UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA Departamento de Electrónica e Ingeniería Electromecánica Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Grupo de investigación, Desarrollo e innovación (I+D+i) en Sistemas Eléctricos y Electrónicos de Potencia de la Universidad de Extremadura. Badajoz. España http://peandes.unex.es Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia 1 Introducción Hasta hace pocos años la principal preocupación de los consumidores de energía eléctrica era la continuidad del suministro (reliability of supply, en inglés). Sin embargo, hoy en día, además de fiabilidad, los usuarios demandan una calidad de potencia o calidad de red (power quality), especialmente en el caso de las denominadas cargas críticas, tales como hospitales, plantas de proceso, control de tráfico aéreo, etc. Este término hace referencia al mantenimiento de una tensión aproximadamente senoidal con unos determinados ratios de amplitud y frecuencia. Aparte de las perturbaciones externas, tales como cortes de suministro, bajadas o subidas de tensión debidas a fenómenos atmosféricos o a operaciones en las líneas de transporte o distribución, existen perturbaciones propias de cada nudo de la red debidas a las cargas no lineales a él conectadas. Estas cargas, que demandan corrientes no sinusoidales de la alimentación pueden clasificarse en dos grupos [2]: cargas identificadas, como es el caso de rectificadores controlados o no controlados de gran potencia, cicloconvertidores u hornos de arco; y cargas no identificadas. En este último grupo se engloban cargas tan comunes como la iluminación fluorescente o la fuente de alimentación utilizada en los electrodomésticos y ordenadores presentes 2 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia en cualquier hogar. Las empresas de energía eléctrica conocen generalmente la existencia y ubicación de las cargas identificadas. Sin embargo, las pequeñas cargas no identificadas son imposibles de situar en el sistema eléctrico, a pesar de que la superposición de sus efectos genera mayor distorsión que los convertidores de gran potencia. Las corrientes armónicas demandadas por estas cargas no lineales, debido a la impedancia de cortocircuito de la red, provocan la aparición de armónicos de tensión en el punto de conexión. El aumento de los armónicos de baja frecuencia en la red de distribución, que generalmente coinciden con los armónicos dominantes de estas cargas alineales, ocasiona problemas para los receptores conectados al mismo punto, como calentamientos, defectos de aislamiento y fallos de operación de equipos de medida, control y protección. Ante esta situación, surge la necesidad de diseñar dispositivos capaces de reducir estas perturbaciones con la intención de mejorar la calidad de red y, por otra parte, de modificar la actual facturación de la energía eléctrica y la instrumentación de medida para tener en cuenta tales perturbaciones. En este texto se abordan estos temas y se presenta la normativa relativa a la calidad de red. 2 Calidad de servicio El RD 1955/2000, en el artículo 99 (referente al “concepto, contenido y extensión de la calidad de servicio”), define la calidad de servicio como el “conjunto de características, técnicas y comerciales, inherentes al suministro eléctrico, exigibles por los sujetos, consumidores y por los órganos competentes de la Administración”, configurada por: • continuidad del suministro, relativa al número y duración de las interrupciones del suministro, • calidad del producto, relativa a las características de la onda de tensión y • calidad en la atención y relación con el cliente, relativa al conjunto de actuaciones de la información, asesoramiento, contratación, comunicación y reclamación. La calidad de servicio se clasifica en cuanto a su extensión en calidad individual, de naturaleza contractual, referida a cada uno de los consumidores, y calidad zonal, referida a una determinada zona geográfica atendida por un único distribuidor, dividiéndose en: urbana (U), semiurbana (S), rural concentrada (RC) y rural dispersa (RD). Calidad de servicio 3 En España la legislación sobre la calidad de servicio en el ámbito nacional comprende: • la Ley 54/1997, de 27 de noviembre, del Sector Eléctrico (BOE nº 285 de 28/11/1997) [131], que establece las líneas fundamentales de actuación y de desarrollo de la calidad de servicio, principalmente en su Título VII “Distribución de energía eléctrica” y Título VIII “Suministro de energía eléctrica”, capítulos I y II, sobre “suministro a los usuarios y gestión de la demanda eléctrica” y “calidad del suministro”, respectivamente. En su artículo 48 establece que la Administración General del Estado determinará unos índices objetivos de calidad de servicio y que las empresas eléctricas estarán obligadas a facilitar a la Administración la información de sus índices de calidad, • el Real Decreto 1955/2000, de 1 de diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimiento de autorización de instalaciones de energía eléctrica (BOE nº 310 de 27/12/2000) [130]. El Título VI “Suministro”, capítulo II está dedicado a la “calidad de servicio” y • la Orden ECO/797/2002, de 22 de marzo, por la que se regula el procedimiento de medida y control de la continuidad del suministro (BOE nº 89 de 13/04/2002) [132]. A continuación se estudian por separado cada una de las características de la calidad de servicio. 2.1 Continuidad del suministro La continuidad del suministro, también conocida como fiabilidad (o reliability), es el aspecto de calidad más inmediato y evidente y hasta no hace demasiado tiempo, el único aspecto relevante de la calidad de servicio. El artículo 101 del RD 1955/2000 establece que “la continuidad del suministro viene determinada por el número y duración de las interrupciones”, entendidas éstas como la condición en que la tensión en los puntos de suministro no supera el 10% de la tensión declarada, UC. Las interrupciones pueden ser largas, de duración superior a tres minutos, o breves, de duración inferior o igual a tres minutos. A su vez, pueden clasificarse en imprevistas o programadas (para permitir la ejecución de trabajos programados en la red, estando los consumidores informados de antemano por la empresa distribuidora). La determinación de la continuidad del suministro se basa en tres parámetros: 4 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia • TIEPI: tiempo de interrupción equivalente de la potencia instalada en media tensión, MT, (1 kV<U c ≤ 36 kV). A efectos de cálculo del TIEPI sólo se considerarán las interrupciones largas. Este índice se define mediante la expresión: k ∑ PI H TIEPI = ∑ PI i i i =1 (1) , donde: ∑ PI es la suma de la potencia instalada de los centros de transformación MT/BT del distribuidor más la potencia contratada en MT (en kVA), PI i (en kVA) es la potencia instalada de los centros de transformación MT/BT del distribuidor más la potencia contratada en MT, afectada por la interrupción i de duración H i (en horas), y k es el número total de interrupciones durante el periodo. • Percentil 80 del TIEPI: valor del TIEPI no superado por el 80% de los municipios del ámbito provincial, dentro de cada tipo de zona. • NIEPI: número de interrupciones equivalente de la potencia instalada en MT, (1 kV<U n ≤ 36 kV). A efectos de cálculo del NIEPI sólo se considerarán las interrupciones largas. Este índice viene dado por: k ∑ PI NIEPI = ∑ PI i i =1 (2) . Cada distribuidor está obligado a mantener los niveles de calidad individual y calidad zonal. Los límites de los valores del TIEPI y NIEPI para la calidad zonal durante cada año natural, teniendo en cuenta únicamente las interrupciones imprevistas son los recogidos en la Tabla 1. Tabla 1: Calidad zonal: límites para el TIEPI, Percentil 80 del TIEPI y NIEPI TIEPI (h) Percentil 80 del TIEPI (h) NIEPI (número) Zona urbana (U) 2 3 4 Zona semiurbana (S) 4 6 6 Zona rural concentrada (RC) 8 12 10 Zona rural dispersa (RD) 12 18 15 Calidad de servicio 5 Las empresas distribuidoras deben elaborar anualmente información detallada de los índices de calidad calculados por provincias y zonas, utilizando la metodología y criterios indicados en la Orden ECO/797/2002. En la Tabla 2 se detallan los índices de calidad por comunidades autónomas y zonas, a partir de la información más actualizada (año 2003) publicada por la Dirección General de Política Energética y Minas, del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio [133]. En dicha tabla se han sombreado los valores que superan los límites indicados en la Tabla 1. En la Figura 1 y en la Figura 2 se muestran gráficamente los datos publicados de valores globales de TIEPI y NIEPI respectivamente, por comunidades autónomas, correspondientes al año 2003. En este caso se presenta información referente a interrupciones programadas, además de las imprevistas. En color rojo se indica el valor medio a nivel nacional. 9 TOTAL TIEPI PROGRAMADAS (AÑO 2003) 8 7 6 5 4 3 2 1 U N ID A M R ID C O C D M A D IA V A LE N C A I ST A N IL A LA Y LE O N C A N ST A V IL A LA R R A LA M A N C H A P A IS V A SC O A ST U R IA C S A N T A BR IA Ñ A C A T G A LU A LI C JA IA R IO LA G O M U R C N IA A R A R ES D A LU C A N D U R A A LE A R EM A E X T C B R IA S T A A N A C EU M E LI LL A 0 (a) 7 TOTAL TIEPI IMPREVISTAS (AÑO 2003) 6 5 4 3 2 1 N G O D V A LE A R A C O M U N ID A N C IA N A G A LI C IA N A C V A A ST R R IL A LA Y LE O N M E LI LL A C A N T A BR IA P A IS V A SC O A ST U R IA S M A D R ID LA R IO JA A H IA M A N C LA C A ST IL LA A N M U R C R IA S D A LU E C X IA T R EM A D U R A C A T A LU Ñ A A T C EU A N A C B A LE A R ES 0 (b) Figura 1: Índices de TIEPI del año 2003 por comunidades autónomas (gráfico elaborado a partir de [133]): (a) Total de interrupciones programadas. (b) Total de interrupciones imprevistas. 2,09 0,95 0,59 4,29 1,53 0,66 1,40 0,72 1,66 5,76 1,76 1,88 0,80 0,41 0,85 1,66 2,07 0,62 0,74 1,47 ARAGON ASTURIAS BALEARES CANARIAS CANTABRIA CASTILLA LA MANCHA CASTILLA Y LEON CATALUÑA CEUTA COMUNIDAD VALENCIANA EXTREMADURA GALICIA LA RIOJA MADRID MELILLA MURCIA NAVARRA PAIS VASCO MEDIA NACIONAL U ANDALUCIA COMUNIDAD AUTÓNOMA 2,77 3,52 2,14 2,62 1,32 6,20 3,93 6,88 9,85 4,32 3,69 4,82 6,27 4,26 6,01 3,08 5,25 3,34 6,82 11,75 0,32 6,10 6,48 RD 1,97 0,65 0,87 2,45 9,00 1,51 0,51 1,18 2,64 2,46 9,86 1,86 0,95 1,94 1,06 2,22 3,96 0.86 1,37 2,95 U 3,04 1,13 1,72 3,13 3,01 1,85 3,09 3,46 2,84 2,30 1,65 2,87 1,94 6,53 7,81 1,92 2,36 3,84 S 3,36 1,29 2,16 2,75 4,70 2,26 4,93 5,57 3,16 2,98 2,73 4,16 2,69 8,02 10,60 2,82 3,00 5,05 RC NIEPI 5,16 2,17 4,06 5,29 4,24 4,13 6,23 6,49 3,83 3,74 2,39 6,15 1,11 7,70 10,31 0,21 4,90 5,89 RD Tabla 2: Índices de calidad zonal del año 2003 (elaborada a partir de [133]). 1,57 2,51 3,39 2,00 2,89 1,99 4,57 2,27 1,13 5,32 3,22 4,19 2,95 3,32 3,26 6,24 10,54 3.86 3,29 4,60 RC 2,54 2,74 2,71 1,37 2,25 1,52 4,80 7,62 1,75 1,73 3,43 S TIEPI 6 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Sólo interrupciones imprevistas (Orden ECO 797/2002) Nota: Calidad de servicio 7 TOTAL NIEPI PROGRAMADAS (AÑO 2003) 6 5 4 3 2 1 R ID M A D R ES IL M LA U N ID Y A LE D O V N A LE N C IA N A LA R IO JA C C A A ST T A IL LU LA Ñ A LA M A N C H A N A V A R R A A ST U R IA S P A IS V A SC O C A N T A BR IA IA C O C E A ST B A LE A N G O M U R C A R A A R IA S T A N A C C EU D U R A A A LI C IA G R EM X T A N M E LI LL A D A LU C IA 0 (a) 10 9 8 TOTAL NIEPI IMPREVISTAS (AÑO 2003) 7 6 5 4 3 O V A SC R IA S A IS P A ST U JA N IA LE O R IO LA Y LA A ST IL C BR A V A R R A N A R ID M A D A N T C A N A R IA X T S R EM A D U R A A C N A D ST A IL LU LA C IA LA M A N C C H O A M U N M ID U A R D C IA V A LE N C IA N A G A LI C IA A R A G O N C A T A LU Ñ A E C A R ES B A LE A LI LL M E C EU T A 2 1 0 (b) Figura 2: Índices de NIEPI del año 2003 por comunidades autónomas (gráfico elaborado a partir de [133]): (a) Total de interrupciones programadas. (b) Total de interrupciones imprevistas. Normativa sobre continuidad del suministro en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Extremadura La Ley 54/1997 del Sector Eléctrico, establece en su artículo 3 sobre “competencias administrativas” que, entre otras, corresponde a las CC.AA., en el ámbito de sus Estatutos, el desarrollo legislativo y reglamentario y la ejecución de la normativa básica del Estado en materia de energía. Así, la Comunidad Autónoma de Extremadura ha desarrollado la normativa que se presenta a continuación, relativa a la continuidad del suministro. La Ley 2/2002, de 25 de abril, de protección de la calidad del suministro eléctrico en Extremadura, (DOE nº 55 de 14/5/2002) [134], tiene por objeto “garantizar un suministro de energía eléctrica con la calidad adecuada, manteniéndose la regularidad del abastecimiento así como las caracterís- 8 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia ticas técnicas y económicas que figuran en los correspondientes contratos de suministro”. En esta Ley, que si bien dice referirse a la calidad del suministro, aborda prioritariamente aspectos relativos a la continuidad del mismo, caben destacarse como aspectos particulares el artículo 6 referente a “medios materiales y personales”, artículo 9 “obligaciones generales de las empresas distribuidoras” y artículo 11 “obligación de información”, todos ellos del Capítulo II, y el Capítulo III correspondiente a “infracciones y sanciones”. El Decreto 13/2004, de 26 de febrero, regula el procedimiento de control de la continuidad en el suministro eléctrico y las consecuencias derivadas de su incumplimiento, (DOE nº 26 de 4/3/2004) [135]. En el artículo 2.2 este Decreto establece que el índice de continuidad mínimo aplicable a todo el territorio de la Comunidad Autónoma de Extremadura será el establecido en el RD 1955/2000 para zonas urbanas. En el artículo 9 se determinan las “consecuencias de incumplimiento de la calidad del suministro”, detallándose el procedimiento para efectuar la reducción en la facturación y la cuantía de tales descuentos en los artículos 10 y 11, respectivamente. En los artículos 15 y 16 se establecen los contenidos, periodicidad y medio de envío de la información sobre incidencias, mensual y anual, a remitir por las empresas distribuidoras al órgano competente. 2.2 Calidad del producto La calidad del producto, según el artículo 102 del RD 1955/2000, “hace referencia al conjunto de características de la onda de tensión, la cual puede verse afectada, principalmente, por las variaciones del valor eficaz de la tensión y de la frecuencia y por las interrupciones de servicio y huecos de tensión de duración inferior a tres minutos”. La Comisión Electrotécnica Internacional, CEI, define como perturbación toda modificación indeseable, y casi siempre imprevisible, de una señal entrante distinta de la de referencia de la red. En las siguientes secciones se describen las perturbaciones que pueden afectar a la onda de tensión, indicando las causas, efectos y soluciones para cada una de ellas, así como la normativa y estándares aplicables. Perturbaciones en la red eléctrica Las perturbaciones presentes en la red eléctrica pueden clasificarse en cuatro grandes grupos: transitorios, variaciones de tensión de breve o larga duración y distorsión de la forma de onda [136]. Existen otros fenómenos que no pueden englobarse en los tipos anteriores, y que son considerados en la clasificación como “otras perturbaciones”. En la Tabla 3 se relacionan las principales perturbaciones conducidas [136], [137], [57], e información referente a los estándares y normas que afectan a cada tipo y en la Tabla 4 se indican las causas, efectos y soluciones electrónicas para su reducción. Calidad de servicio 9 Tabla 3: Clasificación de las perturbaciones (elaborada a partir de [136] y [57]) Métodos caracterización Valor de pico, Cambio repentino en la tensión, corriente o tiempo de Impulsos subida y ambos, unidireccional en polaridad. Transitorios duración. Valor de pico, Cambio repentino en la tensión o en la componentes Oscilaciones corriente, con polaridad positiva y de frecuencia. negativa. Interrupciones Caída de tensión menor de 0,60 p.u. Si la Magnitud y duración es menor de 1 ciclo de red, se breves y Variaciones duración. denomina microcorte. microcortes de tensión Magnitud y de breve Caídas breves Caída de tensión entre 0,93 y 0,60 p.u. duración. duración (t<10 s) Sobretensione Aumento de la tensión entre 1,07 y 1,80 Duración. s breves p.u. Grupo Variaciones de tensión de larga duración (t>10 s) Distorsión de la forma de onda Otras perturbacio nes Tipo de perturbación Descripción Cortes largos Caída de tensión por debajo de 0,60 p.u. Caídas largas Caída de tensión entre 0,93 y 0,60 p.u. Sobretensione s largas Desajuste de continua Aumento de la tensión entre 1,07 y 1,20 p.u. Presencia de un nivel de tensión continua típicamente menor del 0,1%. Desviación permanente de la forma de onda caracterizada, a partir del desarrollo Armónicos de en serie de Fourier, como la superposición de tensiones senoidales múltiplos enteros tensión de la frecuencia fundamental y con un desfase determinado. Desviación permanente de la forma de onda caracterizada, a partir del desarrollo Interarmónico en serie de Fourier, como la superposición s de tensiones senoidales múltiplos no enteros de la frecuencia fundamental. Perturbación periódica de la tensión Ruido de originada por la conmutación en conmutación convertidores electrónicos de potencia. Señales no deseadas de frecuencia elevada superpuesta a la tensión de red de forma Ruido permanente. Pueden producirse en modo genérico común. Desigualdad entre las amplitudes y/o los Desequilibrios desfases de las tensiones de un sistema trifásico. Parpadeo o Flicker Variación de la envolvente de la onda de tensión. Variaciones de frecuencia Alteraciones de la frecuencia de red. Magnitud y duración. Magnitud y duración. Estándares y normas EN 61000-2-1 [150] IEEE C62.41 [148] IEEE 1159 [146] IEC 60816 [149] EN 61000-2-1 [150] IEEE 1159 [146] UNE-EN 610004-11 , 61000-6-1, 6-2 [141] EN 61000-2-8 [151] IEEE 1366 [147] Duración. Voltios, Amperios DAT y espectro de frecuencias. EN 61000-2-1 [150] IEEE 519 [145] UNE-EN 610004-7, 61000-4-13 [141] DAT y espectro de frecuencias. Componentes simétricas. UNE-EN 610004-27, 4-14 [141] Frecuencia de ocurrencia, frecuencia de modulación. UNE-EN 610004-15, 61000-3-3, 3-11 [141] UNE-EN 610004-28, 4-14 [141] Tipo de (Swells) ves Sobretensiones bre- (Sags, dips) Caídas breves interruptions) (Short microcortes ves y Interrupciones bre- (Oscillations) Oscilaciones (Impulses) común y diferencial Impulsos en modo perturbación Imagen Efectos • Funcionamiento anormal de equipos electrónicos, como sistemas de control e instrumentación. • Pérdidas de datos en ordenadores y posibles paradas. • Descebado de lámparas de descarga. • Funcionamiento anormal de equipos electrónicos sensibles. • Faltas en la red eléctrica. • Conexión de grandes cargas, como motores industriales. • • Desconexión de grandes cargas. • Conmutación de bancos de condensadores. • SAIs en línea y fuera de línea con filtro. • Cambiadores de tomas ultrarrápidos. • Estabilizadores resonantes. • SAIs en línea y fuera de línea con filtro. • Estabilizadores resonantes. • SAIs en línea y fuera de línea con filtro. • Estabilizadores resonantes. • Faltas en la red eléctrica derivadas del normal funcionamiento de las protecciones y sistemas de reenganche. • Funcionamiento anormal de equipos electrónicos, como sistemas de control e instrumentación. • Pérdidas de datos en ordenadores y posibles paradas. • • Estabilizadores resonantes. • Cambiadores de tomas ultrarrápidos. • Filtros paso-bajo. • Transformadores de ultraaislamiento. • Filtros paso-bajo. • Supresores. Soluciones • Alta frecuencia: respuesta a impulsos • Degradación de los equipos y aislantes • Media frecuencia: conexión de bancos • Errores en ordenadores y equipos elecde condensadores. trónicos sensibles. • Baja frecuencia: conmutación de ban• Errores en la conmutación de equipos cos de condensadores, ferrorresonancia electrónicos. y conmutación de transformadores de potencia. • Descargas atmosféricas en las cercanías • Degradación de los equipos y aislantes. de instalaciones. • Destrucción de semiconductores, espe• Maniobras en las líneas. cialmente en convertidores AC/AC y • AC/DC. • • Errores en ordenadores y equipos electrónicos conectados a través de convertidores AC/DC. Causas Calidad de servicio 10 Tabla 4: Perturbaciones: causas, efectos y soluciones (tomada de [136] y [137]) variations) (Frequency Variaciones de frecuencia (Flicker) Parpadeo (Unbalance) Desequilibrios (Overvoltage) Sobretensiones largas (Undervoltage) Caídas largas interruptions) (Sustained Cortes largos • Filtros activos de corriente equilibrante. • Cambiadores de tomas. • Aparición de campo inverso en máquinas rotativas. • Circulación de corrientes homopolares por el neutro. • Incremento de pérdidas en transformadores. • Desaprovechamiento de las líneas. • Parpadeo de las lámparas de incandescencia y de los tubos de rayos catódicos. • Distribución muy desigual de cargas entre fases. • Cargas que demandan una potencia variable de forma rápida tales como hornos de arco, laminadoras, máquinas de soldadura por resistencia y ventiladores de minas. • Desconexión de muy grandes cargas. • Desconexión de centros de generación. • Descontrol del generador en áreas aisladas. • SAIs en línea y fuera de línea con filtro. • Cambiadores de tomas. • Estabilizadores resonantes. • Compensadores estáticos de reactiva. • Degradación de equipos eléctricos y electrónicos. • Funcionamiento anormal de los equipos. • Regulación deficiente de la red ante la desconexión de una gran carga. • Conexión incorrecta de los transformadores con tomas. • Líneas eléctricas pobres. • Variación de velocidad de las máquinas rotativas. • SAIs en línea. • Severos esfuerzos de fatiga en turbinas de generación térmica. • Funcionamiento anómalo de equipos informáticos. • Algunos computadores grandes se desconectan. • SAIs en línea. • Cambiadores ultrarrápidos de tomas. • Estabilizadores resonantes. • SAIs en línea y fuera de línea. • Cambiadores de tomas. • Compensadores estáticos de reactiva. • Estabilizadores resonantes. • SAIs en línea y fuera de línea con filtro. • Funcionamiento anormal de equipos electrónicos. • Pérdida de datos en computadores y probable desconexión. • Descebado de lámparas de descarga. • Parada de equipos e instalaciones. • Regulación deficiente ante la conexión de una gran carga • Conexión incorrecta de los transformadores con tomas • Líneas eléctricas pobres • Averías en las líneas de alimentación. • Averías en centros de generación y transformación. Calidad de servicio 11 (Noise) Ruido genérico (Notching) conmutación Ruido de (Interharmonics) Interarmónicos harmonics) (Voltage Armónicos de tensión (DC Offset) continua Desajuste de • Equipos electrónicos de • Errores en sistemas basados en microprocesadopotencia. res. • Transmisión de señales • Errores en equipos de instrumentación y control. por la red. • Puestas a tierra incorrectas. • Convertidores electró- • Datos incorrectos en sistemas informáticos. nicos con filtrado defi- • Errores en equipos de instrumentación y control. ciente. • Degradación de componentes y contactos. • SAIs en línea. • Estabilizadores resonantes. • Filtros paso-bajo. • Transformadores de aislamiento. • SAIs en línea. • Filtros paso-bajo. • Transformadores de aislamiento. • SAIs en línea. • Filtros activos de tensión. • Cambiadores de tomas ultrarrápidos. • Convertidores electrónicos. • Efectos no suficientemente estudiados. Se suponen similares a los que producen los armónicos. Se ha observado también parpadeo en los tubos de rayos catódicos. • • Filtros de corriente pasivos y • Mayores pérdidas en los transformadores. activos junto a la carga per• Degradación de los condensadores. turbadora. • Mayores pérdidas y vibraciones en los motores. • SAIs en línea. • Interferencias en telecomunicaciones. • Funcionamiento anormal de equipos electrónicos. • Cambiadores de tomas ultrarrápidos. • Dificultades para corregir el factor de potencia. • Filtros activos de tensión. • Degradación y aumento de las pérdidas en trans- • Transformadores de aislaformadores. miento. • Degradación de los contactos en interruptores. • Convertidores electrónicos. • Dispositivos saturables, como transformadores. • Rectificadores. • Geomagnetismo. 12 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Calidad de servicio 13 Normativa relacionada con la calidad de producto RD 1955/2000 En el artículo 104.3 del RD 1955/2000 [130] se hace referencia a los límites máximos de variación de la tensión de alimentación a los consumidores finales en BT (U c ≤ 1 kV), que serán de ± 7% de la tensión de alimentación declarada, U c , y a la frecuencia nominal de la tensión suministrada, que debe ser 50 Hz, estableciéndose sus límites máximos de variación en la norma UNE-EN 50160. Para los suministros a distribuidores en el escalón 1 kV<U c ≤ 36 kV las tolerancias anteriores se reducirán a un 80% de las establecidas con carácter general. En cuanto a la compensación del factor de potencia, en el artículo 110.1 se obliga a los consumidores a disponer de los equipos de compensación necesarios para que el factor de potencia sea como mínimo 0,60. Para la determinación de los aspectos de calidad de producto se siguen los criterios establecidos en la norma UNE-EN 50160. Norma UNE-EN 50160 La norma UNE-EN 50160 [140], “Características de la tensión suministrada por las redes generales de distribución”, se corresponde con la Norma Europea EN 50160. Ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 208 Compatibilidad Electromagnética y aprobada por CENELEC, siendo su objeto definir las características de la tensión de suministro en relación con la frecuencia, amplitud, forma de onda y simetría de la tensión trifásica. Asimismo, describe las distintas perturbaciones conducidas, los parámetros afectados y los valores admisibles (generalmente aportando datos indicativos). En la Tabla 5 se presenta un resumen de la citada norma. Las tasas de distorsión armónica individual, uh, y total, THD, referenciadas en dicha tabla se calcularán según las expresiones: uh = Uh U1 (3) THD = 40 ∑ (u 2 h ) , h =2 donde U h es el valor eficaz de la componente de orden h y U 1 es el valor eficaz de la componente fundamental. 14 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Tabla 5: Tabla resumen de la norma UNE-EN 50160 Característica Baja Tensión (BT) Media Tensión (MT) Redes con conexión síncrona: 50 Hz±1% (10s, 99,5% año); 50 Hz+4%-6% (10s, 100% tiempo) Redes sin conexión síncrona: 50 Hz±2% (10s, 95% semana); 50 Hz±15% (10s, 100% tiempo) Tensión nominal, Un: Tensión declarada, Uc: Amplitud 230 V entre fase y neutro (sistema a 4 hilos) 1 kV≤Uc≤35 kV 400 V entre fases (sistema a 3 hilos) Variaciones de Un±10% (10 min, 95% semana); Uc±10% (10 min, 95% semana) tensión Un+10%-15% (10 min, 100% tiempo) 4% Uc 5% Un 6% Uc esporádicamente Variaciones 10% Un esporádicamente rápidas de Parpadeo (flicker): Severidad Parpadeo (flicker): Severidad de larga duración, Plt≤1 (2 h, de larga duración, Plt≤1 (2 h, tensión 95% semana) 95% semana) En un año, desde algunas decenas a un millar, con duración menor de 1 s y profundidad Huecos inferior al 60% Uc. Hueco cuando la tensión de alimentación está entre el 90% y el 1% de Uc En un año, desde algunas decenas a varias centenas, con duración menor de 1 s en el 70% de Interrupciones los casos. breves Interrupciones breves cuando la tensión es inferior al 1% de Uc durante menos de 3 min. Interrupciones En un año, desde 10 a 50, según las regiones. largas Interrupciones breves cuando la tensión es inferior al 1% de Uc durante más de 3 min 1,7 Uc (redes con neutro a tierra); Sobretensión 1,5 kV. temporal 2,0 Uc (redes con neutro aislado o resonante). Sobretensión 6 kV (valor de cresta). transitoria Tiempo de subida desde 1 µs a varios ms. Frecuencia - Desequilibrios + U /U ≤ 2% (10 min, 95% semana) En caso de líneas parcialmente monofásicas o bifásicas puede llegar al 3%. THD ≤ 8% (10 min, 95% semana) Nota- calculado hasta el armónicos 40 uh: (10 min, 95% semana): Armónicos Armónicos impares No múltiplos de 3 Múltiplos de 3 Orden h Tensión relativa Orden h Tensión relativa 5% 3 6% 5 1,5% 9 5% 7 0,5% 15 3,5% 11 0,5% 21 3% 13 2% 17 1,5% 19 1,5% 23 1,5% 25 Armónicos pares Orden h 2 4 6…24 Tensión relativa 2% 1% 0,5% Interarmónicos En estudio (3 s, 99% día) Transmisión de señales de información Nota- Uc: Tensión de alimentación declarada (que coincide con la tensión nominal, Un, salvo si el distribuidor y cliente acuerdan otro valor). En BT siempre Uc = Un. Calidad de servicio 15 La norma UNE-EN 50160, si bien describe las perturbaciones que pueden alterar la onda de tensión de su referencia, no determina límites de calidad de producto ni penalizaciones por su incumplimiento, pues deja pendiente el establecimiento de un procedimiento homogéneo auditable para la medida y control de dicha calidad de producto. En marzo de 2003 UNESA, ASEME y CIDE realizaron de forma conjunta al Ministerio de Economía una propuesta de “Procedimiento de medida y control de la calidad de producto”, recogiendo la norma CEI 61000-4-30 “Métodos de medida de Calidad de Onda” (que está pendiente de transposición a norma UNE). Esta propuesta está pendiente del informe de la CNE que, en caso favorable, supondrá su inminente publicación en BOE [138]. UNE-EN 61000 Esta norma, denominada de “Compatibilidad Electromagnética” (CEM), se corresponde con la norma europea EN 61000, que a su vez adopta la norma internacional IEC 1000 o CEI 1000. Trata sobre la compatibilidad electromagnética, que es definida por CEI como la “aptitud de un equipo para funcionar satisfactoriamente en un ambiente electromagnético sin introducir perturbaciones intolerables en ese ambiente”. La norma UNE-EN 61000 [141] se ha publicado organizada en varias partes y secciones, con la estructura indicada en la Tabla 6, donde se relacionan los documentos actualmente vigentes. En relación con la calidad de producto en BT y MT cabe destacar la parte 2, secciones 2 (UNE-EN 61000-2-2:2003) y 12 (UNE-EN 61000-212:2004), resaltadas en la Tabla 6, que tratan de los niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes de suministro público en baja tensión o en las redes de distribución pública en media tensión, respectivamente. Fijan el nivel de compatibilidad para la tasa de distorsión total en la tensión, D, en un 8%. Este ratio es calculado a partir de: D= N ∑ (u 2 n ) , (4) n =2 donde un = Un/U1, siendo U n el valor eficaz de la componente de orden n y U 1 el valor eficaz de la componente fundamental. N puede tomarse en la práctica igual a 40. Esta norma define también una tasa de distorsión ponderada, Dw, que para el caso más desfavorable de alimentación a unos condensadores, responde a la expresión: Dw = N ∑ (n ⋅ u n =2 2 n ) . (5) 16 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Tabla 6: Estructura de la norma UNE-EN 61000 (elaborada a partir de [139]) Parte 2: ENTORNO UNE-EN 61000-2-2:2003 UNE-EN 61000-2-4:1997 UNE-EN 61000-2-4:2004 UNE-EN 61000-2-9:1998 UNE-EN 61000-2-10:2000 UNE-EN 61000-2-12:2004 Sección 2: Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes de suministro público en baja tensión. Sección 4: Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia, en plantas industriales. Sección 9: Descripción del entorno IEMN-GA. Perturbaciones radiadas. Norma básica de CEM. Sección 10: Descripción del entorno IEMN-GA. Perturbaciones conducidas. Sección 12: Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes de distribución pública en media tensión. Parte 3: LÍMITES Sección 2: Límites para las emisiones de corriente armónica (equipos con UNE-EN 61000-3-2:2001 corriente de entrada <= 16 A por fase). UNE-EN 61000-3-3:1997 Sección 3: Limitación de las variaciones de tensión, fluctuaciones de tensión y flicker en las redes públicas de suministro de baja tensión para UNE-EN 61000-3-3 equipos con corriente de entrada <= 16 A por fase y no sujetos a una CORR:1999 UNE-EN 61000-3-3/A1:2002 conexión condicional. Sección 11: Límites de las variaciones de tensión, fluctuaciones de tensión UNE-EN 61000-3-11:2002 y flicker en las redes públicas de alimentación de baja tensión. Equipos con corriente de entrada <= 75 A y sujetos a una conexión condicional. Parte 4: TÉCNICAS DE ENSAYO Y DE MEDIDA UNE-EN 61000-4-1:2001 UNE-EN 61000-4-2:1997 UNE-EN 61000-4-2/A1:1999 UNE-EN 61000-4-2/A2:2001 UNE-EN 61000-4-2:2004 ERRATUM UNE-EN 61000-4-3:1998 UNE-EN 61000-4-3/A1:1999 UNE-EN 61000-4-3/A2:2001 UNE-EN 61000-4-3:2003 UNE-EN 61000-4-3:2003 ERRATUM UNE-EN 61000-4-3/A1:2004 UNE-EN 61000-4-4:1997 UNE-EN 61000-4-4/A1:2001 UNE-EN 61000-4-4/A2:2002 UNE-EN 61000-4-5:1997 UNE-EN 61000-4-5/A1:2001 UNE-EN 61000-4-6:1998 UNE-EN 61000-4-6/A1:2001 UNE-EN 61000-4-7:1996 UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN Sección 1: Visión de conjunto de la serie CEI 61000-4. Sección 2: Ensayos de inmunidad a las descargas electrostáticas. Norma básica de CEM. Sección 3: Ensayos de inmunidad a los campos electromagnéticos radiados de radiofrecuencia. Sección 4: Ensayos de inmunidad a los transitorios eléctricos rápidos en ráfagas. Norma básica de CEM. Sección 5: Ensayos de inmunidad a las ondas de choque. Norma básica de CEM. Sección 6: Inmunidad a las perturbaciones conducidas, inducidas por los campos de radiofrecuencia. Norma básica de CEM. Sección 7: Guía general relativa a las medidas de armónicos e interarmónicos, así como a los aparatos de medida, aplicable a las redes de alimenta61000-4-7:2004 ción y a los aparatos conectados a éstas. Sección 8: Ensayo de inmunidad a los campos magnéticos a frecuencia 61000-4-8:1996 61000-4-8/A1:2001 industrial. Norma básica de CEM. Sección 9: Ensayo de inmunidad a los campos magnéticos impulsionales. 61000-4-9:1996 61000-4-9/A1:2001 Norma básica de CEM. 61000-4-10:1996 Sección 10: Ensayo de inmunidad a los campos magnéticos oscilatorios 61000-4-10/A1:2001 amortiguados. Norma básica de CEM. Calidad de servicio UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN 17 61000-4-11:1997 Sección 11: Ensayos de inmunidad a los huecos de tensión, interrupciones 61000-4-11/A1:2001 breves y variaciones de tensión. 61000-4-12:1997 Sección 12: Ensayos de inmunidad a las ondas oscilatorias. Norma básica 61000-4-12/A1:2001 de CEM. Sección 13: Ensayos de inmunidad a baja frecuencia de armónicos e inter61000-4-13:2003 armónicos incluyendo las señales transmitidas en los accesos de alimentación en corriente alterna. 61000-4-14:2001 Sección 14: Ensayos de inmunidad a las fluctuaciones de tensión. 61000-4-15:1999 Sección 15: Medidor de Flicker. Especificaciones funcionales y de diseño. 61000-4-15/A1:2004 Norma básica de CEM. Sección 16: Ensayos de inmunidad a las perturbaciones conducidas en 61000-4-16:1998 modo común en el rango de frecuencias de 0 Hz a 150 kHz. Sección 17: Ensayos de inmunidad a la ondulación residual en la entrada 61000-4-17:2001 de alimentación en corriente continua. Sección 23: Métodos de ensayo para los dispositivos de protección para 61000-4-23:2002 perturbaciones IEMN-GA y otras perturbaciones radiadas. Sección 24: Métodos de ensayo para dispositivos de protección para per61000-4-24:1998 turbaciones conducidas de IEMN-GA. Norma básica de CEM. Sección 25: Métodos de ensayos de inmunidad al IEMN-GA para los 61000-4-25:2003 equipos y sistemas. 61000-4-27:2002 Sección 27: Ensayos de inmunidad a los desequilibrios. Sección 28: Ensayos de inmunidad a la variación de la frecuencia de ali61000-4-28:2000 mentación. Sección 29: Ensayos de inmunidad a los huecos de tensión, interrupciones 61000-4-29:2002 breves y variaciones de tensión en los accesos de alimentación en corriente continua. Parte 5: GUÍAS DE INSTALACIÓN Y DE ATENUACIÓN UNE-EN 61000-5-5:1997 UNE-EN 61000-5-7:2002 Sección 5: Especificación de dispositivos de protección para perturbaciones conducidas de IEMN-GA. Norma básica de CEM. Sección 7: Grados de protección proporcionados por las envolventes contra las perturbaciones electromagnéticas (Código EM). Parte 6: NORMAS GENÉRICAS UNE-EN 61000-6-1:2002 UNE-EN 61000-6-2:2002 UNE-EN 61000-6-3:2002 UNE-EN 61000-6-4:2002 Sección 1: Inmunidad en entornos residenciales, comerciales y de industria ligera. Sección 2: Inmunidad en entornos industriales Sección 3: Norma de emisión en entornos residenciales, comerciales y de industria ligera. Sección 4: Norma de emisión en entornos industriales. En la Tabla 7 se resumen los niveles de compatibilidad establecidos en las normas UNE-EN 61000-2-2 para el caso de redes de suministro público en BT y UNE-EN 61000-2-12 para las redes de distribución pública en MT, resaltándose con fondo sombreado las diferencias existentes con respecto a la norma UNE-EN 50160. 18 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Tabla 7: Tabla resumen de las normas UNE-EN 61000-2-2:2003 y 61000-2-12:2004 Característica Frecuencia Amplitud Variaciones rápidas de tensión Huecos Baja Tensión (BT) Media Tensión (MT) 50 Hz ó 60 Hz ± 2% Tensión nominal, Un 240 V entre fase y neutro (sistema a 4 hilos) 415 V entre fases (sistema a 3 hilos) 3% Un 8% Un esporádicamente Parpadeo (flicker): Severidad de larga duración, Plt≤0,8 Severidad de corta duración, Pst≤1.0 Desde 100 ms a 1500 ms 1 kV≤Un≤35 kV 3% Uc Desequilibrios U -/U+ ≤ 2% Armónicos Armónicos impares No múltiplos de 3 Múltiplos de 3 Orden Tensión relativa Orden Tensión relativa n n 6% 3 5% 5 5% 9 1,5% 7 3,5% 15 0,3% 11 3% 21 0,2% 13 2% > 21 0,2% 17 1,5% 19 1,5% 23 1,5% 25 > 25 0,2 + 0,5·25/n Armónicos pares Orden n 2 4 6 8 10 12 > 12 Tensión relativa 2% 1% 0,5% 0,5% 0,5% 0,2% 0,2% Interarmónicos 0,2% Un Componentes En estudio continuas Transmisión de 0,11-0,5 kHz: 3,5-6%; 0,5-2 kHz: 2-55; señales de 3-20 kHz: 2%; 20-150 kHz: 0,3% información Normativa sobre calidad del producto en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Extremadura La Ley 2/2002 [134], en relación con la calidad del producto (artículo 5.2 b), fija los límites máximos de variación de tensión en el 7% de la tensión declarada y la frecuencia nominal en 50 Hz. En cuanto a los límites máximos de variación de frecuencia así como a las demás características de la onda de tensión, se sigue lo establecido en la norma UNE-EN 50160. En el Decreto 13/2004 [135] se consideran deficiencias en el suministro las interrupciones de duración superior a tres minutos que no obedezcan a causa de fuerza mayor o no sean calificables como programadas, así como las variaciones en la tensión de alimentación a los consumidores finales superiores al 7% de la tensión declarada y el incumplimiento en la calidad del producto según criterios establecidos en la norma UNE-EN 50160 (artículo 2.3). Sin embargo, sólo se contemplan acciones hacia las empresas distribuidoras o instalaciones particulares en caso de que éstas provoquen deficiencias que interfieran en la continuidad del suministro. Por otra parte, la Administración Pública puede establecer planes de mejora de la distribu- Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas 19 ción, una vez detectadas por el órgano competente de la Administración la existencia de deficiencias en la calidad del suministro eléctrico (artículo 12.2). 2.3 Calidad de atención al consumidor En la actualidad existe una mayor exigencia sobre la calidad de atención comercial en la sociedad. Desde el punto de vista del producto electricidad la calidad de atención al consumidor se ha visto favorecida al producirse la liberalización de los mercados eléctricos, pues por un lado ha dejado de ser un bien monopolizado y, por otra parte, se ha creado la figura de las comercializadoras, en las que recae esta función. Según el artículo 103 del RD 1955/2000 “la calidad de la atención y relación con el consumidor se determinará atendiendo a las características del servicio, entre las que se encuentran el conjunto de aspectos referidos al asesoramiento del consumidor en materia de contratación, facturación, cobro, medida de consumos y demás aspectos derivados del contrato suscrito”. El citado Real Decreto obliga a las empresas distribuidoras a elaborar anualmente información detallada de los valores de los aspectos de calidad en atención y relación con los clientes en cada provincia de actuación. Normativa sobre calidad de atención al consumidor en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Extremadura La Ley 2/2002 establece que la calidad del suministro comprende, con referencia a los consumidores: • calidad en la atención con el cliente, relativa a las actuaciones de información y asesoramiento sobre los aspectos del contrato suscrito y de la normativa vigente y cuestiones técnicas del suministro e instalación y • calidad en la relación con el cliente, que debe ser tratado con el debido respeto y deferencia por parte del personal al servicio de las empresas distribuidoras y comercializadoras. 3 Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas De entre las perturbaciones que afectan a la calidad de producto descritas en la sección anterior cabe destacar el grupo de distorsión de la forma de onda de tensión y, más concretamente, los armónicos de tensión causados por la inyección de corrientes armónicas. En los últimos años el número de cargas lineales ha ido decreciendo a favor de las llamadas cargas no lineales, en las que la relación entre la tensión y la corriente no es constante. La 20 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia causa fundamental de este cambio se debe al aumento en el uso de convertidores electrónicos de potencia, que inyectan corrientes no lineales, provocando perturbaciones en el punto de conexión como consecuencia de la caída de tensión en la impedancia de red. Las soluciones a este problema fueron enumeradas en la Tabla 4, en la que se citaba el uso de filtros activos, de corriente o tensión, para eliminar la distorsión de la forma de onda de tensión. Estos equipos, basados en convertidores electrónicos, han experimentado un espectacular desarrollo gracias a los avances en el campo de los semiconductores, que permiten el empleo de IGBTs con elevados niveles de tensión y corriente a precios competitivos y en el campo de la microinformática, que ha dado lugar a la aparición de microcontroladores, DSPs, etc., que permiten implementar de manera práctica complejos algoritmos de control en tiempo real. En las siguientes secciones se presentan las normas y estándares vigentes que establecen límites a las corrientes armónicas que pueden inyectar las cargas alineales. Posteriormente se realiza una clasificación de los equipos correctores encontrados en la bibliografía revisada. 3.1 Estándares y normas relacionadas con la emisión de corrientes armónicas En España, la norma UNE-50160 relativa a la calidad de producto no establece límites a la emisión de corrientes armónicas por parte de los receptores, pues sólo contempla límites de distorsión para la onda de tensión. En las siguientes secciones se resumen la norma UNE-EN 61000-3-2 y el estándar IEEE 519, que constituyen a nivel internacional las principales referencias en cuanto a limitación de corrientes y tensiones armónicas. UNE-EN 61000-3-2 La sección 2 de la parte 3 de la norma UNE-EN 61000, tal como se indicó en la Tabla 6, establece los límites para las emisiones de corriente aplicable a equipos eléctricos y electrónicos con corriente de entrada menor o igual a 16 A por fase, y diseñados para ser conectados a la red de distribución en baja tensión. Esta norma clasifica a los diferentes equipos en 4 clases: A, B, C y D: • Clase A: - Equipos trifásicos equilibrados. - Equipos electrodomésticos, excepto aquellos aparatos identificados como pertenecientes a la Clase D. - Herramientas, a excepción de las herramientas portátiles. - Reguladores de luz para lámparas de incandescencia. - Equipos de audio. - Los equipos no especificados en alguna de las otras tres clases. Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas 21 • Clase B: Herramientas portátiles. Equipos de soldadura por arco que no sean equipos profesionales. • Clase C: - Equipos de iluminación. • Clase D: Los equipos que tengan una potencia especificada inferior o igual a 600 W, de los tipos siguientes: - Ordenadores personales y pantallas de ordenadores personales. - Receptores de televisión. - En la Tabla 8 se resumen los límites para los equipos en función de su clase. Debe tenerse en cuenta que para la Clase C, los límites se determinan en función de su potencia activa de entrada: si la potencia activa de entrada es superior a 25 W, no deben sobrepasar los límites indicados para la Clase C; en caso contrario, se deben respetar los límites por vatio de la clase D o bien deben controlarse sus componentes armónicas de tercer y quinto orden para que, expresadas como porcentaje de la corriente fundamental, no sobrepasen el 86% y el 61% respectivamente. Tabla 8: Límites de emisión para equipos según UNE-EN 61000-3-2 A Orden del armónico n B Clase C D Corriente armónica máxima admisible A A %(1) mA/W Impares 3 2,30 3,450 30·FP (2) 3,40 5 1,14 1,710 10 1,90 7 0,77 1,155 7 1,00 9 0,40 0,600 5 0,50 11 0,33 0,495 3 0,35 13 0,21 0,315 3 0,296 15≤n≤39 2,25/n 3,375/n 3 3,85/n Pares 2 1,08 1,620 2 4 0,43 0,645 6 0,30 0,450 8≤n≤40 1,84/n 2,760/n (1) Expresada en porcentaje de la corriente de entrada a la frecuencia fundamental. (2) FP: factor de potencia del circuito. A 2,30 1,14 0,77 0,40 0,33 0,21 2,25/n - IEEE Standar 519-1992 El estándar IEEE 519-1992 [145] “IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems”, representa la referencia normativa a nivel internacional en cuanto a los límites armóni- 22 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia cos de tensión en el punto de instalación y de corriente. En [71]“Guide for Applying Harmonic Limits on Power Systems” se proponen ejemplos de aplicación de los procedimientos y límites establecidos en dicho estándar. Los límites de armónicos propuestos son evaluados típicamente en el denominado punto de conexión común, PCC, situado entre la red o suministrador y el usuario o receptor, que generalmente coincide con el primario o secundario del transformador de distribución. A continuación se indican los límites de distorsión de la tensión en el PCC y de corriente. Límites de distorsión de la corriente Las corrientes armónicas de un receptor individual son evaluadas en el PCC donde la red puede alimentar a otros receptores. Los límites recomendados se muestran en la Tabla 9 en función de la tensión nominal del punto de conexión. Los ratios que aparecen en dicha tabla son calculados a partir de: ∞ DAh , I L = Ih 100% , DATI L = IL ∑I h=2 IL 2 h 100% (6) donde IL es el valor eficaz de la componente fundamental de corriente máxima demandada por la carga e Ih es el valor eficaz de la componente armónica de orden h. Puede apreciarse que estos ratios son calculados con respecto a una referencia constante en lugar de hacerlo con respecto a la componente fundamental de la corriente cuya tasa de distorsión se está determinando, como suele ser habitual. Esta referencia, IL, puede ser calculada como el valor medio de las corrientes máximas demandadas mensualmente en los doce meses anteriores (un año) o puede ser estimada, en algunos casos, a partir de los valores de demanda previstos. Los límites dependen, además, del denominado ratio de cortocircuito (short circuit ratio, SCR), que se determina a partir de: SCR = I SC , IL (7) donde ISC es el valor eficaz de la corriente de cortocircuito en el PCC. En [71] se aconseja que ISC se calcule en las condiciones normales del sistema que den lugar a su valor mínimo, para encontrarnos en la situación más desfavorable posible, que corresponderá a valores límite de distorsión más estrictos. Los valores de distorsión armónica individual indicados en la Tabla 9 se refieren tan sólo a componentes armónicas impares. Las componentes armónicas pares, cuya aparición es menos habitual y suele deberse a fenómenos de resonancia entre los filtros para la compensación de armónicos y la im- Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas 23 pedancia de red, se limitarán al 25% de los valores referenciados en dicha tabla. No se permiten corrientes de distorsión que resulten en un valor de continua. Por otra parte, si la carga que produce los armónicos está constituida por un convertidor de potencia con un número de pulsos (q) mayor de seis, los límites indicados en la tabla se incrementan (siempre que la magnitud de los armónicos no característicos sea menor del 25% de los límites establecidos en ésta) con un factor igual a q / 6 . Tabla 9: Límites de distorsión armónica de corriente según IEEE 519 DAh,iL (%) SCR h < 11 DATIL (%) 11 ≤ h < 17 17 ≤ h < 23 23 ≤ h < 35 35 ≤ h Un ≤ 69 kV <20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0 20-50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0 50-100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0 100-1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0 >1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0 0,3 0,15 2,5 4,0 69kV < Un ≤ 161kV <20 2,0 1,0 0,75 20-50 3,5 1,75 1,25 0,5 0,25 50-100 5,0 2,25 2,0 1,25 0,35 6,0 100-1000 6,0 2,75 2,5 1,0 0,5 7,5 >1000 7,5 3,5 3,0 1,25 0,7 10,0 <50 2,0 1,0 0,75 0,3 0,15 2,5 >50 3,5 1,75 1,25 0,5 0,25 4,0 Un > 161kV Límites de distorsión de la tensión Aunque en España los límites de distorsión de la tensión están establecidos en las normas UNE-EN 50160 y UNE-EN 61000, se resumen a continuación los valores que propone este estándar, por su aceptación internacional y porque el cálculo de los índices de distorsión armónica individual, DAh y distorsión armónica total, DAT difieren de su forma de determinación habitual. Los límites establecidos por este estándar para la tensión en el PCC, cuya responsabilidad recae sobre el suministrador, se resumen en la Tabla 10, en la que los ratios de distorsión son determinados a partir de las expresiones: ∞ DAh ,Un = Uh 100% ; DATUn = Un ∑U h=2 Un 2 h 100% , (8) 24 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia donde Uh es el valor eficaz de la componente armónica de orden h y Un el valor eficaz de la tensión nominal del sistema. Puede apreciarse que la definición de los índices de distorsión es distinta a la que se utiliza habitualmente (y a la indicada previamente en las ecuaciones (3) para el caso de la norma UNE-50160 y (4) según la norma UNE-EN 61000-2-2), ya que utiliza como referencia un valor predeterminado fijo, correspondiente a la tensión nominal de la instalación, en lugar del valor eficaz de la componente fundamental de la tensión, que tendrá un valor variable. Tabla 10: Límites de distorsión armónica de tensión según IEEE 519 Un ≤ 69 kV 69kV < Un ≤ 161kV Un > 161kV DAh,Un (%) 3,0 1,5 1,0 DATUn (%) 5,0 2,5 1,5 3.2 Soluciones para la mejora de la calidad de onda de la tensión en el PCC Sería deseable que la onda de tensión en el PCC fuese perfectamente senoidal o, al menos, que cumpliese los límites de distorsión indicados en secciones anteriores. Sin embargo, las corrientes armónicas demandadas por las cargas alineales provocan caídas de tensión en la impedancia de red que distorsionan la tensión en dicho punto. Este efecto resulta principalmente preocupante en el caso de sistemas que tienen una impedancia de red elevada (en inglés non-stiff utilities). El notable aumento detectado en los últimos años de estas cargas no-lineales que deterioran la calidad de la onda de tensión ha motivado la búsqueda de soluciones para mitigar este efecto, entre ellas el empleo de filtros pasivos sintonizados a los armónicos de la carga (solución no óptima debido a los efectos resonantes entre estos elementos y la impedancia de red) o el desarrollo de equipos correctores denominados filtros activos (en inglés, active filters). Estos equipos también reciben el nombre de acondicionadores (conditioners) o acondicionadores de línea (line conditioners), denominación más adecuada si se tiene en cuenta que pueden realizar otras funciones aparte del filtrado de armónicos, tales como la compensación de potencia reactiva, el equilibrado de las corrientes y la alimentación de cargas críticas durante las interrupciones de corta duración del suministro [54], [55], [71], [72]. Los acondicionadores pueden ser instalados por las compañías eléctricas con el objetivo de mejorar la calidad de producto o para evitar las penalizaciones en caso de incumplimiento de la norma UNE-EN 50160. Cabe pensar, en esta situación, que dicho elemento debe ser instalado en serie justo antes del PCC para generar un voltaje entre sus terminales de modo que la tensión en el punto de conexión sea perfectamente senoidal. También podrí- Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas 25 an ser instalados correctores de este tipo por usuarios individuales que precisen un suministro con elevada calidad (cargas críticas). Sin embargo, cuando un usuario utiliza un filtro activo suele ser debido a que es un receptor excesivamente polucionante, necesitando un elemento que proporcione a la carga las componentes armónicas de corriente que ésta demanda, de forma que el elemento corrector junto con la carga se comporten aguas arriba del PCC como una carga lineal. En este caso, el equipo se conectará en paralelo en las proximidades de la carga alineal. Teniendo en cuenta que las cargas críticas suelen ser a su vez polucionantes puede utilizarse un equipo mixto que actúe al mismo tiempo sobre la tensión y la corriente, consiguiendo que la tensión y la corriente de alimentación se aproximen a una senoide. En la Tabla 11 se presenta una clasificación de acondicionadores, elaborada a partir de [55], [3], [9], [54] y [60]. Los criterios de clasificación son: • Topología del convertidor • Coordinación y forma de conexión • Magnitud eléctrica acondicionada • Número de ramas e hilos Topología del convertidor En función de la topología del convertidor pueden distinguirse dos tipos de inversores: • Inversor en fuente de intensidad, (Current Source Inverter, CSI), que utiliza una bobina como elemento almacenador de energía, e • Inversor en fuente de tensión, (Voltage Source Inverter, VSI), que emplea uno o varios condensadores como elementos almacenadores de energía. Atendiendo a la constitución del bus de continua, pueden distinguirse tres tipos: - VSI con bus de continua simple, - VSI con bus de continua con toma intermedia, que suele conectarse al conductor neutro en topologías monofásicas o trifásicas, motivo por el que esta topología también se conoce como neutral-pointed-clamped VSI y - VSI con bus de continua multinivel (multilevel VSI). 26 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Coordinación y forma de conexión En función del número de elementos activos que formen el acondicionador se pueden distinguir dos tipos: monoconvertidor, formado por un solo equipo activo y multiconvertidor, formado por dos o más equipos activos. A su vez cada uno de ellos puede dividirse en dos grupos: acondicionador activo si sólo está formado por elementos activos o acondicionador híbrido si combina éstos con elementos pasivos. Desde el punto de vista de la coordinación, los acondicionadores monoconvertidores activos pueden considerarse acondicionadores individuales. En cambio, los monoconvertidores híbridos y multiconvertidores comparten la corrección entre los distintos elementos que lo forman, de ahí que se engloben bajo el nombre de acondicionadores cooperativos o colaborativos. Las posibilidades de conexión a la red y entre los elementos que forman el acondicionador son múltiples, pudiéndose realizar la clasificación que se presenta a continuación. Acondicionador individual • Acondicionador monoconvertidor activo: - Acondicionador serie (As) [33] - Acondicionador paralelo (Ap) [33], [35], [55] Acondicionador colaborativo o cooperativo • Acondicionador monoconvertidor híbrido: - formado por FA paralelo y FP paralelo (ApPp) [2], [17], [56], [70] - formado por FA serie y FP paralelo (AsPp) [2], [18], [19] - formado por FA en serie con FP (AsP) [4]-[11], [20] • Acondicionador multiconvertidor activo: - Acondicionador serie-Acondiconador paralelo (AsAp), en el que el elemento serie opera como una fuente de tensión controlada y el paralelo como una fuente de corriente controlada. Generalmente comparten el elemento almacenador de energía. Se conoce Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas 27 también con el nombre de acondicionador universal (Universal Power Quality Conditioner, UPQC) [33], [71], [72]. - Acondicionador paralelo-Acondicionador paralelo (ApAp), formado por dos o más convertidores conectados en paralelo, que pueden compartir totalmente [55], [68] o parcialmente [60] el bus de continua, o tener buses de continua independientes [60], [67], [68]. - Acondicionador en serie con Acondicionador (AsA), instalado en el PCC en paralelo con la carga y formado por dos o más acondicionadores conectados en serie [60]. • Acondicionador multiconvertidor híbrido: - formado por FA serie y FH paralelo (AsHp), donde el equipo híbrido podría presentar cualquiera de las topologías expuestas previamente. En [69] y [75] se presentan topologías con estas características en las que el acondicionador híbrido es de tipo AsP y ApPp, respectivamente. - formado por FA paralelo y FH paralelo (ApHp), en la que el equipo híbrido podría presentar diferentes configuraciones. - formado por FH paralelo y FH paralelo (HpHp). La topología de los acondicionadores híbridos suele ser AsP y su objetivo generalmente consiste en eliminar los armónicos dominantes de la corriente de carga, de ahí que también se conozcan como filtros de armónicos dominantes (Dominant Harmonic Filters, DHF). El filtro pasivo de cada acondicionador se sintoniza a una frecuencia dominante y el equipo activo coopera con el pasivo para que la compensación sea adecuada. Se utilizan tantos filtros híbridos en paralelo como armónicos se pretendan eliminar [1], [12]-[16]. Magnitud eléctrica que acondicionan Según la magnitud eléctrica que acondicionan, cabe distinguir tres posibles topologías: acondicionador de tensión, de corriente o universal, capaz de corregir tensión y corriente. Se distinguen las siguientes topologías en cada grupo [54]: 28 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia • Acondicionador de tensión: - Topología U1. - Topología U2. • Acondicionador de corriente: - Topología I1. - Topología I2. • Acondicionador universal, frecuentemente denominado (Universal Power Quality Conditioner, UPQC) - Topología UI. Número de ramas e hilos Según el número de ramas del convertidor electrónico y el número de conductores para su conexión a la red, se pueden diferenciar los siguientes tipos: • Monofásico - 2 hilos y 1 rama, basado en inversor de semipuente. - 2 hilos y 2 ramas, basado en inversor de puente completo. • Trifásico: - 3 hilos y 3 ramas. - 4 hilos y 3 ramas, que presenta un bus de continua con toma intermedia. - 4 hilos y 4 ramas. Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas Tabla 11: Clasificación de acondicionadores Criterio de clasificación 29 (elaborada a partir de [55], [3], [9], [54] y [60]) Esquema Tipos Inversor en fuente de L SA+ SB+ A intensidad Idc (Current Source B SA- Inverter, CSI) Bus de continua simple + SA+ SB+ DA+ SB- Bus de continua multinivel + DB+ A C SA+ SB+ DA+ DB+ A C1 B SA- Topología del - convertidor SBDA- DB- + Inversor en fuente de tensión SA- SBDA- DB- SA+ SB+ DA+ DB+ SA- SBDA- DB- SA+ SB+ DA+ DB+ SA- SBDA- - Bus de continua con toma intermedia C2 (Voltage Source Inverter, VSI) + C+ SA+ - DA+ A o + o CSA- C3 DA- B - DB- Acondicionador activo Acondicionador serie (As) Acondicionador paralelo (Ap) Acondicionador Alimentación Carga Alimentación Acondicionador Carga Acondicionador híbrido Monoconvertidor FA paralelo, FP paralelo (ApPp) Alimentación Coordinación y forma de Acondicionador FA serie FP (AsP) Carga Alimentación FA serie, FP paralelo (AsPp) conexión Acondicionador Alimentación Carga Acondicionador Carga 30 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Activo Acondic. serie-Acondic. paralelo (AsAp) o Acondicionador paralelo- (Universal Power Quality Conditioner, UPQC) Acondicionador paralelo (ApAp) Acondicionador Alim entación Carga Acondicionador Alimentación Acondic. en serie con Acondic. (AsA) A l im en tación A con dicion ador Acondicionador Acondicionador Carga C ar ga A con dicion ador Multiconvertidor Híbrido FA serie, FH paralelo (AsHp) FH paralelo, FH paralelo (HpHp) o (Dominant Harmonic Filter, DHF) Acondicionador Acondicionador híbrido Alimentación Carga FA paralelo, FH paralelo (ApHp) Acondicionador híbrido Alimentación Alim entación Acondicionador Acondicionador híbrido C arga T Alimentación L1 C2 L2 U1 SA+ SB+ SA- SB- Carga A C1 B Acondicionador de tensión T Alimentación L1 Magnitud U2 eléctrica que Lcc/2 SA+ A o acondiciona SB+ DA+ Crs+ o CcuSB- Lcc/2 DA- Alimentación I1 C+ B Ccu+ Crs- SA- L2 DB+ DB- Carga SA+ L DA+ A o C- Acondicionador SA- de corriente DA- L1 L2 Alimentación I2 C+ C2 SA+ DA+ A o C- SA- DA- Carga C2 Carga Acondicionador híbrido Carga 31 Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas Acondicionador T Alimentación Carga universal C2 (Universal Power Quality L2 UI SA+ A Lcc/2 o Conditioner, SA- UPQC) DB+ B Cci+ o CcuDA- L1 SB+ DA+ Ccu+ CciSB- Lcc/2 DB- Semipuente vS + - - - Monofásico C1 SA+ Puente + Carga alineal polucionante vS - - L v LA + + SA+ A SB+ DA+ SA- L DB+ A C o C2 B SA- DA- R S T n vSn vTn SBDA- iR iS iT in vRn L L DB- R S T n Carga alineal polucionante R S T n Carga alineal polucionante R S T n Carga alineal polucionante L v LA + 3 hilos y iA 3 ramas C1 SA+ SB+ DA+ SC+ DB+ iC A B C C2 SA- Número de iB DC+ o SBDA- SCDB- DC- ramas e hilos R S T n iR iS iT in vRn Trifásico + - v LA DA+ o + vSn vTn L L L v LA + 4 hilos y iA 3 ramas C1 SA+ SB+ DA+ SC+ DB+ iB iC io DC+ A B C o o C2 SA- SBDA- SCDB- DC- R S T n iR iS iT in vRn vSn vTn L L L L v LA + 4 hilos y iA 4 ramas C1 SA+ SB+ DA+ SC+ DB+ SD+ DC+ DD+ A B C D o C2 SA- SBDA- SCDB- SDDC- DD- iB iC iD Carga alineal polucionante 32 4 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica El flujo de potencia en sistemas monofásicos y trifásicos cuando las tensiones y corrientes son senoidales y equilibradas es un tema ampliamente estudiado y aceptado universalmente. Sin embargo, la aparición de distorsión en la forma de onda de la tensión en los sistemas de distribución y suministro debido al aumento de receptores alineales conectados a la red implica, desde un punto de vista energético, nuevos planteamientos en el flujo de potencia. Aunque no existe consenso entre los grupos de trabajo e investigadores, es general la apreciación de que las definiciones de potencia actuales no son adecuadas desde un punto de vista económico cuando las tensiones y corrientes no son ideales, resultando evidente la necesidad de redefinir tales términos para adaptarse a la nueva situación. De entre los grupos de investigación que trabajan en estos temas cabe destacar el Grupo de Trabajo en Situaciones no-sinusoidales del IEEE (IEEE Working Group on nonsinusoidal situations), que propone definiciones efectivas desde un punto de vista práctico a los términos de potencia que aparecen cuando las tensiones y/o corrientes son distorsionadas y/o desequilibradas [45]. Además, sugieren nuevos ratios para cuantificar la eficiencia en la transferencia de potencia para sistemas trifásicos: el grado de polución armónica y grado de desequilibrio, indicando las variables que deben ser medidas para calcular dichas figuras de mérito. Los resultados de este grupo, junto con las modificaciones propuestas por el grupo alemán liderado por Depenbrock [45] para el caso de sistemas trifásicos a cuatro hilos, se han recogido en el estándar IEEE 1459 “IEEE Trial-Use Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities under sinusoidal, nonsinusoidal, balanced and unbalanced conditions” [152], que actualmente se encuentra en período de revisión [95][99], [105]. Ante esta situación, las compañías eléctricas están interesadas en actualizar los criterios de facturación de la energía eléctrica, pues aunque la normativa actual en España sólo penaliza el consumo de potencia reactiva, la inyección de corrientes armónicas y el desequilibrio deberían ser tenidos en cuenta en la tarificación. Para ello sería necesario el diseño de aparatos de medida capaces de separar los términos de potencia propuestos en las nuevas definiciones de potencia en régimen no-sinusoidal y calcular las nuevas figuras de mérito, al tiempo que se establezcan unos nuevos conceptos tarifarios en los que se bonifique el consumo sinusoidal equilibrado y el factor de potencia unitario, penalizando no sólo la demanda de reactiva, como en la actualidad, sino también la deformación armónica inyectada a la red y el consumo desequilibrado. Hoy en día, los avances tecnológicos en la instrumentación de medida permitirían llevar a cabo tal propósito. Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica 4.1 33 Revisiones de las definiciones de potencia En las siguientes secciones se revisan las definiciones de potencia en régimen no-sinusoidal para el caso de sistemas monofásicos y trifásicos equilibrados y desequilibrados siguiendo las propuestas del estándar IEEE 1459 [45], [95]-[97]. Sistemas monofásicos El valor instantáneo de la tensión en un determinado punto del sistema eléctrico viene dado por: ∞ u(t ) = U 0 + ∑ 2U h sen(h ω1t + αh ), (9) h =1 donde U 0 es el valor medio, ω1 es la pulsación correspondiente a la frecuencia fundamental de red, U h es el valor eficaz del armónico de orden h y αh es el ángulo de fase de dicho armónico. Análogamente el valor instantáneo de corriente se expresa como: ∞ i(t ) = I 0 + ∑ 2I h sen(h ω1t + βh ), (10) h =1 siendo I 0 el valor medio e I h y βh el valor eficaz y ángulo de fase del armónico de orden h, respectivamente. Los valores eficaces de tensión y corriente se calculan a partir de: U = ∞ ∑U h =0 I = 2 h = U 12 + U H2 = U 12 + ∑U h2 ; h ≠1 ∞ (11) ∑ I h2 = I 12 + I H2 = I 12 + ∑ I h2 . h =0 h ≠1 En las ecuaciones anteriores se han separado los valores eficaces de las componentes fundamentales, U 1 e I 1 de los valores eficaces de las componentes armónicas, U H e I H . A partir de las ecuaciones (11), la potencia aparente S se obtiene de: S 2 = (UI )2 = (U 1I 1 )2 + (U 1I H )2 + (U H I 1 )2 + (U H I H )2 . S12 = (U 1I 1 )2 ; SN2 = (U 1I H )2 + (U H I 1 )2 + (U H I H )2 . (12) La potencia aparente S se ha dividido en dos componentes: • la Potencia Aparente Fundamental, S1, (Fundamental Apparent Power) que a su vez puede separarse en dos partes, potencia activa fundamental P1 (Fundamental Active Power) y potencia reactiva fundamental Q1 (Fundamental Reactive Power): 34 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia 2 S12 = (U 1I 1 ) = P12 + Q12 ; P1 = U 1I 1 cos ϕ1 ; Q1 = U 1I 1senϕ1 (13) siendo ϕ1 = α1 − β1 , y • la Potencia Aparente No-fundamental, SN, (Non-fundamental Apparent Power), que está formada por tres componentes: - Potencia de Corriente Distorsionada, U 1I H , (Current Distortion Power), debida a la existencia de corrientes armónicas ante tensiones senoidales, - Potencia de Tensión Distorsionada, U H I 1 , (Voltage Distortion Power), ocasionada por armónicos de tensión y corrientes senoidales y - Potencia Aparente Armónica, S H = U H I H , (Harmonic Apparent Power), que aparece cuando existe distorsión armónica en tensiones y corrientes. Por otra parte, en [45] se define otro término, la Potencia No-activa, N (Nonactive Power): N = S2 − P2. (14) Aplicando la separación de componentes indicada en (14) a la Potencia Aparente Armónica, tenemos: S H2 = PH2 + N H2 , PH = ∑U h I h cos ϕh , (15) h ≠1 siendo ϕh = αh − βh . PH es la Potencia Activa Armónica Total (Total Harmonic Active Power) y NH es la Potencia No-activa Armónica Total (Total Harmonic Nonactive Power). A partir de las ecuaciones (12) puede obtenerse la Potencia Aparente No-fundamental normalizada: 2 2 2 2 S N = I H + U H + U H I H , S I U U I 1 1 1 1 1 2 S N = (DATI )2 + (DATU )2 + (DATI ⋅ DATU )2 . S 1 (16) Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica 35 Para el caso monofásico, en [45] se propone como mejor indicador del nivel de armónicos en el sistema SN o su valor normalizado SN/S1. Cuanto menor sea el valor de este ratio, mejor es el filtrado armónico de la carga alineal. La figura de mérito que cuantifica la efectividad en el flujo de energía eléctrica es el Factor de Potencia Total del sistema: FP = P P + PH = 1 . S S (17) El factor de desplazamiento permite evaluar el flujo de potencia debida a la componente fundamental: FPd = P1 = cos ϕ1. S1 (18) Sistemas trifásicos equilibrados En el caso de sistemas trifásicos, los nuevos términos de potencia propuestos en [45] nacen a partir de la potencia aparente equivalente, Se (Equivalent Apparent Power), atribuible a Buchholz y Goodhue, que viene definida por: Se = 3U e I e , Ue = U a2 + U b2 + U c2 ; 3 Ie = I a2 + I b2 + I c2 , 3 (19) donde Ue e Ie son la tensión equivalente y corriente equivalente, respectivamente, que corresponderían a los parámetros de una red trifásica equilibrada equivalente a la que se está analizando. Para el caso de sistemas a cuatro hilos, Ua, Ub y Uc son los valores eficaces de las correspondientes tensiones fase-neutro. En el caso de sistemas a tres hilos dichos valores pueden calcularse como las tensiones entre cada fase y un neutro artificial o a partir de las tensiones compuestas mediante la expresión: Ue = 2 2 2 U ab + Ubc + Uca 9 (20) De modo análogo al caso monofásico, la tensión y corriente equivalentes pueden descomponerse en dos términos: 2 = U e2 = U e21 + U eH 2 e 2 e1 I = I +I 2 eH U 2 + U bh2 + U ch2 U a21 + U b21 + U c21 + ∑ ah , 3 3 h ≠1 I 2 + I bh2 + I ch2 I 2 + I b21 + I c21 = a1 + ∑ ah , 3 3 h ≠1 (21) 36 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia donde el subíndice ‘1’ hace referencia al valor eficaz de la componente fundamental y el subíndice ‘H’ al valor eficaz de la componente nofundamental. La Potencia Aparente Fundamental y la Potencia Aparente Nofundamental pueden calcularse a partir de: 2 Se2 = Se21 + SeN . (22) Definiendo el ratio distorsión armónica total para tensiones y corrientes equivalentes: DATUe = UeH ; U e1 DATIe = IeH , Ie1 (23) la Potencia Aparente No-fundamental Normalizada, SeN/Se1, que tiene un significado y propiedades idénticas al caso monofásico, se calcula así: SeN Se1 2 = ( DATIe )2 + ( DATUe )2 + ( DATIe ⋅ DATUe )2 . (24) Sistemas trifásicos desequilibrados En el caso de sistemas polifásicos desequilibrados, es necesario definir nuevas componentes en la Potencia Aparente, que no aparecen en sistemas monofásicos ni sistemas trifásicos equilibrados. Si las cargas son desequilibradas, las componentes fundamentales de tensión y corriente pueden descomponerse en tres términos correspondientes a las secuencias positiva o directa, negativa o inversa y secuencia cero u homopolar: Ue21 = U 1+ 2 + U 1− 2 + U 10 2 = U 1+ 2 + U d21, Ie21 = I 1+ 2 + I 1− 2 + I 10 2 = I 1+ 2 + I d21, (25) donde el subíndice ‘d’ engloba las componentes de secuencia inversa y homopolar. La Potencia Aparente fundamental, Se1, puede dividirse en: Se21 = S1+ 2 + Sd21 (26) donde: • S1+ = 3U 1+I 1+ es la Potencia Aparente Fundamental de secuencia Positiva (Positive-sequence Fundamental Apparent Power), con U 1+ y I 1+ los valores eficaces de las componentes fundamentales de secuencia positiva de tensión y corriente, y • Sd 1 es la Potencia Aparente Fundamental de Desequilibrio (Unbalanced Fundamental Apparent Power), que engloba componentes de potencia activa (Pd1) y potencia no-activa (Nd1). Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica 37 Las componentes de secuencia negativa y de secuencia cero se consideran polución de manera similar a la existencia de armónicos, pues contribuyen a aumentar las pérdidas y consiguientemente, disminuyen la eficiencia en la transferencia de potencia. Desarrollando los términos de potencia aparente en esta situación de manera análoga a la llevada a cabo en el apartado anterior, tenemos: 2 U e = U 1+ 2 + U d21 + U eH , 2 I e = I 1+ 2 + I d21 + I eH . 2 Se = S1+ 2 + Sd21 + SeN = = 9U +2 +2 1 1 I 2 +2 d1 1 + 9(U I +U (27) +2 2 1 d1 2 2 d1 d1 2 2 eH e 1 2 2 e 1 eH I + U I ) + 9(U I + U I 2 2 eH eH + U I ), SeH = 3U eH I eH = PH2 + N H2 , S D 1 = 3U d 1I d 1 = S1− 2 + S10 2 + 9(U 1− 2I 10 2 + U 10 2I 1− 2 ). donde aparece un nuevo término, S D 1 , que se debe a la componente de la potencia fundamental de desequilibrio ocasionada por tensiones y corrientes desequilibradas. En caso de sistemas trifásicos desequilibrados además del ratio del grado de polución armónica SeN/Se1 definida en (24), se utiliza un nuevo indicador que representa el grado de polución de desequilibrio, la potencia fundamental de desequilibrio normalizada, Sd1/Se1, que se determina así: 3 U d21I e+1 2 + U e+1 2I d21 + U d21I d21 Sd 1 = = Se 1 3U e1I e1 = DDFU e 2 (1 − DDFI e 2 ) + DDFI e 2 (1 − DDFU e 2 ) + DDFU e 2DDFI e 2 = (28) = DDFU e 2 + DDFI e 2 − DDFU e 2DDFI e 2 . donde aparecen dos nuevos parámetros, DDFUe, que denominamos tasa de distorsión de desequilibrio en la componente fundamental de la tensión equivalente Ud1/Ue1 y DDFIe tasa de distorsión de desequilibrio en la componente fundamental de la corriente equivalente, Id1/Ie1. Por último, el Factor de Potencia Total y el Factor de Potencia de Desplazamiento, para sistemas trifásicos en general vienen dados por: FP = P P + PH ; = 1 Se Se FPd = P1+ = cos ϕ1+ . S1+ (29) 38 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Modificaciones en las definiciones potencia en caso de sistemas trifásicos a cuatro hilos desequilibrados Depenbrock, de la escuela alemana, ha desarrollado paralelamente al Grupo de Trabajo de IEEE un método que ha denominado FBD (Fryze-BuchholzDepenbrock), para hacer referencia al autor y a los investigadores en quienes se ha apoyado para su metodología [29], [54]. Depenbrock y Staudt presentan una réplica al trabajo publicado en [45], para el caso de sistemas trifásicos a cuatro hilos, donde pueden aparecer corrientes circulando por el conductor neutro si las corrientes son desequilibradas debido a componentes homopolares o en caso de que existan componentes armónicas de corriente múltiplos de tres. Como estas corrientes intervienen en las pérdidas que se producen en las líneas, es necesario ampliar los términos de la corriente equivalente, y consecuentemente se altera el cálculo de la Potencia Aparente Equivalente. Estas apreciaciones realizadas por Depenbrock [45], [30], han sido posteriormente aceptadas por el IEEE Working Group in Nonsinusoidal situations e incorporadas al estándar IEEE 1459. El grupo de investigación del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Energética de la Universidad de Cantabria ha publicado diversos trabajos donde sostiene la misma tesis [50], [142]. Así, el estándar IEEE 1459 establece las siguientes definiciones para la potencia aparente y factor de potencia (éste último basado en la propuesta de Lyon) [95]: • La potencia aparente equivalente Se es la máxima potencia transmitida a la carga (o solicitada a la red) para unas determinadas pérdidas en la línea y los mismos valores eficaces de tensión y corriente en la carga (o la red). • El factor de potencia es el ratio entre la potencia actual y la máxima potencia que puede ser transmitida manteniendo constantes las pérdidas en la línea y la tensión entre los terminales de la carga. Para entender estos conceptos basta con fijarnos en la Figura 3(a) donde tenemos un sistema trifásico a cuatro hilos que alimenta a una carga desequilibrada. La impedancia de red se ha simplificado a su componente resistiva para facilitar el análisis, teniendo en cuenta que sólo esta componente interviene en la potencia de pérdidas. La resistencia de las líneas para las tres fases se ha representado por un valor r, mientras que el conductor neutro presenta una resistencia rn. La utilización de la sección de los conductores en la transferencia de energía es representada simbólicamente en la figura de la derecha, que a su vez nos informa de la eficiencia de dicha transferencia pues la potencia aparente S es proporcional a la sección neta, mientras que la potencia activa P lo es sólo a la porción sombreada. Las pérdidas de potencia en tal situación vienen dadas por: Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica ∆P = r (I a2 + I b2 + I c2 ) + rn I n2 . 39 (30) Siguiendo las definiciones anteriores de potencia aparente y factor de potencia, el sistema equivalente u optimizado con factor de potencia unidad que disipa exactamente las mismas pérdidas en la línea consiste en tres resistencias de igual valor Re, que producen corrientes equilibradas en la alimentación, tal como se muestra en la Figura 3(b), en la que I a = I b = I c = I e e I n = 0 . En este caso las pérdidas en la línea serán: ∆P = 3rI e2 . (31) donde I e recibe el nombre de corriente efectiva o equivalente, cuyo valor puede determinarse teniendo en cuenta la condición impuesta de igualdad de pérdidas, igualando las expresiones (30) y (31): Ie = 1 2 r I a + I b2 + I c2 + n I n2 . 3 r (32) En instalaciones trifásicas a cuatro hilos en BT y MT, el cociente rn/r toma típicamente el un valor comprendido entre 0,2 y 0,4 [95]. El estándar IEEE 1459 adopta el valor 1. Puede apreciarse en la parte derecha de la Figura 3(b) que en este caso toda la sección de los conductores de las fases es utilizada en la transferencia de energía, coincidiendo la potencia activa P con la potencia aparente S, y, por tanto, dando lugar a un factor de potencia unitario. ia ib C ic N in r rn Carga desequilibrada A B a b n P c (a) A B ia ib C ic r Re a S b n c (b) Figura 3: Definición del FP en sistemas trifásicos. (a) Sistema con carga desequilibrada (b) Sistema optimizado con FP = 1. 40 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia Esta nueva definición de corriente equivalente, modifica la definición de potencia aparente equivalente: U a2 + U b2 + U c2 ; 3 SeD = 3U e I eD . Ue = I eD = I a2 + I b2 + I c2 + I n2 , 3 (33) En estas expresiones se ha utilizado el superíndice “D” (que hace referencia al autor, Depenbrock) para diferenciar los nuevos parámetros de los empleados previamente. Todo el análisis anterior es válido si las expresiones (33) reemplazan a las ecuaciones (19), por ser aptas para el caso más general de sistemas a cuatro hilos en los que puedan aparecer corrientes circulando por el conductor neutro. La alteración en la corriente equivalente y la potencia aparente equivalente conllevan, además, la modificación del principal parámetro que cuantifica la eficiencia en la transferencia de energía: el factor de potencia. En adelante, para simplificar las expresiones, no se utilizará el superíndice “D”, sin embargo el cálculo de Ie y Se se realizará de acuerdo con las expresiones (33). 4.2 Tendencias en la medida de la potencia eléctrica Como se ha visto en la sección anterior, las nuevas definiciones de potencia sugieren el uso de magnitudes equivalentes para el caso de sistemas trifásicos, en lugar de utilizar cantidades aritméticas o vectoriales. La potencia aparente aritmética en VA viene dada por: S A = U a I a + Ub Ib + U c I c (34) La potencia aparente vectorial en VA se calcula: SV = (Pa + Pb + Pc )2 + (Qa + Qb + Qc )2 + (Da + Db + Dc )2 (35) donde P, Q y D son potencia activa, reactiva y de distorsión, respectivamente. Cuando el desequilibrio es pequeño S A SV Se , sin embargo, cuando el grado de desequilibrio es significativo, existe una diferencia entre dichos términos. Siempre se cumplirá SV ≤ SA ≤ Se [45]. El IEEE Working Group on Non-sinusoidal situations además de indicar nuevos ratios a tener en cuenta en la futura tarifación eléctrica, propone las medidas que deben ser efectuadas en caso de sistemas monofásicos y trifásicos para calcular dichos parámetros: • En el caso monofásico, según se muestra en la Figura 4, será necesario capturar los valores instantáneos de la tensión en el punto de conexión, u, y la corriente de carga o alimentación, i. A partir de dichas medidas pueden extraerse los valores eficaces, U e I, los valores eficaces de las componentes fundamentales, U1 e I1 y el ángulo Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica 41 ϕ1 que forman entre sí y la potencia activa total P. Estas variables permiten valorar todos los términos de potencia propuestos para el caso monofásico y calcular las figuras de mérito: FP, FPd y SN/S1. • En el caso trifásico, será necesario capturar los valores instantáneos de las tensiones en el punto de conexión, u(a,b,c), y las corrientes de carga o alimentación, i(a,b,c), a partir de las cuales se determinarán Ue e Ie , Ue1 e Ie1 , U 1+ e I 1+ junto con el ángulo θ1+ y, finalmente, la potencia activa total P. Estas variables son suficientes para calcular todos los términos de potencia propuestos para el caso trifásico y determinar las figuras de mérito: FP, FPd, SeN/Se1 y Sd1/Se1, tal como se muestra en la Figura 5. MEDIDAS U , I ,U 1, I 1, ϕ1, P CÁLCULOS S = UI ; N = DATI = S2 − P2 I 2 − I 12 U U 2 − U 12 ; DATU = H = I1 U1 U1 IH = I1 SN = S 2 − (U 1I 1 )2 ; SH = U H I H P1 = U 1I 1 cos ϕ1; PH = P 2 − P12 Q1 = U 1I 1 sen ϕ1 FP = P ; FPd = cos ϕ1 S GRADO POLUCIÓN ARMÓNICA SN S1 Figura 4: Medida de la potencia en sistemas monofásicos. 42 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia MEDIDAS Ue , I e ,U e1, Ie1, P U 1+ , I 1+ , ϕ1+ CÁLCULOS Se = 3Ue Ie ; N = DATIe = IeH = Ie1 Se2 − P 2 Ie2 − Ie21 U Ue2 − Ue21 ; DATUe = eH = I e1 U e1 U e1 Se1 = 3Ue1Ie1; SeN = Se2 − Se21 ; SeH = 3UeH IeH S1+ = 3U 1+I 1+ ; P1+ = 3U 1+I 1+ cos ϕ1+ ;Q1+ = 3U 1+I 1+ sen ϕ1+ Sd 1 = FP = GRADO POLUCIÓN ARMÓNICA SeN Se1 Se21 − S1+2 P ; FPd = cos ϕ1+ Se GRADO POLUCIÓN DESEQUILIBRIO Sd 1 Se 1 Figura 5: Medida de la potencia en sistemas trifásicos. Teniendo en cuenta que el estándar IEEE 1459 representa el único referente generalmente aceptado de la tendencia en la medida de la potencia eléctrica (a pesar de sus numerosas críticas [99], [105]) y que, aunque actualmente se encuentra en estado de prueba, se prevé que será completamente aprobado próximamente, ya se está trabajando en el desarrollo de los nuevos instrumentos de medida capaces de cumplir dicho estándar [98] y en sistemas de calibración para dicha instrumentación [106]. Por otra parte, la filosofía del estándar IEEE 1459, consistente en separar los términos de potencia debidos a la componente fundamental de secuencia directa del resto de términos, puede utilizarse para fijar las componentes de potencia que deben ser compensadas por los equipos correctores para mejorar la calidad de la onda de tensión y, al mismo tiempo, procurar que la transferencia de energía entre la fuente y la carga sea óptima [95]: Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica 43 • Si se utiliza un acondicionador para mejorar la calidad de la tensión en el punto de conexión, la referencia para su control debería ser que la fuente sólo entregue a la carga potencia activa fundamental de secuencia directa P1+ , cuyo valor coincidirá con la potencia activa total que la carga demanda, PL. • Por su parte, la componente reactiva fundamental de secuencia directa, Q1+ , constituye el ratio que permite estimar la capacidad de la batería de condensadores necesarios para corregir el factor de desplazamiento, en caso de que se decida utilizar este tipo de compensador para tal fin. • La potencia aparente no fundamental SeN (o su valor normalizado) permite evaluar la severidad de la distorsión, constituyendo un parámetro que ayuda a determinar la potencia del equipo corrector necesario para eliminar la polución armónica. 4.3 Tendencias en la facturación de la energía eléctrica La normativa actual de tarifas eléctricas ha establecido dos complementos a tener en cuenta en la facturación de la energía eléctrica: el complemento por discriminación horaria, que ha conseguido ir variando la demanda temporal de la energía eléctrica, desplazando la conexión de cargas industriales a horas valle para conseguir un notable ahorro y el complemento por energía reactiva, que se obtiene a partir del cos ϕ , calculándose de la siguiente manera: • Mercado a tarifa/regulado: Se penaliza o bonifica con un recargo o descuento sobre el importe de la tarifa, calculándose el coeficiente de recargo, kr a partir de : kr (%) = • 17 − 21. cos2 ϕ (36) Mercado liberalizado: Se penalizan los excesos de consumo de reactiva ( cos ϕ ≤ 0,95) con una cantidad que depende del número de kVArh consumidos. Para el año 2005 dicha cantidad se ha fijado en 0,038199 €/kVArh [143]. Sin embargo, el coeficiente de recargo, kr no es adecuado porque la medida del cos ϕ sólo es válida para cuantificar la potencia reactiva en caso de sistemas monofásicos o trifásicos senoidales equilibrados alimentando a cargas lineales y porque kr sólo penaliza la demanda de energía reactiva inductiva, no contabilizándose, en ningún caso, la sobrecompensación de capaci- 44 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia tiva. En [142] se presentan varios casos correspondientes a diversas medidas de campo aplicando la normativa vigente y se demuestra que en la mayor parte de los mismos en sus facturaciones les corresponde un descuento del 4% por energía reactiva, sin embargo, atendiendo a las pérdidas originadas en la línea de distribución de la compañía eléctrica, debería gravarse su consumo con un elevado recargo. Así, en [144] se propone sustituir el cos ϕ por un parámetro que denominan “factor de potencia equivalente, FP* ” (que coincide con el FP propuesto para redes trifásicas por el estándar IEEE 1459). Según esta referencia la relación entre las pérdidas mínimas en la línea y las correspondientes a un determinado régimen de trabajo es aproximadamente igual al cuadrado del factor de potencia equivalente. Así, aprovechando la expresión de la normativa de tarifas eléctricas indicada en la ecuación (36), que depende del cos2 ϕ , proponen un nuevo factor de penalización k∗(%)= f ( FP*2 ) . En uno de los trabajos recogidos en [142] se designan cuatro “casos simples” correspondientes a tensión sinusoidal, intensidad equilibrada, intensidad sinusoidal y desfase nulo entre tensión y corriente. Se propone calcular el factor de potencia al incumplir la condición de cada caso simple y se demuestra que el factor de potencia cuando se incumple más de un caso simple puede aproximarse por el producto de los factores de potencia de los casos simples implicados, es decir, el factor de potencia cuando la tensión y corriente son equilibradas pero no son sinusoidales y están en fase (situación que supondría un FP = 1 según el concepto clásico de este parámetro), sería igual al producto del factor de potencia ante alimentación no senoidal y del factor de potencia ante corriente no senoidal, (parámetro distinto de la unidad según la nueva definición de FP). En otro trabajo recogido en [142], a partir de los ratios propuestos por el IEEE Working Group in non-sinusoidal situations, definen un factor de calidad, FC, que será tenido en cuenta para considerar los factores de bonificación o penalización y que puede calcularse a partir de: S S FC = k1 1 − eN + k2 1 − d 1 + k 3FPd . Se1 Se 1 donde k1, k2 y k 3 k1 + k2 + k 3 = 1 . son constantes de ponderación (37) que cumplen: Estas propuestas son sólo algunos de los trabajos que se están realizando con la intención de prever la tendencia en la facturación eléctrica, tema que actualmente se encuentra en un punto de debate entre compañías eléctricas, investigadores y fabricantes de instrumentación. Aunque aún no se Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica 45 ha llegado ni siquiera a un consenso sobre la medida de la potencia en condiciones no senoidales y/o desequilibradas, ni en el modo de medir dichas magnitudes, sí existe, sin embargo, una opinión generalizada entre todos los sectores implicados de que los actuales criterios para bonificar o penalizar el consumo deben ser ampliados para tener en cuenta la demanda de energía reactiva (tanto de tipo inductivo, como capacitivo), los desequilibrios de cargas y la distorsión de la corriente consumida. Bibliografía 5 47 Bibliografía [1] S. Bhattacharya, P.-T. Cheng, D. Divan, "Hybrid Solutions for Improving Passive Filter Performance in High Power Applications", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 33, No. 3, pp. 732-747. Mayo/Junio 1997. [2] H. Akagi, "Trends in Active Power Line Conditioners", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 9, No. 3, pp. 263-268. Mayo 1994. [3] H. Akagi, "New Trends in Active Filters for Power Conditioning", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 32, No. 6, pp. 1312-1322. Noviembre/Diciembre 1996. [4] S. Srianthumrong, H. Akagi, "A Medium-Voltage Transformerless AC/DC Power Conversion System Consisting of a Diode Rectifier and a Shunt Hybrid Filter", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 39, No. 3, pp. 874-882. Mayo/Junio 2003. [5] H. Fujita, H. Akagi, "A Practical Approach to Harmonic Compensation in Power Systems. Series Connection of Passive and Active Filters.", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 27, No. 6, pp. 1020-1025. Noviembre/Diciembre 1991. [6] H. Fujita, T. Yamasaki, H. Akagi, "A Hybrid Active Filter for Damping of Harmonic Resonance in Industrial Power Systems", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 2, pp. 215-222. Marzo 2000. [7] D Detjen, J. Jacobs, De Doncker R. W. De Doncker, H.-G. Mall, "A New Hybrid Filter to Dampen Resonances and Compensate Harmonic Currents in Industrial Power Systems With Power Factor Correction Equipment", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No. 6, pp. 821827. Noviembre 2001. [8] S. Senini, P. J. Wolfs, "Hybrid Active Filter for Harmonically Unbalanced Three Phase Three Wire Railway Traction Loads", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 4, pp. 702-710. Julio 2000. [9] B. Singh, K. Al-Haddad, A. Chandra, "A rewiew of Active Filters for Power Quality Improvement", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 46, No. 5. Octubre 1999. 48 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [10] D. Rivas, L. Morán, J. W. Dixon, J. R. Espinoza, "Improving Passive Filter Compenstion Performance With Active Techniques", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 50, No. 1, pp. 161-170. Febrero 2003. [11] B.-R. Lin, B.R. Yang, H.-R. Tsai, "Analysis and Operation of Hybrid Active Filter for harmonic elimination", Electric Power Systems Research. Ed. Elsevier, No. 62, pp. 191-200. Enero 2002. [12] P.-T. Cheng, S. Bhattacharya, D. Divan, "Line Harmonics Reduction in High-Power Systems Using Square-Wave Inverters-Based Dominant Harmonic Active Filter", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 14, No. 2, pp. 265-272. Marzo 1999. [13] P.-T. Cheng, S. Bhattacharya, D. Divan, "Experimental Verification of Dominant Harmonic Active Filter for High-Power Applications", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, No. 2, pp. 567-577. Marzo/Abril 2000. [14] P.-T. Cheng, S. Bhattacharya, D. Divan, " Operations of the Dominant Harmonic Active Filter (DHAF) Under Realistic Utility Conditions", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 37, No. 4, pp. 1037-1044. Julio/Agosto 2001. [15] P.-T. Cheng, S. Bhattacharya, D. Divan, "Control of Square-Wave Inverters in High-Power Hybrid Active Filter Systems.", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 34, No. 3, pp. 458-472. Mayo/Junio 1998. [16] P.-T. Cheng, S. Bhattacharya, D. Divan, "Application of Dominant Harmonic Activer Filter System with 12 Pulse Nonlinear Loads", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 14, No. 2, pp. 642-647. Abril 1999. [17] T.-N. Lê, M. Pereira, K. Renz, G. Vaupel, "Active Damping of Resonances in Power Systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 9, No. 2, pp. 1001-1008. Abril 1994. [18] F.-Z. Peng, H. Akagi, A. Nabae, "A New Approach to Harmonic Compensation in Power Systems. A Combined System of Shunt Passive and Series Active Filters", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 26, No. 6, pp. 983-990. Noviembre/Diciembre 1990. [19] F.-Z. Peng, H. Akagi, A. Nabae, "Compensation Characteristics of the Combined System of Shunt Passive and Series Active Filters", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 29, No. 1, pp. 144-152. Enero/Febrero 1993. Bibliografía 49 [20] M. Rastogi, N. Mohan, A.-A. Edris, "Hybrid-Active Filtering of Harmonic Currents in Power Systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 10, No. 4, pp. 1994-2000. Octubre 1995. [21] S. Senini, P. J. Wolfs, "Analysis and Design of a Multiple-Loop Control System for a Hybrid Active Filter", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 49, No. 6, pp. 1283-1292. Diciembre 2002. [22] A.M. Al-Zamil, D.A. Torrey, "A Passive Series, Active Shunt Filter for High Power Applications", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No. 1, pp. 101-109. Enero 2001. [23] J. Häfner, M. Aredes, K. Heumann, "A Shunt Active Power Filter Applied to High Voltage Distribution Lines", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 12, No. 1, pp. 266-272. Enero 1997. [24] G. Casaravilla, A. Salvia, C. Briozzo, E.H. Watanabe, "Selective Active Filter Applied to an Arc Furnace Adjusted to Harmonic Emission Limitations", IEEE/PES TyD Latin America. 2002. [25] S. Park, J-h. Sung, N. Kwanghee, "A New Parallel Hybrid Filter Configuration Minimizing Active Filter Size", ICPE'98, pp. 894-897. 1998. [26] H. Akagi, Y. Kanazawa, A. Nabae, "Instantaneous Reactive Power Compensators Comprising Switching Devices without Energy Storage Components", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 20, No. 3, pp. 625-630. Mayo/Junio 1984. [27] H. Akagi, S. Ogasawara, H. Kim, "The Theory of Instantaneous Power in Three-Phase Four-Wire Systems: A Comprehensive Approach", IEEE-IAS Annual Meeting, Vol. 1, pp. 431-439. 1999. [28] E.H. Watanabe, M. Aredes, H. Akagi, "The p-q Theory for Active Filter Control: Some Problems and Solutions", Revista Controle e Automaçao, Vol. 15, No. 1, pp. 78-84. Enero/Marzo 2004. [29] F.-Z. Peng, G. W. Ott, D. J. Adams, "Harmonic and Reactive Power Compensation Based on the Generalized Instantaneous Reactive Power Theory for Three-Phase Four-Wire Systems", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 13, No. 6, pp. 1174-1181. Noviembre 1998. 50 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [30] M. Depenbrock, V. Staudt, H. Wrede, "A Theoretical Investigation of Original and Modified Instantaneous Power Theory Applied to Four-Wire Systems", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 39, No. 4, pp. 1160-1167. Julio/Agosto 2003. [31] E.H. Watanabe, Stephan R.M., M. Aredes, "New Concepts of Instantaneous Active and Reactive Powers in Electrical Systems with Generic Loads", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No. 2, pp. 697-703. Abril 1993. [32] M. Aredes, E.H. Watanabe, "New Control Algorithms for Series and Shunt Three-phase Four-wire Active Power Filters", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, pp. 1649-1656. Julio 1995. [33] J. Afonso, C. Couto, J. Martins, "Active Filters with Control Based on the p-q Theory", IEEE Industrial Electronics Society Newsletter, pp. 511. Septiembre 2000. [34] A. Nabae, T. Tanaka, "A New Definition of Instantaneous ActiveReactive Current and Power Based on Instantaneous Space Vectors on Polar Coordinates in Three Phase Circuits", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11, No. 3, pp. 1238-1243. Julio 1996. [35] V. Soares, P. Verdelho, G. D. Marques, "An Instantaneous Active and Reactive Current Component Method for Active Filters", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 4, pp. 660-669. Julio 2000. [36] M.J. Ryan, R.W. De Doncker, R.D. Lorenz, "Decoupled Control of a Four-Leg Inverter via a New 4x4 Transformation Matrix", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No. 5, pp. 694-701. Septiembre 2001. [37] M.-R. Rafiei, H. A. Toliyat, R. Ghazi, T. Gopalarathanam, "An Optimal and Flexible Control Strategy for Active Filtering and Power Factor Correction Under Non-Sinusoidal Line Voltages", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, No. 2, pp. 297-305. Abril 2001. [38] L.M. Tolbert, T.G. Habetler, "Comparison of Time-Based Non-Active Power Definitions for Active Filtering", IEEE International Power Electronics Congress, pp. 7págs.. Octubre 2000. [39] Peng F.Z., L.M. Tolbert, "Compensation of Non-Active Currents in Power Systems. Definitions from Compensation Standpoint", IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, pp. 983-987. Julio 2000. Bibliografía 51 [40] Peng F.Z., L.M. Tolbert, Z. Qian, "Definitions and Compensation of Non-Active Current in Power Systems", IEEE Power Electronics Specialist Conference, pp. 129-134. Junio 2002. [41] A. Cavallini, G.C. Montanari, "Compensation Strategies for Shunt Active-Filter Control", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 9, No. 6, pp. 587-593. Noviembre 1994. [42] M. Aredes, J. Häfner, K. Heumann, "Three-Phase Four-Wire Shunt Active Filter Control Strategies", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 12, No. 2, pp. 311-318. Marzo 1997. [43] T.E. Nuñez-Zuñiga, J. Antenor Pomilio, "Shunt Active Power Filter Synthesizing Resistive Loads", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 17, No. 2, pp. 273-278. Marzo 2002. [44] P. Salmerón, J.C. Montaño, J.R. Vázquez, J. Prieto, A. Pérez, "Practical Application of the Instantaneous Power Theory in the Compensation of Four-Wire Three-Phase Systems", Actas IECON'02. 2002. [45] IEEE Working Group on Nonsinusoidal Situations: Efects on Meter Performance and Definitions of Power, "Practical Definitions for Powers in Systems with Nonsinusoidal Waveforms and Unbalanced Loads: A Discussion", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11, No. 1, pp. 79-101. Enero 1996. [46] IEEE Working Group on Nonsinusoidal Situations, "A Survey of North American Electric Utility Concerns Regarding Nonsinusoidal Waveforms", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11, No. 1, pp. 73-78. Enero 1996. [47] L.S. Czarnecki, "Comments on Active Power Flow and Energy Accounts in Electrical Systems with Nonsinusoidal Waveforms and Asymmetry", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11, No. 3, pp. 1244-1250. Julio 1996. [48] M. Depenbrock, "The FBD-Method, a Generally Applicable Tool for Analyzing Power Relations", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 8, No. 2, pp. 381-387. Mayo 1993. [49] T. Zheng, E.B. Makram, A.A. Girgis, "Evaluating Power System Unbalance in the Presence of Harmonic Distortion", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 2, pp. 393-397. Abril 2003. 52 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [50] L.L. Eguíluz, M. Mañana, P. Lara, "Revisión Crítica de las Definiciones de Potencia en Redes Trifásicas. Nueva Propuesta que Refleja el Rendimiento en el Transporte". [51] P519A Task Force of the Harmonic Working Group and SCC22-Power Quality, "Guide for Applying Harmonic Limits on Power Systems". 1994. [52] G. Casaravilla, A. Salvia, C. Briozzo, E.H. Watanabe, "Selective Active Filter with Remote Harmonic Distortion Control", 10th International Conference on Harmonics and Quality Power, Vol. 2, pp. 478-483. 2002. [53] J. Schlabbach, D. Blume, T. Stephanblome, "Voltage Quality in Electrical Power Systems", The Institution of Electrical Engineers, Vol. IEE Power and Energy Series 36. 2001. ISBN: 0-85296-975-9. [54] F. Barrero González, "Análisis Topológico y Funcional de Acondicionadores para la Reducción de Perturbaciones en la Red Eléctrica", Tesis Doctoral. 1995. [55] E. Romero Cadaval, "Filtro activo de corriente con topología de dos convertidores electrónicos en paralelo", Tesis Doctoral. 2004. [56] V.M. Cárdenas Galindo, "Filtros activos híbridos para compensación armónica de corriente y corrección de factor de potencia en sistemas trifásicos", Tesis Doctoral. 1999. [57] A. Ghosh, G. Ledwich, "Power Quality Enhancement Using Custom Power Devices", Kluwer Academic Publishers, Vol. The Kluwer International Series in Engineering and Computer Systems. Agosto 2002. [58] E. Romero, M.I. Milanés, F. Barrero, "Selección del valor de inductancia en correctores de corriente en fuente de tensión", Actas SAAEI´02, Vol. 2, pp. 99-102. 2002. [59] R. El Shatshat, M. Kazerani, M.M.A. Salama, "Multi Converter Approach to Active Power Filtering using Current Source Converters", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, pp. 38-45. Enero 2001. [60] S. Kim, P.N. Enjeti, "A New Hybrid Active Power Filter (APF) Topology", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 17, No. 1, pp. 4854. Enero 2002. Bibliografía 53 [61] S. Kumar Jain, Agarwal P., H.O. Gupta, "A Control Algorithm for Compensation of Customer-Generated Harmonics and Reactive Power", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 19, No. 1, pp. 357-366. Enero 2004. [62] K. Chatterjee, B.G. Fernandes, G.K. Dubey, "An Instantaneous Reactive Volt-Ampere Compensator and Harmonic Supressor System", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 14, No. 2, pp. 381-392. Marzo 1999. [63] S.-J. Huang, J.-C. Wu, "A Control Algorithm for Three-Phase ThreeWired Active Power Filters Under Nonideal Mains Voltages", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 14, No. 4, pp. 753-760. Julio 1999. [64] A. Chandra, B. Singh, B.N. Singh, K. Al-Haddad, "An Improved Control Algorithm of Shunt Active Filter for Voltage Regulation, Harmonic Elimination, Power-Factor Correction, and Balancing of Nonlinear Loads", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 3, pp. 495-507. Mayo 2000. [65] A. Dastfan, V.J. Gosbell, D. Platt, "Control of a New Active Power Filter Using 3-D Vector Control", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 1, pp. 5-012. Enero 2000. [66] K.M. Smedley, L. Zhou, C. Qiao, "Unified Constant-Frequency Integration Control of Active Power Filters. Steady-State and Dynamics", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No. 3, pp. 428-436. Mayo 2001. [67] Y. Sato, T. Kawase, M. Akiyama, T. Kataoka, "A Control Strategy for General-Purpose Active Filters Based on Voltage Detection", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, No. 5, pp. 1405-1412. Septiembre/Octubre 2000. [68] S. Ogasawara, J. Takagaki, H Akagi, A. Nabae, "A Novel Control Scheme of a Parallel Current-Controlled PWM Inverter", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 28, No. 5, pp. 1023-1030. Septiembre/Octubre 1992. [69] H. Akagi, H. Fujita, "A New Power Line Conditioner for Harmonic Compensation in Power Systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, pp. 1570-1575. Julio 1995. 54 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [70] S.-I. Hamasaki, M. Cao, A. Kawamura, "Experimental Verification of Disturbance-Observer-Based Active Filter for Resonance Suppression", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 50, No. 6, pp. 1140-1147. Diciembre 2003. [71] F. Barrero, S. Martínez, Martínez, P.M. Yeves, "Active power filters for line conditioning: a critical evaluation", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 15, No. 1, pp. 283-290. Enero 2000. [72] F. Barrero, S. Martínez, F. Yeves, F. Mur, P.M. Martínez, "Universal and reconfigurable to UPS active power filter for line conditioning", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 1, pp. 319-325. Enero 2003. [73] E. Romero, M. I. Milanés, F. Barrero, "Estrategias de operación para un corrector de corriente", XI Reunión de Grupos de Investigación en Ingeniería Eléctrica. 2001. [74] E. Romero, M. I. Milanés, F. Barrero, "Control de corrector de corriente mediante sincronización con tensión", XI Reunión de Grupos de Investigación en Ingeniería Eléctrica. 2001. [75] H. Fujita, H. Akagi, "The Unified Power Quality Conditioner: The Integration of Seriesand Shunt-Active Filters", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 13, No. 2, pp. 315-322. Marzo 1998. [76] M. Karimi-Ghatemani, M. Reza Iravani, "A Method for Synchronization of Power Electronic Converters in Polluted and Variable-Frecuency Environments", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 19, No. 3, pp. 1263-1270. Agosto 2004. [77] M. Karimi-Ghatemani, M. Reza Iravani, "A Nonlinear Adaptative Filter for Online Signal Analysis in Power Systems: Applications", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 17, No. 2, pp. 617-622. Abril 2002. [78] G.-C. Hsieh, J.C. Hung, "Phase-Locked Loop Techniques - A Survey", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 43, No. 6, pp. 609-615. Diciembre 1996. [79] H. Karimi, M. Karimi-Ghatemani, M. Reza Iravani, A.R. Bakhshai, "An Adaptative Filter for Synchronous Extraction of Harmonics and Distortions", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 4, pp. 13501356. Octubre 2003. Bibliografía 55 [80] J.W. Dixon, J.J. García, L. Morán, "Control System for Three-Phase Active Power Filter Which Simultaneously Compensates Power Factor and Unbalanced Loads", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 42, No. 6, pp. 636-641. Diciembre 1995. [81] S. Luo, Z. Hou, "An Adaptative Detecting Method for Harmonic and Reactive Currents", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 42, No. 1, pp. 85-89. Febrero 1995. [82] L.A. Morán, J.W. Dixon, R.R. Wallace, "A Three-Phase Active Power Filter Operating with Fixed Switching Frecuency for Reactive Power and Current Harmonic Compensation", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 42, No. 4, pp. 402-408. Agosto 1995. [83] D. Jovcic, "Phase-Locked Loop System for FACTS", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 18, No. 3, pp. 1116-1124. Agosto 2003. [84] P. Rodríguez, J. Bergas, I. Candela, "Nueva Estructura de PLL Aplicada al Control de un Acondicionador Dinámico de Tensión", Actas XII Reunión de Grupos de Investigación en Ingeniería Eléctrica (Córdoba). 2002. [85] V. Kaura, V. Blasko, "Operation of a Phase Locked Loop System Under Distorted Utility Conditions", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 33, No. 1, pp. 58-63. Enero/Febrero 1997. [86] S.-K. Chung, "A Phase Tracking System for Three Phase Utility Interface Inverters", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 3, pp. 431-438. Mayo 2000. [87] J. Phinney, D.J. Perreault, "Filters With Active Tuning for Power Applications", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, No. 2, pp. 636-647. Marzo 2003. [88] P. Jintakosonwit, H. Fujita, H. Akagi, "Control and Perfomance of a Fully-Digital-Controlled Shunt Active Filter for Installation on a Power Distribution System", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 17, No. 1, pp. 132-140. Enero 2002. [89] S. Väliviita, "Zero-Crossing Detection of Distorted Line Voltages Using 1-b Measurements", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 46, No. 5, pp. 917-922. Octubre 1999. 56 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [90] O. Vainio, S.J. Ovaska, M. Pöllä, "Adaptative Filtering Using Multiplicative General Parameters for Zero-Crossing Detection", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 50, No. 6, pp. 1340-1342. Diciembre 2003. [91] M. Karimi-Ghatemani, M.R. Iravani, "A New Phase-Locked Loop (PLL) System", Proceedings of the 44th IEEE 2001 Midwest Symposium on Circuits and System, pp. 421-424. 2001. [92] M. Karimi-Ghatemani, H. Moktari, M. Reza Iravani, M. Sedighy, "A Signal Processing System for Extraction of Harmonics and Reactive Current of Single-Phase Systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 19, No. 3, pp. 979-986. Julio 2004. [93] G. Sybille, H. Le-Huy, "Digital Simulation of Power Systems and Power Electronics using the MATLAB/Simulink Power System Blockset", IEEE Power Engineering Society - Winter Meeting 2000 Special Technical Session, pp. 2973-2982. 2000. [94] C. Zhan, C. Fitzer, V.K. Ramachandaramurthy, A. Arulampalam, M. Barnes, N. Jenkins, "Software Phase-Locked Loop applied to Dynamic Voltage Restorer (DVR)", IEEE Power Eng. Soc. Winter Meeting. Conf., Vol. 3, pp. 1033-1038. 2001. [95] A.E. Emanuel, "Summary of IEEE Standard 1459: Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 40, No. 3, pp. 869-876. Mayo/Junio 2004. [96] A.E. Emanuel, "Introduction to IEEE Trial-Use Standard 1459-2000", Power Engineering Society Summer Meeting 2002 IEEE, Vol. 3, pp. 16741676. 21-25 Julio 2002. [97] E.W. Gunther, M.F. McGranaghan, "Power Measurements in Distorted and Unbalanced Conditions - An Overview of IEEE Trial-Use Standard 1459-2000", Power Engineering Society Summer Meeting 2002 IEEE, Vol. 2, pp. 930-934. 21-25 Julio 2002. [98] C. Gherasim, J. Van den Keybus, J. Driesen, R. Belmans, "DSP Implementation of Power Measurements According to the IEEE Trial-Use Standard 1459", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 53, No. 4, pp. 1086-1092. Agosto 2004. Bibliografía 57 [99] M. Brent Hughes, "Electronic Power Measurements - A Utility's Perspective", IEEE PES Summer Meeting 2002, Vol. 3, pp. 1680-1681. 2002. [100] A.E. Emanuel, "On the Assessment of Harmonic Pollution ", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, pp. 1693-1698. Julio 1995. [101] A.E. Emanuel, "Apparent Power Definitions for Three-Phase Systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 14, No. 3, pp. 767-772. Julio 1999. [102] L.S. Czarnecki, "Power related phenomena in three-phase unbalanced systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, pp. 11681176. Julio 1995. [103] M. Munday, D.G. Hart, "Methods for Electric Power Measurements", Power Engineering Society Summer Meeting 2002 IEEE, Vol. 3, pp. 16821685. 2002. [104] R. Arsenau, G.T. Heydt, M.J. Kempker, "Application of IEEE Estándar 519-1992 Harmonic Limits for Revenue Billing Meters", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 12, No. 1, pp. 346-353. Enero 1997. [105] F. De León, J. Cohen, "Inconsistencias de las Definiciones de Potencia y Factor de Potencia en Circuitos No Lineales y/o Desbalanceados ¿Es la Nueva Norma IEEE 1459-2000 la Solución?", RVP-AI/02-SIS-23 Reunión de Verano Capítulo de Potencia de IEEE (Sección Mexico) , pp. 001-007. Julio 2002. [106] R. Arseneau, "Calibration System for Power Quality Instrumentation", Power Engineering Society Summer Meeting, 2002 IEEE, Vol. 3, pp. 16861689. 2002. ISBN: 0-7803-7518-1. [107] P. Salmerón, J.C. Montaño, J.R. Vázquez, J. Prieto, A. Pérez, "Compensation in Nonsinusoidal, Unbalanced Three-Phase Four-Wire Systems With Active Power-Line Conditioner", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 19, No. 4, pp. 1968-1974. Octubre 2004. [108] M.P. Kazmierkowski, L. Malesani, "Current Control Techniques for Three-Phase Voltage-Source PWM Converters: A Survey", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 45, No. 5, pp. 691-703. Octubre 1998. [109] S. Buso, L. Malesani, P. Mattavelli, "Comparison of Current Control Techniques for Active Filter Applications", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 45, No. 5, pp. 722-729. Octubre 1998. 58 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [110] S. Fukuda, T. Yoda, "A Novel Current-Tracking Method for Active Filters Based on a Sinusoidal Internal Model", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 37, No. 3, pp. 888-895. Mayo/Junio 2001. [111] L. Malesani, P. Tenti, "A Novel Hysteresis Control Method for Current-Controlled Voltage-Source PWM Inverters with Constant Modulation Frecuency", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 26, No. 1, pp. 88-92. Enero/Febrero 1990. [112] L. Malesani, P. Mattavelli, P. Tomasin, "Improved ConstantFrecuency Hysteresis Current Control of VSI Inverters with Simple Feedforward Bandwidth Prediction", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 33, No. 5, pp. 1194-1202. Septiembre/Octubre 1997. [113] L. Malesani, P. Mattavelli, P. Tomasin, "High-Performance Hysteresis Modulation Technique for Active Filters", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 12, No. 5, pp. 876-884. Septiembre 1997. [114] S. Buso, S. Fasolo, L. Malesani, P. Mattavelli, "A Dead-Beat Adaptative Hysteresis Current Control", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, No. 4, pp. 1174-1180. Julio/Agosto 2000. [115] S. Bhattacharya, A. Veltman, D.M. Divan, D. Lorenz, "Flux-Based Active Filter Controller", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 32, No. 3, pp. 491-502. Mayo/Junio 1996. [116] P. Chiang Loh, D. Grahame Holmes, "A Multidimensional Variable Band Flux Modulator for Four-Phase-Leg Voltage Source Inverters", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, No. 2, pp. 628-635. Marzo 2003. [117] A. Kawamura, T. Haneyoshi, R.G. Hoft, "Deadbeat Controlled PWM Inverter with Parameter Estimation Using Only Voltage Sensor", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 3, No. 2, pp. 118-125. Abril 1988. [118] E. Aldabas, L. Romeral, J. Llaquet, A. Arias, "Current Controller for Low Switching Frequency by means of Increasing the Null Vectors Time Application", Actas IECON'02. 2002. Bibliografía 59 [119] A. Pérez, J. Prieto, P. Salmerón, Vázquez J.R., "Diseño y realización de un acondicionador activo de potencia para compensación estática de cargas no lineales", Actas XII Reunión de Grupos de Investigación en Ingeniería Eléctrica (Córdoba). 2002. [120] A.M. Khambadkone, J. Holtz, "Fast Current Control for Low Harmonic Distortion at Low Switching Frecuency", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 45, No. 5, pp. 745-751. Octubre 1998. [121] M. Dawande, G.K. Dubey, "Bang-Bang Current Control with Predecided Switching Frecuency for Switch-Mode Rectifiers", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 46, No. 1, pp. 61-66. Febrero 1999. [122] L. Malesani, P. Mattavelli, S. Buso, "Robust Dead-Beat Current Control for PWM Rectifiers and Active Filters", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 35, No. 3, pp. 613-620. Mayo/Junio 1999. [123] B.-H. Kwon, B.D. Min, J.-H. Youm, "An Improved Space-VectorBased Hysteresis Current Controller", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 45, No. 5, pp. 752-760. Octubre 1998. [124] D. Nahum Zmood, D. Grahame Holmes, "Stationary Frame Current Regulation of PWM Inverters With Zero Steady-State Error", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, No. 3, pp. 814-822. Mayo 2003. [125] C. Brandao Jacobina, A.M. Nogueira Lima, E.R. Cabral da Silva, R.N. Cunha Alves, P.F. Seixas, "Digital Scalar Pulse-Width Modulation: A Simple Approach to Introduce Non-Sinusoidal Modulating Waveforms", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No. 3, pp. 351-359. Mayo 2001. [126] E. Romero, M.I. Milanés, F. Barrero, J.M. Montero, "Análisis de diferentes estrategias de generación PWM a baja frecuencia", Actas XII Reunión de Grupos de Investigación en Ingeniería Eléctrica (Córdoba). 2002. [127] E. Romero, M.I. Milanés, F. Barrero, J.M. Montero, "Switching signals generation technique for minimizing the RMS tracking error in active filters", Actas ICREPQ'03. 2003. [128] F. Barrero, E. Romero, M.I. Milanés, "Control Strategies for Active Power Filters", Actas ICREPQ'04. 2004. 60 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [129] A. Ghosh, G. Ledwich, "Load Compensating DSTATCOM in Weak AC Systems", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 4, pp. 1302-1309. Octubre 2003. [130] "RD 1955/2000, de 1 de diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimiento de autorización de instalaciones de energía eléctrica", BOE 27/12/00, No. 310. 2000. [131] "Ley 54/1997, de 27 de noviembre, del Sector Eléctrico", BOE 28/11/97, No. 285. 1997. [132] "Orden ECO/797/2002, de 22 de marzo, por la que se regula el procedimiento de medida y control de la continuidad del suministro ", BOE 13/04/02, No. 89. 2002. [133] Dirección General de Política Energética y Minas. Ministerio de Industria, Turismo y Comercio., "Calidad de Continuidad en el Suministro. Índices de calidad 2003.", http://www6.mityc.es/energia/, (consultada en Diciembre de 2004). [134] Comunidad Autónoma de Extremadura, "Ley 2/2002, de 25 de abril, de protección de la calidad del suministro eléctrico en Extremadura", DOE 14/05/02, No. 55. 2002. [135] Comunidad Autónoma de Extremadura, "Decreto 13/2004, de 26 de febrero, por el que se regula el procedimiento de control de la continuidad en el suministro eléctrico y las consecuencias derivadas de su incumplimiento", DOE 4/03/04, No. 26. 2004. [136] J.C. Campos, M.A. Pérez, S. Martínez, "Descripción, causas, efectos y solución de las perturbaciones en la red eléctrica", Nº R.P.I. 103.668. 2001. [137] S. Martínez, "Alimentación de equipos informáticos y otras cargas críticas", McGraw-Hill, Vol. Serie McGraw-Hill de Electrotecnologías. 1992. ISBN: 84-7615-920-X. [138] J.A. Santiago Bernal, "Normativa Reguladora de la Calidad en el Sumnistro Eléctrico", I Jornadas de Calidad del Suministro Eléctrico y CEM. Noviembre 2004. [139] AENOR, "Asociación Española de Normalización y Certificación", http://www.aenor.es, (consultada en Diciembre 2004). Bibliografía 61 [140] AENOR, "UNE-EN 50160: Características de la tensión suministrada por las redes generales de distribución". 2001. [141] AENOR, "UNE-EN 61000. Compatibilidad Electromagnética". [142] L.I. Eguíluz, "Potencia en régimen no-sinusoidal", Servicio de publicaciones de la Universidad de Cantabria. 2003. ISBN: 84-8102-321-3. [143] "RD 2392/2004, de 30 de diciembre, por el que se establece la tarifa eléctrica para 2005", BOE 31/12/04, No. 315. 2004. [144] L.I. Eguíluz, "Facturación de la electricidad: Calidad y eficiencia", Seminario Nuevo Marco Energético. Universidad Internacional Menéndez Pelayo.. Julio 2003. [145] IEEE Estándar, "IEEE Standard 519-1992. IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems ". 1992. ISBN: 0-7381-0915-0. [146] IEEE Estándar, "IEEE Standard 1159-1995. IEEE Recommended Practice on Monitoring Electrical Power Quality". 1995. ISBN: 0-7381-11147. [147] IEEE Estándar, "IEEE Standard 1366-2003. IEEE Guide for Electric Power Distribution Reliability Indices". 2004. ISBN: 0-7381-3890-8. [148] IEEE Estándar, "IEEE Standard C62.41-1991. IEEE Recommended Practice for Surge Voltages in Low-Voltage AC Power Circuits ". 1991. ISBN: 0-7381-0928-2. [149] IEC Estándar, "IEC 60816-1984. Guide on Methods of Measurement of Short Duration Transients on Low-Voltage Power and Signal Lines". 1984. [150] "EN 61000-2-1. Electromagnetic environment for low-frequency conducted disturbances and signalling in public power supply systems". 1990. [151] "EN 61000-2-8. Voltage dips and short interruptions on public electric power supply systems with statistical measurement results". 2002. [152] IEEE Estándar, "IEEE Standard 1459-2000. IEEE Trial-Use Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Non-Sinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions". 2000. 62 Calidad de servicio en un sistema eléctrico de potencia [153] N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications and Design", John Wiley & Sons, Inc. . 2003. ISBN: 0-471-22693-9. Índice 1 Introducción ....................................................................................1 2 Calidad de servicio ..........................................................................2 3 2.1 Continuidad del suministro ............................................... 3 2.2 Calidad del producto ........................................................ 8 2.3 Calidad de atención al consumidor .................................. 19 Calidad de la forma de onda de la tensión debido a la inyección de corrientes armónicas......................................................................19 3.1 Estándares y normas relacionadas con la emisión de corrientes armónicas...................................................... 20 3.2 Soluciones para la mejora de la calidad de onda de la tensión en el PCC.......................................................... 24 4 5 Tendencias en la medida y facturación de la potencia eléctrica ....32 4.1 Revisiones de las definiciones de potencia ........................ 33 4.2 Tendencias en la medida de la potencia eléctrica .............. 40 4.3 Tendencias en la facturación de la energía eléctrica .......... 43 Bibliografía....................................................................................47