Construcción de un sincrofasor de bajo costo basado en un DSP-Controlador ( Medidor fasorial...

Construcción de un sincrofasor de bajo costo basado en un DSP-Controlador

(Medidor fasorial sincronizado: Amplitud y fase)

A. R. San Vicente Cisneros , R. A. Cortés Mateos, J. Robles García, J. E. Chong Quero.

 Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

CEM, México.Instituto Politécnico Nacional ESIME SEPI, México.

ContenidoPlanteamiento del problemaEstado del arteSincronía vía GPSMedición de los ángulos de desfaseDiseño a bloques del instrumentoAlgoritmo computacional. Conclusiones

Planteamiento del problema

• Medir el desfase que presenta una misma señal eléctrica en dos puntos distantes.

• Medir el desfase entre dos señales eléctricas diferentes que se encuentran en dos puntos remotos.

• Diseñar un medidor básico a bajo costo

Sincronización de la medición

Estado del arteActualmente, los equipos más desarrollados incorporan además de la función de medición fasorial el sistema de protección de línea de alta velocidad, automatización, control y protección de líneas de transmisión con funciones de distancia y direccionales (Anderson et al., 2003). No obstante el costo por nodo asciende hasta $24,000 USD por sincrofasor dedicado (Moxley et al., 2002).

Sistema de medición Cálculo del ángulo de desfase

GPS1 GPS2 GPSn

PMU 1 (A1, θ1)

PMU 2 (A2, θ2)

PMU n (An , θn)

Cálculo de los ángulos de desfase

Procesador Central

Sincronía vía GPS

1N

0n N2ππcosnX

N2Zr

A 22

ir ZZA

r

i

ZZ

arctan

NnnX

NjZi

n

n

2sin][2 1

0

son cada una de las muestras y N es el número de muestras obtenidas en la ventana de un periodo, para la implementación que aquí se presenta se escogió un número de 16 muestras

nX

Cálculo del fasor

Diseño a bloques del instrumento

Sincronía 1PPS, Trama NMEA y señal de 60Hz a digitalizar

Proceso de medición

Algoritmo computacional

InterrupciónXINTADC

Arranca timer paraPeriodo de muestreo

RETORNA

Inicio InterrupciónPrincipal ADC

Programa PeriféricosXINT1, ADC, Timer, SCI

Ciclo principal Contador de muestras

Espera interrupciones

1PPS Fin de conversión (XINT1) (ADC)

Interrupción XINT1

Arranca timer paraPeriodo de muestreo

RETORNA

Inicio

Principal

Programa PeriféricosXINT1, ADC, Timer, SCI

Ciclo principal

Espera interrupciones

1PPS Fin de conversión (XINT1) (ADC)

InterrupciónADC

Contador de muestrasN=1

LeeSenn y Cosn

Calcula

Calcula

n = n+1

NON=16

? RETORNA

Espera trama NMEA,GPScaptura y transmite UTC

SI

Calcula y transmite fasores

RETORNA

InterrupciónXINTADC

Arranca timer paraPeriodo de muestreo

RETORNA

Inicio InterrupciónPrincipal ADC

Programa PeriféricosXINT1, ADC, Timer, SCI

Ciclo principal Contador de muestras

Espera interrupciones

1PPS Fin de conversión (XINT1) (ADC)

nnnn SenXSenX 116,,2,1Im

nnnn CosXCosX 116,,2,1Re

InterrupciónADC

Contador de muestrasN=1

LeeSenn y Cosn

Calcula

Calcula

n = n+1

NON=16

? RETORNA

Espera trama NMEA,GPScaptura y transmite UTC

SI

Calcula y transmite fasores

RETORNA

InterrupciónXINTADC

Arranca timer paraPeriodo de muestreo

RETORNA

Inicio InterrupciónPrincipal ADC

Programa PeriféricosXINT1, ADC, Timer, SCI

Ciclo principal Contador de muestras

Espera interrupciones

1PPS Fin de conversión (XINT1) (ADC)

nnnn SenXSenX 116,,2,1Im

nnnn CosXCosX 116,,2,1Re

InterrupciónADC

Contador de muestrasN=1

LeeSenn y Cosn

Calcula

Calcula

n = n+1

LeeSenn y Cosn

Calcula

Calcula

n = n+1

NONON=16

? RETORNA

Espera trama NMEA,GPScaptura y transmite UTC

SI

Calcula y transmite fasores

RETORNA

InterrupciónXINTADC

Arranca timer paraPeriodo de muestreo

RETORNA

Inicio InterrupciónPrincipal ADC

Programa PeriféricosXINT1, ADC, Timer, SCI

Ciclo principal Contador de muestras

Espera interrupciones

1PPS Fin de conversión (XINT1) (ADC)

nnnn SenXSenX 116,,2,1Im

nnnn CosXCosX 116,,2,1Re

Algoritmo computacional

ConclusionesActualmente los sincrofasores se encuentran instalados en líneas de transmisión, sin embargo, también son requeridos en las áreas de distribución, esto implica un gran gasto en medidores. El desarrollo aquí presentado permite un abatimiento de hasta el 80% del costo de los medidores comerciales. El bajo costo del desarrollo aquí presentado radica precisamente en concentrar en un solo CI la mayor parte de los requerimientos de diseño del instrumento. El reducido tamaño de la tarjeta del circuito impreso (PCB) y el uso de un procesador de punto fijo también fueron factores en el bajo costo del instrumento.