Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones

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A 32-bit risc-v microcontroller in 130nm cmos technology
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Duran Blanco, Ckristian Ricardo Esteban; Roa Fuentes, Elkim Felipe; Gomez Ortiz, Hector Ivan
La quinta generación de procesadores con Set de Instrucciones de Cómputo Reducido (RISC-V por sus siglas en inglés) han presentado un numero gránde de ventajas en comparación a los procesadores de Set de Instrucciones de Cómputo Complejo (CISC por sus siglas en inglés) durante los últimos años. En este trabajo una completa implementación y diseño de un microcontrolador de 32-bits en 130nm totalmente sintetizable es presentada. Este es el primer microcontrolador ofreciendo el set de instrucciones de código abierto RISC-V montado através de buses AXI4-Lite y APB para procesos de comunicación. El microcontrolador contiene una RAM de 4kB, una interfaz SPI esclabo AXI para verificación, y una interfaz SPI esclavo APB para comprobar el correcto funcionamiento del puente APB. Todos los periféricos son controlados por un procesador RISC-V y una interfaz SPI maestro AXI que es usada para programar el dispositivo y comprobar el flujo de datos através de todos los esclavos. Una densidad total de potencia es -V tiene una -bits probado y medido, usado como una plataforma de código abierto para el Internet de las Cosas es presentado. El Sistema en Chip (SoC por sus síglas en inglés) ocupa una area de 2.1mm x 2.1mm en una tecnología de 130nm CMOS. El SoC ha sido probado a una máxima velocidad de 160MHz. Este es el primer microcontrolador de 32-bit probado en silicio con un núcleo RISC-V.
A methodology to compare the effects of demand-side management strategies in the planning of islanded/isolated microgrids
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oviedo Cepeda, Juan Carlos; Solano Martínez, Javier Enrique; Duarte Gualdrón, Cesar Antonio
La integración del dimensionamiento, el despacho, la gestión de la demanda gestión de la demanday la fijación de tarifas desde la planificación de las microrredes aisladas puede reducir potencialmente los costostotales y los pagos de los clientes o aumentar la utilización de energías renovables. A pesar de estos beneficios,hay una escasez en la literatura que explore cómo estas características afectan a la planificación de las microrredesaisladas. Más aún, la literatura revisada carece de una metodología capaz de integrar los cuatro aspectos para medir susimpactos sobre la planificación de microrredes aisladas. Para llenar este vacío, esta tesis propone una metodología queintegra los cuatro aspectos y la incorpora como un programa de software libre. La metodología utiliza módulos comobloques de construcción para representar los modelos de las fuentes de energía, los sistemas de almacenamiento, lasfunciones de respuesta de la demanda de los clientes y las estrategias de gestión de la demanda, entre otros. El enfoquemodular permite a los planificadores de microrredes llevar a cabo sus análisis simplemente eligiendo los bloques deconstrucción que se ajustan a las características de sus proyectos de microrredes aisladas. La formulación matemáticagarantiza que cada bloque de construcción siga las Reglas Convexas Disciplinadas, lo cual garantiza la convexidadde la formulación resultante. Por lo tanto, la metodología propuesta puede garantizar la unicidad y la optimalizadde la solución, independientemente de la arquitectura de la microrred o de los bloques de construcción que elijan los planificadores.
A Methodology to Compare the Effects of Demand-Side Management Strategies in the Planning of Islanded/Isolated Microgrids
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oviedo Cepeda, Juan Carlos; Solano Martínez, Javier Enrique; Duarte Gualdrón, César Antonio; Blanco Solano, Jairo; Petit Suárez, Johann Farith; Torres Barreto, Martha Liliana; Mojica Nava, Eduardo; Hissel, Daniel
La integración del dimensionamiento, el despacho, la gestión de la demanda gestión de la demanda y la fijación de tarifas desde la planificación de las microrredes aisladas puede reducir potencialmente los costos totales y los pagos de los clientes o aumentar la utilización de energías renovables. A pesar de estos beneficios, hay una escasez en la literatura que explore cómo estas características afectan a la planificación de las microrredes aisladas. Más aún, la literatura revisada carece de una metodología capaz de integrar los cuatro aspectos para medir sus impactos sobre la planificación de microrredes aisladas. Para llenar este vacío, esta tesis propone una metodología que integra los cuatro aspectos y la incorpora como un programa de software libre. La metodología utiliza módulos como bloques de construcción para representar los modelos de las fuentes de energía, los sistemas de almacenamiento, las funciones de respuesta de la demanda de los clientes y las estrategias de gestión de la demanda, entre otros. El enfoque modular permite a los planificadores de microrredes llevar a cabo sus análisis simplemente eligiendo los bloques de construcción que se ajustan a las características de sus proyectos de microrredes aisladas. La formulación matemática garantiza que cada bloque de construcción siga las Reglas Convexas Disciplinadas, lo cual garantiza la convexidad de la formulación resultante. Por lo tanto, la metodología propuesta puede garantizar la unicidad y la optimalizad de la solución, independientemente de la arquitectura de la microrred o de los bloques de construcción que elijan los planificadores.
A scalable system bus for low-end performance soc
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Romero Galindo, Juan Pablo; Roa Fuentes, Elkim Felipe
Hoy en día, un SoC integra una gran cantidad de módulos dentro de un único circuito integrado, por lo cual es necesario implementar un sistema de comunicaci ón robusto para comunicar cada componente del chip. Los buses son una soluci ón conveniente para la conexi ón entre los módulos, arbitrar la comunicaci ón y controlar el tiempo en el que se transfiere la información a lo largo del SoC. Aunque el bus es un componente esencial en las aplicaciones de SoC, Hay una falta de literatura que especifique problemas relacionados a este tema. Este trabajo destaca los problemas de tiempo, medido en ciclos de reloj, relacionados con la comunicaci ón ineficiente entre un maestro y un perif ´ erico en propuestas de buses est ándar. Este trabajo presenta un protocolo de bus alternativo que permite la comunicaci ón directa entre maestros y esclavos vinculados al dominio de bus de perif ´ ericos y de sistema, en aplicaciones de bajo consumo de energía. Como resultado de implementar el bus propuesto dentro de un SoC, se presenta una reducción de 5 veces el número de ciclos gastados para realizar transacciones m´ ultiples en comparaci ón con otras propuestas como TileLink y AHB-Lite / APB.
A signal conditioning system for FEDSA signals
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Jerez Vera, Julián Eduardo; Miranda Mercado, David Alejandro; Pertuz Arroyo, Said David; Fernández Pinto, Janeth; Barrero Pérez, Jaime Guillermo
El cribado del cáncer de mama se define como la realización de pruebas a las mujeres antes de la aparición de síntomas perceptibles. Recientemente han surgido nuevas modalidades de imagen además de las técnicas tradicionales de cribado del cáncer de mama, como la mamografía o la ecografía. En el estado del arte se ha estudiado la detección del \textit{efecto de campo} para detectar precozmente anomalías relacionadas con el cáncer. Este efecto puede entenderse como una amplificación de la anomalía bioquímica inducida por las células cancerosas y presente, incluso, en células sanas en las regiones circundantes. La Detección del Efecto de Campo por Análisis Espectral (FEDSA, por sus siglas en inglés) es una tecnología innovadora descrita por una patente desarrollada en la Universidad Industrial de Santander para la detección de anomalías en el tejido mamario. Se basa en la detección del efecto de campo midiendo luz retrodispersada por el tejido mamario después de ser iluminado con luz infrarroja cercana. Las señales obtenidas con esta tecnología poseen un comportamiento aleatorio debido a la interacción de las partículas en el medio celular del tejido mamario, modelado por medio del movimiento browniano. FEDSA ha mostrado resultados prometedores en la detección de anomalías en la mama en estudios en mujeres. Sin embargo, las señales obtenidas con FEDSA pueden ser afectadas por ruido, lo que limita su precisión. Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales analógicas para mejorar la calidad de las señales de FEDSA. El sistema consiste en una etapa de filtrado analógico para evitar el fenómeno de aliasing y una etapa diferenciadora basada en un amplificador de instrumentación. Para la evaluación experimental del sistema, se utilizaron dos demonios de Maxwell implementados en la configuración propuesta por Freitas y Exposito para emular las señales obtenidas de la luz retrodispersada por el tejido mamario. Los demonios de Maxwell corresponden a un diseño circuital basado en tecnología CMOS que permite generar señales aleatorias de distribución normal, similar al observado a las señales obtenidas con FEDSA. Las señales se digitalizaron con el sistema de adquisición digital DT9816-S, con el cual se hicieron mediciones a 400 kHz de frecuencia de muestreo. Para evaluar el desempeño de los sistemas de acondicionamiento se utilizaron pruebas de aleatoriedad y normalidad. Se evidenció que el sistema desarrollado obtuvo resultados satisfactorios en términos de la conservación de los parámetros que caracterizan la distribución de probabilidad de las señales como lo son la media y la desviación estándar. El desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales para FEDSA podría mejorar significativamente la precisión de esta técnica para la detección del riesgo de cáncer de mama.
A supervised classification system of spectral images acquired with a single pixel optical architecture and side information
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Sanchez Quiroga, Karen Yaneth; Arguello Fuentes, Henry
Las imagenes espectrales proporcionan una gran cantidad de informaci ´ on que permite re- ´ alizar diversas tareas de procesamiento, como clasificacion, con gran precisi ´ on. Sin embargo, ´ debido a la alta dimensionalidad de los datos, procesar, transmitir y almacenar dicha informacion es costoso. En los ´ ultimos a ´ nos, la compresi ˜ on de im ´ agenes espectrales (CSI) ha ´ emergido como una nueva tecnica de adquisici ´ on que adquiere proyecciones codificadas de ´ la escena espectral aplicando diferentes patrones de codificacion, reduciendo considerable- ´ mente los costos de almacenamiento y transmision. Variando la estrategia de muestreo, varios ´ dispositivos CSI, con diferentes configuraciones opticas, se han desarrollado, donde la arqui- ´ tectura de camara de un solo p ´ ´ıxel (SPC) sobresale por bajo costo de implementacion. Tradi- ´ cionalmente, una reconstruccion completa de la escena subyacente es necesaria para realizar ´ cualquier tarea de procesamiento, lo que implica resolver un problema de optimizacion com- ´ putacionalmente costoso. El objetivo de este proyecto es realizar clasificacion de im ´ agenes ´ espectrales utilizando directamente mediciones CSI, evitando la reconstruccion completa de ´ la escena. Las mediciones de CSI se adquiriran mediante la implementaci ´ on en el laboratorio ´ de una SPC. Ademas, dada la baja resoluci ´ on espacial del sensor SPC, se propone obtener ´ informacion complementaria a trav ´ es de un sensor RGB auxiliar, que tiene una resoluci ´ on es- ´ pacial mas alta. Utilizando la informaci ´ on de ambos sensores, este trabajo propone dise ´ nar los ˜ patrones de codificacion SPC considerando la agrupaci ´ on de p ´ ´ıxeles con caracter´ısticas similares en la imagen RGB. Luego, es posible extraer caracter´ısticas de la escena para realizar una clasificacion directa. Por lo tanto, es posible obtener un mapa de clasificaci ´ on, utilizando ´ una maquina de soporte vectorial de manera r ´ apida y con alta precisi ´ on sin requerir una etapa ´ de reconstruccion. En general, se obtuvo una precisi ´ on global de ´ 95.41%, 97.29%, 97.72% y 99% utilizando la “Pavia University”, “Pavia Center”, “Salinas”, y “granos de cacao” adquiridos en un laboratorio optico, respectivamente.
Acreditacion del laboratorio de alta tension de la u.i.s
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Arismendi Weber, Rafael C.; Chacon Velasco, Julio Cesar
Para desarrollar su potencial en el campo de los Ensayos de partes eléctricas para el sistema eléctrico colombiano, la UIS, a través de su Escuela de Ingeniería Eléctrica, está en la búsqueda de la Acreditación del Laboratorio de Alta Tensión. En este trabajo se elabora la documentación necesaria para tal fin. Teniendo en cuenta el contexto universitario, no obstante que se trata de un proyecto de índole práctica, se comienza haciendo una exposición del marco teórico y legal. A continuación se detallan aspectos fundamentales para lograr el acometimiento satisfactorio del proyecto, tales como el detalle de las obras de adecuación necesarias en las instalaciones actuales, los equipos que se deben adquirir, los trámites que se precisa quiere cursar para lograr la acreditación, la inversión requerida discriminada en sus componentes y un análisis de rentabilidad del proyecto. Se encontró que este proyecto es autosostenible y genera un beneficio científico, social y económico al nor-oriente Colombiano. Las pruebas ofrecidas en este proyecto están siendo ejecutadas actualmente por laboratorios no acreditados, porque no hay laboratorios acreditados.
Ajuste cultural de poblaciones marginales a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Vera Mercado, Erik José; Carrillo Caicedo, Gilberto; Peña de Carrillo, Clara Inés; Gómez Perdomo, Jonatan; García García, Francisco; Patiño Benavides, Gonzalo Alberto; Llamosa Villalba, Ricardo
El presente trabajo de investigación propone un ajuste cultural a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano en el marco de Gobierno Electrónico Orientado al Ciudadano (G2C). La combinación de las variables ajuste cultural (ACUL), promoción del comportamiento ciudadano (PCOM) y aceptación tecnológica de las misiones de un juego de realidad alternativa (ATEC), evidenció cómo, mediante el uso de la tecnología, se puede incrementar el nivel de convivencia entre los ciudadanos y mejorar el ofrecimiento de servicios a los mismos de parte del gobierno. Con este modelo los gobiernos podrán facilitar la adaptación cultural y tendrán herramientas para mejorar sus programas de gobierno electrónico orientados al ciudadano puesto que evidencia la relación existente entre la cultura, el comportamiento ciudadano y la aceptación tecnológica. En esta tesis se plantea la pregunta de investigación ¿Es posible diseñar un modelo de ajuste cultural en el marco de gobierno electrónico orientado al ciudadano, integrado por los componentes comportamiento ciudadano y aceptación tecnológica aplicado a poblaciones marginales de la sociedad? Para responder esta pregunta se toma como punto de partida epistémico el ciudadano Colombiano como sujeto cognoscente que se relaciona con su objeto que es la realidad Colombiana. Esta tesis analiza la dinámica de la relación del sujeto (una población marginal colombiana) con su objeto (contexto sociocultural), y propone acciones para transformar dicha dinámica.
Ajuste cultural de poblaciones marginales a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Vera Mercado, Erik José; Carrillo Caicedo, Gilberto; Peña de Carrillo, Clara Inés
El presente trabajo de investigación propone un ajuste cultural a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano en el marco de Gobierno Electrónico Orientado al Ciudadano (G2C). La combinación de las variables ajuste cultural (ACUL), promoción del comportamiento ciudadano (PCOM) y aceptación tecnológica de las misiones de un juego de realidad alternativa (ATEC), evidenció cómo, mediante el uso de la tecnología, se puede incrementar el nivel de convivencia entre los ciudadanos y mejorar el ofrecimiento de servicios a los mismos de parte del gobierno. Con este modelo los gobiernos podrán facilitar la adaptación cultural y tendrán herramientas para mejorar sus programas de gobierno electrónico orientados al ciudadano puesto que evidencia la relación existente entre la cultura, el comportamiento ciudadano y la aceptación tecnológica. En esta tesis se plantea la pregunta de investigación ¿Es posible diseñar un modelo de ajuste cultural en el marco de gobierno electrónico orientado al ciudadano, integrado por los componentes comportamiento ciudadano y aceptación tecnológica aplicado a poblaciones marginales de la sociedad? Para responder esta pregunta se toma como punto de partida epistémico el ciudadano Colombiano como sujeto cognoscente que se relaciona con su objeto que es la realidad Colombiana. Esta tesis analiza la dinámica de la relación del sujeto (una población marginal colombiana) con su objeto (contexto sociocultural), y propone acciones para transformar dicha dinámica.
Algoritmo de reconstrucción de imágenes a partir de proyecciones espectrales aleatorias usando regularizadores de bajo rango
(Universidad Industrial de Santander, 2022-05-05) Gélvez Barrera, Tatiana Carolina; Argüello Fuentes, Henry; Duarte Gualdrón, César Antonio; Bautista Rozo, Lola Xiomara; Galvis Carreño, Laura Viviana; Basarab, Adrian; Carlsson, Marcus
El uso de información previa es crucial en la solución de problemas inversos mal condicionados en el procesamiento de imágenes. Esta tesis estudia el denominado bajo rango como información previa de una imagen espectral (IE) abordando la pregunta de investigación ¿Cómo aprovechar la propiedad de bajo rango para resolver problemas de recuperación de imágenes espectrales? Una IE puede ser modelada como un arreglo tridimensional con dos dimensiones espaciales y una dimensión espectral. Típicamente, las escenas naturales contienen redundancia en las respuestas espectrales y similitudes en las estructuras espaciales, tal que la propiedad de bajo rango indica que una IE se encuentra en un subespacio de baja dimensión. Sin embargo, la literatura omite comúnmente un aspecto crítico relacionado con la distinta connotación que tiene la propiedad de bajo rango en las dimensiones espaciales y espectral. Por lo tanto, esta tesis analiza la propiedad de bajo rango por medio de premisas teóricas y estudios empíricos para determinar cómo emplear el bajo rango, obteniendo las siguientes contribuciones principalmente. Un enfoque que incorpora la propiedad de bajo rango implícitamente en la arquitectura de una red neuronal, proponiendo una alternativa a la formulación típica de una función de regularización. Además, se introduce el concepto de similitud de rango-uno asumiendo que las correlaciones estructurales en una IE son preservadas a lo largo de las bandas espectrales. Este concepto determina una dimensión adicional a las dimensiones espaciales y espectral para emplear la propiedad de bajo rango. Finalmente, se presenta la implementación y desarrollo de cuatro algoritmos de recuperación de imágenes espectrales, cubriendo formulaciones de optimización convexa y aprendizaje profundo que consideran la propiedad de bajo rango en la dimensión espacial, espectral, de similitud, y desde el punto de vista global y no-local. En particular, se abordan los problemas de eliminación de ruido, super-resolución, fusión, fusión compresiva, y reconstrucción compresiva, superando los métodos de referencia comparativa en métricas de calidad objetivas y visuales.
Algoritmos geneticos aplicados al planeamiento de trayectorias de robots moviles. modelamiento y simulacion
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Gonzalez, Fabio Alfonso; Barrero Perez, Jaime Guillermo
El presente trabajo de investigación tiene como objeto desarrollar una metodología que utilice los Algoritmos Genéticos (AG) como método de búsqueda en el planeamiento de trayectoria de robots móviles, específicamente sobre un tipo de robot con tres ruedas tipo triciclo, el cual se mueve en un ambiente bidimensional con obstáculos fijos. La primera parte del trabajo consistió en una revisión del estado del arte en cuanto a los tópicos de computación evolutiva y en especial a una de sus técnicas de mas común uso como son los AG, las diferentes aplicaciones, sus fundamentos matemáticos y por último una revisión en cuanto a conceptos de robótica móvil contextualizado al tema de planeamiento de movimiento, además de los aspectos cinemáticos y dinámicos propios de estos sistemas con características no holonómicas. Para aplicar los AG al problema de planeamiento de movimiento se requirió realizar el estudio del modelo de una arquitectura específica para un robot móvil como es el conocido como tipo triciclo, al cual se le estableció un modelo cinemático directo e inverso, además de un breve estudio en cuanto a su dinámica. En la solución al problema de planeamiento de movimiento se usaron los AG y el trabajo se dividió en dos partes: la referente al planeamiento de camino y la del planeamiento de trayectoria. Para cada una de estas se planteó una codificación, se estableció una función de evaluación y se propusieron los diferentes parámetros para el AG, el cual se sometió a un estudio de tipo exploratorio con el fin de comprobar su validez. Como resultado del trabajo se realizó una herramienta software con Matlab, usando la GUI y Simulink; este último para el desarrollo y validez de los modelos estudiados.
Alternativas para la disminución del indicador SAIDI no programado del circuito El Copey de Caribemar de la Costa S.A.S. E.S.P.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-07) Bohórquez Uparela, Yesica Paola; Duarte Gualdrón, César Antonio; Quiroga Quiroga, Óscar Arnulfo; Ordóñez Plata, Gabriel; Chacón Velasco, Julio César
En este trabajo de aplicación se establecen cuatro (4) alternativas para la disminución de las horas promedio de interrupción que ven los clientes conectados al circuito El Copey. Cada propuesta es presentada con su alcance y evaluada en impacto al indicador SAIDI propio no programado del circuito, costo, beneficio y relación beneficio/costo para establecer su viabilidad. Inicialmente se realiza el cálculo de los índices de confiabilidad del circuito como tasa de falla, tiempo medio para restauración y tiempo medio para reparación. Se obtiene como resultado los elementos y tramos del circuito con mayor índice de falla y que en consecuencia contribuyen más al indicador de calidad. Seguidamente se revisa a manera general el indicador de la empresa, del sector, profundizando en el análisis del indicador SAIDI propio no programado del circuito El Copey, ahondando en aporte por nivel de tensión, por elemento, por causa y por horario. De esto resultan cuatro (4) propuestas para mitigar el resultado obtenido. Todas las alternativas apuntan a mejorar la calidad del servicio que hoy presta la compañía para los usuarios conectados al circuito EL Copey ubicados en la zona sur del departamento del Cesar. Para la evaluación de viabilidad de las propuestas se tienen en cuenta aspectos principales como tasa de retorno de acuerdo a la regulación 215 de 2021 y vida útil de los activos con base en la resolución emitida por la Creg 015-2018. De esa forma se determinan las inversiones que requiere la red debido a su agotamiento a lo largo de los años, estado al que se ha llegado en parte por falta de inversión en la infraestructura propia.
An embedded test platform for system-on-a-chip interfaces
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Ramirez Vera, Wilmer Daniel; Roa Fuentes, Elkim Felipe; Duran Blanco, Ckristian Ricardo Esteban
Los sistemas de depuracion para sistemas en chip ( ´ SoC por sus siglas en ingles) deben ofrecer capacidad de control de ejecuci ´ on y visibilidad de comple- ´ jos SoCs con el fin de detectar y/o analizar errores y encontrar posibles mejoras de diseno. La ausencia de estos sistemas puede conducir a una p ˜ erdida de ´ tiempo y dinero debido a fallas que no se pueden detectar o corregir. Entonces, la necesidad de un sistema que permita realizar pruebas en silicio crece junto con la complejidad actual de los SoC. Este trabajo presenta una plataforma de depuracion escalable y reutilizable para pruebas posteriores al silicio. La plataforma ´ esta compuesta por un m ´ odulo de depuraci ´ on comunicado a trav ´ es de JTAG, y ´ un monitor de bus. Las caracter´ısticas relevantes son el control del procesador, operacion del bus del sistema, y el monitoreo no intrusivo de las operaciones ´ en el SoC. Un filtrado flexible permite seleccionar transferencias de interes o re- ´ alizar un monitoreo general del SoC. Los datos capturados se pueden analizar mediante contadores de rendimiento que verifican las transferencias ejecutadas y finalizadas, calculando su latencia para detectar puntos muertos en el sistema
Análisis de desempeño de estrategias de estimación de señales distorsionadas de tensión y corriente de la red eléctrica de BT del piso 4 del Edificio de Ingeniería Eléctrica – Condición de operación en estado estable
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Martínez Peñaloza, Alejandra; Osma Pinto, Germán Alfonso; Ordóñez Plata, Gabriel; Duarte Gualdrón, César Antonio; Malagón Carvajal, Gabriel Alexis
Las estrategias de solución de flujos de potencia son herramientas que permiten estimar magnitudes y ángulos de fase de las señales de tensión en los nodos y corrientes en los conductores de las redes eléctricas. Con los cambios producidos por la integración de recursos energéticos distribuidos y el uso masivo de cargas no lineales en las redes de distribución, los planteamientos matemáticos de las estrategias mencionadas anteriormente han tenido adaptaciones para cumplir con las nuevas condiciones de operación de las redes eléctricas. No obstante, existe una carencia de estudios con estrategias de solución de flujos de potencia que analicen redes eléctricas de distribución teniendo en cuenta la operación de un sistema fotovoltaico, desbalance y no linealidad en las cargas, y distorsión armónica en la señal de tensión de alimentación. De igual forma, se hace necesario considerar el uso de modelos de carga que representen la no linealidad de los dispositivos y que a la vez tengan en cuenta la interacción armónica entre la señal de tensión y corriente. Por ello, el propósito de este trabajo de investigación es analizar el desempeño de estrategias de estimación de señales de tensión en nodos y corrientes en ramales de una red eléctrica de BT para la condición de operación en estado estable, considerando una tensión de alimentación desbalanceada y distorsionada y la presencia de cargas no lineales y un sistema fotovoltaico. Inicialmente, se modela la red eléctrica seleccionada y se adaptan las estrategias de solución seleccionadas a las condiciones de la red eléctrica. Seguidamente, se realizan las simulaciones de escenarios de operación en la estrategia Simulink estimando variables eléctricas, parámetros e indicadores. Por último, se estiman variables eléctricas, parámetros e indicadores aplicando las estrategias de solución adaptadas, se calculan errores de estimación y son comparados los resultados obtenidos por las estrategias.
Análisis de estabilidad de gran perturbación en un sistema de potencia sometido a cualquier tipo de falla paralelo utilizando procesamiento paralelo
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Gómez Gómez, Paola Andrea; Vargas Torres, Hermann Raúl
Las fallas en los sistemas de transmisión pueden producir inestabilidad en la operación de los generadores interconectados en el sistema de potencia, y causar pérdida parcial o total del suministro de energía eléctrica en un área. De ahí que sea relevante el análisis del fenómeno de estabilidad en las actividades de planeación, operación y coordinación de los sistemas eléctricos de potencia. Por tanto, en este trabajo de investigación se desarrolló una herramienta en MATLAB basada en HAGP denominada GTSA, que permite realizar análisis de estabilidad de ángulo de rotor de gran perturbación a un sistema de potencia sometido a fallas paralelotípicas. Como complemento, en GTSA se implementó la opción de procesamiento paralelo de MATLAB por medio de la técnica de cómputo mediante GPUs. En GTSA se consideró el modelado del sistema de potencia aplicable al análisis de estabilidad transitoria, y tres modelos del generador síncrono teniendo en cuenta diferentes sistemas de control de excitación. El sistema de ecuaciones del modelado se solucionó mediante el método de integración implícita con solución simultánea de la regla trapezoidal y el método iterativo de NewtonRaphson. El análisis de fallas se realizó aplicando los métodos de componentes simétricas, y del equivalente de Thévenin para sistemas desbalanceados. Finalmente, los resultados de GTSA se compararon y validaron con los obtenidos en PowerFactory mediante la simulación de tres sistemas de potencia: i) barra infinita, ii) dos áreas, y iii) 118 barras del IEEE. De allí se concluyó que: i) los modelos matemáticos y los métodos de solución de cada programa influyeron en las diferencias de los parámetros estudiados, ii) la falla trifásica conllevó a mayores problemas de estabilidad, seguida de la bifásica a tierra, la bifásica aislada y la monofásica a tierra, y iii) la técnica de procesamiento paralelo utilizada en GTSA no logró mejorar los tiempos de simulación
Análisis de estabilidad de gran perturbación en un sistema de potencia sometido a cualquier tipo de falla paralelo utilizando procesamiento paralelo
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Gómez Gómez, Paola Andrea; Vargas Torres, Hermann Raúl; Soto Ríos, Edison Andrés; Alzate Castaño, Ricardo
Las fallas en los sistemas de transmisión pueden producir inestabilidad en la operación de los generadores interconectados en el sistema de potencia, y causar pérdida parcial o total del suministro de energía eléctrica en un área. De ahí que sea relevante el análisis del fenómeno de estabilidad en las actividades de planeación, operación y coordinación de los sistemas eléctricos de potencia. Por tanto, en este trabajo de investigación se desarrolló una herramienta en MATLAB basada en HAGP denominada GTSA, que permite realizar análisis de estabilidad de ángulo de rotor de gran perturbación a un sistema de potencia sometido a fallas paralelo-típicas. Como complemento, en GTSA se implementó la opción de procesamiento paralelo de MATLAB por medio de la técnica de cómputo mediante GPUs. En GTSA se consideró el modelado del sistema de potencia aplicable al análisis de estabilidad transitoria, y tres modelos del generador síncrono teniendo en cuenta diferentes sistemas de control de excitación. El sistema de ecuaciones del modelado se solucionó mediante el método de integración implícita con solución simultánea de la regla trapezoidal y el método iterativo de Newton-Raphson. El análisis de fallas se realizó aplicando los métodos de componentes simétricas, y del equivalente de Thévenin para sistemas desbalanceados. Finalmente, los resultados de GTSA se compararon y validaron con los obtenidos en PowerFactory mediante la simulación de tres sistemas de potencia: i) barra infinita, ii) dos áreas, y iii) 118 barras del IEEE. De allí se concluyó que: i) los modelos matemáticos y los métodos de solución de cada programa influyeron en las diferencias de los parámetros estudiados, ii) la falla trifásica conllevó a mayores problemas de estabilidad, seguida de la bifásica a tierra, la bifásica aislada y la monofásica a tierra, y iii) la técnica de procesamiento paralelo utilizada en GTSA no logró mejorar los tiempos de simulación.
Análisis de fallas por descargas atmosféricas en el sistema de distribución local (sdl) de cens en las derivaciones mas falladas del circuito paldonjuana a 13,2 kv de la regional Pamplona para mejorar los índices de calidad saidi y saifi
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Rico Ramírez, Helfar Fredid; Chacón Velasco, Julio César
El trabajo de este proyecto se realizó a partir de la necesidad de establecer las causas de fallas recurrentes en un circuito de distribución de CENS como operador de red y que busca proponer acciones para mitigarlas o corregirlas. Se toma como base la información suministrada por CENS de los 3 últimos años en un archivo denominado: Informe Operativo Diario, el cual se consolidó y analizó estableciendo causas y subcausas de las fallas en transformadores y arranques. De allí se seleccionaron los circuitos más fallados para su análisis de causa raíz y la técnica de árbol de falla mediante la metodología de gestión de activos. Se realizaron inspecciones con dron, se establecieron costos AOM y matriz de probabilidad vs consecuencia y se intervino el circuito mediante consignas para trabajos operativos que permitiera la toma de muestras de resistividad del terreno datos que se usaron para los cálculos del SPT que mitiguen las salidas forzadas por descargas atmosféricas. En una de las fases del proyecto se realizaron mediciones en los laboratorios de alta tensión de la UIS y de CENS; pruebas aplicadas a elementos bajados de la red para comprobar los parámetros de acuerdo a las normas y fabricantes. Finalmente utilizando el software Digsilent Power Factory se simularon fallas monofásicas y trifásicas para que con el esquema salva fusibles se implemente una efectiva coordinación de protecciones y así mejorar los indicadores de calidad SAIDI y SAIFI. El aporte de este trabajo de aplicación finalmente es proponer alternativas de solución a la criticidad por desconexiones no programadas que al implementar SPT efectivos y una correcta coordinación de protecciones, afectaría al menor número de usuarios en el menor tiempo posible.
Analisis de la gestion de los dispositivos administrables dentro de la red de datos institucional
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Guzman Castillo, Paola Fernanda; Gualdron Gonzalez, Oscar
El trabajo desarrollado comprende dos etapas: la primera estuvo orientada a determinar las características principales de la red de datos de la universidad, incluyendo un inventario detallado del hardware de la red y los servicios ofrecidos con ellos. Una vez evaluadas diferentes opciones, se seleccionó una herramienta de gestión de red que según los requisitos técnicos y las limitaciones de presupuesto consideradas, satisface de manera apropiada las necesidades identificadas. Las características principales de la herramienta seleccionada junto con una configuración sugerida para la red de datos de la universidad se han incluido en una guía escrita que forma parte de este trabajo. En la segunda parte, aceptando la hipótesis de que las fallas de red pueden ser clasificadas a partir de los datos contenidos en la Base de Información de Gestión (MIB) de los dispositivos asociados a ella, se desarrolló una metodología para la identificación y clasificación de algunas de las fallas de red más comunes en redes de área local que utilizan Ethernet como tecnología de red. La metodología planteada detecta cambios repentinos o patrones inusuales en los datos de la MIB de los dispositivos administrables que forman parte del segmento analizado y los asocia con algún tipo de falla específico. El trabajo se restringió al análisis de dos de las fallas más frecuentes en redes de datos: congestión y tormenta de Broadcast. Dado el gran número de variables disponibles en la estructura de la MIB, fue requerido un análisis teórico que permitió establecer un reducido grupo de ellas y su asociación con cada una de las fallas analizadas. Los valores de las variables MIB seleccionadas fueron registrados tomando como escenario un segmento de red Ethernet operando bajo condiciones normales y condiciones de falla. Finalmente, una red neuronal de clasificación fue exitosamente entrenada usando los datos registrados.
análisis de técnicas de control basado en pasividad para manipular el comportamiento de circuitos convertidores de potencia cc-cc
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Vega Perez, Carlos Jesus; Alzate Castaño, Ricardo; Sierra Bueno, Daniel Alfonso
Se presenta la formulación y análisis de técnicas de control basado en pasividad para regular la tensión de salida en circuitos convertidores de potencia DC-DC. Empleando la propiedad de pasividad de los sistemas físicos, se muestra la manera de establecer reglas para determinar la forzante óptima que minimiza la energía requerida para satisfacer un objetivo de control. Esta idea es mostrada en términos generales para un sistema constituido por una masa acoplada a un resorte sin fricción, con solución explícita a través del denominado regulador lineal cuadrático. Posteriormente, se aborda el problema de control óptimo de un convertidor CC-CC elevador que, siendo de naturaleza no lineal, implica resolver el problema de optimización mediante una técnica alternativa denominada control óptimo inverso. Asimismo, se verifica a partir de una función de energía de Lyapunov la relación entre la optimalidad y la pasividad del sistema controlado, con evidentes implicaciones de estabilidad. Las leyes de control son verificadas a través de simulación de modelos matemáticos y mediciones experimentales en laboratorio, empleando una metodología para implementación de algoritmos a partir de simulación de se˜nal mixta. A través de estos desarrollos fue posible verificar la reducción en el esfuerzo de control por parte de las técnicas basadas en pasividad comparadas con un controlador convencional. Como trabajo futuro se propone la extensión de los resultados presentados a circuitos inversores de potencia y al control de flujos de carga en sistemas eléctricos de mayor escala.
Análisis del impacto de la integración de recursos energéticos distribuidos en parámetros de la calidad de la potencia eléctrica en una red de distribución - Condición de operación en estado estable
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-08) Caballero Peña, Juan Diego; Osma Pinto, Germán Alfonso; Rey López, Juan Manuel; Ordóñez Plata, Gabriel
Los recursos energéticos distribuidos (RED) son actores principales en la transición energética a nivel mundial. A pesar de los beneficios ambientales, los RED son recursos intermitentes (varían su potencia consumida/generada de acuerdo al comportamiento de las variables de entrada) y usan dispositivos de electrónica de potencia que pueden afectar la calidad de la potencia eléctrica en redes de distribución. Usualmente, la literatura propone utilizar modelos y simulaciones (deterministas o probabilísticas) para estimar tales afectaciones. Sin embargo, estos estudios tienden a analizar las afectaciones causadas por uno o dos RED dentro de un intervalo de tiempo específico durante el día, con un reducido nivel de detalle en la metodología aplicada y sin tener en cuenta que el nivel de distorsión depende de las variables de entrada. Por ello, este documento presenta y aplica un enfoque de simulación probabilística y armónica para caracterizar el impacto horario de sistemas fotovoltaicos, almacenamiento con baterías y estaciones de recarga de vehículos eléctricos en una red IEEE de 34 nodos. La estimación de impactos colectivos e individuales de RED consiste en la cuantificación horaria del valor eficaz de tensión, desbalance de tensión, factor de potencia y distorsión armónica, cuyos datos son obtenidos mediante una co-simulasión entre Python y PowerFactory para 23 escenarios de simulación. Estos impactos son evaluados por medio de indicadores propuestos en la literatura y la aplicación de pruebas de hipótesis de la estadística inferencial. En general, el funcionamiento de cada RED se da en horas específicas del día, lo que facilita la identificación de los impactos individuales sobre los parámetros de la red. Los sistemas FV producen un aumento en el valor eficaz de tensión y en la distorsión armónica total. Por su parte, los vehículos eléctricos y las baterías incrementan el desbalance y el factor de potencia debido a su conexión bifásica en algunos nodos de la red.

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