Análisis de descargas eléctricas en Líneas de distribución · Análisis de descargas...
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Análisis de descargas atmosféricas para líneas eléctricas de transmisión y distribución Diego Alejandro González Lizcano
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Análisis de descargas atmosféricas para líneas
eléctricas de transmisión y distribución
Diego Alejandro González Lizcano
Contenido:
1. Impactos del rayo
2. Avances tecnológicos para la caracterización del rayo
3. Enfoque y Conceptos generales del trabajo informático
4. Procesamiento de datos
5. Método de presentación de información
6. Beneficio del análisis atmosférico para líneas aéreas
1
Impacto del Rayo la actividad atmosférica en Colombia es una de las
más activas del Planeta
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Tasa de precipitación superficial (mm/día):
De (Saulo, 2009)
Densidad atmosférica de Colombia:
De (H. Torres)
2
La aparición de descargas naturales
atmosféricas dependen de los
cambios estacionales así como del
comportamiento orográfico del
territorio
Impacto del Rayo
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Mapa de orografía en Colombia
(J. Inampués, 2017)Característica rápida y aleatoria de manifestarse en cualquier lugar
3
El Rayo tiene impactos
negativos en sistemas
eléctricos aéreos de
transmisión y distribución
eléctrica
Impacto del Rayo
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Fallas generadas en sistemas de transmisión
de alto voltaje. De (D. Araugen, 2017)4
Se han consolidado métodos de
medición directa, ideal para registrar
con relativa precisión la forma y
polaridad de las ondas
electromagnéticas
Avances tecnológicos para la caracterización del rayo
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Antena receptora de ondas electromagnéticas,
De (Keraunos S.A.S)5
La información atmosférica
necesaria para el análisis es:
Ubicación geoespacial
Polaridad del rayo
Fecha y hora de manifestación
Densidad de corriente
Tipo de rayo y la distancia a la
tierra si este fue Nube-Nube
Caracterización del rayo
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Reporte atmosférico,
De (Keraunos)6
Enfoque a mantenimiento y confiabilidad eléctrica
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
depositphotos.com
Tormentas eléctricas que caen
sobre las líneas
Actividad atmosférica del sistema
de potencia
Elaboración Propia
7
Matriz: Ordenación rectangular de
elementos, una tabla es una matriz de
datos
Diagrama de flujo: Secuencia de
acciones que llevan la realización de
un fin
Base de datos: Conjunto de datos
pertenecientes a un mismo contexto,
almacenados sistemáticamente para su
posterior uso
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Celda: Matriz de contenedores,
denominados celdas, que pueden
almacenar cualquier tipo de dato
De
la.mathworks.com
Sentencia condicional: instrucción o
grupo de instrucciones que se pueden
ejecutar o no en función del valor de
una condición.
Conceptos Generales para el Procesamiento de Datos
8
Procesamiento de Datos
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Sistema de Potencia
Ubicación
Geoespacial
Actividad atmosférica
de los circuitos
Caracterización de
Tormentas
Densidad de incidencia
atmosférica 3DProcesamiento
9
Es necesario buscar métodos de importación de los datos al entorno de
programación
Importación de Datos
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Reportes atmosféricos
semanales, .csv
Importar
i=1
MatR = []
i <=
#reportes
NM= importar(rayos_i)
MatR= [MatR; NM]
i++
Fin
si
no
Matriz tipo string con todos los registros
atmosféricos:
Elaboración propia, datos suministrados por Keraunos
10
Corrección de puntuación Geoespacial
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Existe un error en la puntuación Geoespacial producto del trabajo con formato
.csv
QuitarPunto(MatrizRayos)
38.03 3803
Latitud Longitud
3.803 -71.615
38.03 -716.15
3803 -71615
Ejem: Latitud errónea
Posibles formatos de Latitud y Longitud
ComaenLatLng(MatrizRayos)
3.803
Se dispone la puntuación donde
pertenece, según la ubicación
Geográfica Colombiana
3803
11
Dentro de los reportes atmosféricos se contemplan los rayos que se
manifestaron entre nubes, su aparición no es relevante
Acondicionamiento de Datos
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Guardar y organizar la información de los rayos
Nube-Tierra
Calcular la latitud y longitud en Radianes, Para
realizar cálculos de distancias entre puntos Geo
espaciados
12
Es necesario conocer el
método de la obtención y el
guardado de los datos de
los dispositivos, con el fin
de evitar valores erróneos
que recaigan en el
posterior análisis.
Identificación y depuración de errores
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Esquema ejemplo: Error por solapamiento de zonas
13
Identificación y depuración de errores
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
14
¿Para que sirve conocer la ubicación de la caída de los Rayos?
Características asociativas relevantes
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
De (Díaz, 2012)
Formula de Haversine
Donde:
15
Se debe importar y organizar la información de la ubicación de cada torre de
los circuitos analizados
Características asociativas relevantes
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Consolidado de Circuitos a analizar16
Problemas:
Cada circuito tiene un numero diferente de torres
Cada torre tiene un numero estocástico de incidencias atmosféricas
Características asociativas relevantes
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Solución:
CeldasTorresyRayos{}:
1 … i … totalT
Circuito “C1” … “C19” … Cir_Final
Torre “C1-1” … “C19-1” … To_Final
MRayos [..] … [..] … M_Final
String
String
Matriz Double
17
Características asociativas relevantes
Paso por cada circuito
Paso por cada rayo
registrado
Paso por cada torre del circuito
18
La ventaja de poseer estructurada la información por medio de Celdas, permite
una fácil y rápida selección de la misma
El presentar información filtrada por sus valores críticos, o especificando sus
parámetros, de manera automática permite la rápida estimación de múltiples
estados
Presentación de la información
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
19
A1
A4
A2
A3
A6
B1
B4
B5
B3
B2
Presentación de la información
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Datos Estadísticos:
• Datos de estadística de incidencia atmosférica por circuito
• Datos de estadística total de todos los circuitos, para definir criticidad
¿Como?
1 … i … totalT
Circuito “C1” … “C19” … Cir_Final
Torre “C1-1” … “C19-1” … To_Final
MRayos [..] … [..] … M_Final
Identificar las torres de cada
circuito
Numero de rayos que cayeron en esa torre20
Estadística
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Datos de cuenta de incidencias, de cada circuito y el
consolidado de todos los circuitos, llamado Criticidad
0
1
2
3
4
To
rre
-3-1
To
rre
-3-5
To
rre
-3-9
To
rre
-3-1
3
To
rre
-3-1
7
To
rre
-3-2
1
To
rre
-3-2
5
To
rre
-3-2
9
To
rre
-3-3
3
To
rre
-3-3
7
To
rre
-3-4
1
To
rre
-3-4
5
To
rre
-3-4
9
To
rre
-3-5
3
To
rre
-3-5
7
To
rre
-3-6
1
To
rre
-3-6
5
To
rre
-3-6
9
To
rre
-3-7
3
To
rre
-3-7
7
To
rre
-3-8
1
To
rre
-3-8
5
To
rre
-3-8
9
To
rre
-3-9
3
To
rre
-3-9
7
To
rre
-3-1
01
To
rre
-3-1
05
To
rre
-3-1
09
To
rre
-3-1
13
To
rre
-3-1
17
To
rre
-3-1
21
Rayos incidentes a 300m, Circuito 3
Reportes de Top de Torres AfectadasVisualización de rayos incidentes en una torre
específica
21
Para un análisis más especifico de la incidencia de rayos en circuitos, se plantea
seccionar la distancia de cuenta de rayos a intervalos iguales, con un valor
arbitrario
Densidad 3D de incidencia atmosférica
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
300m
30m
No es lo mismo un rayo
incidente a 20m de la torre
que 5 a 270m
22
Densidad 3D de incidencia atmosférica
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Ejes de la gráfica
La torre 3 a 100 metros tuvo
una incidencia atmosférica
¿Cómo discriminar las incidencias por
intervalo de distancias?
Donde:
limIz es el límite izquierdo y
limDe es el límite derecho del intervalo analizado
d es la distancia del rayo a la torre
𝛼 = 𝑎𝑏𝑠 90 − 100,4 + 𝑎𝑏𝑠(120 − 100,4) = 30
23
Análisis atmosférico para líneas aéreas
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
El lapso de tiempo en que se caracteriza la actividad atmosférica de los circuitos
determina el enfoque de su análisis
Caracterización de tormentasDensidad atmosférica histórica
24
Caracterización de tormentas
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
G
C
El caracterizar la topología de la caída de tormentas puede ser clave para
coordinación de maniobras de Mantenimiento de los elementos de las líneas
aéreas
25
Caracterización de tormentas
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Obteniendo del procesamiento de datos automático:
Densidad atmosférica a intervalos de distanciaDensidad de incidencia atmosférica total
10203040500
1
2100
200
300
26
Definir la variabilidad espacio temporal de la actividad atmosférica del
los circuitos, puede ser de base para:
Densidad atmosférica histórica
Impactos del
Rayo
Caracterización del
Rayo
Enfoque y
Conceptos
Procesamiento de
DatosPresentación de
Información
Análisis
atmosférico
Maniobras de contingencia en ciertas épocas del año:
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
N°
de r
ayo
s
Numero de rayos incidentes a 300m, Sistema de potencia ejemplo
Priorizar proyectos de aislamiento por sobre tensiones - DPS:Sustento para la coordinación de DPS:
27
Conclusiones
28
¿Preguntas?
Ƶ
