Desarrollo de un modelo de flickermeter a partir de la
aplicación de la norma IEC 61000-4-15, con el objeto de
realizar estudios de impacto en la calidad de energía ante
la incorporación de grandes cargas polucionantes en la red
y/o modificaciones en la configuración de los sistemas de
potencia. objetivo general
Calidad del servicio técnico Frecuencia y duración
de las interrupciones Calidad del producto técnico Nivel
de tensión Perturbaciones (armónicos y flicker)
Calidad del servicio comercial Tiempos de respuesta para conectar
nuevos usuarios. Emisión de facturación estimada.
Reclamos por errores de facturación. Restablecimiento del
suministro suspendido. LA CALIDAD DE ENERGÍA EN NUESTRO
PAÍS
Son variaciones sistemáticas de la envolvente de la
tensión o una serie de cambios aleatorios del voltaje,
donde la magnitud de los mismos normalmente no excede un rango de
0,9 a 1,1[pu]. FLUCTUACIONES DE TENSIÓN m[t]:
Función que modula la amplitud. ?o: Pulsación
angular de la red. Se incluyen entre los mayores problemas de
regulación de tensión. Su mayor problema se
presenta en el flicker desarrollado en las cargas de
iluminación, donde la intensidad luminosa de las
lámparas varía con frecuencias comprendidas entre 1
y 10 [Hz].
“Impresión subjetiva de la fluctuación
luminosa”. Es la consecuencia de las variaciones de
tensión en las lámparas, que son percibidas por el
ojo humano como un efecto de parpadeo. La forma en que los
equipos de alumbrado afectan a los usuarios, depende de: El
sistema de iluminación La naturaleza de la
perturbación La sensibilidad del propio observador El
fenómeno depende de: la frecuencia de flicker la amplitud
de la fluctuación de tensión la duración de
las variaciones de tensión FLICKER
Equipos eléctricos cuyo funcionamiento necesita
importantes variaciones cíclicas de intensidad, que al
recorrer la impedancia de la red, provocan variaciones de
tensión. Horno de arco Equipos de soldadura
eléctrica Turbinas eólicas Reguladores de potencia
con tiristores CARGAS ELÉCTRICAS QUE ORIGINAN LAS
FLUCTUACIUONES DE TENSIÓN
Fluctuación de la tensión a partir de variaciones
periódicas y/o rápidas o bruscas. Mal
funcionamiento del sistema de iluminación
Subarmónicos e interarmónicos. FACTORES
ELÉCTRICOS QUE CONTRIBUYEN EN LA GENERACIÓN DE
FLICKER
Rango normal de percepción del fenómeno, para
frecuencias de flicker de 0,5 hasta 25 [Hz]. La mayor
sensibilidad se percibe a una frecuencia de 8 a 9[Hz].
CARACTERÍSTICAS DE LA PERCEPCIÓN
Los medidores de Flicker permiten conocer el nivel de molestia
que percibiría un observador en el punto de la red
determinado. Para ello, se emplea un algoritmo que traduce las
fluctuaciones de tensión en ese punto, en los niveles de
molestia equivalentes que serían percibidos por el sistema
ojo-cerebro del observador. MÉTODOS DE MEDICIÓN DE
FLICKER
Independiente del tipo de fluctuación (periódica,
súbita, senoidal). Aplicable para indicar el valor
instantáneo de flicker (“sensación”).
Permite medición de largos períodos de tiempo. Mide
variaciones regulares e irregulares de tensión en un rango
de frecuencias de 1 a 35[Hz] en sistemas de 50[Hz]. Da resultados
numéricos simples que pueden ser comparados con los
valores límites admisibles. Incorpora las curvas
representativas de la respuesta del ojo humano a las variaciones
de la luz producidas en una lámpara incandescente de
60[W], 50[Hz], 230[V]. MÉTODO DEL FLICKERMETER DEL
IEC
DESCRIPCIÓN DEL ESQUEMA FUNCIONAL DEL FLICKERMETER (Gp:)
Filtrado y ponderación (Gp:) Demodulación de la
onda de entrada (Gp:) Clasificador estadístico
Demodulación y normalización de la señal de
entrada (Gp:) Filtrado del espectro de frecuencias de flicker
(Gp:) Ponderación de la señal fluctuante (Gp:)
Multiplicador Cuadrático (Gp:) Filtro promediador
Cuantifica la irritación del ojo humano debido a la
estimulación del flicker. Severidad de Flicker corto
(Pst): Período de 10 minutos Es una cuantificación
estadística de la IFL que deriva de un análisis en
el tiempo (los porcentajes de tiempo durante los cuales se
exceden determinados niveles de IFL) que incluye la
ponderación de la frecuencia de fluctuación y la
persistencia del fenómeno. Severidad de Flicker largo
(Plt). Período de 2 hora Se usa en el estudio de la
influencia de varios equipos perturbadores de la red, que
además pueden operar de forma aleatoria y con ciclos de
trabajo largos. EL CLASIFICADOR ESTADÍSTICO
VARIABLES DE ENTRADA Y SALIDA Datos de entrada: Frecuencia de
muestreo Período de observación del Pst
Período de observación del Plt Resultados Valores
de Pst y Plt Histogramas de probabilidad de frecuencias
distribuidas y acumuladas del clasificador estadístico,
según los niveles de sensación.
Normativa de aplicación IEC 61000-4-15 “Medidor de
flicker: Especificaciones funcionales y de diseño”.
Software utilizado para la construcción Matlab 7.5
(R2007b), en particular, el módulo de Simulink. Con el
modelo del flickermeter, construido en el entorno Simulink, se
llevaron a cabo sucesivas corridas con el objeto de: Experimentar
con diferentes tipos de señales de entradas. Analizar la
respuesta en el sistema de diferentes modelos de filtros.
Encontrar el valor de ganancia más adecuado para
implementar en el medidor. Analizar los resultados de diferentes
tipos de modelos de flickermeters. Depurar errores debidos al
tipo de respuesta del medidor, oscilaciones numéricas,
ruido, performance de los filtros, etc. NORMATIVA Y SOFTWARE
UTILIZADO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL FLICKERMETER
VIRTUAL
La respuesta analógica global, desde la entrada a la
salida del bloque E, para fluctuaciones de tensión
rectangulares y sinusoidales, debe dar un IFL=1 (umbral de
perceptibilidad humana de flicker de referencia). La
Precisión del instrumento es aceptable si los valores de
IFL están dentro del 5% de error RESPUESTA
ANALÓGICA DEL FLICKERMETER
De un total de 49 puntos a evaluar , solo un punto de
verificación presenta un error del 7,5%, mayor al 5%
tolerado. El error promedio de la respuesta analógica del
medidor es de tan solo 1,65% para fluctuaciones sinusoidales y de
1,22% para las rectangulares El medidor de flicker tiene una
precisión aceptable en el 98%, de su espectro de
frecuencia de trabajo. RESPUESTA ANALÓGICA DEL
FLICKERMETER
La IEC 61000-4-15 especifica un conjunto de valores de
variaciones de tensión y sus fluctuaciones respectivas
–todas de tipo rectangular-, a utilizar como señal
entrada del equipo para luego calcular el Pst. Estas variaciones
de tensión, deben dar como resultado un Pst=1, pues
representan el límite de irritación del efecto de
parpadeo por el ojo humano, o sea el límite máximo
admisible de polución de flicker. VALIDACIÓN DEL
CLASIFICADOR DEL FLICKERMETER
La verificación del funcionamiento del clasificador se
realizó en dos etapas: Cálculo del Pst para
diferentes tasas de repetición, siendo el error
máximo admitido por la norma del 5%. Determinación
del margen de magnitud de las variaciones de tensión para
los cuales el Pst presenta una precisión del 5% o mejor.
VALIDACIÓN DEL CLASIFICADOR DEL FLICKERMETER
Los valores de Pst calculados permiten concluir que el medidor
cumple satisfactoriamente la verificación estipulada en la
norma. El error máximo es del 1,8%, mientras que el error
promedio de todas las mediciones es de 1,05%. VALIDACIÓN
DEL CLASIFICADOR DEL FLICKERMETER
Para cada fluctuación amplificada (ó atenuada) se
calculó el Pst, y se determinó el margen de
magnitud de fluctuaciones de tensión de trabajo. Casi la
totalidad de las frecuencias de repetición, presentan sus
mayores errores para factores de amplificación de 0,25. El
clasificador del flickermeter tiene un margen de magnitud de
fluctuaciones de tensión aceptable en el rango definido
por un valor mínimo de 0,52% y uno máximo del 10%.
VALIDACIÓN DEL CLASIFICADOR DEL FLICKERMETER
El flickermeter diseñado es confiable dado que cumple
todas las especificaciones funcionales y de diseño
establecidas en la norma IEC 61000-15-4”. Su respuesta
analógica cumple en un 98% del espectro de frecuencias de
trabajo, con un error promedio del 1,44%. Se ajusta a los valores
máximos de error admitidos, con un error promedio de
1,05%. Constituye una herramienta de gran utilidad para el
perfeccionamiento del análisis de las perturbaciones que
aparecen en los sistemas eléctricos. Aplicación
concreta en empresas distribuidoras de energía y
organismos de control de la calidad de energía de la red.
CONCLUSIONES
En los últimos años el avance en la
promoción de la eficiencia energética a nivel
residencial ha sido significativo, principalmente por el
reemplazo de las lámparas de filamento incandescentes por
aquellas de descarga de bajo consumo. Las resoluciones y normas
vigentes describen los bloques funcionales del flickermeter con
relación a la lámpara de filamento. Se recomienda
entonces: Ampliar las prestaciones del medidor, de modo que pueda
medir la respuesta ante fluctuaciones de tensión en otros
tipos de lámparas diferentes a las incandescentes.
Analizar la respuesta del flickermeter ante fluctuaciones de
tensión originados por interarmónicos y
subarmónicos, que son fenómenos que afectan
principalmente a las lámparas de descarga gaseosa.
RECOMENDACIONES