Defecto t cnico que presenta el equipo de medici n y o error en la facturaci n no imputable al cliente Ce Calidad de producto t cnico Est dada en funci n de la reducci n de las p rdidas t cnicas y no t cnicas en la mejora de la calidad de servicio y de las condiciones de seguridad Calidad de servicio t cnico Se mide en base a dos par metros 1 cantidad de interrupciones cortes x cliente x afio y 2 tiempo medio de interrupci n del servicio horas x cliente x afio Calidad de servicio comercial Debe tener en cuenta los tiempos utilizados para responder a pedidos de conexi n errores en la facturaci n y facturaci n estimada
147. tos SDR el cual significa que la raz n de datos es igual a la velocidad de reloj de la tarjeta que est especificada en megahertz MHz La nica excepci n es el dispositivo NI 656x el cual soporta doble modo de raz n de datos DDR Los instrumentos usan en formato NRZ sin regreso a cero para que el m ximo rango de conmutaci n de los dispositivos sea la mitad de la m xima raz n de datos M xima Memoria Interna La memoria interna est disponible en ciertos dispositivos para almacenar formas de onda de salida y permitir mayores razones de datos que son posibles al escribir desde la memoria del sistema a trav s de un bus PCI est ndar Esta especificaci n por lo general muestra cu nta memoria est disponible por canal Por ejemplo un dispositivo de 32 canales con memoria de 64 Mbits canal tiene un total de memoria de 256 MB Para los dispositivos basados en PCI Express la memoria interna no es necesaria ya que cada dispositivo permite un ancho de banda por direcci n de por lo menos 250 Mbytes segundo M xima Corriente de Conmutaci n M xima corriente de conmutaci n se refiere a la m xima corriente que un canal en el m dulo puede conectar M xima Corriente de Arrastre M xima corriente de arrastre se refiere a la m xima corriente que un canal en el m dulo puede enrutar de manera segura despu s de cerrarse M xima Capacidad de Corriente La m xima capacidad de corriente es la corriente m xima que el
148. tr n de ondas permanentes El VSWR es una medida de desfase de impedancia entre la linea de transmisi n y su carga Mientras m s alto el VSWR mayor el desfase El VSWR m nimo es 1 qu son impedancias de carga y l nea de transmisi n perfectamente iguales VSWR Vmax Vmin 1 gamma 1 gammal en donde gamma es el coeficiente de reflexi n Watchdogs de E S Digital Los watchdogs de E S digital son una tecnolog a innovadora que brinda protecci n contra una amplia variedad de condiciones de falla Falla de PC falla total de SO Falla de aplicaci n la aplicaci n de software deja de responder Falla de controlador el controlador del dispositivo deja de responder Fallo del bus de PCI las comunicaciones dejan de responder Con watchdogs las salidas digitales van a un estado seguro cuando una condici n de falla es detectada y el temporizador watchdog expira para una recuperaci n segura Los watchdogs son importantes siempre que el m dulo est conectado a los actuadores como bombas v lvulas motores y rel s El m dulo gg de E S digital monitorea a la aplicaci n de software y si sta no responde en un l mite de tiempo autom ticamente fija las l neas de salida a un estado seguro definido por el usuario El m dulo permanece en el estado watchdog hasta que el temporizador watchdog es desactivado por la aplicaci n y los nuevos valores de E S son escritos el dispositivo es restaurado o la PC
149. ud cada uno y concentradores puede tener asociados hasta 127 dispositivos USB 2 4 2 FireWire IEEE 1394 Este est ndar para conexiones de alta velocidad fue desarrollado originalmente por Apple Computer en 1986 adopt ndolo la IEEE en 1995 como la norma 1394 Debido a que tienen mayor velocidad de transmisi n que un USB los principales productos que son compatibles con FireWire IEEE 1394 son c maras videocaseteras DV y DVB as como reproductores de audio digital Todas las comunicaciones son en tiempo real y s ncronas por lo que los datos se transfieren sin degradaci n perceptible De manera similar a la operaci n de USB FireWire soporta elevados anchos de banda Posee flexibilidad de conexiones Se pueden conectar hasta 63 dispositivos en un bus incluyendo computadoras Los dispositivos asociados a FireWire se reconocen de manera autom tica en el sistema pudiendo lanzar las aplicaciones correspondientes sin intervenci n del usuario USB y FireWire IEEE 1394 han revolucionado la forma de conectar perif ricos a las computadoras Sin embargo su impacto va m s all las velocidades que alcanzan obligan a pensar en la sustituci n de no s lo los antiguos puertos 58 seriales y paralelos ya hay muchas computadoras que no los incluyen sino tambi n en modificar las interfaces de comunicaci n internas discos duros lectores de discos compactos y DVDs tarjetas de video y de audio DAQ s y enlaces de
150. ue emerjan nuevas tecnolog as computacionales se pueden migrar f cilmente las aplicaciones a nuevas plataformas y sistemas operativos Adem s debido a que se pueden crear instrumentos virtuales que son independientes de la plataforma y transportarlos entre distintas plataformas puede ahorrarse tiempo de desarrollo y otros inconvenientes relacionados con la portabilidad entre plataformas i DESARROLLO DISTRIBUIDO Con LabVIEW se puede desarrollar f cilmente aplicaciones distribuidas a n entre diferentes plataformas Con herramientas de servidores f ciles de usar se 44 pueden descargar rutinas que hacen uso intensivo del procesador a otras m quinas para lograr una ejecuci n m s r pida o crear aplicaciones de monitoreo y control remoto Una tecnolog a de servidores poderosa puede simplificar la tarea de desarrollar aplicaciones grandes y que requieran de m ltiples computadoras Adem s de ello LabVIEW incluye tecnolog as normalizadas de redes tales como TCP IP e incorpora protocolos robustos de publicaci n y suscripci n j CAPACIDAD DE AN LISIS El software de instrumentaci n virtual requiere complejas herramientas de an lisis y procesamiento de sefiales ya que la aplicaci n no se detiene justo cuando el dato es recogido Usualmente las aplicaciones de medici n de alta velocidad en los sistemas de monitoreo y control de maquinaria requieren an lisis de orden para lograr obtener datos espec ficos Los sist
151. usuarios y con un m nimo costo 1 1 TRANSMISI N EL CTRICA La red de transporte de energ a el ctrica es la parte del sistema de suministro el ctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a trav s de grandes distancias la energ a generada en las centrales hidroel ctricas t rmicas de ciclo combinado o nucleares Para ello los vol menes de energ a el ctrica producidos deben ser transformados elev ndose su nivel de tensi n Esto se hace considerando que para un determinado nivel de potencia a transmitir al elevar el voltaje se reduce la corriente que circular reduci ndose las p rdidas por Efecto Joule Con este fin se emplean subestaciones elevadoras en que dicha transformaci n se efectua empleando transformadores De esta manera una red de transmisi n emplea usualmente voltajes del orden de 69 kV y superiores denominados Alta Tensi n Parte fundamental de la red de transporte de energ a el ctrica son las l neas de transporte Una l nea de transporte de energ a el ctrica o l nea de alta tensi n es el medio f sico mediante el cual se realiza la transmisi n de la energ a el ctrica a grandes distancias est constituida tanto por el elemento conductor usualmente cables de cobre o aluminio como por sus elementos de soporte las Torres de alta tensi n Al estar stas formadas por estructuras hechas de perfiles de acero como medio de sustentaci n del
152. utilizados en el proyecto COSTOS ITEM DESCRIPCI N DEL MATERIAL USD 1 Sensor de corriente MN211 495 00 2 Sensor de voltaje LP425 110 6V 9 00 3 NI DAQ 6009 396 00 4 Pc Laptop HP Procesador 1 73 Ghz Memoria 1 250 00 250 MB de RAM 5 Caja materiales y placa para el 200 00 Acondicionamiento de se al 6 Material de oficina 300 00 7 Uso Internet 250 00 8 Otros 300 00 TOTAL 3 200 00 El instrumento Analizador de Calidad de Energ a El ctrica construido tiene un costo total de 3 000 y puede ser empleado en las diferentes Empresas Distribuidoras de Energ a El ctrica Tiene la ventaja de ser un instrumento virtual muy pr ctico de f cil manejo con un ambiente amigable al usuario en la que se presentan las formas de onda de voltajes corrientes y arm nicos de las diferentes fases un cuadro de valores de las potencias activa reactiva aparente factor de potencia distorsi n arm nica total de voltaje y corriente en cada fase la 101 frecuencia el desfase y el consumo de energ a en kWh por fase y el consumo total adem s se puede generar una base de datos en archivos independientes y luego emigrar a una tabla de Excel para su posterior an lisis y comparaci n de datos es decir contiene los par metros necesarios para un adecuado an lisis de la energ a el ctrica frente a analizadores de calidad de energ a existente en el mercado que superan los 7 000 Resulta ent
153. xcluyendo las p rdidas t cnicas Puede ser por fraude anomal as clientes auto conectados o servicio directo P rdidas t cnicas Es la energ a consumida por los equipos propios de los sistemas de generaci n transmisi n y distribuci n y que no es facturada Potencia Es la capacidad de producir o demandar energ a por unidad de tiempo Se mide en vatios W Potencia instalada Es la capacidad de la instalaci n el ctrica Producto t cnico Nivel de tensi n en el punto de alimentaci n y las perturbaciones variaciones r pidas ca das lentas de tensi n y arm nicas Redistribuidor Otro Ente prestador del servicio publico de electricidad dentro de su rea de concesi n y destinado a esa actividad espec fica Cooperativas de Servicios Publicos Resoluci n Disposiciones oficiales cuyo origen puede emanar de la Secretar a de Energ a o de alg n Ente Regulador sobre asuntos controvertidos Servicio directo Usuario conectado ilegalmente al sistema de distribuci n el ctrica Servicio t cnico Involucra a la frecuencia y duraci n de las interrupciones en el suministro T Tarifa Es el precio que los usuarios deben pagar por el servicio publico de distribuci n de energ a el ctrica Tarifa media Es el precio promedio por kWh consumido en un determinado per odo TRANSELECTRIC Compania Nacional de Transmisi n El ctrica del Ecuador responsable de prestar el servicio de t
154. y mallada Esta red cubre la superficie de los grandes centros de consumo poblaci n gran industria etc uniendo las estaciones transformadoras de distribuci n con los centros de transformaci n que son la ltima etapa del suministro en media tensi n debido a que las tensiones de salida de estos centros es de baja tensi n 127 220 277 480 V 1 24 SUBESTACIONES REDUCTORAS Est n ubicadas en la periferia de las diversas zonas de consumo enlazadas entre ellas por la red de transporte En esta zona reduce la tensi n de la electricidad de la tensi n de transporte a la de distribuci n es decir de 69 a 13 8 KV en nuestro medio HEE 1 2 5 DISTRIBUCI N Desde la subestaciones ubicadas cerca de las reas de consumo el servicio el ctrico es responsabilidad de la compa a suministradora distribuidora como son las Empresas El ctricas que debe construir y mantener las l neas necesarias para llegar a los clientes Estas l neas a distintas tensiones m s las instalaciones en que se reduce la tensi n hasta los valores utilizables por los usuarios constituyen la red de distribuci n Las l neas de la Red de Distribuci n El ctrica pueden ser a reas o subterr neas 1 2 6 CENTROS DE TRANSFORMACI N Los Centros de Transformaci n dotados de transformadores alimentados por las l neas de distribuci n en media tensi n son los encargados de realizar la ltima transformaci n efectuando el paso de las tensiones de d
155. y tiempos de inactividad innecesarios creando multas y sanciones por no cumplir con las normas y est ndares que rige y exige los ndices de calidad en el CONELEC y el CENACE en una por no enviar una informaci n real y en otra por no cumplir con los puntos sefialados La calidad de la energ a el ctrica constituye un factor determinante en los sectores industriales y de servicios la falta de este genera varios problemas como p rdidas econ micas en los bienes de producci n repercutiendo en el aumento de gastos de operaci n y competitividad en el mercado a nivel nacional e internacional Para lograr mejorar el nivel de calidad de energ a el ctrica se crey necesario realizar un analizador de calidad de energ a el ctrica para lo cual primeramente se adquiri los equipos que permitan sensar las sefiales de voltaje y corriente del sistema el ctrico seguido de una etapa de acondicionamiento de las sefiales a niveles estandarizados a fin de realizar la conexi n a una PC mediante la NI DAQ USB 6009 es decir la comunicaci n hardware software y finalmente una interfase con el usuario mediante el lenguaje de programaci n LabVIEW con el que se elabor la adquisici n y procesamiento de datos en donde se observan las sefiales procesadas tanto en el dominio del tiempo como en el de la frecuencia facilitando la tarea de adquisici n an lisis presentaci n y monitoreo de datos en este caso de las variables el ctricas como son ar

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