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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. - PowerPoint PPT Presentation
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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.