Autor: Guillermo robles.

1. Redes Flexibles:
El reto en la Universidad
Guillermo Robles Muñoz
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Universidad Carlos III de Madrid
Noviembre 2010

2. Idiosincrasia del mundo académico
2
Clientes
Operador del Sistema
Compañías Eléctricas
Consultorías
Fabricantes
Resultados
Proyectos Industriales
Tesis Doctorales
Publicaciones
Patentes
Cooperación
Institutos de
Investigación
Proyectos Europeos
Grupos Internacionales
Grupos de Investigación

3. Líneas de investigación
 Grupo de Control de Sistemas de Potencia
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Grupo de Diagnóstico de Máquinas Eléctricas y Materiales
Aislantes (DIAMAT)
 Grupo de Sistemas de Almacenamiento de Energía (LEESS)
 Instrumentación Eléctrica
3

4. Control de Sistemas de Potencia
 Grupo de Control de Sistemas de Potencia
 Control de convertidores electrónicos conectados a la red
eléctrica para aplicaciones en energías renovables
 Control de aerogeneradores
 Control de enlaces de continua en alta tensión (HVDC)
4

5. Control de Sistemas de Potencia
 Grupo de Control de Sistemas de Potencia
 Control de convertidores electrónicos conectados a la red
eléctrica para aplicaciones en energías renovables
 Diseño de filtros y topologías de convertidores
 Algoritmos de sincronización a la red en condiciones de
desequilibrio y huecos de tensión
 Algoritmos de modulación, PWM, Space Vector PWM (SVM)
 Control de convertidores ante perturbaciones de la red eléctrica
5

6. Control de Sistemas de Potencia
 Grupo de Control de Sistemas de Potencia
 Control de aerogeneradores
 Control de potencia con programación dinámica (DPPC) aplicado a
generadores doblemente alimentados y ante contingencias de red
 Algoritmos de estimación de parámetros, observadores de estado y
control sensorless
 Control de generadores síncronos con topologías full-converter
6

7. Control de Sistemas de Potencia – RI
 Grupo de Control de Sistemas de Potencia
 Integración de fuentes de energía renovable en la red
 Nuevos diseños de filtros y topologías de convertidores
 Algoritmos avanzados de control de convertidores
 Reducción de potencia y oscilaciones de par en aerogeneradores
 Compensación de armónicos y reactiva
 Enlaces de HVDC para parques offshore
7

8. Control de Sistemas de Potencia – RI
 Grupo de Control de Sistemas de Potencia
 Generación Distribuida y almacenamiento.
 Detección de islas. Control de tensión y frecuencia
 Filtros activos para el almacenamiento distribuido de energía
 Mejora de los sistemas de control para la gestión de un número
elevado de convertidores conectados al mismo punto
 Control de convertidores en paralelo
8

9. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Integración de las energías renovables en la red eléctrica
 Calidad de suministro eléctrico
9

10. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Integración de las energías renovables en la red eléctrica
 Predicción de la producción eólica a corto plazo (48h)
 Integración de la energía eólica en el mercado de la electricidad
10

11. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Integración de las energías renovables en la red eléctrica
 Predicción de la producción eólica a corto plazo (48h)
 Incorporación de modelos de incertidumbre e interdependencia
espacial y temporal de las herramientas de predicción a corto
plazo de la producción eólica
 Modelos y herramientas de flujo de cargas probabilístico
11

12. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Integración de las energías renovables en la red eléctrica
 Integración de la energía eólica en el mercado de la electricidad
 Evaluación del arbitraje de la generación eólica participante en
el mercado y de su efecto sobre la operación del sistema
 Estrategias de optimización de ofertas de generadores
hidráulicos, eólicos y de otras formas de almacenamiento
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13. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Impacto de los nuevos métodos de generación y consumo
sobre los mercados de energía eléctrica
 Integración de las energías renovables en las Redes Inteligentes, en
especial, termosolar y eólica
 Contribución de las energías renovables a la estabilidad del
sistema
 Prueba de sistemas de control y su impacto sobre la estabilidad del
sistema en PSS/E
13

14. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Predicción a corto plazo de energías renovables e
intermitentes
14
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Horas
valornormalizado(0,1)
Produccción
Irradiación prevista
Irradiación a cielo despejado
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Irradiación prevista
Produccióneléctrica

15. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Análisis probabilístico de los sistemas de potencia
15

16. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Calidad de suministro eléctrico
 Medida y evaluación de la calidad de suministro en parques eólicos
 Desarrollo de modelos para la evaluación de la calidad de
suministro según IEC-61400-21
 Algoritmos adaptativos para el filtrado de señales de tensión e
intensidad en sistemas eléctricos.
 Compensación de perturbaciones mediante dispositivos
electrónicos
 Diseño de equipos electrónicos de compensación serie DVR y
paralelo STATCOM
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17. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Coordinación de protecciones en Redes Flexibles
 Efecto de la Generación Distribuida en la operación de
protecciones
 Problemas de sensibilidad y ajuste de las protecciones
 Problemas asociados con la protección de reenganche
 Problemas de detección de faltas a tierra y fallos de alta
impedancia
 Problema de coordinación entre relés, fusibles y reenganchador
de línea
 Diseño de protecciones para la detección de funcionamiento en isla
 Nuevas arquitecturas de comunicación entre protecciones según
IEC-61850
 Desarrollo de protecciones adaptativas en redes con Generación
Distribuida para la detección y localización de faltas en tiempo real
17

18. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Aplicación de tecnologías D-FACTS (Distributed Flexible AC
Transmission Systems) en Redes Flexibles para la regulación de
tensión y control de potencia reactiva en situaciones de
 Inestabilidad y colapso de tensión
 Variaciones de disponibilidad energética
 Variaciones en la demanda
 Variaciones en la conexión de cargas móviles dispersas
 Faltas y emergencias
18
0 1 2 3 4 5 6 7
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
PD
, X=0.1pu, E =1.0pu, cos=1.0
Vvoltage
Q
WT
= 0
0.95 pu
QWT
= 1.5

19. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI
 Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
 Ubicación óptima de los dispositivos D-FACTS (Distributed Flexible
AC Transmission Systems) utilizando algoritmos de optimización
 Maximizar el margen de estabilidad y cargabilidad del sistema
 Disminuir las pérdidas
 Maximizar la transmisión de potencia
 Amortiguar las oscilaciones de potencia
19
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1
8
15
22
29
36
43
50
57
64
71
78
85
92
99
106
113
120
127
134
Tensión(p.u.)
Nodos de la red

20. Almacenamiento de Energía
 Grupo de Sistemas de Almacenamiento de Energía (LEESS)
 Procedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la
frecuencia para sistemas de almacenamiento de energía y pilas
de combustible
 Estudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento para
su funcionamiento en redes inteligentes
 Modelado dinámico no lineal de sistemas de almacenamiento y
simulación en aplicaciones tanto de transporte como
estacionarias
 Sistemas híbridos de energía para vehículos eléctricos
20

21. Almacenamiento de Energía
 Procedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la
frecuencia para sistemas de almacenamiento de energía y pilas de
combustible
21
Los sistemas de
almacenamiento de
energía están todavía
en desarrollo, por lo
que es necesario
desarrollar
procedimientos de
ensayo, para por
ejemplo espectroscopía
a elevada corriente.

22. Almacenamiento de Energía
 Estudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento
en redes inteligentes
 El origen de los sistemas de almacenamiento es el mundo
electroquímico, pero debe adaptarse al eléctrico para su uso
en, por ejemplo, redes inteligentes.
 Es necesario un estudio en profundidad de cómo llevar a cabo
esta adaptación: variables en valores absolutos o en por
unidad, nuevas herramientas de análisis de circuitos eléctricos.
22

23. Almacenamiento de Energía
 Modelado dinámico no lineal y simulación en aplicaciones
tanto de transporte como estacionarias
23
Supercapacitor impedance for 150 A

24. Almacenamiento de Energía
 Sistemas híbridos de energía para vehículos eléctricos
 Decisión de los sistemas de almacenamiento requeridos y su
escalado, teniendo en cuenta todo el conjunto: coste, volumen,
ciclado, etc.
 Optimización en tiempo real.
24

25. Almacenamiento de Energía
 Interacción vehículo-red: carga y descarga de la batería del
vehículo para su uso como almacenamiento en red
 Sistemas de almacenamiento concretos para su uso en
sistemas estacionarios a nivel de red de distribución:
baterías de flujo
 Integración del almacenamiento de energía en otros
sistemas de transporte también conectados a la red
eléctrica: tracción eléctrica
25

26. Instrumentación Eléctrica
 Instrumentación Eléctrica
 Integración de sensores en la red para estudios de cargabilidad y
mantenimiento
 Identificación y optimización de grupos de variables disponibles para
caracterizar los mecanismos de degradación en los activos
 Identificación de las técnicas de vigilancia más utilizadas en los activos
de la red
 Interacción de los distintos mecanismos de degradación para la
prevención de fallos en los activos
 Desarrollo de un sistema de decisión sobre el estado de degradación del
activo y establecer un sistema de alertas para su mantenimiento o
sustitución
 Estudio de nuevos sensores para la medida de las variables de los
mecanismos de degradación
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27. Redes Flexibles:
El reto en la Universidad
Guillermo Robles Muñoz
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Universidad Carlos III de Madrid
Noviembre 2010