PFG Camilo Lucena Herradez

DESARROLLO DE
PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS
DE REGISTROS DE HUECOS DE
TENSIÓN EN LAS REDES DE
ENERGÍA ELÈCTRICA
FEBRERO 2015
Camilo Lucena Herrádez
DIRECTOR DEL TRABAJO FIN DE GRADO:
Mohamed Izzeddine Izzeddine
TRABAJOFINDEGRADO PARA LA
OBTENCIÓNDELTÍTULODE
GRADUADOENINGENIERÍAEN
TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES

A mi madre
“Si buscas resultados distintos, no hagas
siempre lo mismo”
Albert Einstein

AGRADECIMIENTOS
En primer lugar, tengo que darle gracias a mi tutor, Mohamed Izzeddine Izzeddine, quién desde
el primer momento en que hicimos contacto, siempre mostró disposición para ayudarme y me
dio la oportunidad de realizar mi proyecto de grado en esta prestigiosa Universidad, sin su
ayuda no hubiese logrado nada de esto.
También me gustaría agradecerles a todos los profesores del Departamento de Ingeniería
Eléctrica, en especial a las profesoras Araceli Hernández Bayo y Rosa María de Castro
Fernández, quienes desde el momento de mi llegada han colaborado en lo que pueden
conmigo.
No podría dejar de agradecerle también a los compañeros Xavier y Hugo quienes desde que
estoy en este proyecto me han brindado su ayuda en todo lo relacionado con la universidad y
facilitándome información valiosa para el proyecto.
Por último, agradecerle a mi familia, quienes me han apoyado y me han brindado las
herramientas para ser quien soy hoy en día, sin ustedes no fuese quién soy hoy.
GRACIAS

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Resumen Ejecutivo:
DESARROLLO DE
PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS
DE REGISTROS DE HUECOS DE
TENSIÓN EN LAS REDES
ELÉCTRICAS
1. INTRODUCCIÒN
La calidad de suministro de energía eléctrica debe ser garantizada por la empresa
encargada de suministrarla, esto es debido a que muchos equipos y procesos
dependen del sistema eléctrico. De este modo, un problema en el suministro puede
causar grandes pérdidas económicas.
Los huecos de tensión son uno de los problemas de más importancia de la calidad de
suministro, aunque no tienen el impacto de una interrupción, son más comunes, esto
hace que sea tan importante su estudio.
En el siguiente proyecto se presenta una herramienta para su estudio y para la
aplicación de métodos de estimación de huecos de tensión.
2. OBJETIVO
El objetivo principal es el desarrollo de un programa que realice un filtro de registros de
huecos de tensión y que sea configurable para facilitar el estudio de los huecos de
tensión y poder aplicar los diferentes métodos de estudio con estos datos. Este se
llevará a cabo utilizando el software de cálculo matemático MATLAB.
El programa el programa está divido en 2 importantes pasos. El primero es la
simultaneidad, la cual se basa en encontrar todas las medidas que tienen un inicio
simultáneo. El otro paso, se basa en la depuración de medidas, a su vez, está divido
en 3 pasos, los cuales son:
 Selección de huecos de tensión (Con opción del usuario poner los límites de
tensión).
 Selección de huecos de tensión en el mismo instante y diferentes fases.
 Selección de huecos de tensión simultáneos, luego de la depuración.
3. HUECOS DE TENSIÒN
Un hueco de tensión, según la Norma UNE EN 50160, es una reducción brusca de
tensión de suministro a valores entre el 90% y el 1% de la tensión declarada Uc,
seguida por una recuperación pasado un corto periodo de tiempo. Normalmente se
considera una duración del hueco de tensión entre 10 ms y 1 minuto. La profundidad
de un hueco de tensión es definida como la diferencia entre el mínimo valor eficaz
durante el hueco y la tensión declarada. Cambios de tensión de suministro a valores
superiores del 90% de la tensión declarada Uc no se consideran como huecos.

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Sin embargo, hay diferencias en las definición de los límites tanto de magnitud (tensión
residual), como de tiempo (o el tiempo que la tensión dura por debajo del umbral de
tensión) entre los diferentes organismos de normalización para considerarse hueco de
tensión. Como punto en común, se puede notar que no hay pérdida completa de la
tensión, en dicho caso se consideraría una interrupción.
Los huecos de tensión son causados por faltas producidos en los sistemas eléctricos,
principalmente, son los cortocircuitos los que producen estos fallos. Esto es producto
de una corriente muy alta que circula por el sistema y produce una caída de tensión
(huecos de tensión). Estos cortocircuitos pueden ser producto de rompimientos de
aisladores, incendios, fallos de equipos, fallos de maniobras, entre otros. Los motores
también son causantes de los huecos de tensión, en el arranque de grandes motores
se puede presentar una corriente de hasta 6 veces la corriente nominal, sin embargo,
se le aplican límites a estas fluctuaciones, por lo que suelen ser menos severos.
Las faltas monofásicas son las más comunes en los sistemas de energía eléctrica pero
las trifásicas son las que causan más daños.
Los huecos de tensión pueden traer como consecuencias grandes pérdidas
económicas, debido a las caídas de tensión, los equipos pierden vida útil y muchos
salen de funcionamiento, esto repercute en los procesos en los cuales se vean
involucrados dichos equipo.
Existen varias medidas que se pueden tomar para disminuir los huecos de tensión,
siempre que sea rentable. Se recomienda reducir el número de fallos de cortocircuito,
reducir el tiempo de despeje de fallo, rediseñar el sistema, mejorar la inmunidad de los
equipos, conectar equipos de mitigación, entre otras.
4. MÉTODOS ESTOCÁSTICOS DE ESTIMACIÓN DE HUECOS DE TENSIÒN
Los clientes requieren, cada vez más, que el suministrador les proporcione la energía
cumpliendo los parámetros de calidad previamente establecidos. Esto les permite,
protegerse de las posibles consecuencias de los huecos de tensión. Con el fin de
poder mitigar e incluso hacerse inmune a los huecos de tensión.
Para ello, es necesario conocer sus características, es decir, la frecuencia y magnitud
de este fenómeno en los nudos del sistema, esto se puede lograr colocando
medidores en cada uno de los puntos de la red. Sin embargo, esto significaría un alto
coste económico, entonces esto no es viable.
Como consecuencia, existen métodos de estudios, basados en métodos estocásticos
y probalísticos, debido a que los fallos, principales responsables de los huecos de
tensión, son de características aleatorias.
Estos métodos se basan generalmente en la estimación de la frecuencia esperada de
ocurrencia de los huecos de tensión para cada lugar usando los tipos de estadísticas
de faltas registradas durante un largo período [1]. Sin embargo, para períodos cortos
no son tan útiles ni precisos.
Existen varios métodos estudiados, entre los que destacan el método de posiciones de
faltas, el método de distancias críticas y el método de estimación de estados. Estos
métodos resultan bastante útiles para poder prevenir los daños causados por los
huecos de tensión y en algunos casos, para planificación de los sistemas.

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4.1 METODO DE POSICIÓN DE FALTAS
Este método es uno de los más utilizados y conocidos se basa en métodos estocástica
para predecir el número de huecos de tensión que van a aparecer en cualquier punto
del sistema eléctrico. Esto se logra, a través del número de faltas en las líneas y en los
nudos, se les asigna un cierto valor de probabilidad de fallo a cada una de las
posiciones previamente seleccionadas. Luego, aplicando las técnicas de cortocircuito
convencionales se obtiene la magnitud y la frecuencia de aparición de los huecos de
tensión se calcula mediante combinaciones de datos históricos utilizados.
4.2 MÉTODO DE DISTANCIAS CRÍTICAS
Este modelo está basado en un divisor de tensión y permite estimar el número de
huecos de tensión en un punto de un sistema radial, así como el área expuesta a la
aparición de huecos [2]
El único problema de este método es que su aplicación está limitada a redes muy
sencillas y de pequeño tamaño
4.3 MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE ESTADOS
Este método tiene su base en el de posiciones de falla, sin embargo, presentan
diferencias importantes. El método de estimación de estados se basa en una
alternativa que permite estimar los huecos de tensión en nudos donde no se tiene
instalados medidores, partiendo de los datos suministrados por nudos que si cuentan
con estos dispositivos. Estos nudos pueden ser ficticios o reales.
5. REGISTROS DE HUECOS DE TENSIÓN
Para este proyecto, se utilizaron 2 ficheros con registros de huecos de tensión, los
cuales fueron facilitados por una empresa eléctrica. Los 2 ficheros contienen
información sobre las redes de energía eléctrica.
El primero de estos ficheros es psspq.txt, el cual está compuesto por 266. Estos
medidores están conectados en nudos cuyas tensiones están entre 6 kV y 132 kV y
conectados por un transformador de potencia entre 8 y 160 MVA y 20 kV de salida,
donde se conecta el medidor. Estos son los medidores ubicados en la red, de los
únicos que se tiene el nodo de ubicación, por lo tanto, la importancia de trabajar sólo
con ellos.
En segundo lugar, se encuentra el fichero de medidas, 2013coma.txt, el cual está
compuesto por 927 medidores y 552126 medidas, lo cual es un número muy grande
de medidas, y es muy complicado trabajar con este fichero, por ello se procede a
depurar estas medidas.
El proyecto se basa en un programa utilizando el software MATLAB, el cual es una
herramienta informática de análisis numérico. Dicho programa tendrá 2 funciones
importantes, las cuales son depuración y simultaneidad, las cuales tienen como fin,
reducir los ficheros de medidas para sólo trabajar con las necesarias y las que aporten
datos relevantes para el uso de métodos de estimación de huecos de tensión.
Para realizar tanto la depuración como la simultaneidad, el programa hará una
selección de medidores comunes, este consiste en tomar los medidores de ambos
ficheros y crear un nuevo fichero, el cual esté constituido solamente por los medidores
que existan en ambos ficheros.
La primera opción de este programa es la depuración, la cual está dividida en 3 sub-
programas, todo esto con la idea de eliminar todas las medidas que no sean

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necesarias para el estudio de huecos de tensión. Las 3 depuraciones que realiza el
programa son:
 Medidas válidas
 Mismo instante y diferentes fases
 Simultaneidad
Como primer sub-programa, se encuentra Medidas válidas, cuya principal función es
identificar medidas válidas, las cuales serán las seleccionadas por el usuario, entre los
límites de tensión que desee el mismo. El programa automáticamente da los límites de
tensión según la norma UNE EN 50160 de huecos con tensión residual 0,9 p.u. < U <
0,01 p.u. y con una duración 10 ms < ∆t< 1 minuto. Sin embargo, se le da una opción
al usuario de selección los límites de tensión deseados, es decir, es configurable para
el usuario. Esto se hace con la intención de permitirle al usuario usar cualquier norma
sobre huecos de tensión (como se comentó anteriormente existen diferentes límites de
tensión para considerar un hueco según las diferentes normas).
La segunda opción es “mismo instante y diferentes fases”, la cual se encarga de tomar
las medidas en el mismo instante, es decir, las medidas que estén solapadas y que se
encuentren en diferentes fases para seleccionar el valor mínimo de tensión. El proceso
se ha realizado mirando para cada medidor, el instante inicial y final de un hueco y
siguiendo los siguientes pasos:
1- Una medida no tiene solapes en el intervalo del hueco con ninguna otra medida, en
este caso la medida es válida.
2- Una medida con solapes en su intervalo del hueco, con otra o varias medidas en
general de con fases diferentes, se ha elegido la medida de mínima tensión y
eliminado el resto de huecos con solapes.
El último paso de esta depuración es encontrar simultaneidad entre medidas. Esto se
logra comparando el tiempo inicial de cada uno de los medidores, y guardando todos
aquellos medidores que tenga el mismo tiempo inicial. Esto se hace con el fin de
encontrar aquellos medidores que perciben un fallo al mismo tiempo y así, realizar
estudios de estimación de huecos de tensión.
Esta simultaneidad, luego de haber depurado, se realiza con medidores con una sola
fase y con la menor tensión, esto se hace con la finalidad de trabajar con sistemas
como si fuesen redes trifásicas, es decir, sin tomar en cuenta que tipo de falla ocurrió
en el sistema.
El programa ofrece una segunda opción en el menú principal, la cual es simultaneidad
directa, sin haber depurado. Este parte del programa es para trabajar con todas las
fases y poder estudiar las diferentes faltas que pudieron haber afectado al sistema
(monofásica, bifásica, trifásica, etc.). Se realiza con el mismo código de simultaneidad
depurada, pero se toman los medidores comunes como fichero de inicio.
6. CASOS DE ESTUDIO
En este proyecto se utilizaron medidas reales de redes eléctricas. Los datos fueron
aportados por una empresa eléctrica y se dispuso de medidas de 3 años. Los ficheros
utilizados fueron:
 2013coma.txt
 2012coma.txt

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 2011coma.txt
El programa fue basado en el primero de estos ficheros, sin embargo, una vez
finalizada la programación se utilizaron los otros ficheros para revisar el programa, y
para analizarlos y ver casos especiales.
Tras realizar los estudios, se pudo observar en las medidas la frecuencia con la que
aparecen huecos con una pequeña caída de tensión, los cuales son los más comunes
y también se puede observar la frecuencia con que aparecen sobretensiones e
interrupciones durante un año.
7. CONCLUSIONES
Los huecos de tensión son la perturbación más frecuente en los sistemas de energía
eléctrica, por lo tanto, la importancia de su mitigación. La mejor forma para estudiar los
huecos de tensión es tener registro de su comportamiento, por lo que sería ideal tener
un medidor por cada nodo, sin embargo, esto es económicamente imposible.
Debido a este limitante, toman importancia tanto los métodos de estimación de huecos
de tensión como el número y emplazamiento de los medidores, debido a que serán
pocos medidores con los que van a contar las redes de tensión.
Este programa sirve como herramienta para el tratamiento de los registros de las
medidas de huecos de tensión. Con la depuración servirá para utilizar el método de
SVD (Singular value desomposition) para la aplicación de estimación de estados de
huecos de tensión, donde no se consideran los tipos de fallos. Este método de SVD,
no es un método iterativo y conduce a una aplicación matemática más simple que
otros enfoques como programación lineal en enteros o algoritmos genéricos.
También el programa sirve como herramienta para aplicación de programas de
optimización número y emplazamiento de medidores de huecos, donde a partir de un
fallo detectado por 2 o más medidores se pueden estimar los huecos de tensión en
todos los nodos del sistema.
Los registros de huecos de tensión son tan escasos en la actualidad, que no permiten
desarrollar el estudio de los registros, esto se debe al poco tiempo que tiene la línea
de investigación de huecos de tensión. Por ello, la importancia de entrar en el tema y
facilitar una herramientas para la aplicación de diferentes métodos.
8. PALABRAS CLAVE
 Huecos de tensión
 Métodos estocásticos
 Depurar
 Medidas válidas
 Simultaneidad
 Calidad de suministro eléctrico
 Medidores
9. CODIGO UNESCO
Campo: Ciencias tecnológicas (Código 33).
Disciplina: Ingeniería y tecnología eléctrica (Código 3306).
Sub-disciplina: Transmisión y distribución (Código 330609).

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ÍNDICE
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ………………….……………………………..
1.1 ANTECEDENTES ……………………………………………………………..
1.2 JUSTIFICACIÓN ……………………………………………………………..
1.3 OBJETIVOS …………………………………………………………………..
1.4 ESTRUCTURA DEL PROYECTO……………………………………………….
CAPITULO 2: MARCO TEÓRICO …………………………………………………….
2.1 INTRODUCCIÓN...……………………………………………………………..
2.2 DEFINICIÓN …………………………………………………………………..
2.3 CAUSAS DE LOS HUECOS DE TENSIÓN…………………………………….
2.4 EFECTOS DE LOS HUECOS DE TENSIÓN……………………………........
2.5 MITIGACIÓN DE LOS HUECOS DE TENSIÓN………………………………..
2.6 SISTEMAS DE PROTECCIÓN…………………………………………………..
2.6.1 DEFINICIÓN …….………………………………………………………………
2.6.2 FUNCIONES DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN……………………….
2.6.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN………………
2.6.4 ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN…………………….
2.7 HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DEL PROGRAMA.……………
2.7.1 MATLAB ……………………………………………………………………..
2.7.2 GUIDE …………………………………………………………………..
CAPITULO 3: MÉTODOS ESTOCÁSTICOS DE ESTIMACIÓN DE HUECOS…….
3.1 MÉTODO DE POSICIÓN DE FALLOS…………………………………………
3.1.1 PROCEDIMIENTO ……………………………………………………………..
3.1.2 MÉTODOS DE DISTANCIAS CRÍTICAS…………………………………........
3.2 METODOS DE ESTIMACIÓN DE ESTADOS DE HUECOS…………..……..
3.3 OPTIMIZACIÓN DEL NÚMERO Y EMPLAZAMIENTOS DE
MEDIDORES………………………………………......................................,....
CAPÍTULO 4: IMPLEMENTACIÓN ……………………………………………………
4.1 DATOS DE FICHEROS…………………………………………………………..
4.2 TRANSFORMACIÓN DE FORMATO…………………………………………..
1
1
1
2
3
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5
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16
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18
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4.3 INICIO DEL PROGRAMA…………………………………………………………….
4.3.1 MEDIDORES COMUNES……………………………………….........................
4.3.2 SIMULTANEIDAD SIN DEPURAR………………………………………………..
4.3.3 DEPURAR ……………………………………………………………….
4.3.3.1 MEDIDAS VÁLIDAS ……………………………………………………………….
4.3.3.2 MISMO INSTANTE, DIFERENTES FASES……………………………………..
4.3.3.3 SIMULTANEIDAD CON MEDIDAS DEPURADAS…………………………….
CAPÍTULO 5: CASOS DE ESTUDIO………………………………………………………….
5.1 MEDIDAS 2013 ……………………………………………………………….
5.2 MEDIDAS 2012 ……………………………………………………………….
5.3 MEDIDAS 2011 ……………………………………………………………….
5.4 COMPARACIÓN DE MEDIDAS…………………………………………………..
CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS…………………………….….
6.1 CONCLUSIONES ……………………………………………………………….
6.2 TRABAJOS FUTUROS……………………………………………………………..
CAPÍTULO 7: BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………..
CAPÍTULO 8: PLANIFICACION TEMPORAL Y PRESUPUESTO…………………….…..
8.1 ESTRUCTURA DE DESCOMPOSICIÓN DEL PROYECTO………………….
8.1.1 DOCUMENTACIÓN PREVIA……………………………………………………….
8.1.2 DISEÑO ……………………………………………………………….
8.1.3 CASOS DE ESTUDIO……………………………………………………………….
8.1.3.1 DOCUMENTACIÓN ………………………………………………………………..
8.1.3.2 CORRECIONES ………………………………………………………………..
8.1.4 DOCUMENTACIÓN FINAL………………………………………………………..
8.2 DIAGRAMA DE GANTT…………………………………………………………….
8.3 PRESUPUESTO ………………………………………………………………..
ANEXOS I. ABREVIATURAS, UNIDADES Y ACRÓNIMOS…………………………..
ANEXOS II. MEDIDORES SIMULTÁNEOS DEPURADOS …………………………..
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67
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69
69
69
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Efectos causados por los huecos de tensión.……………..……………………
Figura 2.2: Curva CBEMA………………………..…………………………………………….
Figura 2.3: Curva ITIC……………………………..……………………………………………
Figura 2.4. Opción “Property Inspector”.……………………………..………………..……
Figura 2.5. Opción “Property Inspector”…………….………………..………………………
Figura 4.1: Suma de números binarios …………………………………..………………….
Figura 4.2: Pantalla para abrir archivos *.txt en Microsoft Excel………..…………………
Figura 4.3: Asistente para importar archivos *.txt a Microsoft Excel.…...…....................
Figura 4.4. Asistente para importar archivos *.txt a Microsoft Excel……..…….….………
Figura 4.5. Asistente para importar archivos *.txt a Microsoft Excel....…………………..
Figura 4.6. Asistente para importar archivos *.txt a Microsoft Excel..………….…………
Figura 4.7. Diagrama de flujo del Inicio del Programa ………………………………….…
Figura 4.8. Pantalla de Inicio, donde se ubican los Medidores Comunes……..................
Figura 4.9. Diagrama de Flujo de Simultaneidad…………………………………………….
Figura 4.10 Pantalla de Simultaneidad sin Depuración.………………………….……….
Figura 4.11. Pantalla de Depuración Medidas Válidas………………………………………
Figura 4.12. Pantalla de Depuración mismo instante, diferentes fases……………………
Figura 4.13. Pantalla de Simultaneidad de medidas depuradas…………………….……
Figura 5.1. Rangos de tensiones de huecos de tensión…………………….………………
Figura 5.2. Resumen del total de fases en los medidores…………………………………
Figura 5.3. Rangos de tensiones de huecos de tensión……………………………………
Figura 5.4. Resumen del total de fases en los medidores …………………………………
Figura 5.5. Rango de tensiones de huecos de tensión……………………………………..
Figura 5.6. Resumen del total de fases en los medidores…………………………………
Figura 8.1. Diagrama de Bloques del Proyecto………………………………………..……
Figura 8.2. Diagrama de Gantt……………………………………………………………..….
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9
13
13
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21
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 5.1. Rango de tensiones de huecos de tensión………………..……………………
Tabla 5.2. Rango de tensiones de huecos de tensión.……………..……………………
Tabla 5.3. Medidores con tiempo menor que 0.1 y con type 1…………………………….
Tabla 5.4. Resumen del total de fases en los medidores……………..……………………
Tabla 5.5. Resumen del total de fases en los medidores………..……………………
Tabla 5.6. Rango de tensiones de huecos de tensión…..………..……………………
Tabla 5.7. Medidores simultáneos con nodos diferentes……....……..……………………
Tabla 5.8. Medidores simultáneos con nodos diferentes y 2 nodos iguales………………
Tabla 5.9. Medidores simultáneos con nodos diferentes….…………..…………………
Tabla 5.10. Medidores simultáneos con nodos diferentes y 2 nodos iguales………..
Tabla 5.11. Rango de tensiones de huecos de tensión……………..……………………
Tabla 5.12. Rango de tensiones de huecos de tensión……………….…………………
Tabla 5.13. Medidor con tensión menor a 0.1 y type 1……………..……………………
Tabla 5.14. Rango de tensiones de huecos de tensión……………..……………………
Tabla 5.15. Resumen del total de fases en los medidores….……..……………………
Tabla 5.16. Rango de tensiones de huecos de tensión…………..……………………
Tabla 5.17. Rango de tensiones de huecos de tensión....………..……………………
Tabla 5.18. Medidores simultáneos con nodos diferentes…………..……………………
Tabla 5.19. Medidores simultáneos con nodos diferentes y 2 nodos iguales………
Tabla 5.20. Rango de tensiones de huecos de tensión.…………..……………………
Tabla 5.21. Rango de tensiones de huecos de tensión.………………..………………
Tabla 5.22. Rango de tensiones de huecos de tensión.……………..…………………
Tabla 5.23 Resumen del total de fases en los medidores...………………..……………
Tabla 5.24. Rango de tensiones de huecos de tensión.….………..………………..
Tabla 5.25. Rango de tensiones de huecos de tensión...…………..…………………
Tabla 5.26. Medidores con simultaneidad en diferentes nodos..……..………………..
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Tabla 5.27. Medidores simultáneos con nodos diferentes y 2 nodos iguales…..…..
Tabla 5.28. Rango de tensiones de huecos de tensión…………..……………………
Tabla 5.29. Medidores con simultaneidad en diferentes nodos…..………………….
Tabla 5.30. Medidores simultáneos con nodos diferentes y 2 nodos iguales…..…..
Tabla 5.31. Comparación de medidas por años……………………………………….
Tabla 5.32. Comparación en porcentaje de medidas por año…………………………
Tabla 5.33. Comparación en porcentaje rangos de tensiones de huecos de
tensión de Medidas Comunes………………………………………………………………..
tensión de Medidas válidas luego de la depuración de huecos de tensión………….
tensión de Medidas solapadas………………………………………………………………..
Tabla 5.36. Comparación en porcentaje de total de fases en los medidores
por año………………………………………………………………………………………
Tabla 5.37. Comparación en porcentaje rangos de tensiones de huecos
de tensión de Medidas simultáneas………………………………………………………..
Tabla 5.38. Comparación entre nodos simultáneos……………………………………..
Tabla 5.39. Comparación entre nodos simultáneos sin depuración.………………….
Tabla 5.40. Caso depurado………………………………….……………………………..
Tabla 5.41. Caso sin depurar………………………………………………………………..
Tabla 5.42. Caso 1 nodo diferente y 2 nodos iguales…………………………………
Tabla 8.1. Días útiles invertidos en cada fase del proyecto……………………….…
Tabla8.2. Horas invertidas en cada fase del proyecto…………………………….….
Tabla 8.3. Desglose de costes………………………………………………………….…
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PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS DE REGISTROS DE HUECOS DE TENSIÓN
CAMILO LUCENA HERRÁDEZ Página 1
CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES
Los huecos de tensión se han convertido en un problema cada vez más común en los
Sistemas de Energía Eléctrica y en la actualidad son uno de los fenómenos relacionados
con la calidad de suministro eléctrico de mayor importancia. Este interés es consecuencia de
los resultados negativos que causan en las cargas conectadas, y el impacto que tiene esto
sobre la operación de equipos frecuentemente utilizados tanto en aplicaciones básicas,
como en procesos industriales, por lo tanto, pueden ocasionar cuantiosas pérdidas
económicas.
Debe establecerse un método para representar la cantidad de huecos esperados y las
características de los huecos de tensión en los diferentes nudos del sistema. Para poder
realizar un estudio de los huecos de tensión se necesita conocer la frecuencia y la magnitud
de los huecos que se presentan en cada nudo del sistema, sin embargo, esto no es viable
debido al alto costo económico que significaría tener un medidor por cada uno de los nudos
de la red. Por lo tanto, en la red solo existen algunos nudos que son monitoreados por
medidores, los cuales tienen datos reales, mientras que el resto de los nudos son
desconocidos.
Existen 2 enfoques para el análisis de los huecos de tensión para ser abordados, el primero
de los enfoques es estudiar el número mínimo y emplazamiento óptimo de medidores.
Mientas, el segundo se basa en obtener información sobre el comportamiento del sistema
de potencia, para estimar la aparición de huecos de tensión en los nudos sin medidores
utilizando los datos registrados en nudos que si tienen medidor.
Este proyecto servirá para desarrollar ambos enfoques, por lo cual se va aportar información
sobre el sistema. Anteriormente se han realizado estudios sobre métodos de estimación de
sus características, donde encontramos estudios de métodos estocásticos en proyectos
anteriores [3], [4] y [5] y los cuales han sido un tema ampliamente discutido en la última
década y, por otro lado, método de estimación de estados, donde centraremos nuestro
estudio que estará basado en [3].
1.2 JUSTIFICACIÓN
La energía eléctrica se ha convertido desde hace muchos años atrás en una necesidad,
indispensable, para nuestra sociedad.
Algunos equipos que utilizan la energía eléctrica causan perturbaciones en la red y alteran el
funcionamiento de otros equipos, por lo cual, el cliente se ve afectado. Por esta razón, es
necesario garantizar la calidad del suministro de energía eléctrica.
Según el Ministerio de Industria, Energía y Turismo [6], la calidad de servicio se define como
el conjunto de características, técnicas y comerciales, inherentes al suministro eléctrico
exigible por los sujetos, consumidores y por los órganos competentes de la Administración.
La calidad de servicio viene configurada por el siguiente contenido:
 Continuidad del suministro, relativa al número y duración de las interrupciones del
suministro.
 Calidad del producto, relativa a las características de la onda.

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
Página 2 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales
 Calidad en la atención y relación con el cliente, relativa al conjunto de actuaciones de
información, asesoramiento, contratación, comunicación y reclamación.
Por otro lado, las principales características para garantizar la calidad del servicio eléctrico
son:
 Frecuencia constante.
 Pureza de la onda.
 Ausencia de desequilibrio en sistemas polifásicos.
 Constancia de tensión.
 Continuidad del servicio.
Las pérdidas o cortes de energía repercuten negativamente en el cliente, en algunos casos
pueden causar pérdidas económicas importantes o provocar el deterioro de equipos. Es por
esto que las compañías eléctricas deben cuidarse cada vez más de que no haya cortes,
interrupciones o huecos de tensión para garantizarle al cliente el mejor servicio.
Sin embargo, la calidad del suministro de energía eléctrica debe ser coherente con los
precios, a mayor calidad de energía eléctrica, será mayor el costo (sólo lo demandarían las
industrias), por lo cual, se debe cuidar el aspecto de la calidad del suministro pero
manteniendo el bajo costo de los precios para poder mantener satisfecho a las industrias y
al usuario.
Los huecos de tensión son considerados como unos de los problemas más importantes en
la calidad del suministro eléctrico. Son los responsables principales de las interrupciones de
los procesos productivos de las industrias, por lo que se necesita su estudio.
Con este proyecto, se pretende facilitar el estudio de los huecos de tensión y dar más
herramientas para la solución de este tipo de problemas.
1.3 OBJETIVOS
El objetivo principal es el desarrollo de un programa que automatice el filtrado de los
registros de huecos de tensión para facilitar su estudio, dando la información necesaria para
ello. Los datos suministrados ayudarán al desarrollo de los métodos de estimación de
huecos de tensión, con los siguientes objetivos específicos:
 Estudia el problema de los huecos de tensión y su importancia en la calidad de
suministro eléctrico.
 Estudiar los diferentes métodos de estimación de huecos de tensión,
principalmente el método de posición de faltas.
 Identificar circunstancias “especiales” a estudiar.
 Encontrar la simultaneidad de huecos de tensión.
Partiendo de datos registrados en la red por los medidores colocados en el sistema.
Además, con el programa se busca ofrecer clasificaciones de los datos más importantes
(tiempo inicial, tiempo final, duración, fases, tipo de fallo, tensión residual) para facilitar el
estudio de los huecos de tensión, descartando aquellos que no contienen información útil
para el estudio. Para facilitar el uso del programa se realizó con un interfaz gráfica, sencilla

de manejar, basado en GUI, una herramienta que ofrece MATLAB para la creación de esta
interfaz. Con ellos se logra facilitar el ingreso de datos al usuario, por otro lado, ofrece una
salida bastante útil, combinada con algunos archivos en Microsoft Office, donde se resumen
varios datos de importancia que servirán para aplicarlos en los métodos.
Un objetivo transversal del proyecto es familiarizarse con las herramientas utilizadas y
formar al alumno, las cuales son:
 MATLAB: Es la principal herramienta utilizada para automatizar el sistema de
depuración de medidas. Con esta software matemático se realiza la programación.
 GUI: También se hace uso de la interfaz gráfica que ofrece MATLAB (GUI) para
hacer un programa de fácil manejo para el usuario y hacerlo útil para quien necesite
utilizarlo, mostrar resultados de manera clara y concisa.
 Herramientas de Microsoft Office: Se ha utilizado varias herramientas del Microsoft
Office. Excel es la principal herramienta utilizada para cargar los datos de medidas y
para luego mostrarlas. Word se ha utilizado para la redacción del proyecto y también
se ha usado Microsoft Project para realizar el Diagrama de Gantt del proyecto. Por
último, Microsoft Power Point se utilizará para la presentación del proyecto.
 Internet: Se ha utilizado para la búsqueda de información sobre huecos de tensión,
también para ver tutoriales de uso de MATLAB y de la interfaz de MATLAB.
 Bibliografía: La realización del proyecto se ha requerido el manejo de trabajos
anteriores, libros, artículos recientes, para adquirir conocimientos y comprender
sobre el tema del proyecto.
1.4 ESTRUCTURA DEL PROYECTO
Este documento, en el que se presenta el desarrollo, análisis y conclusiones del proyecto, se
ha estructurado en los capítulos que se describen a continuación:
Capítulo 1. Introducción: Es el capítulo introductorio al proyecto, en el se exponen los
antecedentes y la justificación del mismo. También se exponen los objetivos y la estructura
del proyecto, explicando cada uno de los capítulos.
Capítulo 2. Marco teórico: En el este capítulo se definen los aspectos básicos de los huecos
de tensión y se presentan las causas de estos en los sistemas eléctricos y las formas de
mitigación sus consecuencias, esto con la intención de proporcionar una visión general de
éste fenómeno. También se hace mención de los sistemas de protección, sus
características.
Capítulo 3. Métodos estocásticos de estimación de huecos de tensión: En el siguiente
capítulo se explican algunos métodos de estimación de huecos de tensión existentes. Se
hace referencia a sus características, sus procedimientos, entre otras cosas.
Capitulo 4. Implementación: Se explicará todo el programa, su implementación, como usarlo,
todas las variables a tener en cuenta al momento de utilizar el mismo. Se podrán apreciar
todas las pantallas de la interfaz, con la variedad de opciones que ofrece el programa y la
función que tiene cada uno de los botones.
Capitulo 5. Casos de estudio: Se hará referencia a todos los casos estudiados, en especial,
al caso de estudio principal del programa, en el cual se basa todo el programa. Se hacen
comparaciones entre las medidas de diferentes años.

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
Capítulo 6. Conclusiones y proyectos futuros: Se mostrarán las conclusiones más
importantes del trabajo y las recomendaciones para seguir la línea de la investigación.
Capítulo 7. Bibliografía: Se muestran todas las referencias que fueron usadas para este
trabajo.
Capítulo 8: Planificación y Presupuesto: En este capítulo se explicarán todos los pasos que
fueron seguidos en el trabajo, los cuales están divididos por fases. También se mostrará un
presupuesto basado en las horas trabajadas por el alumno.

CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO
2.1 INTRODUCCIÓN
Los huecos de tensión son perturbaciones que se hacen presentes en las redes de energía
eléctrica, son muy irregulares, no son predecibles y mayormente son casos aleatorios. La
causa principal de los huecos de tensión son los cortocircuitos, sobrecargas y arranques de
grandes motores en los sistemas.
En este capítulo se va a definir los huecos de tensión, sus características, sus principales
causas y consecuencias derivadas por su aparición, también como poder disminuir su efecto
negativo en las redes de energía eléctrica.
2.2 DEFINICIÓN
Existen diferentes definiciones de los huecos de tensión por los diferentes normas y
decretos que los definen, sin embargo, se puede definir como la caída repentina de tensión
en una o más fases por debajo de los límites establecidos, son causados principalmente por
faltas en el sistema. Las dos características que definen a un hueco de tensión son:
 Los límites de tensión
 El tiempo de duración
Estas dos características generan ligeras discrepancias entre las diferentes normas que
contemplan la materia de huecos de tensión. Según la norma UNE-EN 50160 [7] se define
un hueco de tensión como una reducción brusca de tensión de suministro entre el 90% y el
1% de la tensión declarada Uc, seguida por una recuperación pasado un corto periodo de
tiempo. Normalmente se considera una duración del hueco de tensión entre 10 ms y 1
minuto. La profundidad de un hueco de tensión es definida como la diferencia entre el
mínimo valor eficaz durante el hueco y la tensión declarada. Cambios de tensión de
suministro a valores superiores del 90% de la tensión declarada no se consideran como
huecos.
La norma IEC 61000-2-8 [8] define a los huecos de tensión como una reducción repentina
de tensión en un punto en particular en un sistema de suministro de energía eléctrica por
debajo de límites especificados, seguido por su recuperación en un breve intervalo. El valor
de referencia de tensión, esto es el valor respecto al que se define la profundidad del hueco,
es decir, no es un valor fijo, sino que es un valor de referencia deslizante que corresponde al
valor eficaz de la tensión, calculado en un intervalo especificado antes de producirse el
evento. De acuerdo a [8] la duración de este intervalo debe ser mayor a la duración del
hueco. Esta norma tampoco especifica los rangos de duración características de los huecos,
pero propone una clasificación en rangos de reducción de tensión desde 90% a 10% y en 8
rangos de duración del hueco desde 0,02 s hasta 180 s (3 minutos).
Por otra parte, el Real Decreto 1955/2000 [9] coincide entre los rangos de tensión con la
norma [8] pero difiere en la duración, porque en esta se define entre 1 ms y 1 minuto.
Otras definiciones importantes que proporciona [8]:

CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO
 Tensión de referencia (reference voltage). Valor especificado como la base sobre la
cual se expresa la profundidad, umbral y otros valores en p.u. o en términos de
porcentaje.
 Umbral de inicio (voltaje dip start threshold). Valor eficaz especificado de la tensión
del sistema de suministro, con el propósito de definir el inicio de un hueco de tensión.
Típicamente, como umbral se han usado valores entre 0.85 y 0.95 de la tensión de
referencia.
 Umbral de final (voltaje dip end threshold). Valor eficaz especificado de la tensión del
sistema de suministro, con el propósito de definir el final de un hueco de tensión.
Típicamente se ha usado el mismo valor que el del umbral de inicio o lo ha excedido
en 0.01 p.u. de la tensión de referencia.
 Tensión residual (residual voltage). El mínimo valor eficaz de tensión registrado
durante un hueco de tensión. Puede ser expresada en voltios o como porcentaje o
p.u. relativos a la tensión de referencia.
 Profundidad (depth). La diferencia entre la tensión de referencia y la tensión residual.
Puede ser expresada como un valor en voltios o como porcentaje o p.u. relativos a la
tensión de referencia.
 Duración (duration). El tiempo entre el instante en que la tensión en un punto
particular del sistema de suministro cae bajo el umbral de inicio y el instante en el
cual la tensión alcanza el valor de umbral final. En eventos polifásicos un hueco
empieza cuando al menos una de las fases cae bajo el umbral de inicio y termina
cuando todas las fases han alcanzado el umbral final.
Otro aspecto importante de la definición de huecos de tensión es debido a las faltas
asimétricas, lo cual puede producir una tensión diferente en cada una de las fases. En este
caso, se recomienda considerar la tensión residual de hueco como el valor eficaz de la fase
con menor tensión durante el mismo. [8]
2.3 CAUSAS DE LOS HUECOS DE TENSIÓN
Los huecos de tensión se producen, generalmente, por faltas en el sistema eléctrico, estas
pueden ocurrir en un punto alejado de donde se refleja el registro de hueco. Por lo tanto,
afectará a un gran número de usuario. Las faltas más comunes son las monofásicas y las
que más afectan al sistema son las trifásicas.
La principal causa de los huecos de tensión es la circulación de sobrecorriente en el
sistema, principalmente provocada por un cortocircuito, lo cual es una de las causas más
comunes de huecos de tensión, debido a que causa grandes pérdidas de tensión en las
impedancias del sistema. Por la Ley de Ohm y Ley de Kirchhoff se puede reflejar la caída de
tensión que origina los huecos de tensión:
(1)
(2)
Donde:

∆V representa la caída de tensión en la línea.
Z la impedancia de la línea.
I la corriente que pasa por la línea.
Vf es la tensión final en el punto medido
Vi es la tensión inicial en el punto medido
Entonces a mayor corriente la caída de tensión será mayor, es decir el hueco de tensión
será más elevado y esto resulta en reducciones en la tensión suministrada a los
consumidores.
Los cortocircuitos pueden ser causados por sobretensiones según [8], que debiliten el
aislamiento, disminuyendo así, su capacidad. Las descargas atmosféricas son una causa
común de sobretensiones, sin embargo, el aislamiento puede debilitarse o dañarse por
otros efectos de meteorológicos (viento, nieve, hielo, sal, etc.), por el impacto o contacto
con animales, vehículos, equipos de excavación, etc., contaminación en los aisladores y
como resultado del deterioro de años. Otras causas de cortocircuito pueden ser accidentes o
errores en la operación y en el mantenimiento del sistema. Las faltas más comunes son las
monofásicas y las más severas las trifásicas, según nos cuenta Gabriel Ordóñez Plata en su
proyecto Perturbaciones en la onda de tensión: huecos y sobretensiones [10],
Por otra parte, los arranques de grandes motores también son causantes de huecos de
tensión, sin embargo, para reducir la corriente de arranque, la cual puede llegar a 6 veces la
corriente nominal del motor, se aplican los diferentes métodos de arranques de motores, por
lo que los huecos de tensión producto de estas corrientes suelen ser menos severos,
afectando así al menor número de usuarios y por ellos, también son poco frecuentes. Los
huecos de tensión producidos por motores son de alta duración y afectan a los nudos
próximos a estos, a diferencia de los huecos por cortocircuitos que son de corta duración y
que son la principal causa de fallos en el funcionamiento de equipos sensibles.
Los cambios de cargas son una de las causas de huecos de tensión en el sistema [10].
La severidad de los huecos de tensión depende de:
 La puesta a tierra.
 La impedancia y localización de la falla.
 Las conexiones de los transformadores.
 La forma de actuación de las protecciones
 La conexión de la carga
2.4 EFECTOS DE LOS HUECOS DE TENSIÓN
Los huecos de tensión no son tan perjudiciales para las industrias como lo son las
interrupciones; pero debido a que ocurren con mayor frecuencia, las pérdidas económicas
debidas a ellos pueden ser mayores que las causadas por interrupciones [10].
Los equipos eléctricos conectados al sistema eléctrico necesitan que se cumplan un mínimo
de condiciones, según están diseñados, para su funcionamiento óptimo. La energía que
consumen depende del diseño, por lo tanto, el sistema eléctrico debe proporcionar esta
energía que requiere la carga.
Los huecos de tensión producen una reducción o interrupción del flujo de energía a los
equipos conectados al sistema, por lo cual se puede producir una reducción del rendimiento

de estos, que dependiendo del equipo puede determinar en el cese de su operación. Esto
conlleva un deterioro del equipo en su capacidad de producción y en su vida útil.
Entre los equipos afectados por los huecos de tensión están los equipos informáticos y de
control de procesos, contactores y relés electromecánicos, lámparas de descarga,
dispositivos de regulación de velocidad para motores, Programmable Logic Controller (PLC),
etc.
Figura 2.1. Efectos causados por los huecos de tensión. [10]
Los efectos de los huecos de tensión dependerán directamente de la sensibilidad de los
equipos conectados a la red, así como también la importancia del proceso en el cual dicho
equipo estaba implicado.
Muchos procesos en la actualidad involucran dispositivos y equipos sensibles a los huecos
de tensión, por lo tanto, se puede parar el proceso y producir cuantiosas pérdidas
económicas a una empresa, si es el caso, debido a que muchos de estos procesos
actualmente son continuos.
Para intentar evitar estas pérdidas se han desarrollado las curvas de sensibilidad de tensión
o curvas de vulnerabilidad, para presentar la sensibilidad de los equipos ante los huecos de
tensión. Este tipo de curvas se basa en caracterizar la sensibilidad de los equipos
estableciendo una zona segura de funcionamiento (basados en valores de la duración y la
amplitud de la perturbación que garantiza la inmunidad del equipo) y una zona donde el
equipo es vulnerable.
Las Tecnologías de la Información o en inglés, Information Technology (IT), suelen ser
provistas con sistemas de detección de faltas y perturbaciones con el fin de brindar
seguridad y protección frente a la pérdida de datos, transmisión errónea de información y del
estado de memoria interna, según Análisis de eventos de Tensión Curvas ITIC, CBEMA y
SEMI F47 [11]
La curva CBEMA (Computer Business Equipment Manufacturers Association) fue creada en
1977 y describe la tolerancia de los equipos informáticos a variaciones de tensión del
sistema de alimentación. Se desarrolló a partir de datos experimentales.

Figura 2.2. Curva CBEMA [12]
Pero hacia los años 1990, la curva fue sustituida por la ITIC (Information Technology
Industry Council), con requerimientos más estrictos. En general es usada en sistemas
monofásicos de 120 V y 60 Hz.
Figura 2.3. Curva ITIC [12]
Existen otros organismos que han desarrollado curvas nuevas de sensibilidad y también han
hecho derivaciones para la ITIC para contemplar otros casos de estudio.

2.5 MITIGACIÓN DE LOS HUECOS DE TENSIÓN
Como ya hemos visto, los huecos de tensión afectan la calidad del suministro eléctrico y
pueden producir pérdidas económicas notables, por lo cual existen varios métodos de
prevención y protección ante estos. Se pueden mencionar las siguientes soluciones a seguir
para disminuir su efecto:
Reducir el número de fallos de cortocircuito: esto se puede lograr mejorando la
operación del sistema, es decir, mejorando aislamientos de líneas y equipos y evitar la
contaminación en estos, mejorar las puestas a tierras de las torres, adición de pararrayos,
etc. También se pueden mejorar las operaciones sustituyendo líneas aéreas por
subterráneas, reduciendo así, la exposición a la contaminación presente en el ambiente, la
cual acelera los cortocircuitos.
Reducir el tiempo de despeje de fallo: Se puede lograr con equipos modernos, que logren
despejar las faltas en tiempos cortos, menores a un ciclo, lo cual traería como consecuencia
la reducción en la intensidad de los huecos de tensión, aunque seguirían apareciendo los
huecos, el impacto en los equipos sería menor.
Rediseñar el sistema: para lograr que los huecos sean menos severos mediante el uso de
equipos redundantes o usar equipos sensibles con fuentes de tensión independientes.
Mejorar la inmunidad de los equipos: mediante la incorporación de equipamiento que
mejore su tolerancia a los huecos de tensión.
Conectar equipos de mitigación: entre el suministro y el equipo sensible conectar equipos
para protegerse ante huecos severos como:
 Convertidores de fuentes de tensión (VSC).
 Restauradores dinámicos de tensión (DVR).
 Fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS).
 Controladores de tensión combinados serie-paralelo.
 Transformador de tensión constante (CVT).
 Transformador con cambiador electrónico de tomas.
 Variador de frecuencia
Hay que hacer un balance entre el coste de mitigar los huecos de tensión y todos sus
aspectos económicos involucrados, para comparar con las pérdidas económicas causadas
por los huecos, para así saber si es rentable la aplicación.
2.6 SISTEMAS DE PROTECCIÓN
2.6.1 DEFINICIÓN
Un sistema de protección es un conjunto de elementos destinados a detectar situaciones
anómalas y actuar en consecuencia. Aún los sistemas eléctricos mejores diseñados
presentan faltas, es imposible, económicamente, evitar que se produzcan estas. Por lo
tanto, los dispositivos de protección de sobrecorrientes deben aislar dichas faltas en el punto
adecuado y con seguridad para minimizar el daño en el circuito y en los equipos conectados,
además de minimizar las molestias a los usuarios [13].

Los sistemas de protección se encargan de mantener la calidad y continuidad del sistema,
sin poner en riesgo a los equipos conectados.
2.6.2 FUNCIONES DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Según el libro de Samuel Ramírez Castaño ‘’ Protecciones de Sistemas Eléctricos‘’, las
funciones de los sistemas de protección son:
 Aislar las faltas permanentes.
 Minimizar el número de salidas y de faltas permanentes.
 Minimizar el tiempo de localización de las faltas.
 Prevenir daños a los equipos.
 Minimizar la probabilidad de rotura de conductores.
 Minimizar la probabilidad de falla disruptiva.
 Minimizar los riesgos.
2.6.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Las características deseables de un sistema de protección son:
Confiabilidad: esta característica indica que va a actuar la protección que debe actuar y en
el momento que sea necesario, y viceversa.
Rapidez: Tras ser detectada la falla, el sistema de protección debe actuar lo más pronto
posible, disminuyendo con ello la duración de la misma.
Sensibilidad: la protección debe ser capaz de detectar las faltas más leves.
Selectividad: es la característica que nos indica cuando deben actuar las protecciones que
están más cercanas a la falla, desconectando una sección mínima del circuito para aislar la
falla y así garantizar la máxima continuidad del servicio con un mínimo de clientes
afectados.
Otras características: Economía, simplicidad, seguridad, etc.
2.6.4 ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Para evitar una serie de consecuencias indeseables, el sistema de protección se divide en 2
tipos de protecciones:
Protecciones primarias: Son aquellas, que como dice su nombre, estarán encargadas de
despejar la falla en primera instancia. Esto se debe a que se quiere afectar a la menor
cantidad de carga posible al despejar la falla.
Protecciones de respaldo: Estas protecciones están diseñadas para actuar cuando por
cualquier razón, las protecciones primarias no actuaron. El tiempo es su característica
principal, debido a que deben actuar de forma más lenta que las primarias, de manera que
garanticen la continuidad del servicio en puntos donde no afecte la falla.

2.7 HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DEL PROGRAMA
2.7.1 MATLAB
MATLAB es una herramienta de software matemático, su nombre es una abreviatura de
MATrix LABoratory (Laboratorio de Matrices), es usado por millones de ingenieros y
científicos en todo el mundo y es el software de análisis numérico de mayor éxito comercial
del mundo. El software fue creado por Cleve Moler, Presidente y Director Científico de
MathWorks, en 1984, principalmente para PC de IBM.
MATLAB tiene su propio lenguaje de programación (M), el cual fue creado en 1970 para
proporcionar un sencillo software de matrices LINPACK y EISPACK sin tener que usar
Fortran.
Este programa está orientado a matrices y vectores, por lo tanto, todo lo que se quiere hacer
hay que pensarlo en matrices y vectores para así hacerlo más rápido y efectivo.
En este proyecto, su uso es de mucha importancia debido a que la información la dividimos
en grandes matrices, dividiendo cada uno de los datos aportados por los ficheros.
2.7.2 GUIDE
Este programa tiene como característica importante una interfaz gráfica que facilita su uso,
es realizada por medio de una de las utilidades más valiosas del paquete MATLAB, el cual
es el MATLAB GUIDE, conocida también como GUI (Graphical user interface).
GUI es un programa informático que actúa de canal de comunicación entre humano y
ordenador, utilizando un conjunto de imágenes y objetos gráficos para representar la
información y acciones disponibles en la interfaz. Su principal uso, consiste en proporcionar
un entorno visual sencillo para permitir la interacción con el sistema operativo de una
máquina o con un ordenador sin la necesidad de poseer grandes conocimientos al respecto.
La programación en GUI se divide en 2 partes importantes, una parte gráfica y otra parte de
código de texto. Por ello, la interfaz contará con 2 archivos, uno *.m y *.fig, los cuales
contienen el código con las funciones de cada uno de los botones de la interfaz y los
gráficos, respectivamente.
Fichero *.fig:
Es el fichero que comprende la parte visual de la interfaz de usuario. En él se registran todos
los componentes que conforman la aplicación, así como sus propiedades. Este fichero se
podrá conectar con el código por medio del Tag o etiqueta de cada elemento de la GUI,
mediante el cual se podrá identificar el mismo para la posterior programación en el archivo
.m. Este se podrá encontrar en la opción “Property Inspector”, como se mostrará en las
figuras 2.4 y 2.5. También ofrece una opción de Callback, el cual comunicará directamente
con la función que controla el ícono seleccionado, la cual se encuentra en el fichero *.m.

Figura 2.4. Opción “Property Inspector”
Figura 2.5. Opción “Property Inspector”
Fichero *.m:
Es un fichero en formato de texto que tiene una parte generada por el programa, con
contenidos tales como las funciones de inicialización, los Callback, mencionados
anteriormente, y las funciones para cada elemento de la GUI, con el objetivo de que el
diseñador pueda programar cada uno de los elementos. Cada vez que se añada un nuevo

elemento en la interfaz gráfica, se genera automáticamente su código correspondiente en el
archivo *.m.
El interfaz de MATLAB tiene una opción para convertir todos los archivos *.m y *.fig en un
solo archivo y lograr unir un programa que tenga varias pantallas en uno solo, para luego
convertirlo en un archivo *.exe, el cual pueda ser ejecutado en cualquier ordenador con el
compilador de MATLAB.
Esto es una herramienta útil que ofrece el paquete, esto debido a que para usar el programa
no hace falta tener instalado el programa MATLAB, el cual tiene un costo de licencia y es
bastante pesado.

CAPITULO 3 MÉTODOS
ESTOCÁSTICOS DE ESTIMACIÓN
DE HUECOS DE TENSIÓN
La Real Académica Española [14] define estocástico, como la teoría estadística de los
procesos cuya evolución en el tiempo es aleatoria, tal como la secuencia de las tiradas de
un dado. Entonces, podemos ver que los métodos usados para estimar los huecos de
tensión son habitualmente estocásticos y probabilísticos, esto se debe a que los huecos de
tensión son causados por faltas, por lo tanto, su localización, el instante en que suceden, el
tiempo de despeje de la falla, el tiempo de reenganche, la impedancia de fallo, etc. son
datos aleatorios. En consecuencia, surgen los métodos llamados estocásticos para la
estimación de huecos de tensión.
Estos métodos se basan en estimar las características antes mencionadas y combinar dicha
información con datos estadísticos de probabilidad de aparición de fallos en componentes
en el sistema, para luego obtener la probabilidad de aparición de huecos de tensión.
Estos métodos resultan útiles para poder estudiar el problema de huecos de tensión y en
ocasiones, para aportar información útil para la planificación de sistemas de potencia.
Uno de los métodos más utilizados es el Método de Posición de Fallos. Dicho método
permite conocer el comportamiento de un sistema a largo plazo pero no la variabilidad año a
año del número de huecos, ya que no considera la aleatoriedad existente en los parámetros
del sistema [4].
Existen otros métodos que se usan para redes más sencillas, principalmente redes
pequeñas, como es el Método de Distancias Críticas.
Con el Método de Distancias Críticas se obtiene una buena aproximación del número de
huecos de tensión esperados en un nudo debido a los fallos eléctricos, e incluso permite
encontrar la posición en la red de un fallo que origina un determinado hueco de tensión. Es
un método apropiado para redes radiales pequeñas en las que no se requiere mucha
precisión y los cálculos son rápidos [3].
3.1 MÉTODO DE POSICIÓN DE FALLOS
Uno de los métodos más utilizados y conocidos en redes de gran tamaño, propuesto por
Conrad (1991) y mejorado por Qader y Bollen (1999) es el Método de Posición de Fallos. Es
un método sencillo que permite predecir las características y la cantidad de huecos de
tensión en cualquier punto de un sistema de potencia a largo plazo. Es un método directo
para realizar predicciones estocásticas de huecos de tensión.
Para este método, es necesario conocer los datos históricos de la aparición de fallos, en un
período de tiempo, para un elemento del sistema (nudos o líneas).
3.1.1 PROCEDIMIENTO
Se deben seguir los siguientes pasos para llevar a cabo este método:
 Determinar el área del sistema en el cual se considerarán los fallos.
 Determinar los puntos donde se aplicarán los fallos para obtener después las
magnitudes de tensión resultante en los nudos del sistema.

CAPÍTULO 4: IMPLEMENTACIÓN
 Calcular las características del hueco de tensión en los nudos según cada posición
de fallo.
 En cada posición de fallo se determina la frecuencia de aparición de fallos en esa
posición. Las posiciones de fallo pueden estar situadas tanto en los nudos como en
puntos intermedios de las líneas.
 Combinar las características y la frecuencia en la que aparecen estos fallos y de esta
forma, obtener información estadística del número de huecos de tensión esperados y
sus características en un determinado período de tiempo.
Se procederá a calcular las admitancias mutuas y propias de todos los nudos (incluyendo
los ficticios, para calcular faltas situados a lo largo de las líneas) para relacionar tensiones y
corrientes mediante la matriz de impedancia nodal Z, de n nudos, con tensiones de prefalla.
La tensión residual obtenida para un fallo en la posición seleccionada, se considerará igual a
la que se obtendría si el fallo ocurriese en cualquier otro punto del segmento representado
por dicha posición [2].
La estimación de la frecuencia en la que aparecen los huecos de tensión se calculará
utilizando datos de fiabilidad de todos los componentes del sistema. En caso de líneas de
transmisión, generalmente se tiene el dato del número de disparos en la línea por año, por lo
cual, a cada una de las posiciones de fallo seleccionadas en la línea se le asignará un
número de fallos por año, proporcional al segmento representado por dicha posición.
Hay que tener en cuenta que según el tipo de fallo que se produce en el sistema eléctrico,
las características de los huecos de tensión en los distintos nudos de la red son diferentes.
Entonces se debe recurrir a la utilización de las componentes simétricas y las conocidas
ecuaciones de fallo, para ver cómo afecta cada fallo a las características de estos.
Mientras mayor sea el número de posiciones de fallo mejor será la fiabilidad en los
resultados. Esto es un problema, debido a que proporcionalmente al incremento de
posiciones de fallo, tendrá que incrementarse los recursos computacionales.
3.1.2 MÉTODOS DE DISTANCIAS CRÍTICAS
Este es un método analítico para la estimación estocástica de huecos de tensión, es uno de
los más comunes y fue presentado por M. Bollen [Bollen, 1996] [Bollen, 1998] [Bollen, 1999].
Como se dijo anteriormente, es un método apropiado para redes radiales y está basado en
el modelo de divisor de tensión.
Es un método sencillo y rápido pero su aplicación se limita a redes muy pequeñas y
sencillas.
3.2 METODOS DE ESTIMACIÓN DE ESTADOS DE HUECOS DE TENSIÓN
Recientemente, algunos estudios se han presentado con un enfoque ‘’hibrido’’ entre el
monitoreo y la simulación [1]. Este es precisamente el principio del método de estimación de
estados, el cual utiliza como datos los nudos de la red donde se poseen medidores y
parámetros de configuración del sistema, para a partir de estos, estimar los huecos de
tensión esperados donde no se dispone de estos.
El interés por la estimación de estados de huecos de tensión existe desde hace varios años
[Beaulie et al., 2002], los trabajos publicados sobre esta materia son todavía escasos y de
muy reciente publicación [2].

Algunos autores designan estos métodos como "métodos de estimación de estado", por
similitud con la estimación de estado convencional, donde se obtiene el estado del sistema a
partir de las mediciones disponibles. Sin embargo, por el contrario a los métodos de
estimación de estado convencionales, que generalmente son sistemas sobredeterminados
(el número de mediciones es mayor que el número de variables de estado), en este
enfoque, se tendrá un sistema indeterminado debe ser resuelto. [1] Por lo tanto, las formas
de resolver estos problemas son totalmente diferentes.
Otro punto a tomar en cuenta para la determinación de los huecos de tensión por estimación
de estados, tiene que ver con los números y emplazamientos de los medidores.
3.3 OPTIMIZACIÓN DEL NÚMERO Y EMPLAZAMIENTOS DE MEDIDORES
Anteriormente se ha mencionado la mejor solución para medir los huecos de tensión, la cual
es, colocar la mayoría de medidores en los diferentes nudos de la red. Sin embargo, ya
hemos comentado el importante coste económico que esto supone, por ende, es importante
para las empresa eléctricas utilizar la menor cantidad de medidores, siempre y cuando esta
cantidad ofrezca una adecuada caracterización del comportamiento del sistema. Por lo
tanto, es importante establecer un procedimiento que permita determinar de forma óptima
tanto el número como el emplazamiento de los medidores, todo esto buscando los mejores
resultados posibles en la estimación de estados de huecos de tensión
Se puede mencionar que en [Farach et al., 1993], [Madtharad et al., 2003] y [Madtharad et
al., 2005] se presentan algunas estrategias para determinar la ubicación óptima de un
número dado de medidores con el objetivo de realizar estimación de estado de armónicos
en sistemas eléctricos. Los métodos presentados están basados en todos los casos en
realizar combinaciones secuenciales de todas las posibles ubicaciones de un determinado
número de monitores hasta dar con la combinación que cumple una cierta condición (por
ejemplo, dar lugar al número mínimo de condición en la matriz de coeficientes que
caracteriza el problema de estimación) [2].

CAPITULO 4 IMPLEMENTACIÓN
En primer lugar, hay que recordar el objetivo del trabajo para poder explicar su
implementación. Este programa servirá de herramienta para simplificar el estudio de huecos
de tensión por los diferentes métodos de estimación, en particular, el método de estimación
de estados. Se realiza una depuración de ficheros, los cuales contienen las medidas de la
red aportadas por diferentes medidores. A continuación explicaremos cada una de estas
medidas, como viene dadas por la empresa eléctrica y como debemos trabajarlas para
poder usarlas en nuestro programa.
4.1 DATOS DE FICHEROS
Una empresa eléctrica nos aporta los ficheros en un archivo *.txt, separado por columnas,
donde cada una de las mismas contienen datos y medidas de los medidores que luego
vamos a utilizar. Estos ficheros son:
 psspq.txt
 2013coma.txt
El primero de ellos es psspq.txt, el cual es un fichero que contiene los datos de unos
medidores instalados en la red, donde se especifican:
 Nodo
 kV
 MVA
 Instloc
Los nudos mostrados en este fichero son nudos reales, los cuales se encuentran en el lado
de Alta Tensión. Los kV (Kilo Voltios) son los datos del nudo en Media Tensión, donde se
encuentra instalado el medidor y los MVA (Mega Volts Ampere) son las potencias de los
Transformadores asociados al nudo donde está conectado el medidor. Estos datos aportan
información importante sobre la ubicación en la red donde están localizados estos
medidores. Por otro lado, Instaloc será el nombre de los medidores, que están instalados en
Media tensión y el cual es un dato importante para nuestro programa, debido a que es un
punto de comparación con otros ficheros.
En segundo lugar, el fichero 2013coma.txt tiene características diferentes al fichero anterior,
este se compone de las medidas realizadas por una gran cantidad de medidores. Este
fichero también está dividido por columnas con diferentes datos que serán usados para la
depuración y que también estarán en las salidas, debido a que estos datos son de
importancia para el usuario del programa para luego aplicar los métodos de estimación.
Estos datos son:
 Instloc
 t1
 t2
 secs

 type
 phases
 vmin
Similar al fichero anterior, Instloc es el nombre de cada uno de los medidores, y este nos
sirve para comparar entre ambos ficheros su existencia, debido a que, si un nombre de
Instaloc se encuentra en ambos ficheros, el medidor es común.
Seguidamente, t1 y t2 son medidas de tiempo, los cuales están en segundos. Representan
el tiempo de inicio y tiempo final de la falla, luego en secs se representa la duración del
hueco de tensión, los cual también se puede ver haciendo una resta:
t2-t1=secs (3)
Esta sería la duración de la falla, donde el medidor registra los datos.
El type es un dato importante y que no está tan claramente reflejado en los ficheros. El
fichero mostrará los type como números enteros del 0 al 2, esto significa el tipo de falla que
se presenta en la red y se representa como:
 Interrupción=0
 Hueco de Tensión=1
 Sobretensión=2
Este es uno de los datos más importantes para el usuario, por ende, tendrá una salida
especial en el programa, luego explicaremos.
Las fases vienen en la columna de phases, y al igual que la columna del type, los datos
vienen dados por números enteros, pero en este caso son una representación de números
binarios, del 1 al 7 se representan las 3 fases y si el sistema es trifásico.
 Fase A (1): viene dado por la combinación de números binarios 001, que si se lleva a
números enteros significa 1.
 Fase B (2): viene dado por la combinación de números binarios 010, que si se lleva a
 Fase C (3): viene dado por la combinación de números binarios 011, que si se lleva a
 Trifásico (7): viene dado por la combinación de números binarios 111, que si se lleva
a números enteros en base decimal, representan 7.
Nota: Los números binarios utiliza 2 dígitos (0 y 1), a diferencia de los números decimales
que utilizan 10 dígitos (0 a 9). Para representar los números binarios en números decimales
se debe sumar los valores representativos de cada columna, de derecha a izquierda. Un 1
en la primera columna vale 1. Un 1 en cada una de las siguientes columnas representan el
doble del número anterior. En la siguiente figura se puede observar:

Figura 4.1. Suma de números binarios
El número mostrado en la figura, siguiendo los pasos anteriormente explicados, es:
 8+4+1=13
Finalmente, vmin mostrará los valores de tensión en p.u. Tomando como tensión de
referencia.
El siguiente programa tiene diferentes fases, pero lo primero es la necesidad de cumplir los
requisitos básicos que solicita. El requisito más importante es que los ficheros deben estar
en formato Excel, las salidas serán en pantalla pero también tendrán un archivo en este
mismo formato con todos los detalles y características importantes para el estudio.
4.2 TRANSFORMACIÓN DE FORMATO
En nuestro caso, como se comentó anteriormente, la empresa eléctrica suministró los
ficheros en formato *.txt, entonces se tuvo que convertir el documento en Excel. Entonces se
tuvo que seguir los siguientes pasos:
Entrar a Microsoft Excel y darle a Abrir y seleccionar en ‘’Tipo de archivo’’ la opción ‘Archivo
de texto’ donde se encuentra la opción para leer el formato *.txt.
Figura 4.2. Pantalla para abrir archivos *.txt en Microsoft Excel

Luego al abrir el documento se mostrará la siguiente pantalla:
Figura 4.3. Asistente para importar archivos *.txt a Microsoft Excel
Seleccionar ‘’Delimitados’’ si los caracteres están separados por comas o tabulaciones o ‘’
De ancho fijo’’ si los campos están alineados en columnas con espacio entre uno y otro. Si
quiero comenzar a importar desde la primera fila pongo 1 o puedo empezar desde la fila que
me interese y le doy ‘’Siguiente >’’.
Figura 4.4. Asistente para importar achivos *.txt a Microsof Excel. Automáticamente
reconoce las divisiones (debe estar perfectamente alineado)
.

Se debe seleccionar los separadores dependiendo de cómo se desee separar, en nuestro
caso sólo seleccionamos Tabulación y se le dio a ‘Siguiente >’ y luego se da la opción de
seleccionar que tipo de datos es el que se está incluyendo por fila (general, texto, fechas y
saltar columna). De ser un número, se coloca general.
Figura 4.5. Asistente para importar achivos *.txt a Microsof Excel. Colocar en texto todos las
columnas que tienen caracteres y las columnas de números colocarlos en general
De haber algunas columnas que no queremos importar a Excel, podemos eliminarlas. Nos
colocamos encima de la columna, debe ser estar en negro para mostrar que está
seleccionado y se selecciona la opción ‘’No importar columna (saltar)’’, de esta manera al
seleccionar ‘’Finalizar’’, esta opción no aparecerá en el nuevo documento Excel.
Nota: recodar que en Excel para los decimales se debe usar coma (,) y sino Excel no lo
reconoce como número decimal y habrá error al pasarlo a MATLAB.

Figura 4.6. Asistente para importar archivos *.txt a Microsoft Excel. De haber columnas que
no queremos importar se selecciona esta opción
4.3 INICIO DEL PROGRAMA
Este programa está dividido en 5 archivos principales con formato *.m y 5 archivos con
formato *.fig, esto se debe a como hemos mencionado anteriormente, los archivos que
conforman la interfaz realizadas en GUI, tienen 2 partes fundamentales, la gráfica y la otra
es el código de texto.
Los archivos principales del programa son los siguientes (tienen el mismo nombre tanto el
*.m como el *.fig):
 MedidoresComunes.m
 SimultaneidadSinDepurar.m
 Depurar.m
 MismoInstanteDiferentesFases.m
 SimultaneidadDepurado
En las figura 4.7 se muestran los diagramas de bloques, donde se resumen los pasos en
que se realiza el trabajo

No Si
Figura 4.7. Diagrama de flujo del Inicio del Programa
4.3.1 MEDIDORES COMUNES
En el primer paso del programa se identificarán los medidores comunes que tienen el fichero
coma2013.xlsx (tiene 927 medidores y 552126 medidas) y el fichero psspq.xlsx (tiene 266
medidores). Este paso nos lleva a visualizar cuantos medidores comunes hay definidos en
los dos ficheros. Donde el interfaz gráfico mostrará todos estos medidores comunes, y
también dará un resumen de cuantos son comunes.
Estos medidores comunes se buscan con la intención de descartar todos aquellos
medidores que no están en ambos ficheros. El fichero psspq.txt es un fichero con los
medidores que ya han sido ubicados en la red, por lo que se buscarán los medidores
comunes entre ambos ficheros para estudiar todas las medidas que aportan los medidores
conocidos y se eliminarán todas las medidas de las que no se tiene información de la
ubicación de su medidor.
Los medidores vienen dados con letras y números, tendrán una combinación de ambos,
comenzando por una letra en mayúscula, seguido por 4 números. Estos representarán al
medidor. Luego tienen un número final, separado por una barra y seguida por números del 1
al 9 dependiendo del caso, estos datos del medidor solo tienen conocimiento la empresa
eléctrica, sin embargo, se puede notar que los medidores con nombre inicial idéntico, se
encuentran en el mismo nudo. Un ejemplo de nombre de medidor es A0135|3, el cual es el
primer medidor del archivo psspq.txt.
Inicio
Cargar fichero
con medidores
Cargar fichero
con
medidores
Simultaneidad
Depurar Simultaneidad

El usuario deberá cargar los ficheros en las opciones que mostrará la interfaz (Cargar
Medidores Válidos y Cargar Medidas Válidas), para luego identificar los medidores comunes
directamente.
El proceso es realizado por medio de matrices. El programa construirá matrices a partir de
las columnas suministradas por los ficheros (instloc, vmin, ti, tf, etc.), cada una de las
columnas tendrá datos propios, serán columnas numéricas y otras de caracteres. Esto
debido a que MATLAB está diseñado para trabajar en matrices y vectores, por ello, es
recomendable trabajar de esta manera para facilitar su uso.
El programa mostrará 2 opciones para trabajar con estas medidas que se han cargado, las
cuales serán seleccionadas por el usuario dependiendo de las necesidades del mismo. La
primera opción es ‘’Simultaneidad sin Depuración’’, la cual será explicada más adelante. Por
otra parte, la siguiente opción es Depurar, que también se explicará seguidamente.
Hay que tener en cuenta que si algún fichero no se ha cargado, no se podrá ingresar a
ninguna de las 2 opciones y se mostrará un cuadro de diálogo con un mensaje de error. Por
esto la importancia de cargar los datos ambos ficheros de lo contrario no se podrá usar el
programa.
La figura 4.8 mostrará la interfaz que presenta esta primera parte del programa. En ella se
puede observar, como todos las otras pantallas, que se ofrece la opción de Ayuda, Acerca
de… y Salir, las cuales son opciones con cuadros de dialogo para darle información al
usuario, o salir, si bien es el caso. Hay que tener en cuenta que cada vez que el usuario
salga del programa, se borrarán todas las variables que se han guardado en él.
Esta herramienta de Medidores comunes es bastante útil para hacer una considerable
reducción en el número de medidas realizadas. Para utilizar las medidas que corresponden
solo a los medidores comunes y desechar al resto reduciendo así el número de medidas a
clasificar. Por ello, la importancia de descartar las medidas que no son comunes, ya que
aportan información innecesaria.

Figura 4.8. Pantalla de Inicio, donde se ubican los Medidores Comunes
4.3.2 SIMULTANEIDAD SIN DEPURAR
La simultaneidad es una de las herramientas que ofrece este programa para el uso en
trabajos posteriores, debido a que los resultados mostrados en esta parte nos facilitarán y
simplificarán el trabajo para dichos estudios. La idea con la simultaneidad es identificar
medidas en diferentes medidores que han ocurrido en el mismo instante, que con los datos
de tensión, tiempo, nudos, tipo de fallo y fases, que serán resultados de esta fase del
programa, se pueda ubicar una falla y partiendo de esta simultaneidad poder decir en cual
punto de la red ha ocurrido el fallo, y predecir cada una de las medidas en todos los nudos y
ese instante. Para esto es necesario, por lo menos, que 2 medidas o más sean simultáneas.
Esta es la función del sub-programa Simultaneidad sin Depurar, donde se verán todas las
fases y se podrá hacer un estudio a partir de esto.
Mientras más medidas sean simultáneas, se podrá tener una mejor ubicación de la falla, por
ende, se tendrían mejores resultados.
La simultaneidad consiste en encontrar todos aquellos medidores que tengan el mismo
tiempo inicial, es decir, que empiecen en el mismo instante. Para esto, se ha realizado una
programación basada en los datos suministrados por la empresa eléctrica.
Hay que destacar, que este tipo de datos es escaso, el estudio del tema de los huecos de
tensión tiene muy poco tiempo, debido a esto, y combinándolo con la poca normativa que se
tienen con respecto a la calidad de energía, la cual no es una obligación para las empresas
eléctricas, sobretodo en el uso residencial, muy pocos países tienen en sus redes este tipo
de datos, no tienen suficientes medidores en la red y en muchos caso, no existen estos, por
lo que es imposible tener un registro similar a este.
Para hallar simultaneidad en este programa, se toman valores de tiempo inicial de igual
magnitud, sin un margen de error, el cual pudiese existir. Esto quiere decir que, para que un

fallo sea percibido por varios medidores deben iniciar a en el mismo instante. En la figura 4.9
se mostrará el diagrama de flujo:
No
Si
Figura 4.9. Diagrama de Flujo de Simultaneidad (Aplica para ambos)
Al finalizar la simultaneidad se generará un documento en Microsoft Excel, el cual tendrá 2
pestañas importantes como se mostrará en la figura.
 Simultaneidad: esta pestaña contiene los medidores comunes, con cada una de sus
medidas, los cuales son hallados en el paso anterior, agregándose una característica
importante, el nudo, el cual servirá para poder ubicar el medidor en la red. También
tendrá una columna de cuantas veces tiene simultaneidad dicha medida, el indicador
mostrará con 1 si es la única medida con ese tiempo inicial y tendrá tantas medidas
simultáneas existan con ese valor de tiempo inicial, así que para hallar las medidas
simultáneas se puede hacer un filtrado con las herramientas de Microsoft Excel, y
únicamente visualizar las medidas con simultaneidad.
 Medidores Simultáneos agrupados: en esta pestaña se refleja únicamente los
medidores que tienen simultaneidad y se agruparon para mostrarlos seguidamente y
tener una visualización sencilla de las características importantes de todos los
medidores con inicios simultáneos. Además de esto, sólo se podrá visualizar una
medida con tiempo simultáneo por medidor, es decir, si un medidor tiene varios
registros simultáneos en el mismo instante (tiempo inicial igual para varias medidas
en un mismo medidor) sólo se va a registrar el de menor tensión, el cual será quien
afecte más al sistema.
Simultaneidad
Guardar todos los
medidores simultáneos.
¿Tiene
medidas
simultáneas
en el mismo
medidor?
Eliminar medidas
simultáneas en el
mismo medidor y
guardar el de
tensión más baja
i++
For i=1:longitud(medidorescomunes)
Fin

Finalmente, en la interfaz gráfica del programa se mostraron las características más
importantes y se podrán ver individualmente. Por medio de una lista con todos los
medidores, se observarán dichas características al seleccionar uno de estos. En la figura
4.10 se puede ver esta opción bastante útil.
Figura 4.10 Pantalla de Simultaneidad sin Depuración.
Las características mostradas en la interfaz son:
Medidores simultáneos: mostrará todos los medidores simultáneos que tiene el medidor
seleccionado.
 Tiempo inicial (ti): mostrará el tiempo inicial del fallo.
 Tiempo final (tf): mostrará el tiempo final del fallo.
 Duración: es lo que dura el evento.
 Tipo de Fallo: se clasifica en número del 0 al 2, indicando interrupción (0), hueco de
tensión (1) o sobretensión (2).
 Fase: es la fase del medidor, donde se clasifican del 1 al 7 en números binarios,
como se explicó antes, indicando Fase A (1), Fase B (2), Fase C (4) o Trifásico (7).
 Vmin: la cual es la menor tensión registrada en el medidor durante el fallo.
 Nudo: mostrará el nudo en el cual se encuentra el medidor.

Al igual que la pantalla principal tiene las opciones de Ayuda, Acerca de y Salir. Además de
estas opciones, en esta pantalla se presenta la opción de Regresar, la misma ofrece la
posibilidad de retornar al menú anterior y comenzar una nueva depuración o simultaneidad,
sin embargo, los datos se deben guardar en un archivo *.xlsx con otro nombre, esto debido
a que se pierde la información al salir de cada una de las pantallas.
4.3.3 DEPURAR
4.3.3.1 MEDIDAS VÁLIDAS
Esta es la primera opción de depuración de medidas que ofrece el programa. En este paso,
se trabaja con las medidas comunes que han resultado del paso anterior (medidores
comunes) y su principal función es identificar medidas válidas. Estas medidas válidas serán
seleccionadas teniendo en cuenta las definiciones de huecos con tensión residual 0,9 p.u. <
U < 0,01 p.u. y con una duración 10 ms < ∆t< 1 minuto, dados por la norma. Sin embargo, se
le da una opción al usuario de selección los límites de tensión deseados, es decir, es
configurable para el usuario. Esto se hace con la intención de permitirle al usuario usar
cualquier norma sobre huecos de tensión (como se comentó anteriormente existen
diferentes límites de tensión para considerar un hueco según las diferentes normas). En
caso de seleccionar valores mayores a 1 p.u. o menores a 0,01 p.u. el programa mostrará
un mensaje de error.
El programa también generará un error cuando se desee ir al siguiente paso de depuración
sin haber realizado la selección de huecos de tensión, la cual es la opción de esta pantalla.
Si el usuario quisiera ver
Por otra parte, la columna type del fichero de medidas que tiene tres valores diferentes, 0
(significa interrupción), 1 (significa hueco) y 2 (significa sobretensión), como se mencionó
anteriormente, y en este paso se hace un pequeño resumen de esta columna y se mostrará
en pantalla. Esto con el fin de darle una idea al usuario de cuantas medidas son
interrupciones, huecos de tensión y sobretensiones, según sea el caso.
Esta depuración también genera un archivo *.xlsx, el cual tiene 2 pestañas (explicar las 2
pestañas) y el que generará un error si el usuario quisiera abrir el archivo sin haber realizado
antes la depuración.
 Huecos de Tensión: La pestaña de huecos de tensión mostrará una pantalla de
medidores con su tensión para una visualización sencilla y aparte, se presentará un
resumen de la columna type.
 Medidas: esta pestaña contiene las características básicas que en todos los
archivos Microsoft Excel han estado, incluyendo los nudos. Vienen ordenados por
orden alfabético.
Como en todas las pantallas de resultados, el interfaz del programa permite ver todos los
medidores que quedan luego de la depuración y le da la opción al usuario de seleccionar
cada uno de ellos, para ver sus características principales, como se mostrará en la figura.
En esta depuración hay que tener en cuenta que para este programa se utilizó los limites de
tensión en el intervalo cerrado [0.01, 0.9], es decir, si hay alguna medida en 0,9 p.u. esta se
considera como hueco de tensión, igualmente para el otro límite.

Figura 4.11. Pantalla de Depuración Medidas Válidas
4.3.3.2 MISMO INSTANTE, DIFERENTES FASES
Esta es una de las partes del proyecto que tiene más detalles y más condiciones en la
programación. En ella se deben identificar medidas que ocurren en el mismo instante y en
diferentes fases y en un mismo medidor, para luego seleccionar el valor mínimo de tensión.
En los ficheros se puede observar cada una de las medidas que realizó cada uno de los
medidores, sin embargo, varias de estas medidas fueron tomadas durante el mismo
instante, es decir, son producto del mismo fallo. Por lo tanto, este paso se encargará de
quedarse únicamente con el valor más pequeño de tensión, el cual es el que realmente
importa, porque mientras más pequeño sea el hueco de tensión, más afectará al usuario.
Todas las medidas que no tengan solapes con ninguna otra en el intervalo de tiempo que
dure el hueco de tensión, serán válidas. En caso contrario, si tienen solape con una medida
o más en general, se elige la medida de tensión y se eliminan las otras, siempre que sean
medidas del mismo medidor.
El intervalo de tiempo, el cual se mencionó anteriormente, se basa en el tiempo inicial y el
tiempo final del hueco de tensión. En este programa, se toma el intervalo como el tiempo
inicial y final de la primera medida, todas las siguientes que inicien antes del tiempo final, se
consideran solapadas con esta misma medida y se procede a depurar.
En caso de que el tiempo final de la primera medida es igual a un tiempo inicial de una de
las medidas siguientes, se considera que no hay solape y que es una nueva medida con
tiempo inicial y tiempo final nuevos.
La interfaz gráfica ofrece una pequeña explicación sobre que se realizará en esta
depuración. En este caso, solo hay que darle al botón de depuración y el programa realizará
la depuración con las características antes mencionadas.

Los resultados en la interfaz gráfica son iguales a los de pantallas anteriores, donde se
mostrará una lista con todos los medidores que no tendrán solapes con ningún otro, y se
podrán ver sus características principales si el usuario lo desea seleccionándolo en dicha
lista.
Figura 4.12. Pantalla de Depuración mismo instante, diferentes fases
En el archivo de Microsoft Excel se va a generar una diferencia con respeto a los otros
documentos. Este documento tendrá de nuevo dos pestañas, las cuales son:
 Medidas: en la cual se mostrará todos los datos importantes de tensión, tiempo,
duración, nudos, tipos de fallo y fase. Con el mismo orden que en los anteriores
documentos.
 Medidores: en esta pestaña se ofrece un resumen de cada uno de los medidores,
cuantas medidas quedan por cada uno de ellos.
En la interfaz se tendrá opciones de ayuda, salida y retorno, sin embargo, esta opción de
retorno es particular, porque no retorna a la pantalla anterior como en los otros casos, sino
que retorna a la pantalla de Medidas Comunes. Esto es para hacer una nueva depuración
desde el inicio, esto se debe a que los ficheros son de gran tamaño y puede tornar un poco
lento el proceso de GUI, el cual no está diseñado para procesos matemáticos tan complejos
como la herramienta básica de MATLAB. Por lo tanto, al regresar se borran todos los datos
guardados en la memoria del GUI.
4.3.3.3 SIMULTANEIDAD CON MEDIDAS DEPURADAS
Este paso es muy parecido a la simultaneidad que se realiza sin la depuración. En este se
realizará una búsqueda de medidas simultáneas en el tiempo, es decir que en diferentes
medidores se haya detectado una falla al mismo instante (mismo tiempo inicial).

Sin embargo, luego de haber realizado una depuración de fases similares, esta etapa de la
depuración se puede ver como todas las medidas fuesen trifásicas y se trabaja con su
medida de tensión mínima.
La interfaz gráfica es similar a la simultaneidad sin depuración, por lo que anteriormente se
ha explicado, sin embargo, se podrá ver en la figura 4.13. En ella se podrá observar la
diferencia del nombre del archivo *.xlsx que se generará, debido a que este será un archivo
diferente y con un número menor de medidas por la depuración que se ha realizado con
antelación. También tiene la opción de regreso, la cual ofrece la oportunidad de regresar a la
pantalla inicial y comenzar una nueva depuración.
Figura 4.13. Pantalla de Simultaneidad de medidas depuradas
Finalmente, el programa puede ser utilizado en cualquier ordenador, esto debido a que fue
convertido en un archivo *.exe

CAPITULO 5 CASOS DE
ESTUDIO
5.1 MEDIDAS 2013
Como se mencionó ha comentado anteriormente, este programa fue basado en 2 ficheros.
El primero de ellos es el psspq.txt, el cual es un fichero de medidores y el 2013coma.txt que
es uno de medidas.
El fichero psspq.txt está compuesto por 266 medidores, en los cuales se encuentran en 126
nudos diferentes. Estos medidores están conectados en nudos cuyas tensiones están entre
6 kV y 132 kV y conectados por un transformador de potencia entre 8 y 160 MVA y 20 kV de
salida, donde se conecta el medidor. Son los medidores ubicados en la red, de los únicos
que se tiene el nudo de ubicación, por lo tanto, la importancia de trabajar sólo con ellos.
El fichero 2013coma.txt está compuesto por 927 medidores y 552126 medidas, lo cual es un
número muy grande de medidas, y es muy complicado trabajar con este fichero, por ello se
procede a depurar estas medidas.
Entre estos 2 ficheros se hace el primer filtro y se buscan los medidores comunes entre
ambos. Este paso llevó a encontrar 120 medidores comunes en estos, y 16977 medidas. Se
eliminaron 807 medidores del fichero 2013coma.txt, el cual fue convertido a 2013coma.xlsx
para poder ser usado en el programa. Se eliminaron el 96,93% de las medidas, quedando
sólo el 3.07% de estas. De los 927 medidores, sólo del 12,95% es el que tenemos
información.
Tensión p.u. Cantidad de
Medidas
% de las medidas
0.9>=x>=0.8 324421 58.76%
0.8>x>=0.7 14453 2.62%
0.7>x>=0.6 6330 1.15%
0.6>x>=0.5 5154 0.93%
0.5>x>=0.4 3212 0.58%
0.4>x>=0.3 2563 0.46%
0.3>x>=0.2 1688 0.31%
0.2>x>=0.1 32018 5,8%
0.1>x>=0.01 29693 5.38%
x<0.01 263 0.05%
x=0 132331 23.97%
Tabla 5.1. Rango de tensiones de huecos de tensión

CAPÍTULO 5: CASOS DE ESTUDIO
Figura 5.1. Rangos de tensiones de huecos de tensión
Se puede observar que predominan los huecos de tensión de magnitud baja y las
interrupciones por más del 50% de los huecos de tensión son de baja magnitud, y casi un
cuarto de las faltas son interrupciones del servicio.
El primer caso de estudio será la depuración, ya que el proyecto fue realizado para
automatizar esta medición, que anteriormente fue realizada a mano por el Departamento de
Ingeniería Eléctrica.
En esta parte de la depuración se tendrá en cuenta las definiciones de huecos con tensión
residual 0,9 p.u. < U < 0,01 p.u. y con una duración 10 ms < ∆t< 1 minuto, dados por la
norma. Se eliminó la única medida del type 2, y cinco medidas del type 1 cuya tensión
residual es nula, y se eliminaron 136 medidas del type 0 cuya tensión era nula o tensión
residual inferior al 0,01 p.u., no encontrándose ninguna medida con una duración superior a
1 minuto. En el resultado de este paso se quedaron guardadas las medidas en el fichero
Medidasvalidasdepuradas.xlsx con 16835 medidas.
La mayoría de las medidas registradas son huecos de tensión, como anteriormente se
mencionó. Los huecos de tensión son los más comunes en las redes de energía eléctrica.
En porcentaje, el 99,16% de las medidas son huecos de tensión, pero luego, veremos que
0,03% de las medidas son huecos de tensión (type 1) teniendo tensión nula, entonces se
descartan. El 0.8% son interrupciones (type 0) y apenas el 0,001% de las medidas son
sobretensiones.
En la siguiente tabla 5.2, se revisarán las 16835 medidas restantes, para observar las
características de estos huecos de tensión en que rangos de tensión se encontraron:
Se puede ver que la mayoría de los huecos de tensión son entre 0.9 p.u. y 0.8 p.u. siguiendo
un poco la tendencia que tienen las medidas antes de la depuración.
0.9>=x>=0.8
0.8 x>=0.7
0.7>x>=0.6
0.6>x>=0.5
0.5>x>=0.4
0.4>x>=0.3
0.3>x>=0.2
0.2>x>=0.1
0.1>x>=0.01
x<0.01
x=0

Tensión p.u. Cantidad de
Medidas
% de las
medidas
0.9>x>=0.8 10308 61.23%
0.8>x>=0.7 2606 15.48%
0.7>x>=0.6 1276 7.58%
0.6>x>=0.5 879 5.22%
0.5>x>=0.4 474 2.82%
0.4>x>=0.3 353 2.10%
0.3>x>=0.2 313 1,86%
0.2>x>=0.1 509 3.02%
0.1>x>=0.01 118 0.07%
Tabla 5.2 Rango de tensiones de huecos de tensión
Según el tipo de falla, se puede determinar que hay 112 interrupciones en las medidas,
donde todas producen huecos de tensión menores a 0.1 p.u., pero hay 6 medidas por
debajo de este valor que son causados por huecos de tensión. Se mostrará un cuadro de las
siguientes medidas:
Instloc t1 t2 secs Type phase Vmin Nudo
S1845|1 1380697494.77 1380697494.79 0.02 1 2 0.0999682 418
S1845|2 1383138605.27 1383138606.96 1.69 1 1 0.0999469 418
S4117|2 1369960611.69 1369960611.79 0.1 1 1 0.0279889 878
S4117|2 1369967331.18 1369967331.33 0.14 1 1 0.0363176 878
S4117|2 1369967509.20 1369967509.30 0.11 1 1 0.0414754 878
S4150|2 1365401464.82 1365401464.84 0.02 1 1 0.0999405 5164
Tabla 5.3. Medidores con tiempo menor que 0.1 y con type 1
Con esto se puede apreciar, que los medidores, han registrado los datos con otra norma, la
cual toma como huecos de tensión los valores entre 0.9>x>0.1 p.u.
En la depuración de medidas solapadas resultan 8561 medidas, lo cual representa un
50,85%, es decir, la mitad de las medidas estaban solapadas. Reduciendo
significativamente las medidas, facilitando el trabajo de análisis de estas medidas. Hay que
recordar, que esta depuración nos termina reduciendo las medidas a la fase con menor
tensión, luego al realizar la simultaneidad, se tratan las medidas como trifásicas, donde la
menor tensión es la que se toma. Esto con fines de estudio de estimación de huecos de
tensión, sin tener en cuenta que tipo de falla es (monofásica, bifásica, trifásica, etc.).
Como mencionamos anteriormente, en esta parte del programa nos quedaremos con la fase
que tenga menor tensión, eliminando todas las otras fases y las otras medidas que están
solapadas con mayor tensión. Por ello, disminuyen en tal cantidad las medidas, como se
mostrará en la tabla 5.4. Pudiendo observar que las medidas con baja magnitud son las que
tienen una depuración menor y las que tienen una magnitud alta, tienen una depuración de
50% promedio.

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