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UNIVERSIDAD DE CARABOBO
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
FACULTAD DE INGENIERÍA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROGRAMA TELECOMUNICACIONES
NICACIONES
DESARROLLO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE INDICADORES
PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LA CALIDAD DE ENERGÍA A
TRAVÉS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS
Autor: Jesús Urbina
Valencia, Abril de 2009
i
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
FACULTAD DE INGENIERÍA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROGRAMA TELECOMUNICACIONES
PORTADA
DESARROLLO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE INDICADORES
PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LA CALIDAD DE ENERGÍA A
TRAVÉS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS
Autor: Jesús Urbina
Tutor: Ing. Carlos Jiménez
Valencia, Abril de 2009
iii
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
FACULTAD DE INGENIERÍA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROGRAMA TELECOMUNICACIONES
CONTRA PORTADA
DESARROLLO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE INDICADORES
PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LA CALIDAD DE ENERGÍA A
TRAVÉS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS
Autor: Jesús Urbina
Trabajo presentado ante el Área de
Estudios de Postgrado de la Universidad
de Carabobo para optar al Título de
Magíster en Ingeniería Eléctrica.
Valencia, Abril de 2009
v
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
FACULTAD DE INGENIERÍA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROGRAMA TELECOMUNICACIONES
CARTA DE APROBACIÓN
DESARROLLO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE INDICADORES
PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LA CALIDAD DE ENERGÍA A
TRAVÉS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS
Autor: Jesús Urbina
Aprobado en el Área de Estudios de Postgrado de la Universidad de Carabobo
por Miembros de la Comisión Coordinadora del Programa:
----------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------- Valencia, Abril de 2009
vii
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
FACULTAD DE INGENIERÍA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROGRAMA TELECOMUNICACIONES
VEREDICTO
Nosotros, Miembros del jurado designado para la evaluación del trabajo
de Grado titulado: DESARROLLO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE
INDICADORES PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LA CALIDAD
DE ENERGÍA A TRAVÉS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE
VARIABLES ELÉCTRICAS, presentado por: JESÚS URBINA para optar al
Título de MAGÍSTER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA estimamos que el mismo
reúne los requisitos para ser considerados como: ____________________.
Nombre, Apellido, C.I., Firma del Jurado.
______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
Valencia, Abril de 2009
ix
DEDICATORIA
Dedico esta obra:
A Dios, por permitirme vivir y darme salud para culminar esta fase de mi
vida.
Miriam Carolina, por ser una gran compañera, apoyo y esposa.
Lesley Yaremis y Manyanet Antonio; mis hijos, mi inspiración.
A mis padres, Yolanda María y Jesús María quienes siempre creyeron en mí.
A mis hermanos Jesús Alexander y Roxana Estefanía, por su apoyo y cariño.
A mis hermanos Juan Carlos y Elizabeth Estefania, por vivir en mis
recuerdos.
xi
AGRADECIMIENTO
Agradezco sinceramente:
A mi tutor académico, profesor Ing. Carlos Jiménez, que aún dentro de su
apretada agenda, me brindó su colaboración en todo momento.
A mi tutor metodológico, profesora Lic. Marleni González, por haber
confiado en mí en todo momento, por su valiosa guía profesional, y formar
parte de este logro.
A la profesora Milagros Peña, por formar parte del diseño y revisión del
proyecto de grado.
A mis compañeros de trabajo de la Electricidad de Valencia Agustín Lares,
Carlos García, Frank Monsalve, Luis Pereyra, que me apoyaron
desinteresadamente y en aporte de ideas en el desarrollo de la aplicación.
xiii
ÍNDICE GENERAL
PORTADA ....................................................................................................... I CONTRA PORTADA..................................................................................... III CARTA DE APROBACIÓN............................................................................V
VEREDICTO.................................................................................................VII DEDICATORIA.............................................................................................. IX
AGRADECIMIENTO......................................................................................XI ÍNDICE GENERAL ......................................................................................XIII ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................. XVI ÍNDICE DE FIGURAS................................................................................ XVII RESUMEN.................................................................................................. XIX
INTRODUCCIÓN............................................................................................ 1
CAPÍTULO I.................................................................................................... 5
EL PROBLEMA.............................................................................................. 5 1.1 Planteamiento del Problema............................................................................... 5
1.2 Objetivo del proyecto de grado .......................................................................... 7
1.2.1 Objetivo General......................................................................................... 7
1.2.2 Objetivos Específicos ................................................................................. 7
1.3 Justificación........................................................................................................ 8
1.4 Alcance y Delimitación del proyecto ............................................................... 10
CAPÍTULO II................................................................................................. 13
MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 13
2.1 Antecedentes del proyecto de grado................................................................. 13
2.2 Bases Teóricas.................................................................................................. 16
xiv
2.2.1 Enfoque general de los sistemas de potencia eléctrica..............................16
2.2.2 Definiciones relacionadas con la demanda eléctrica.................................16 2.2.2.1 Potencia eléctrica ............................................................................................... 16 2.2.2.2 Curva de carga diaria ......................................................................................... 17 2.2.2.3 Factor de potencia .............................................................................................. 18 2.2.2.4 Factor de carga................................................................................................... 18 2.2.2.5 Factor de utilización........................................................................................... 19 2.2.2.6 Factor de diversidad........................................................................................... 19 2.2.2.7 Factor de coincidencia ....................................................................................... 20
2.2.3 Calidad del producto técnico.....................................................................20 2.2.3.1 Fluctuación rápida de tensión (“Flicker”) .......................................................... 21 2.2.3.2 Desbalance de tensión........................................................................................ 22 2.2.3.3 Alzas de tensión (SWELLS) .............................................................................. 22 2.2.3.4 Depresiones de tensión (SAGS)......................................................................... 23 2.2.3.5 Sobretensiones ................................................................................................... 23 2.2.3.6 Subtensiones (DIPS) .......................................................................................... 23
2.2.4 Métodos de series de tiempo ...............................................................24 2.2.4.1 Métodos tendenciales......................................................................................... 24 2.2.4.2 Métodos de descomposición .............................................................................. 25 2.2.4.3 Método de suavizado ......................................................................................... 27 2.2.4.4 Método de los mínimos cuadrados..................................................................... 29 2.2.4.5 Método de correlación lineal.............................................................................. 32
2.2.5 Análisis FODA..........................................................................................33
2.2.6 Software de gestión...................................................................................33
2.2.7 Visual Estudio .NET .................................................................................34
2.2.8 Visual Basic ..............................................................................................34
2.3 Bases legales relacionado a la calidad de servicio............................................35
2.4 Definición de términos básicos.........................................................................36
CAPÍTULO III ................................................................................................41
MARCO METODOLÓGICO..........................................................................41
xv
3.1 Tipo de proyecto............................................................................................... 41
3.2 Diseño del proyecto.......................................................................................... 41
3.3 Modalidad del proyecto.................................................................................... 42
3.4 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos .......................................... 42
3.5 Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos .............................................. 43
3.6 Fases del proyecto ............................................................................................ 44
3.6.1 Fase I – Diagnóstico situacional de la gestión operativa de Eleval.......... 44
3.6.2 Fase II – Creación de la estructura de la base de datos del sistema......... 45
3.6.3 Fase III – Desarrollo del software de gestión de indicadores................... 46
3.6.4 Fase IV - Valides de la implementación software .................................... 46
CAPÍTULO IV ............................................................................................... 47
DIAGNÓSTICO SITUACIONAL DE LA UNIDAD DE DISTRIBUCIÓN........ 47 4.1 La Empresa .................................................................................................. 47
4.2 Misión y Visión de la Electricidad de Valencia .......................................... 48
4.3 Descripción operativa del sistema de distribución ...................................... 49
4.4 Resultados del diagnóstico situacional de la unidad de distribución........... 56
CAPÍTULO V ................................................................................................ 61
PROPUESTA DE INGENIERÍA.................................................................... 61 5.1 Análisis de requerimientos del sistema informático.................................... 61
5.1.1 Requerimientos de funcionalidad del sistema informático ................................... 62 5.1.2 Requerimientos de arquitectura del sistema informático ...................................... 62 5.1.3 Requerimientos de software ................................................................................. 63
5.2 Diseño del sistema de gestión de indicadores ............................................. 64 5.2.1 Base de datos del sistema de gestión .................................................................... 65 5.2.2 Diseño de interfaces de usuario ............................................................................ 72
5.3 Diseño del programa Visor de Reportes de Gestión de Indicadores ........... 74
5.4 Codificación y pruebas de la aplicación Visoreport .................................... 76
5.5 Implantación del sistema visor de reportes.................................................. 77
xvi
5.6 Administración y mantenimiento del sitio en el sistema Visoreport ...........77
CAPÍTULO VI................................................................................................79
RESULTADOS DEL SOFTWARE APLICADO A LA UNIDAD ....................79 6.1 Gestión del despacho de carga .....................................................................79
6.2 Gestión de los condensadores instalados .....................................................89
6.3 Gestión de los informes de calidad de producto técnico..............................95
CONCLUSIONES .......................................................................................101
RECOMENDACIONES ...............................................................................103
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................105
ANEXOS .....................................................................................................109
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 4.1 Equipo eléctrico típico instalado en un SEP................................................51
Tabla 4.2 Resultados del diagnóstico situacional de la unidad de distribución caso
Electricidad de Valencia (Análisis FODA) .........................................................57
Tabla 5.1 Requerimientos del sistema utilizando UML..............................................64
Tabla 5.2 Módulos de la aplicación VISOREPORT ...................................................75
Tabla 5.3 Codificación típica de la aplicación VISOREPORT..................................76
Tabla B.1 Nombre y ruta de acceso a referencias utilizadas en la fuente del lenguaje
de programación ................................................................................................117
xvii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Diagrama unifilar del sistema eléctrico de potencia de Eleval.................. 11
Figura 2.1 Curva de carga diaria ................................................................................. 17
Figura 2.2 Triangulo de potencia ................................................................................ 18
Figura 2.3 Representación de una fluctuación rápida de tensión mediante una
modulación sinusoidal de la frecuencia fundamental ......................................... 21
Figura 2.4 Onda de tensión típica con SWELL .......................................................... 22
Figura 2.5 Onda de tensión típica con SAGS ............................................................. 23
Figura 4.1 Áreas servidas por ELEVAL..................................................................... 48
Figura 4.2 Estructura organizativa de la Electricidad de Valencia ............................. 49
Figura 4.3 Sistema de telegestión................................................................................ 50
Figura 4.4 Diagrama unifilar y equipamiento típico en subestación .......................... 52
Figura 4.5 Equipo registrador de variables eléctricas (LEM)..................................... 53
Figura 5.1 Diagrama conceptual general de la base de datos del Sistema.................. 65
Figura 5.2 Diagrama conceptual del nivel de sección “usuario registrado” ............... 66
Figura 5.3 Diagrama general de casos de uso para los niveles de sección ................. 67
Figura 5.4 Diseño lógico (entidad-relación) del sistema ............................................ 68
Figura 5.5 Conjunto de catorce (14) tablas principales del sistema............................ 69
Figura 5.6 Conjunto de ocho (8) consultas de la base de datos del sistema ............... 69
Figura 5.7 Conjunto de relaciones entre las tablas del sistema Visoreport................. 70
Figura 5.8 Esquema descriptivo del diseño físico del sistema.................................... 71
Figura 5.9 Ventana principal y descripción de funciones en los iconos ..................... 72
Figura 5.10 Diseño típico de una ventana de interfaz de usuario del sistema ............ 73
Figura 5.11 Ventana de identificación de usuario y clave de acceso.......................... 74
Figura 6.1 Pérdidas técnicas en el sistema transmisión y subestación de Eleval........ 80
Figura 6.2 Esquema de la red eléctrica y datos en equipos de medición .................... 81
xviii
Figura 6.3 Reporte mensual del SEP filtrado por transformador ................................82
Figura 6.4 Transferencia ocasional de carga entre circuitos de distribución...............83
Figura 6.5 Ventana exportación del despacho al sistema PADEE..............................84
Figura 6.6 Ventana para exportar datos de variables de flujo de carga.......................85
Figura 6.7 Ventana históricos de tensión máximo, promedio y mínimo mensual ......85
Figura 6.8 Ventana de tensión máximo, promedio y mínimo por barra en SS/EE .....86
Figura 6.9 Crecimiento de carga por carga residencial, comercial e industrial...........87
Figura 6.10 Ventana crecimiento de carga por sector .................................................88
Figura 6.11 Ventana despacho de carga generación e importación total (2007-2008)89
Figura 6.12 Ventana gestión de indicador por alimentador.........................................90
Figura 6.13 Ventana gestión del factor de potencia por alimentador..........................91
Figura 6.14 Ventana gestión de condensadores instalados..........................................92
Figura 6.15 Ventana gestión de indicadores de condensadores instalados .................93
Figura 6.16 Estatus mensual de los condensadores instalados....................................94
Figura 6.17 Ventana tabla y gráficas de datos para la gestión de informes ................96
Figura 6.18 Formulario arista “Diagnóstico” y “Punto de Medición” ........................97
Figura 6.19 Informe en pantalla de un estudio calidad de energía ..............................98
Figura 6.20 Reporte en Excel de la venta perfil tensión..............................................99
Figura B.1 Ubicación de los reportes generados por el Sistema SACADA..............115
Figura B.2 Ubicación de los archivos utilizados en estudios de calidad de energía .116
Figura B.3. Ventana de Instalación ...........................................................................116
xix
RESUMEN
DESARROLLO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE INDICADORES
PARA EL CONTROL Y MONITOREO DE LA CALIDAD DE ENERGÍA A
TRAVÉS DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS
Autor: Jesús Urbina
Tutor: Ing. Carlos Jiménez
Valencia, Abril de 2009
Se presenta en este trabajo una solución de software orientado a la gestión de
la calidad de energía en empresas de distribución de energía eléctrica. La aplicación
está enfocada en una interfase usuario convivial y un administrador de registros
eficiente, capaz de fusionar diferentes estilos de reportes de perfil de carga del
universo de registradores existentes en la red eléctrica en una misma instancia, el cual
incentiva a la creación, mantenimiento y visualización de datos, a una multitud de
usuarios correspondiente a la unidades de calidad de servicio, mantenimiento,
operación y planificación de redes, donde cada uno puede indagar en el manejo sutil
de la información y así optimizar la búsqueda de resultados técnicos y económicos
que impactan positivamente en la gestión de la gerencia de la unidad de distribución
de empresas eléctricas. La mayor parte de los datos y resultados son visualizados en
forma gráfica, los cuales son comparados con los estándares indicados en la Norma
de Calidad del Servicio de Distribución de Electricidad (Gaceta 38.006 del
23/08/2004), permitiendo una mejor interpretación de los mismos. El software
utilizado fue desarrollado a través de “Visual Estudio .NET”, dado las características
de programación.
1
INTRODUCCIÓN
Hoy en día prolifera la tecnología del análisis informativo, es decir, las
empresas buscan innovar en los procesos de información para obtener de ellos mejor
eficacia y eficiencia, ya que estos han pasado a ser de gran uso e importancia, debido
a la cantidad de información que estos manejan, permitiendo el ahorro de costos en
cuanto a recursos materiales y humanos. Desde la aparición de las computadoras y
algunas alternativas eficientes en los medios de comunicación, los procesos de
control en la industria eléctrica sufrieron transformaciones sustanciales como,
transacciones, modificaciones, arreglos y cualquier tipo de operaciones informáticas.
De acuerdo a información de la cámara de industriales del Estado Carabobo
(2008), es la región en donde se concentran el mayor número de industrias existentes
en el ámbito nacional, en él se fabrican calzados, ropas, cauchos, alimentos, partes
automotrices entre otros. También existen las industrias de ensamblaje y fundición.
Estas requieren de un servicio de energía eléctrica confiable cuyas variables eléctricas
de calidad de servicio en los aspectos de producto y servicio técnico, se encuentren
dentro de lo establecido en la "Norma de Distribución del Servicio Eléctrico" [1].
La calidad del suministro de la energía eléctrica es valorada por los usuarios a
través de la continuidad en la regulación de tensión, reflejada en el perfecto
funcionamiento de los equipos eléctricos. Esta energía, normalmente se distribuye en
media y baja tensión, por lo que es necesario el monitoreo constante a fin de verificar
si el rango de valores no excede los límites recomendados.
2
2
En ingeniería, específicamente en el área de la distribución eléctrica, es
importante contar con una herramienta que permita analizar el comportamiento de las
variables eléctricas por alimentador; tales como: tensión, corriente, demanda activa,
reactiva y aparente, factor de potencia, distorsión de armónicas, “flicker” entre otros.
El conocimiento de estos parámetros facilita la gestión de las unidades de Operación,
Planificación, Mantenimiento y Calidad de Producto Técnico.
A tal efecto, el presente trabajo tiene como finalidad presentar el desarrollo
del sistema de gestión de indicadores para el control y monitoreo de la calidad de
energía eléctrica, a través de los equipos de medición de calidad de potencia eléctrica,
utilizados en la empresa de distribución Electricidad de Valencia, para lo cual se
delinearon seis (6) capítulos los cuales se mencionan a continuación:
En el Capítulo I se encuentra el planteamiento del problema, el cual originó el
inicio del desarrollo de la aplicación, el objetivo general y los objetivos específicos,
donde se desglosan los diversos fines planteados al inicio del proceso investigativo.
En este capítulo también se encuentran la justificación, en la que se establecen la
importancia y relevancia del tema, y el alcance del proyecto de grado.
En el Capítulo II se mencionan los antecedentes del presente trabajo; así como
las bases teóricas y legales que lo sustentan, las cuales sirven de referencia para el
análisis e interpretación de los resultados obtenidos.
En el Capítulo III se expone la metodología a seguir y se describen de manera
detallada las diferentes etapas para la realización.
En el capítulo IV se presentan los resultados del diagnóstico situacional de la
unidad de distribución de ELEVAL, a través de la utilización de la herramienta de
3
análisis Matriz FODA (fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas), para la
gestión del control y seguimiento de indicadores de la calidad de producto técnico.
En el capítulo V se desarrolla la propuesta de ingeniería del proyecto, para el control
y monitoreo de la calidad de energía a través de los equipos de medición de variables
eléctricas, posteriormente se plantea el capítulo VI, donde se muestran los resultados
obtenidos producto de la implementación del software de Gestión de indicadores en
la unidad de Distribución de la Electricidad de Valencia; y finalmente se presentan las
conclusiones, recomendaciones y referencias bibliográficas, donde se señalan los
principales textos y documentos utilizados para la elaboración del presente trabajo de
grado.
5
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del Problema
La búsqueda de la eficiencia de los sistemas de potencia, donde exista un
equilibrio entre la generación y la demanda, que garanticen el cumplimiento tanto de
las normas de calidad de servicio eléctrico [1], en proceso de revisión, como del
reglamento de servicio eléctrico [2], con los criterios de calidad, obligan a estudiar la
evolución de la calidad de energía en el transcurso del tiempo, en cada uno de los
elementos de la red eléctrica, y así prever el mejoramiento de la calidad del servicio,
por efecto de sobrecargas o redimensionamiento de la arquitectura de la red, que en
algunos casos se refleja en los niveles de regulación de tensión, afectando la eficacia
en la prestación de servicio eléctrico de los usuarios conectados a la red eléctrica.
Lo anteriormente descrito ha incentivado a las empresas del sector eléctrico de
Venezuela, a tele-gestionar constantemente la Calidad del Producto Técnico, hasta
llegar a medir en el punto de acople entre el usuario y la distribuidora, ofreciendo a
las partes, un equipo capaz de registrar las perturbaciones en tensión, de modo tal, de
optimizar la búsqueda y asignación de responsabilidades, en pro de la mejora
continua de la calidad del servicio.
Por lo antes planteado estas empresas, han invertido en la adquisición de estos
equipos, los cuales se encuentran ubicados estratégicamente en líneas de transmisión,
6
6
transformadores eléctricos en subestaciones y salidas de alimentadores en media
tensión. Los datos operacionales son administrados por el sistema SCADA (en
español Supervisión, Control y Adquisición de Datos), el cual utiliza múltiples
canales y protocolos de comunicación (ION, DNP 3.0, Modbus RTU, DLMS “IEC
62056”, IEC 61870-5-102). Adicionalmente la distribuidora deben contar con un
stock de equipos registradores de variables eléctricas portátiles (MemoBox 300, Ace
4000) para la evaluación de la calidad de energía que pueden ser instalados en
cualquier punto de la red; ya sea, por solicitud del cliente u otra índole justificada.
Cabe mencionar que los diferentes reportes y archivos generados por el
software de los equipos de medición de variables eléctricas, se caracterizan por ser
estructuras planas en el modelo de base de datos, originando una disyuntiva en el
análisis de la información, ante la dificultad que representa la revisión manual de más
de un par de años en respaldo de archivos de medición. En el caso específico de la
empresa C.A. Electricidad de Valencia, existen aproximadamente más de cinco mil
registros digitales, correspondientes al período de medición 2007-2008, que se
incrementan con el pasar de los años, y por consiguiente, deterioro de la calidad de
servicio a consecuencia de:
• Ausencia de indicadores para la gestión de la calidad de producto técnico.
• Atraso en la entrega de informes de estudios de calidad de energía.
• Dificultad en la toma de decisión operativa para nuevos escenarios y
contingencia de la red eléctrica.
• Incremento de las pérdidas técnicas y deterioro del factor de potencia, a
consecuencia de la inoperatividad de los condensadores instalados en la red de
media tensión 13.8 kV.
7
Dada la naturaleza del procesamiento requerido de la información, para la
interpretación de los datos generados por los equipos registradores utilizados por la
organización tales como Ion 7300, 7700, 8500, se plantea la necesidad de desarrollar
un sistema automatizado que permita evaluar, gestionar y monitorear las variables
eléctricas (tensión, factor de potencia, despacho de carga), en cada elemento de la red
(alimentadores, transformadores, generadores y líneas de transmisión), con servicio
de tele medición local y/o remota, con el objetivo de reducir tiempo en la búsqueda,
organización, análisis e interpretación de los resultados, y al mismo tiempo brindar a
la Corporación Eléctrica de Venezuela, una propuesta de ingeniería ante la creciente
proliferación tecnológica de estos medios informáticos, para lograr una mejora
continua en la calidad de servicio [3], en cuanto a suministro y distribución de energía
eléctrica.
1.2 Objetivo del proyecto de grado
1.2.1 Objetivo General
Desarrollar un Sistema de Gestión de Indicadores que permita el control y
monitoreo de la calidad de energía, a través de equipos de medición de variables
eléctricas utilizados en Empresas de Distribución, para mejorar la calidad de
suministro de la energía eléctrica en alimentadores en media tensión 13.8 kV de la
C.A. Electricidad de Valencia.
1.2.2 Objetivos Específicos
Realizar un diagnóstico situacional del Sistema de Distribución de
Electricidad de Valencia, para determinar los aciertos y desaciertos de este sistema.
8
8
Realizar el inventario de los elementos y equipos de medición de variables
eléctricas para la creación de la estructura de la base de datos, definición de criterios
y parámetros necesarios del sistema de gestión de indicadores.
Desarrollar el medio informático a través del diseño de módulos y algoritmos
de programación que permitan darles un seguimiento eficiente a las variables
eléctricas registradas por los equipos de medición instalados en la red eléctrica.
Implementar el software de gestión de indicadores a registros almacenados
por la distribuidora C.A. Electricidad de Valencia, con la finalidad de monitorear y
controlar la calidad de energía, a través de los equipos de medición de variables
eléctricas.
1.3 Justificación
La búsqueda de la eficiencia en la prestación de los servicios públicos es hoy
para las empresas del sector eléctrico una necesidad de primer orden, a consecuencia
de la promulgación del reglamento del servicio eléctrico [2], así como tomar los
correctivos necesarios para cumplir con los estándares de calidad de energía
establecidos en la Norma de Calidad del Servicio [1]. El control del perfil de carga
horaria juega un rol importante en la mejora de la calidad del servicio eléctrico,
obtenida a través de la regulación de tensión, sobrecarga en alimentadores y
transformadores, factor de potencia entre otros, por ello es necesario disponer de un
sistema de gestión de Indicadores que permita diagnosticar la situación actual de
operación del Sistema Eléctrico de Distribución.
El desarrollo de esta aplicación permitirá a la empresa suplidora, disponer de
una herramienta computacional visual, que facilite las labores de ingeniería, para el
9
análisis horario y comportamiento dinámico de la demanda eléctrica, aplicable a la
C.A. Electricidad de Valencia. Además, interpretar verazmente los resultados, a
través de la elaboración de reportes automatizados, en lo que respecta a: perfil de
carga horaria de la demanda, informes de estudio de calidad de energía, monitoreo
diario, semanal y mensual del despacho de carga, reporte mensual del sistema
eléctrico de distribución, indicador del factor de potencia, pérdidas técnicas del
sistema de transmisión y transferencia de cargas entre circuitos.
Dentro de este planteamiento se pretenden mejorar las inversiones futuras en
infraestructura y arquitectura de la red eléctrica, ofreciendo además al personal de
ingeniería, un sistema de gestión, control y monitoreo de los parámetros eléctricos, en
función del mejoramiento continuo de la calidad del servicio, generando además
nuevas inquietudes y oportunidades de invención, para la evolución del producto de
la Calidad de Servicio entregado por la distribuidora a los usuarios conectados a la
red eléctrica.
Es importante señalar que la propuesta planteada representa una solución
factible orientada a resolver una situación de carácter común, entre las filiales de la
Corporación Eléctrica Nacional de Venezuela. Adicionalmente se abre un abanico de
posibilidades en lo que respecta a la revisión e inclusión de nuevas Normas,
Procedimientos y Políticas dentro de la Organización, facilitando las labores de
auditoría y fiscalización por parte del ente Regulador, el cual conlleva de forma
explícita, al desarrollo extra-institucional como producto final, expresada en la
satisfacción integral de los clientes de índole residencial, comercial e industrial.
Por otro lado el desarrollo de este trabajo de grado contribuye al
fortalecimiento de las líneas de investigación "Calidad de Energía" y “Gestión de la
Demanda” de la Universidad de Carabobo.
10
10
1.4 Alcance y Delimitación del proyecto
El desarrollo del proyecto abarca desde el diseño, construcción y protocolo de
mantenimiento del Sistema de Gestión de Indicadores, aplicable en la distribuidora
Electricidad de Valencia, el cual está provista de varios equipos de medición de
variables eléctricas, instalados estratégicamente en diferentes áreas de la red eléctrica,
conformada por: dos (2) plantas de generación, doce (12) subestaciones, seis (6)
líneas de transmisión, sesenta y un (61) salidas de alimentadores en media tensión, y
adicionalmente siete (7) equipos portátiles de medición de calidad de energía (ver
diagrama unifilar en la figura 1.1) , distribuidos de la siguiente manera:
• 61 equipos de medición ubicados en salidas de alimentadores en media tensión,
• 24 equipos de medición instalados en transformadores de subestación,
• 11 equipos de medición instalados en turbinas de generación,
• 11 puntos de medición en líneas de transmisión entre subestaciones,
• 7 equipos portátiles para la medición de la red en baja tensión.
La información a procesar corresponde a mediciones realizadas por los
equipos registradores de variables eléctricas y de calidad de potencia, durante el
período de medición de dos (2) años consecutivos, comprendido entre el 1 de
noviembre del año 2006 al 30 de noviembre del 2008. El sistema de gestión permite
depurar y procesar archivos de medición de acuerdo al período seleccionado, ya sea
en intervalos anual, mensual, semanal, diario u horario.
Así mismo la generación de reportes está limitada por la capacidad en el
almacenaje de las variables eléctricas propia de cada equipo de medición, dejando al
usuario de la aplicación la selección del tipo de análisis e interpretación de los
resultados, que serán representados en tablas y gráficas dinámicas de las distintas
11
variables eléctricas registradas por los equipos de medición, tales como: tensión,
potencia activa, reactiva, aparente, armónicos, desbalance de tensión, corriente, factor
de potencia, factor de carga, “flicker”, entre otros.
Figura 1.1 Diagrama unifilar del sistema eléctrico de potencia de Eleval
Fuente: Eleval (2008)
Para el desarrollo de la aplicación propuesta se utilizará la plataforma de
programación Visual Studio Net ® [4], por la versatilidad en la elaboración de
reportes, visualización de gráficos y conectividad entre diferentes bases de datos
(SQLServer, Oracle, Access, Excel) y archivos planos (ASCII, CSV, TXT), los
cuales forman parte de los sistemas oficiales autorizados por la Electricidad de
Valencia.
Cabe señalar que el desarrollo del sistema se abordó en un tiempo aproximado
de 11 meses, cumplidos entre los meses de enero a noviembre del 2008.
13
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
En este capítulo se presentan algunos estudios relacionados con el desarrollo
de la aplicación; seguidamente se presentan las bases teóricas que servirán de
referente orientador para el abordaje del mismo e igualmente presentar las bases
legales de este proyecto.
2.1 Antecedentes del proyecto de grado
Coraspe José (2007). Realizó un estudio denominado “Modelo de Gerencia
Eficaz de la Calidad del Producto Técnico para el Mantenimiento y Planificación en
Redes de Distribución” [5]. En el mismo se dan las pautas para el desarrollo e
implementación de un modelo de gerencia eficaz de la calidad del producto técnico
aplicable a las empresa del sector eléctrico venezolano, tomando como piloto al
Sistema Eléctrico del Estado Nueva Esparta (SENECA); donde se contemplan los
siguientes aspectos: 1) Un análisis situacional de los departamentos del área operativa
a través de la matriz DOFA para saber cuales han sido los puntos débiles del modelo
actual y también las oportunidades y fortalezas a tomar en cuenta para la aplicación
de las estrategias adecuadas. 2) La identificación de los recursos existentes y
necesarios para el monitoreo eficaz del producto técnico. 3) El enfoque holístico a
través de una herramienta a la que se integre la información del producto técnico a ser
utilizado por los departamentos del área operativa de la empresa en el mantenimiento
y planificación de la red de distribución.
La finalidad en este trabajo es ofrecer una guía para la gerencia eficaz de la
información del producto técnico suministrado por las empresas prestadoras de
14
14
servicio eléctrico en Venezuela, a través de un análisis situacional actual, una
redefinición de estrategias y la especificación de los requerimientos necesarios para
aplicar el modelo sugerido. Entre las conclusiones del autor se resalta que, cuando no
se aplica gerencia estratégica basada en un enfoque holístico de la empresa, se
solucionan los problemas atacando los síntomas y no las causas que lo ocasionan, y
en consecuencia se usan inadecuadamente los recursos económicos y el capital
intelectual disponible; igualmente acota que el análisis situacional es una herramienta
que se puede aplicar en cualquier área de la empresa para generar una visión actual y
futura. Finalmente la investigación recomienda integrar la unidad de calidad de
producto técnico con el resto de las unidades operativas, en función de mejorar los
índices en la quema de transformadores, control de pérdidas técnicas, mantenimiento
preventivo, planificación del sistema, entre otros. Este proyecto se tomó como
referencia en cuanto al desarrollo de la metodología para la gerencia eficaz, marcando
el prefacio en la integración de la calidad de producto técnico con las resto de las
unidades dentro de la organización.
En este mismo orden de ideas Agustín Lárez (2005), en su trabajo de grado de
maestría presentó ante la ilustre Universidad de Carabobo el proyecto de
investigación denominado: “Evaluación de la Calidad del Servicio Eléctrico, a través
del Procesamiento de Datos, Mediante un Sistema de Información Confiable, para
Controlar los Indicadores de Calidad de Energía Eléctrica (voltaje, “flicker” y
armónicas) en C.A. Electricidad de Valencia” [6], El trabajo consiste en el desarrollo
de un sistema de información para procesar datos de variables tales como: tensión,
fluctuación rápida de tensión (flicker) y distorsión de armónicas para determinar la
calidad de energía eléctrica (Power Quality) en una red que alimenta una zona en
particular, producto de mediciones hechas en diferentes municipios. El sistema de
información desarrollado permite analizar los datos obtenidos de las mediciones y
comparar los resultados con los estándares indicados en la Norma de Calidad del
Servicio de Distribución de Electricidad (Gaceta 38.006 del 23/08/2004), así mismo a
15
partir del presente trabajo se puede realizar un estudio económico en relación con las
sanciones impuestas por el Ente Regulador, en caso de no cumplir con los artículos
fijados. La implementación del sistema propuesto permitirá a la Distribuidora adecuar
sus procesos para cumplir con lo establecido en la Norma de Calidad del Servicio de
Distribución de Electricidad [7], a fin de evitar las sanciones impuestas por el ente
Regulador. El sistema incluye un módulo para procesar los datos en forma estadística,
donde se calculan los valores mínimo, máximo, promedio, la varianza y la desviación
estándar, así como la frecuencia de cada banda. El proyecto antes mencionado
constituye una referencia de material documental y bibliográfico enfocado en las
definiciones de fórmulas, así como también la propuesta a través de ingeniería de
software, con la finalidad de desarrollar sistemas confiables de indicadores en la
calidad de producto técnico.
Por otro lado en ese mismo año (2005) los autores Hernández José, Martínez
Frank, Santana José, de la unidad Gestión de Energía de la Electricidad de Caracas,
desarrollaron un artículo denominado “Diseño e Implementación del Reporte de
Medición Automatizado para Registros de Carga” [8], la propuesta del artículo
consiste en un diseño de plantilla en Excel utilizando macros en Visual Basic, en
donde se descarga en forma automática la información suministrada por los equipos
registradores, usados para la verificación de carga en transformadores de distribución,
igualmente se evalúa la Calidad del Producto técnico, para finalmente cumplir con los
requerimientos internos de las unidades de Mantenimiento y Desarrollo de la empresa
eléctrica, entre otras cosas el informe tiene como finalidad mostrar desviaciones en
determinados parámetros de calidad, y corregir problemas en transformadores
sobrecargados y subutilizados que conllevan a la adecuación de las redes de baja
tensión, ya que se incluyen no solo el análisis de resultados sino las recomendaciones
para cada caso en especial estudiado. Representando este último, un instrumento útil
orientado a la automatización de informes e integración de las unidades de
Planificación, Operación, Mantenimiento y Calidad de Servicio Eléctrico.
16
16
2.2 Bases Teóricas
2.2.1 Enfoque general de los sistemas de potencia eléctrica
El principal objetivo de los sistemas de suministro de energía eléctrica es el
satisfacer los requerimientos de potencia eléctrica de los consumidores en cada
instante de tiempo, mediante la mejor combinación de las unidades de generación
disponibles, desde el punto de vista técnico como económico garantizando la calidad
de servicio eléctrico. El requerimiento de potencia exigido por un conjunto de
consumidores por cada instante de tiempo, queda grabado en las curvas de carga
diarias, cuyo cubrimiento óptimo mediante el sistema de generación se conoce con el
nombre de despacho económico, el cual depende fundamentalmente de las
características propias del perfil de carga horaria [9].
2.2.2 Definiciones relacionadas con la demanda eléctrica
A continuación se presentan las definiciones y fórmulas utilizadas en el
proyecto de investigación relacionadas con la demanda eléctrica.
2.2.2.1 Potencia eléctrica
Representa la razón a la cual el trabajo se efectúa en un circuito eléctrico. La
unidad que por lo regular se usa es el watt o kilowatt. La energía kilowatt-hora
representa la potencia eléctrica de un kilowatt actuando en un intervalo de una hora
[10]. Por ejemplo, un circuito entrega 60 kW en un minuto, esa misma cantidad de
trabajo realizará un kilowatt-hora, es decir:
h601kW x 60kWh 1 = (2.1)
17
2.2.2.2 Curva de carga diaria
Representa el consumo diario de una carga en intervalos de tiempo
predeterminado expresado en demanda de potencia eléctrica, el cual tiene la
particularidad, de tener que ser satisfecha de forma instantánea, sin posibilidad de
almacenaje en forma de energía eléctrica. El comportamiento de la demanda eléctrica
no sigue un patrón particular de consumo, la misma se ajusta a los requerimientos
exigidos por la carga, experimentando variaciones en el transcurso del tiempo sobre
la base de una curva de carga generalizada a un período T (ver figura 2.1). En los días
no laborales normalmente cae la demanda debido a que la mayor parte de la industria
esta inactiva; así que puede referirse a curvas de cargas típicas para días laborales,
sábados, domingos y feriados. Por otra parte, hay modificaciones de la demanda
según la estacionalidad, el mes y el año, como también las causadas por transferencia
de carga entre alimentadores del sistema de distribución [9].
Figura 2.1 Curva de carga diaria Fuente: Urbina, J. (2008)
18
18
2.2.2.3 Factor de potencia
El factor de potencia es una medida de la efectividad en el uso del sistema de
potencia [10], y se define como la relación entre la potencia activa y la potencia
aparente (ver figura 2.2).
fp = P/S (2.2)
Figura 2.2 Triangulo de potencia
2.2.2.4 Factor de carga
Es la razón entre la demanda promedio en un intervalo de tiempo dado
y la demanda máxima observada en dicho lapso [10].
100Dmáxima
Promedio DemandaFc ×= (2.3)
Los límites que puede observar el factor de carga serán de: 0 < Fc ≤ 1. El
factor de carga indica básicamente el grado en que el pico de carga se sostiene
durante el período.
19
1FcFcFcFc0DIARIOSEMANALMENSUALANUAL
≤<<<< (2.4)
Otra manera de expresar el factor de carga (Fc) de forma mas simplificada es
de la manera:
horas kW)x24máx (demandahoras 24en entregadoskWh Fc = (2.5)
2.2.2.5 Factor de utilización
Es la relación existente entre la demanda máxima de un equipo eléctrico y la
potencia nominal del mismo [10]. Este factor establece la capacidad del sistema o
equipo que está siendo utilizado durante el pico de carga:
100Equipo del Nominal Potencia
Equipo delDmax Fu ×= (2.6)
2.2.2.6 Factor de diversidad
Es la relación entre la sumatoria de las demandas máximas individuales y la
demanda máxima combinada del sistema [10]. Se define así como Dm1, Dm2, ..., Dmn
las demandas individuales:
SistemadelDmax Dmi
SistemadelDmax Dm...DmDmFdiv n21 ∑=
+++= (2.7)
20
20
El factor de diversidad siempre será mayor que la unidad por las
características de las Dmi (Fdiv ≥ 1). A la relación inversa se le denomina factor de
coincidencia.
2.2.2.7 Factor de coincidencia
El factor de coincidencia es la relación inversa del factor de diversidad. De tal
manera que la demanda máxima se puede calcular multiplicando la suma de un grupo
de demandas por el factor de coincidencia [10].
Mientras el factor de diversidad nunca es menor que la unidad, el factor de
coincidencia nunca es mayor que la unidad. Este factor puede considerarse como el
porcentaje promedio de la demanda máxima individual de un grupo que es
coincidente en el momento de la demanda máxima del grupo.
divcoin F
1F = (2.8)
2.2.3 Calidad del producto técnico
Grado de cumplimiento de los valores admisibles establecidos en la Norma de
Calidad del Servicio de Distribución de Electricidad [1], determinado por mediciones
realizadas de los niveles de tensión del fluido eléctrico y la forma de onda de la
tensión suministrada por la distribuidora. Los aspectos de calidad del producto
técnico, se refieren al nivel de tensión y las perturbaciones asociadas a éste, la
Fluctuación rápida de tensión (flicker) y la Tasa de Distorsión Total (TDT) de
Tensiones Armónicas existentes en el lado de baja tensión de suministro al cliente.
21
2.2.3.1 Fluctuación rápida de tensión (“Flicker”)
La Fluctuación Rápida de Tensión (“flicker”), se origina por la variación
cíclica de la envolvente de la onda de tensión a una frecuencia menor de 25 Hertz
(ver figura 2.3), debido a las variaciones rápidas de las cargas, que ocasionan una
impresión subjetiva de la sensación visual inducida por un estímulo de luz cuya
luminancia o distribución espectral fluctúa con el tiempo [6].
El nivel de referencia para fluctuaciones rápidas de tensión, se establece
mediante el índice de severidad de la Fluctuación Rápida de Tensión de Corta
Duración (Pst), en intervalos de medición de 10 minutos, el cual tiene un valor de
referencia Pst = 1, definido en la Norma IEC 868[6] como el umbral de irritabilidad
asociado a la fluctuación máxima de luminancia que puede ser soportada sin molestia
por una muestra específica de la población. El nivel de referencia Pst = 1, para puntos
de suministro en las redes de Baja Tensión, Media Tensión y Alta Tensión, debe ser
mantenido en ese valor durante el 95 por ciento del tiempo total del período de
medición.
time
voltage
Figura 2.3 Representación de una fluctuación rápida de tensión mediante una
modulación sinusoidal de la frecuencia fundamental Fuente: Bishop M.; Do A.; Mendis S., “Voltage Flicker Measurement and Analysis System”, IEEE
Computer Applications in Power, 1994.
22
22
( )%100
Pr,,._
% 321 ×=omedio
DDDDesviaciónMáxDesbalancede
2.2.3.2 Desbalance de tensión
Es la máxima diferencia, que existe entre una de las fases de tensión y el
promedio, expresado en porcentaje. El máximo valor en porcentaje (%) del
desbalance permitido es de un 2% [10].
(2.9)
( )3
Pr 321 VVVomedio
++=
(2.10)
Desviaciones:
( )11 Pr VomedioD −= (2.11)
( )22 Pr VomedioD −= (2.12)
( )33 Pr VomedioD −= (2.13)
2.2.3.3 Alzas de tensión (SWELLS)
Incrementos de la tensión a la frecuencia del sistema con duración de 8ms a
1min. Sus valores típicos son 1.1 y 1.8 p.u. Son causadas por fallas monofásicas a
tierra en el sistema o energizar bancos de condensadores. Una onda típica de tensión
con esta perturbación puede ser observada en la figura 2.4.
Figura 2.4 Onda de tensión típica con SWELL
Fuente: Dan Sabin, Indices Used to Asses. RMS Voltaje Vatiations. Electrotek Concepts,Inc
23
2.2.3.4 Depresiones de tensión (SAGS)
Descensos de la tensión rms a la frecuencia de la red con duración de 8ms a
1min. Sus valores típicos son 0.1 y 0.9 p.u. Son causadas por incorporación de
grandes cargas o fallas en el sistema, en el alimentador o en la subestación; causadas
por rayos, árboles o animales en contacto con las líneas. Un ejemplo de ello puede ser
visto en la figura 2.5.
Figura 2.5 Onda de tensión típica con SAGS Fuente: Dan Sabin, Indices Used to Asses. RMS Voltaje Vatiations. Electrotek Concepts,Inc.
2.2.3.5 Sobretensiones
Tensiones con valores más altos que la tensión nominal. Sus valores típicos
son 1.1 y 1.2 en pu, con duración mayor a 1 minuto.
2.2.3.6 Subtensiones (DIPS)
Tensiones con valores inferiores a la tensión nominal. Sus valores típicos son
0.8 y 0.9 pu, con duración mayor a 1 minuto.
24
24
2.2.4 Métodos de series de tiempo
Una Serie de Tiempo es un conjunto de observaciones hechas en momentos
determinados, normalmente a iguales intervalos de tiempo. Los modelos de series de
tiempo analizan estadísticamente el comportamiento sistemático de una variable en el
pasado y utilizan esta información para predecir la evolución futura de la misma [13].
Seguidamente se presentan los métodos Tendenciales, de Descomposición y
Suavizado, los cuales son ampliamente utilizados y constituyen una serie de modelos
catalogados dentro de la clase de Series de Tiempo.
2.2.4.1 Métodos tendenciales
Los métodos tendenciales, son aquellas tendencias sin alteraciones de una
serie de tiempo. Esta tendencia pudiera seguir un patrón estacional, cíclicas de tipo
lineal o no lineal, así como también creciente, decreciente o combinación de alguna
de las anteriores.
Patrón estacional, es característico de áreas altamente influenciadas por
condiciones estacionales (clima, vacaciones). Se reconoce por que la longitud de los
periodos estacionales es fija (mes del año y días típicos de semana).
Patrón tendencial, cuando una zona determinada muestra un incremento o una
disminución sostenida de la variable analizada a lo largo del tiempo.
25
Patrón cíclico, este patrón es determinado por fluctuaciones graduales en la
variable analizada, debido generalmente a factores económicos tales como recesión,
inflación. La longitud de los períodos cíclicos no es constante, y es a menudo el
factor más difícil de reconocer.
Dependiendo del grado de complejidad, cada algoritmo de estimación de
demanda, podrá adecuarse a uno o varios de los patrones antes mencionados. En
general las técnicas tendenciales describen el comportamiento pasado de una variable
como una función del tiempo, el cual supone se mantendrá en el futuro.
2.2.4.2 Métodos de descomposición
Los algoritmos de descomposición buscan identificar en el patrón
básico de la serie, tres elementos separados que representan el comportamiento
tendencial, el estacional y el cíclico [13]. Para poder pronosticar cual es el
comportamiento futuro de una variable en función a estas características de
comportamiento, es necesario poder representarlo matemáticamente.
La formulación general del método es la siguiente:
( )errorpatrón,fdata = (2.14)
El patrón a su vez, es separado en sus componentes básicas:
( )ciclo idad,estacional tendencia,fdata = (2.15)
26
26
Existen dos enfoques de descomposición básicos, el aditivo y el
multiplicativo. En general, el procedimiento que se utiliza para encontrar las distintas
componentes en las dos formulaciones es el mismo:
ttttt ECITY +++= (2.16)
Donde:
Tt: Componente tendencial de Yt
It: Componente estacional de Yt
Ct: Componente cíclica de Yt
Et: Componente de error de Yt
La primera componente es la variación tendencial, que tiene como
característica mostrar la tendencia promedio del conjunto de todos los datos
analizados.
La segunda componente es la variación estacional, que tiene como
característica de variación regular dentro de un año y que a su vez se repite cada año,
casos típicos son la producción de algunas frutas y/o comestibles o ventas asociadas
a productos como ropa de temporada.
La tercera componente es la variación cíclica en la que a través del período de
tiempo analizado se producen ascensos y descensos en varias oportunidades. Este tipo
de comportamiento es muy asociado a variaciones de carácter económico.
La última componente es la componente irregular que adiciona las
características anteriores pero además tiene comportamiento extraños imprevisibles
que se dan generalmente en el corto plazo.
27
1. Con el propósito de eliminar la estacionalidad y el error, se calculan los
promedios móviles de la serie con un número de términos N que sea igual al
largo del período de la estacionalidad.
2. Una vez logrado esto, se obtienen las componentes de tendencia y ciclo.
3. Se aíslan los factores estacionales mediante el promedio de cada uno de los
períodos de la estación.
4. Se identifica la forma apropiada de la tendencia mediante el ajuste de curvas.
5. Se separan las salidas de los puntos (3) y (4) para obtener el factor cíclico.
6. Se separan la estacionalidad, tendencia y ciclo de la data para aislar el error
remanente.
7. Una vez obtenidas las distintas componentes de la serie, se utilizan para la
estimación.
2.2.4.3 Método de suavizado
Esta técnica supone que el comportamiento futuro de una variable se describe
en función solo de sus valores históricos, identificando el patrón general real de la
serie en estudio, a través del suavizado (promedio) de los valores pasados.
La forma general de estos modelos es:
)Y,Y,...,Y,f(Y(L)Y t1t21t −= (2.17)
Donde:
28
28
=tY Pronóstico al tiempo t de 1-tY
L = Horizonte de pronóstico
f = Función planteada entre las variables
Entre los casos particulares de este enfoque se encuentran:
Promedios Móviles: Esta técnica consiste en tomar un número fijo de
observaciones, calcular el promedio de estos datos y utilizar este valor como el
pronóstico para el próximo período. El término móvil es empleado porque para cada
nueva observación se calcula un nuevo promedio, manteniendo constante el número
de datos, sustituyendo la observación más lejana por la más reciente.
La forma general de este modelo es:
1t1)-(n-t1-ttt Y)YY(Y*n1(l)Y +=++= (2.18)
Donde:
n = Número de observaciones pasadas de Yt que se están promediando
equitativamente.
Yt = Valor de la serie de tiempo en el período t.
Suavizado Exponencial: Al igual que los Promedios Móviles, la Suavización
Exponencial, utiliza un número fijo de observaciones previas para estimar el próximo
valor. Sin embargo, se diferencia del anterior, en que el peso que le da a cada valor
previo decrece exponencialmente con el tiempo, lo cual implica que la historia más
reciente afecta en mayor medida a la estimación.
( ) ( ) ( ) 1nt1n
2t2
1tt1t Yα1α...Yα1αYα1ααYF +−−
−−+ −++−+−+= (2.19)
)Fα(YFF ttt1t −+=+ (2.20)
29
Donde:
F= Valor de estimación de Y.
α= Coeficiente de peso del ajuste de predicción.
La Suavización Exponencial presenta la ventaja de que sólo necesita
almacenar la estimación pasada y el valor de la serie precedente, para estimar el
siguiente término, sin embargo, la obtención óptima del parámetro alfa no es sencilla.
Además, al igual que los Promedios Móviles, la Suavización Exponencial es lenta en
la adaptación a cambios bruscos en la data y que la función del parámetro alfa es la de
incrementar la sensibilidad a estos cambios. Los algoritmos de Suavización trabajan
muy bien con las series estacionarias, pero cuando existe algún tipo de patrón
tendencial, estas tardan en adaptarse a la serie produciendo errores significativos en la
estimación [11].
2.2.4.4 Método de los mínimos cuadrados
El método de los mínimos cuadrados es aplicable a la estimación de la
demanda eléctrica, ya que permite trazar una curva que se ajuste a un conjunto de
datos dados, a este tipo de curva se le llama Curva de Ajuste. El Método de los
Mínimos Cuadrados establece que la curva de mejor ajuste es aquella que cumpla la
condición que la suma de los cuadrados entre el valor del dato (Yi) y el de la curva
(yi) para los n datos que se evalúan sea mínimo [11]; es decir,
∑n
1=i
2yi)-(Yi min=D (2.21)
Recta mínimo cuadrática: La ecuación de una recta es y= ao + a1*x; si para un
valor xi se obtiene el valor yi, la diferencia con el dato real correspondiente será:
30
30
21oii )x*a-a-(yD i= (2.22)
y la diferencia total será:
∑n
1=i
2i1oi )x*a-a-(y min=D (2.23)
Para obtener el valor de ao y a1 que minimicen la expresión, se buscan ambas
derivadas parciales:
0y D 0
X D
==∂∂
∂∂ (2.24)
De aquí se obtienen las ecuaciones:
∑ =n
1=ii1oi 0)x*a-a-(y (2.25)
∑ =−n
1=iii1oi 0)x(*)x*a-a-(y (2.26)
Si se toman,
∑n
1=ii x=A ; ∑
n
1=iiy =B ; ∑
n
1=i
2i )(x =C ; ∑
n
1=iii y *x=D (2.27)
El sistema quedará:
n*ao + A*a1=B (2.28)
A*ao + C*a1=D (2.29)
Cuya solución es,
ao = (A*C - B*D) / (n*C-A2 ) (2.30)
a1 = (n*D - A*B) / (n*C-A2 ) (2.31)
Ecuación de la exponencial: En general la ecuación de una exponencial se
expresa como, XKeKy *
01*= (2.32)
31
Si se trabaja con su logaritmo, se tendrá:
X*KLnKoLny 1+= (2.33)
Haciendo,
a0= Ln K0 (2.34)
a1=K1, (2.35)
Se tendrá la ecuación de la recta pero se trabaja con el logaritmo del dato. Se
puede hacer una tabla del mismo tipo para el cálculo de los coeficientes.
Parábola mínimo cuadrática: La ecuación de una parábola es del tipo 2,
X*a X*a a y 210 ++= (2.36)
Para hallar a0, a1, a2 se sigue un procedimiento similar al seguido con la recta;
ahora la diferencia viene expresada como:
2n
1=i
2210 ) Xi*a-Xi*a-a-(Yi =D ∑ (2.37)
Derivando respecto a los 3 coeficientes e igualando a cero se obtiene un
sistema de ecuaciones que sustituyendo las sumatoria:
∑n
1=i
Xi =A ; ∑n
1=i
Yi =B ; ∑n
1=i
2(Xi) =C ; ∑n
1=i
Yi *Xi=D ;
3n
1=iXi =G1 ∑ ; ∑
n
1=i
2 Yi *Xi=G2 ; ∑n
1=i
4(Xi) =G3 (2.38)
El sistema resulta con las siguientes ecuaciones:
n*ao + A*a1 + C*a2 = B (2.39)
32
32
A*ao + C*a1 +G1*a2 = D (2.40)
C*ao +G1*a1 +G3*a2 = G2 (2.41)
2.2.4.5 Método de correlación lineal
La correlación mide el grado de relación entre variables para saber hasta que
punto una ecuación matemática expresa esa relación entre ellas; cuando la relación es
entre 2 variables la correlación es simple y para mas variables será múltiple.
Método de correlación lineal simple: Este método toma como punto de partida
la ecuación de la recta mínimo cuadrática, busca los índices de error de ésta respecto
al conjunto de datos dados y utiliza esta información para ajustar el pronóstico
obtenido con la recta. Se aplica a fenómenos que se repiten con cierta sistematicidad
en los sistemas eléctricos. Los pasos del método son los siguientes:
1. Se toma el conjunto total de datos disponibles y se halla la ecuación de
la recta mínimo cuadrática que se ajusta a ellos.
2. Se agrupan los datos por ciclos (semanales, mensuales, anuales) de
forma que el dato j del ciclo i conserve el nivel de afinidad con el dato
j del ciclo k que los relaciona. Para Nc ciclos con Nd datos cada uno,
utilice arreglos de 2 dimensiones Yij y Xij, conservando los mismos
valore de X e Y del conjunto original.
3. Para cada dato se halla el índice de estacionalidad o error de la recta
hallada IEij=(Yij/yij). Si i=1, Nc designa los ciclos de datos j=1, Nd
los datos agrupados en cada ciclo, para cada valor de j al variar i se
tendrán índices de error correspondientes a datos afines. Para cada dato
33
j se halla la tendencia al error como la media de los índices de error
correspondientes.
∑Nc
1=iIEij *(I/Nc)=TE(j) (2.42)
Se halla el pronóstico para un ciclo futuro t > Nc, evaluando la recta hallada
para tj; j=1, Nd y al valor de pronóstico Ytj se multiplica por la tendencia TEij
2.2.5 Análisis FODA
Proviene del acrónimo en inglés SWOT, en español las siglas son FODA
(Fortalezas, Oportunidades, Debilidades y Amenazas). El análisis FODA consiste en
realizar una evaluación de los factores fuertes y débiles que en su conjunto
diagnostican la situación interna de una organización, así como su evaluación
externa; es decir, las oportunidades y amenazas [19].
2.2.6 Software de gestión
El procesamiento de información comercial constituye la mayor de las áreas
de aplicación del software. Los sistemas discretos (nóminas, cuentas de
haberes/débitos, inventarios) han evolucionado hacia el software de sistemas de
información de gestión (SIG), que accede a una o más bases de datos grandes que
contienen información comercial. Las aplicaciones en esta área reestructuran los
datos existentes para facilitar las operaciones comerciales o gestionar la toma de
decisiones [12].
34
34
2.2.7 Visual Estudio .NET
La familia de productos de Visual Studio comparte un entorno de desarrollo
integrado (IDE) único. Orientado a solucionar problemas relacionados con reportes,
gráficos y base de datos, Visual Studio dispone de modelos de programación
enriquecidos, conocidos como modelos de objetos de automatización, para extender y
automatizar el IDE. Los distintos modelos de automatización poseen la capacidad de
automatizar el entorno y proporcionar extensiones y nuevas características. Cada
modelo se concentra en un área determinada del IDE, como las ventanas de
herramientas y el editor de código. La multiplataforma (.NET) esta diseñado para ser
independiente de la plataforma sobre la cual se ejecutarán las aplicaciones. Para
conseguir este objetivo, las aplicaciones .NET se compilan a un lenguaje intermedio
denominado Lenguaje Intermedio de Microsoft o MSIL (Microsoft Intermediate
Language), el cual es independiente de las instrucciones de una CPU concreta [4].
2.2.8 Visual Basic
Es un lenguaje de programación de propósito general, dotado de librerías y
controles para el diseño y construcción de aplicaciones de sistemas de gestión de
indicadores. Diversidad en el manejo de bases de datos a muy alto nivel, pudiendo
gestionar bases de datos de tipo Access, Paradox, dBASE, FoxPro y SQL. Las
consultas que se realizan en Access, están desarrolladas o basadas en este lenguaje. El
objetivo principal de SQL es la realización de consultas y cálculos con los datos de
una o varias tablas [4].
35
2.3 Bases legales relacionado a la calidad de servicio
La regulación de la calidad del servicio eléctrico aparece de forma explicita en
diferentes países, coincidiendo con los procesos de reestructuración que están
teniendo lugar alrededor del mundo, en particular motivado por el carácter de
monopolio que existe en la distribución y transmisión de energía. Es por ello que la
calidad ha de medirse de forma confiable a través de indicadores.
De lo antes planteado el artículo 117 de la Constitución Bolivariana de
Venezuela, menciona que “todas las personas tendrán derecho a disponer de bienes y
servicios de calidad, así como una información adecuada sobre el contenido y
características de los productos y servicios que consumen; a la libertad de elección y
a un trato equitativo y digno. La ley establecerá los mecanismos necesarios para
garantizar esos derechos, las normas de control de calidad y cantidad de bienes y
servicios, los procedimientos de defensa del público consumidor, el resarcimiento de
los daños ocasionados y las sanciones correspondientes por la violación de estos
derechos”.
El artículo 22 de la “Norma de Calidad de Servicio de Distribución de
Electricidad” [1] (NCSDE), describe que “La Distribuidora deberá permitir el acceso
al Fiscalizador a la Base de Datos del Sistema de Distribución (BDSD) actualizada,
ello sin perjuicio del deber de la Distribuidora de suministrar al Fiscalizador dicha
información en medio magnético o informático cuando sea requerida”.
El artículo 36 de la “Ley Orgánica de Servicio Eléctrico” (LOSE) [2], refiere
que “las empresas de distribución de energía eléctrica tienen entre otras las
obligaciones siguientes:
36
36
1. Prestar el servicio a todos los que lo requieran dentro de su área de servicio
exclusiva, de acuerdo con esta ley y con la normativa que, a ese efecto, dicte la
comisión nacional de energía eléctrica.
2. Prestar el servicio de manera continua y eficiente, no discriminatoria, y
dentro de los parámetros de calidad y atención a los usuarios, de acuerdo a esta Ley y
a la normativa que, a ese efecto, dicte la comisión nacional de energía eléctrica. . .”
El Reglamento de Servicio en el artículo 7 titulado Calidad de Servicio, indica
que “El usuario tendrá derecho a recibir el servicio eléctrico de acuerdo con lo
establecido en las Normas de Calidad del Servicio de Distribución de Electricidad, en
caso de incumplimiento por parte de La Distribuidora, esta deberá abonar los créditos
correspondientes producto de las sanciones”.
Finalmente, en Venezuela se ha generado un marco legal que incluye
sanciones para incentivar las inversiones de parte de las empresas distribuidoras a
objeto de mejorar la calidad del servicio, por consiguiente es importante determinar
los indicadores de calidad de energía, que permitan medir los resultados de las
iniciativas aplicadas con el fin de maximizar la eficiencia en el uso de los recursos
financieros de la empresa.
2.4 Definición de términos básicos
Alimentador: Circuito de distribución en media tensión.
Armónicas: Componentes sinusoidales, con frecuencia igual a múltiplos enteros de la
fundamental del sistema (60 Hz).
37
Bases de Datos: Un conjunto exhaustivo no redundante de datos estructurados
organizados independientemente de su utilización y su implementación en máquina
accesibles en tiempo real y compatibles con usuarios concurrentes con necesidad de
información diferente y no predicable en tiempo.
Calidad de Energía: Son las características físicas de la energía eléctrica, suministrada
en condiciones normales de operación, que no producen interrupciones ni operaciones
erráticas, en la Red de Distribución o en la carga.
Corporación Eléctrica Nacional (CORPOELEC): Es la empresa estatal encargada de
las actividades de generación, transmisión, distribución y comercialización de
potencia y energía eléctrica, conformada por las empresas filiales CADAFE, C.V.G.
EDELCA, La EDC y ENELVEN, así como por las empresas eléctricas ENELCO,
ENELBAR, SENECA, CALIFE, ELEBOL y ENAGEN.
Condensador: Dispositivo utilizado para almacenar carga conformado por dos placas
metálicas separadas y aisladas por un material dieléctrico.
Demanda eléctrica: Es la carga en las terminales receptoras, tomada como valor
medio en un intervalo de tiempo determinado; por lo tanto, referirse a la demanda
carece de sentido si no se explica dicho intervalo. Se expresa en kW, kVA o
Amperes.
Demanda máxima: Es la mayor demanda que se presenta en una carga en intervalos
de tiempo de 15 minutos.
Distribuidora: Empresa que ejerce la actividad de distribución de electricidad.
38
38
Empresa Eléctrica: Empresa cuyo objetivo principal es la realización de al menos una
de las actividades más importantes del sector eléctrico, como lo son la generación,
transmisión o distribución de electricidad.
ELEVAL: se use, las siglas ELEVAL designarán en forma abreviada a la empresa
C.A. Electricidad de Valencia.
Equipo: Conjunto de componentes interconectados, con los que se realiza
materialmente una actividad de una instalación.
Fiscalizador: Es el regulador o quien ejerza la función de fiscalización de
conformidad con lo establecido en la Ley Orgánica del Servicio Eléctrico, su
Reglamento, el Contrato de Concesión y demás normas aplicables.
IEEE: Instituto de ingenieros electricistas y electrónicos de Norte América (Institute
of Electrical and Electronics Engineers).
Indicadores de Gestión: Los indicadores de gestión son medidas utilizadas para
determinar el éxito de un proyecto o una organización. Los indicadores de gestión
suelen establecerse por los líderes del proyecto u organización, y son posteriormente
utilizados continuamente a lo largo del ciclo de vida, para evaluar el desempeño y los
resultados [12].
Media Tensión: Nivel de tensión mayor que 1 kV y menor que 69 kV.
Norma Técnica: Es un documento aprobado por una institución reconocida, se prevé
para un uso común y repetitivo; establece reglas, directrices ó características para los
productos, procesos y métodos de producción. Su aplicación no es obligatoria y su
exigencia se puede establecer mediante contratos Cliente – Proveedor.
39
Punto de Suministro: Es aquél donde las instalaciones del usuario quedan conectadas
al sistema de La Distribuidora y donde se delimitan las responsabilidades de
mantenimiento, guarda y custodia entre La Distribuidora y el usuario.
Red Eléctrica: Conjunto de conductores, equipos y accesorios empleados por la
Distribuidora para suministrar el servicio eléctrico a los usuarios, hasta el punto de
suministro.
Registro de Medición: Almacenamiento de datos de mediciones de diferentes
parámetros, en un período determinado de tiempo.
Reglamento de Servicio: Conjunto de disposiciones que regulan la relación entre La
Distribuidora y sus Usuarios, en materia de prestación del servicio eléctrico, de
acuerdo con lo establecido en la Ley Orgánica del Servicio Eléctrico y su
Reglamento.
Regulador: La Comisión Nacional de Energía Eléctrica o en su defecto el Órgano del
Estado Venezolano que tendrá a su cargo la regulación, supervisión, fiscalización y
control de las actividades que constituyen el servicio eléctrico, de conformidad con la
Ley Orgánica del Servicio Eléctrico, su Reglamento y demás Normas Aplicables.
SCADA: Acrónimo de Supervisory Control and Data Acquisition (en español
Supervisión, control y Adquisición de Datos) [9], basado en equipos de computación
y dispositivos de procesamiento y control que permite supervisar y controlar a
distancia una instalación de cualquier tipo.
Sistema de Distribución: La parte del sistema de potencia que va desde la subestación
de distribución (ésta incluida) hasta la entrada de servicio al consumidor (medidor).
40
40
SQL: (Structured Query Language ó Lenguaje Estructurado de Consulta), es un
lenguaje orientado a bases de datos y sobre todo al manejo de consultas obteniendo
potentes resultados [20].
Tensión Nominal: Nivel de Tensión de diseño y de funcionamiento de un sistema
eléctrico [1].
Usuario: Persona natural o jurídica que se beneficia con la prestación del servicio
eléctrico, bien como titular de un contrato de servicio o como receptor directo del
mismo, sujeta a los derechos y obligaciones que establece la Ley Orgánica del
Servicio Eléctrico, su Reglamento y demás Normas Aplicables [1].
Variación de Tensión: Aumento o disminución del valor de la tensión de suministro
respecto a la tensión nominal.
Referencias utilizadas para las definiciones anteriores:
• ANSI/IEEE C62.4 1-1980.
• Normas de Calidad de Servicio [1].
41
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
En este capítulo se presentan el conjunto de actividades y procedimientos
necesarios en el desarrollo de un sistema de gestión de indicadores para el control y
monitoreo de la calidad de energía en empresas de distribución, comprende además la
definición del tipo y área del proyecto de grado, las técnicas de recolección, análisis
de los datos y las etapas seguidas durante el proceso del desarrollo de la aplicación.
3.1 Tipo de proyecto
Este trabajo es de tipo descriptivo explicativa porque se detallan las
características fundamentales, destacando los elementos esenciales que identifican el
diseño y desarrollo de un sistema de gestión de indicadores, reflejando alternativa de
cambios dirigidos a mejorar procesos, modelos y técnica. Tal como lo presenta Selltiz
y Jahoda (1997), quienes consideran que los estudios descriptivos, además de
presentar las características del problema investigado y la descripción de los
objetivos, tiene en cuenta los distintos procedimientos teórico-prácticos, para
compilar, presentar y analizar los datos a fin de cumplir con el propósito del proyecto
desarrollado [14].
3.2 Diseño del proyecto
El presente estudio siguió el curso de un diseño de campo no experimental
debido a las características que presenta, según Hernández, Fernández y Baptista
(1998) se trata de una investigación dónde no se hacen variar intencionalmente las
42
42
variables independientes. Este concepto es aplicable al caso estudio, ya que los
problemas de calidad de producto técnico siempre estarán presentes en los sistemas
eléctricos y no serán creadas en forma intencional.
3.3 Modalidad del proyecto
De acuerdo al problema planteado y en función de los objetivos, el cual
consiste en el desarrollo de un sistema de gestión de indicadores que permita el
control y seguimiento de la calidad de energía, el trabajo de grado está enmarcada
dentro de la modalidad de un proyecto factible ya que proporciona una solución
viable a un problema de tipo práctico, para satisfacer las necesidades de una
organización, como lo es el caso estudio en la Electricidad de Valencia. Según los
lineamientos del Manual de Trabajos de Grado de Especialización, Maestrías y Tesis
Doctórales de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador, donde se define al
mismo como: “El Proyecto Factible consiste en la elaboración de un modelo
operativo viable, o una solución posible a un problema de tipo práctico, para
satisfacer necesidades de una institución o grupo social. La propuesta debe tener
apoyo, bien sea de tipo de campo, o de tipo documental; y puede referirse a la
formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos y procesos” [15].
3.4 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
La recolección de la información se realizó a través de un proceso sistemático,
riguroso y racional, basados en una estrategia de recolección directa sin afectar la
integridad estructural de la información. Para la fase del diagnóstico situacional del
sistema de distribución de Electricidad de Valencia se utilizó la matriz DOFA. Para
obtener los registros de medición de los equipos de calidad de potencia, fueron
utilizados los archivos históricos con el formato fuente (ASCII) y/o los generados por
43
los asistentes de aplicaciones de cada software (Codam Plus, Ace 4000, ION
Enterprice Reporter). De igual forma, se utilizó la técnica documental para recopilar
información en revistas, documentos, informes, seminarios, congresos, folletos,
bibliotecas, Internet relacionados al proyecto de grado.
Para afianzar los conocimientos en el procesamiento y análisis de los datos, se
realizaron entrevistas no estructuradas a expertos relacionados a las labores de
ingeniería en empresas eléctricas de distribución del ámbito Nacional, tales como:
ELEVAL, ENELVEN, SÉNECA, ENELBAR, ELECAR y CADAFE. En dichas
entrevistas se solicitó información acerca de las necesidades y experiencia al medio
informático desarrollado. Igualmente se utilizó la técnica de observación directa de
los procedimientos y rutinas de trabajo empleados para la elaboración de informes,
reportes, control de carga en transformadores y alimentadores, indicador del factor de
potencia, despacho diario y determinación de la demanda máxima del sistema.
Igualmente se utilizó la técnica de revisión directa en el mismo ambiente de
trabajo con la finalidad de reforzar y convalidar el uso final del Sistema de Gestión de
Indicadores.
3.5 Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos
Para interpretar los datos obtenidos se utilizaron modelos estadísticos, y
técnicas de series de tiempo para el seguimiento en la evolución de las variables
eléctricas, lo mismos se desarrollaron bajo un ambiente orientado a objetos y base de
datos, utilizando la plataforma de programación Visual Estudio .NET, en virtud a los
avances informáticos adjunto al paquete informático.
44
44
Los resultados son presentados a través de reportes e informes de acuerdo al
rango de medición seleccionado por el usuario, utilizando tablas y gráficas dinámicas
en contraposición a los valores establecidos en normas nacionales e internacionales
de calidad de producto técnico, así como también la aplicación de criterios propios de
la organización Electricidad de Valencia. Se utilizó la técnica de visualización directa
de los registros de los equipos de calidad energía eléctrica, ofreciendo además la
posibilidad de recalcular y depurar diferentes parámetros de las variables eléctricas, a
consecuencia de pérdidas de información en las lecturas de los datos medidos.
Igualmente es aplicable a lo ocurrido en transferencia de carga entre circuitos
aledaños a la subestación, el cual permite filtrar cambio momentáneo en la demanda y
por consiguiente, determinar la demanda máxima real alcanzada por un alimentador
en la red eléctrica.
3.6 Fases del proyecto
Para el desarrollo del presente trabajo especial de grado titulado
“DESARROLLO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE INDICADORES PARA EL
CONTROL Y MONITOREO DE LA CALIDAD DE ENERGÍA A TRAVÉS DE
LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS”, se desarrolló
una metodología que permitió cumplir con los propósitos planteados, y en este
sentido se delineó el siguiente procedimiento metodológico:
3.6.1 Fase I – Diagnóstico situacional de la gestión operativa de Eleval
Esta fase se inicio con la descripción general de la empresa para
posteriormente realizar un diagnóstico de la gestión operativa de la unidad de
distribución de Electricidad de Valencia, en la cual se determinan las fortalezas
oportunidades debilidades y amenazas del sistema actual de gestión de indicadores, y
45
por consiguiente se establecen las pautas para el desarrollo del sistema de gestión de
indicadores, que faciliten las labores de ingeniería relacionado al tema de control y
monitoreo de la calidad de energía, utilizando como herramienta los equipos
registradores de potencia eléctrica. Fue necesario realizar el inventario de los
elementos y equipos de medición instalados en la red eléctrica para la creación de la
estructura de las bases de datos, definición de criterios y parámetros mínimos en el
desarrollo del software.
3.6.2 Fase II – Creación de la estructura de la base de datos del sistema
Desarrolló de una metodología que permita organizar y almacenar la
información de los registros de los equipos de medición, a una multitud de usuarios
con la finalidad de homologar y normalizar la estructura de las base de datos. Se
empleará una función de utilidad que admita la lectura directa de registros, a partir de
los reportes generados por los equipos de medición, considerando la segregación total
o parcial de los parámetros eléctricos sin alterar el formato fuente del archivo de
medición.
El sistema ha de contar con una base de datos centralizada de la información
con capacidad de almacenar grandes volúmenes de información para los reportes de
cargas mensual del sistema de distribución, asociados a las variables eléctricas de:
corriente, factor de potencia, factor de carga, energía activa, energía reactiva, energía
aparente, tensión máxima, mínima por barra en cada subestación. Igualmente el
sistema gestor de base de datos tiene la accesibilidad de almacenaje de los datos
utilizados en la generación de informes de estudios de calidad de energía, elaborados
en la atención de reclamos.
46
46
3.6.3 Fase III – Desarrollo del software de gestión de indicadores
En esta fase se presentan las estrategias a seguir para el desarrollo del medio
informático, así como también las herramientas y selección del entorno de
programación en el paquete distribuidle de Visual Estudio NET (Visual C++, Visual
J# y Visual Basic). Igualmente para la evaluación y selección del manejador de las
bases de datos (SQL, Access, Visual Fox Prox, Excel, ASCII).
Del mismo modo se definió la estructura de los formatos de los reportes del
sistema de distribución, correspondientes a los períodos de medición: diario, semanal
y mensual; bajo un ambiente de trabajo automatizado e interactivo para la
presentación de los resultados, utilizando técnicas de filtrado por fecha y esquema de
la red.
Se desarrolla un módulo para la automatización y gestión de los informes de
calidad de producto técnico realizados en la atención de reclamos de clientes de alto
consumo. Se elabora un algoritmo de serie de tiempo que permitió analizar
estadísticamente el comportamiento sistemático de una variable en el tiempo y así
predecir la evolución futura del mismo.
3.6.4 Fase IV - Valides de la implementación software
Se presentó un informe final de los resultados preliminares producto de la
implementación del software de gestión de indicadores, indicando una descripción de
la metodología desarrollada, correspondiente al procesamiento de las mediciones
realizadas en la distribuidora Electricidad de Valencia, así como también se presentan
las oportunidades a considerar por la organización en función de redefinición de los
procesos de las unidades departamentales: planificación, mantenimiento, operación,
gestión de energía, subestación, calidad de producto, obras de inversión y protección
de ventas.
47
CAPÍTULO IV
DIAGNÓSTICO SITUACIONAL DE LA UNIDAD DE DISTRIBUCIÓN
CASO ELECTRICIDAD DE VALENCIA
En este capítulo se presentan los resultados obtenidos del diagnóstico
situacional de la unidad de distribución de Electricidad de Valencia, haciendo énfasis
en las fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas, relacionado a la gestión del
control y seguimiento de indicadores de la calidad del producto técnico suministrado
por la distribuidora, con la finalidad de obtener los insumos mínimos necesario para
la definición de criterios y estrategias a seguir en el desarrollo del medio informático.
4.1 La Empresa
La Electricidad de Valencia (ELEVAL), fundada en 1908, es una empresa que
presta servicio eléctrico abarcando desde la generación, transmisión, distribución y
comercialización de la energía eléctrica, buscando llevar electricidad a todo el
municipio de Valencia y sus alrededores, donde presta sus servicios a cinco (5)
municipios tal y como se muestra en la figura 4.1. ELEVAL brinda servicio a más de
135 mil clientes en un área aproximada de 170 km2 en gran parte del área
metropolitana de Valencia.
48
48
Guacara
San
DiegoNaguanagua
Valencia
Guayos
Guacara
San
DiegoNaguanagua
Valencia
Guacara
San
DiegoNaguanagua
Guacara
San
Diego GuacaraGuacara
San
Diego
San
DiegoNaguanaguaNaguanagua
ValenciaValencia
GuayosGuayos
Figura 4.1 Áreas servidas por ELEVAL
Fuente: Eleval (2008)
Actualmente poseen dos (2) plantas generadoras, quince (15) subestaciones y
trece (13) oficinas comerciales, para satisfacer la demanda de energía eléctrica, el
sistema de generación esta conformado por dos (2) plantas termoeléctricas: Planta del
Este y Planta Castillito. Dichas plantas poseen una capacidad instalada de doscientos
cuarenta y tres (243) MW y están interconectadas con las subestaciones que
distribuyen la electricidad a los suscriptores.
4.2 Misión y Visión de la Electricidad de Valencia
La estrategia de la empresa Electricidad de Valencia se orienta a ser la
empresa líder en servicios públicos en la región central del país, mediante el uso de
49
recursos de calidad, orientada a la excelencia y a la satisfacción de los clientes; de
acuerdo al enunciado de misión y visión publicado en su portal [16].
El estudio se realizó en la Unidad de Planificación Operativa adscrito a la
Unidad de Negocios de Distribución, ubicada en la sede de los Colorados de
Electricidad de Valencia, en la figura 4.2 se muestra la estructura organizativa de la
Unidad de Negocios de Distribución de ELEVAL.
Figura 4.2 Estructura organizativa de la Electricidad de Valencia
Fuente: Unidad de Recursos humanos – Eleval (2008)
4.3 Descripción operativa del sistema de distribución
Antes de la presentación de los resultados del diagnóstico se presenta la
descripción de las características principales de operación del sistema de distribución
de la C.A. Electricidad de Valencia (ELEVAL).
La empresa ELEVAL cuenta con dos (2) plantas termoeléctricas y doce (12)
subestaciones de distribución, cada una tiene un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP)
conformado por equipos eléctricos de tele medición instalados. En la figura 4.3 se
muestra un esquema típico de un diagrama unifilar simplificado del sistema eléctrico
UNIDAD NEGOCIOS DE
DISTRIBUCIÓN
DISEÑO Y PLANIF
DE REDES
DESARROLLO Y
OBRAS
MANTENIMIENTO
DE REDES
OPERACIÓN DEL
SISTEMA
PLANIFICACIÓN Y
CONTROL
PLANIFICACIÓN
OPERATIVA
SOPORTE
ADMINISTRATIVO
50
50
de potencia (SEP), el cual tiene como función la administración de la calidad de
potencia en tiempo real de los puntos principales de la red eléctrica, tal como: la
generación, transmisión, transformador de subestación y alimentador en media
tensión.
Figura 4.3 Sistema de telegestión Fuente: Eleval (2008)
El sistema de tele medición está compuesto por una serie de equipos, que en
conjunto realizan las funciones de recolección de datos, auditoria y control de una red
eléctrica. Estos están ubicados en diferentes niveles de tensión, donde cada uno
guarda un estilo de reporte pre-configurado al igual que la estructura de base de datos,
que luego es almacenada en el servidor local de la distribuidora, para posteriormente
analizarla en forma independiente con las aplicaciones fuentes particulares.
En la tabla 4.1 se muestran fotografías típicas representativas del equipo
eléctrico instalado en un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP).
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Tabla 4.1 Equipo eléctrico típico instalado en un SEP
Generadores Subestaciones Tableros
Circuitos de fuerza Transformadores Tele-medición
Fuente: Urbina, J. (2008)
Los equipos registradores actuales instalados en las subestaciones de
Electricidad de Valencia, a la salida de los alimentadores son los ION: 7300, 7330,
7700, entre otros, y están programados para almacenar las variables de tensión,
corriente, demanda, energía con extensión en la medición de armónicos (tensión,
corriente) y captación de perturbación de tensión (SAG y SWELL), configurado en
períodos de cada 15 minutos (ver figura 4.4).
52
52
Figura 4.4 Diagrama unifilar y equipamiento típico en subestación
Fuente: Eleval (2008)
La red integrada de objeto abarca una variedad de unidades discretas llamadas
módulos ION, el software ION en su sistema de supervisión de energía en tiempo
real, el cual pueden tomar medidas, almacenar datos de variables eléctricas, y
responder a comandos por tele medición [17]. Los medidores están en la línea
delantera, recopilando datos y realizando continuamente instrucciones. Los
medidores ION logran las tareas de los dispositivos electrónicos de relays, PLCs,
RTUs; el cual reduce el costo de materiales, equipo y comisionando el tiempo
requerido para construir un sistema de EEM (en español, Gerencia de la Energía de la
Empresa).
La información almacenada por los registradores de energía son enviados a
través del lazo interno de comunicación al servidor local del centro de operaciones, el
cual es capaz de concentrar la información histórica. En el caso de los registradores
Ethernet
WAN
CANOPI
Modbus / Ethergate
53
portátiles (MEMOBOX 300, ver figura 4.5), es necesario descargar primero los datos
con ayuda de la aplicación CODAM PLUS [18]; de igual manera para obtener los
datos de los equipos de medición puede hacerse en campo usando un laptop y
almacenarlo en el repositorio común del servidor local (en casos donde no exista un
lazo de comunicación), estos datos generalmente son utilizados por los usuarios
interesados en el análisis y estudio de calidad de la energía eléctrica.
Figura 4.5 Equipo registrador de variables eléctricas (LEM)
Fuente: Eleval (2008)
Los equipos registradores Memobox están diseñado para los siguientes niveles
de tensión: 120, 208, 240, 480 V, e instalados en los siguientes puntos de red:
transformadores monofásicos tipo postes ubicados en postes y casetas,
transformadores monofásico y trifásico Padmounted tipo pedestal intemperie,
transformadores trifásico aceite ubicados en casetas e intemperie, transformadores
trifásico seco ubicados en casetas y también los transformadores Sub-Way
(Sumergibles) ubicados en sótanos. Así mismo la instalación de los equipos
registradores es realizada en los puntos de conexión común, es decir, en regleta de
medición de suscriptores en media o baja tensión; es importante resaltar que el
personal encargado en realizar los estudios de calidad de productos técnicos, no
cuentan con una herramienta auxiliar que le permitan agilizar el proceso de
elaboración de informes, a través de los equipos registradores de calidad de potencia
eléctrica instalados.
54
54
De acuerdo a las entrevistas realizadas al personal encargado en procesar los
datos históricos de medición, correspondiente a las unidades de Operación,
Mantenimiento, Planificación y Calidad de Servicio de la Gerencia de Distribución.
Cuando se le consultó acerca de la funcionalidad de la hoja de cálculo como
herramienta para la generación de reportes, manifestaron estar de acuerdo que la hoja
de cálculo no cumplía con la funcionalidad de consultar y modificar la información
de manera eficiente; por ejemplo, en la edición de la sección del despacho de carga
horaria en generadores y sistemas, el usuario responsable de actualizar la hoja de
cálculo no era la misma persona que modificaba la sección de transformadores y
alimentadores, generando así duplicidad e inconsistencia de archivos.
Durante la validación de los documentos se observó que la información
procesada presentaba inconsistencia, ambigüedad y duplicidad. La validación dio
como resultado el refuerzo de la idea de desarrollar un sistema informático, con la
posibilidad de optimizar el control de la información.
Ahora bien, para mejorar y optimizar el manejo de la información, los
usuarios coincidieron en el desarrollo y diseño de un sistema informático que
administre la información del levantamiento en campo de forma automática y
eficiente, el cual trae como consecuencia el desarrollo de una base de datos única,
instalada en un servidor local y con posibilidad de accederla mediante la red interna
de ELEVAL, con la finalidad de mejorar las actividades relacionado al:
• Monitoreo y control de la operatividad de condensadores instalados en
media tensión (13.8 kV), a través del seguimiento de las variables del
factor de potencia, energía reactiva y demanda aparente.
• Evaluación y administración de la calidad de producto técnico para los
estudios realizados en circuitos y clientes conectados a la red eléctrica
55
en media y baja tensión, adjunto a la distorsión armónica de corriente,
eventos de tensión, “flicker” entre otros.
• Programación de maniobras y análisis de contingencia asociado a las
actividades diarias de la unidad de operaciones.
• Visualización y caracterización del perfil de carga horaria mensual, día
típico, días de la semana y periodo del rango de medición, por cada
elemento con tele medición instalada asociadas a las variables
eléctricas (Amp, Fp, kV, Fc, kVA, kW, kVAR).
• Automatización del despacho diario, semanal y mensual por elemento
de la red y compatibilidad en la elaboración de los reportes del
sistema, demanda máxima y pérdidas en transmisión.
• Exportación de datos al Programa de Análisis de Distribución de
Energía Eléctrica (denominado PADEE), el cual utiliza la demanda
máxima para determinar las pérdidas técnicas en media tensión del
sistema, a través de la simulación de los flujos de cargas por cada
alimentador (caída de tensión, cargabilidad en tramos) .
• Evolución de la demanda por segmento de la red eléctrica, regulación
de tensión y control de carga en transformadores de las subestaciones.
Derivado del levantamiento de la información obtenida en campo de los datos
técnicos de los equipos de medición instalados en las subestación de ELEVAL, se
obtuvo datos fidedignos de 64 circuitos de media tensión, 17 transformadores de
subestación, 11 turbinas eléctricas, 11 líneas de transmisión, 122 archivos de
medición registrados por los equipos portátiles MemoBox 300 instalados en
subestación y 443 mediciones realizadas en clientes de alto consumo.
56
56
4.4 Resultados del diagnóstico situacional de la unidad de distribución
La necesidad de abordar sistemáticamente el control de la calidad de servicio
en empresas de distribución, a través de un diagnóstico situacional basada en una
herramienta objetiva, práctica y viable para efectos evolutivo de la gestión de la
calidad de servicio eléctrico, ameritó la aplicación de la herramienta de análisis
Matriz FODA (Fortalezas, Oportunidades, Debilidades y Amenazas), la cual es
considerada útil en la determinación de necesidades, identificación de recursos
existentes y estrategia a seguir para el desarrollo de los objetivos planteados [19], esta
herramienta permitió realizar una evaluación sistemática de las fortalezas y
debilidades de la situación interna de la organización Electricidad de Valencia, así
como la evaluación externa; es decir, las oportunidades y amenazas.
De los resultados obtenidos del diagnóstico situacional de la unidad de
distribución de ELEVAL (ver tabla 4.2), se plantea la necesidad de desarrollar un
sistema de gestión de indicadores para el control y monitoreo de la calidad de energía,
a través de los equipos de medición de variables eléctricas con capacidad de
integración y automatización en la elaboración de informes y reportes de carga
mensual emanados por los elementos con tele medición de la empresa eléctrica; es
decir, discretización en la lectura de los equipos de medición de los parámetros
eléctricos, ya sea en turbinas, líneas, transformador de potencia en las subestación,
despacho por cada alimentador, así como el cálculo de los índices de calidad en
mediciones realizadas a los suscriptores instalados en la red eléctrica.
57
Tabla 4.2 Resultados del diagnóstico situacional de la unidad de distribución caso
Electricidad de Valencia (Análisis FODA)
FORTALEZAS DEBILIDADES
1. Históricos detallados de registros de
medición en tiempo real de las redes
eléctricas.
2. Amplia variedad en equipos de medición de
potencia eléctrica.
3. Amplia experiencia en la instalación de
condensadores fijos y controlables en la red
de media tensión.
4. Licencias varias y paquetes de
programación para el desarrollo de
soluciones de ingeniería de software.
1. Atraso en la entrega de informes y reportes.
2. Falta de indicadores en la gestión de la
calidad de producto técnico.
3. Problemas internos tanto de logística y
operatividad de la red eléctrica de
distribución.
4. Brechas de integración efectiva de las
distintas áreas de planificación,
mantenimiento, operaciones y calidad de
energía.
OPORTUNIDADES AMENAZAS
1. Atender a grupos adicionales de clientes
tanto interno y externo a la organización.
2. Expandir la línea de productos para
satisfacer una gama mayor de necesidades
de los clientes internos y externos.
3. Exportar a las filiales de la corporación
eléctrica de Venezuela, la buena práctica
desarrollada en la tele-gestión de la Calidad
del Producto Técnico.
4. Personal calificado para diseñar un sistema
de gestión de control y monitoreo de la
calidad de energía, a través de los equipos
de medición de potencia eléctrica.
1. Multas por incumplir en caso de entrada en
vigencia de la "Norma de calidad del
servicio de distribución de electricidad”.
2. Cambio en las necesidades de los clientes y
productos sustitutos.
3. Deterioro de la calidad de servicio por
efecto de sobrecargas o redimensionamiento
de la red.
4. Decline en la imagen corporativa de la
empresa eléctrica.
Fuente: Urbina, J. (2008)
58
58
En este mismo orden de ideas, se plantea los requerimientos básicos
necesarios en el desarrollo del sistema de gestión de indicadores para el control y
monitoreo de la calidad de servicio, a través de los equipos registradores de variables
eléctrica.
La herramienta computacional en el manejo de la información tiene que ser
capaz de consolidar los registros de medición al día de cierre del mes de la fecha
actual del sistema. Las características principales que ha de tener este sistema son:
• Que esté disponible para los departamentos relacionado con la operación,
mantenimiento, compras de energía, subestación, diseño y planificación de la
red eléctrica de distribución.
• Que la información almacenada se actualice continua y oportunamente.
• Que tome en cuenta los valores establecidos en las normas de calidad de
servicio.
• Que las mediciones de calidad de producto técnico sean de alguna manera
incluidas en el software para que los cálculos para el ajuste y planificación de
la red consideren valores reales.
• Que los parámetros que se almacenen en la base de datos del producto técnico
de cada transformador sean pertinentes a cada una de las áreas, por ejemplo:
niveles de tensión, potencia aparente, corrientes por fase, consumo de energía,
armónicos, flicker y valores de sags y swell; de tal manera que se cumplan
con los criterios de una base de datos normalizada.
• Generación de los informes de calidad producto técnico desatendidos, el cual
bloquee la intervención directa del usuario con los registros fuentes del
archivo de medición.
59
Por consiguiente, la unidad de negocios de distribución de la empresa
Electricidad de Valencia, requiere que la información relacionada a la tele medición
de la red eléctrica de ELEVAL, tales como: registros de medición, características
técnicas, bitácora virtual, entre otros, la cual faciliten las labores de ingeniería a los
usuarios responsables en la elaboración de los indicadores de gestión de calidad de
producto técnico y plantear estratégicamente una futura modernización en el manejo
de la información, con datos de registros de medición fidedigna.
La ausencia de un sistema capaz de gestionar la información de los equipos
eléctricos instalados en la empresa eléctrica, es un problema por resolver. De allí
surge la necesidad de elaborar un sistema informático que permita dar seguimiento
eficiente a los equipos eléctricos instalados en la empresa, que sea utilizable en el
futuro para agregar nuevos equipos y modificar las características técnicas de los ya
existentes.
61
CAPÍTULO V
PROPUESTA DE INGENIERÍA
DESARROLLO DEL SOFTWARE DE GESTIÓN DE INDICADORES
Con el objetivo de desarrollar un sistema informático en la gestión de
indicadores para el control y monitoreo de la calidad de energía a través de los
equipos de medición de variables eléctricas, se tomó como base la ingeniería de
software, que consiste en diferentes métodos del ciclo de vida para el desarrollo de
sistemas. Uno de ellos es el modelo en cascada, el cual utiliza un enfoque
metodológico donde cada una de las etapas está ordenada de manera estratégica: a)
análisis de requerimientos, b) diseño del sistema, c) diseño del programa, d)
codificación y pruebas, e) implantación [20].
A continuación se describen las etapas que se consideraron para desarrollar el
sistema informático, según el modelo en cascada.
5.1 Análisis de requerimientos del sistema informático
Se requiere de un sistema automatizado que proporcione la información de los
equipos de medición instalados en el sistema eléctrico de potencia, desde cualquier
computadora que tenga acceso a la red interna de la empresa. Para representar el
modelado del sistema, se decidió incluir una lista de requerimientos en cada etapa del
modelo en cascada:
62
62
5.1.1 Requerimientos de funcionalidad del sistema informático
El sistema informático fue planteado con los siguientes criterios:
• Ser capaz de consultar, crear, editar la información relevante
almacenadas en la bases de datos, y disponible para los departamentos
relacionado con la operación, mantenimiento, compras de energía,
subestación, diseño y planificación de la red eléctrica de distribución.
• Ser utilizado como un sistema de información, con las últimas
novedades en tecnología de información, y que tome en cuenta los valores
establecidos en las normas de calidad de servicio.
• Contener las características técnicas por cada alimentador, tales
como: relación de corriente, tensión (Tc, Tp), capacidad nominal y nivel
de cortocircuito.
• Permitir el acceso a tres (3) niveles de sesión:
–invitado, usuario que realiza consulta;
–registrado, usuario que tiene privilegios para: modificar, agregar,
eliminar y consulta datos técnicos;
–administrador, además de los privilegios del usuario registrado,
también modifica el código fuentes de la aplicación.
5.1.2 Requerimientos de arquitectura del sistema informático
• Ser una tecnología cliente/servidor o comúnmente conocida como
arquitectura de dos capas.
• Contener una base de datos (BD) centralizada, que almacene y actualice en
forma permanente la información técnica.
• Permitir la consulta de los datos técnicos y ubicación física en los planos
AutoCad, a todos los niveles de sesión.
63
• Crear nuevos registros para la inserción de nuevos estudios de calidad de
energía.
• Eliminar información que ya no sea requerida.
• Modificar datos de los registros que hayan sido alterados.
• Desplegar tablas y gráficas correspondientes al periodo de medición, para las
diferentes variables eléctricas registradas por los equipos de medición.
• Permitir exportar los datos a una hoja de cálculo Excel.
• Generación de los informes de calidad producto técnico desatendidos, el cual
bloquee la intervención directa del usuario con los registros fuentes del
archivo de medición.
• Permitir exportar el informe de calidad de producto técnico, al formato de
hoja de cálculo Excel.
5.1.3 Requerimientos de software
Para la creación del sistema, se documentó y se especificaron los criterios de
funcionalidad y arquitectura, describiendo esquemáticamente los modelos. También
se utilizó un sistema gestor de base de datos BD (bd_Visoreport.mdb) diseñado en
Microsoft Access®; una aplicación desarrollada en Visual Estudio Net® (Visual
Basic .Net®), para el manejo interno y consultas de datos (Visoreport.exe), utilizando
el diseñador DataSet, el cual proporciona herramientas visuales de creación y edición
de tablas, por tipo y elementos individuales que constituyen los conjuntos de datos.
En la representación de tablas y gráficas dinámicas fue utilizado el control Microsoft
Office Web Components versión 10.0. Para el diseño gráfico fue utilizado la
aplicación Corel Draw versión 14.0. Además la aplicación permite manejar la base de
datos mediante un archivo ejecutable que administra la interactividad, edición y
consulta de los datos entre las aplicaciones de Autocad, Excel, Access y archivos
planos ASCII.
64
64
5.2 Diseño del sistema de gestión de indicadores
Para el diseño del sistema se utilizó como herramienta de modelado el UML
(Unified Modeling Languaje), ya que forma la estructura global del diseño del
sistema, es un lenguaje para visualizar, especificar, construir y documentar los
elementos de un sistema informático. El modelado UML trabaja con orientación a
objetos abriendo así las expectativas y necesidades de la arquitectura del sistema. Este
lenguaje también considera la elaboración de una “tabla de requerimientos”, que
contempla los siguientes criterios: a) Consultas y reportes, b) almacenamiento y c)
procedimientos [21]. En el modelado de la tabla de requerimientos se elaboraron
diagramas de casos de uso. En la tabla 5.1 se muestran los requerimientos del sistema.
Tabla 5.1 Requerimientos del sistema utilizando UML Clave Descripción CONSULTAS E INFORMES
R1 Consulta en tabla por criterio de selección
R2 Análisis orientado a la aplicación
R3 Estadística de Gráficas de Gestión
R4 Consulta de ubicación en Plano AutoCad
ALMACENAMIENTO
R5 Datos de Clientes, Personal y Conductores
R6 Datos de Listas, Reportes y Gestión de Indicadores
R7 Datos de Alimentadores y Barras
R8 Datos históricos de Tensión, Demanda y Fp
PROCESAMIENTOS
R9 Generación de Informes en Pantalla y Exportación a Excel
R10 Simulación de Compensación Reactiva y Cambio de TAP
R11 Simulación de Transferencia de Cargas y Crecimiento
R12 Visualización y Caracterización del Perfil de Carga horaria
Fuente: Urbina, J. (2008)
65
5.2.1 Base de datos del sistema de gestión
El sistema ha de contar con una base de datos (BD) centralizada de la
información del SEP, con la capacidad para almacenar grandes volúmenes de
información, que permita un desarrollo estratégico. Para el diseño de la BD, se le dio
seguimiento a las tres etapas del modelado en análisis y diseño de sistemas de
información [20].
5.2.1.1 Diseño conceptual de la base de datos del sistema de gestión
El diagrama general de la Base de Datos del Sistema de Gestión se diseñó
bajo los requerimientos funcionales (figura 5.1). También se utilizó un diagrama
particular para cada uno de los tres niveles de sesión. Por ejemplo, en la figura 5.2 se
muestra el diseño conceptual de la sesión de usuario registrado.
Figura 5.1 Diagrama conceptual general de la base de datos del Sistema
Fuente: Urbina J. (2008)
Modelo conceptual del sistema
USUARIOS
Administrador
Registrado
ACCIONES
Consulta
Reportes
bd_Visoreport.
mdb
66
66
El diseño conceptual se basó en el diagrama general del caso de uso, mostrado
en la figura 5.3, el cual especifica los requerimientos del cliente y las funciones
básicas de la aplicación. Este diagrama únicamente considera aquéllas técnicas que
cubren los requerimientos planteados por el cliente y las acciones futuras que podrá
realizar. En el diagrama se utilizan elementos gráficos de fácil comprensión por parte
del cliente.
Figura 5.2 Diagrama conceptual del nivel de sección “usuario registrado”
Fuente: Urbina J. (2008)
En base a dos de los criterios marcados por UML, se plantearon las
funcionalidades consideradas en el sistema a desarrollar:
• Requerimientos de consultas e informes que contienen:
a) Consulta de Reportes e informes de Calidad Producto Técnico,
b) Estadística en la Gestión de Informes de Producto Técnico,
c) Visualización de Reportes de Perfil Tensión, Corriente, Armónicos,
Eventos, Potencia, entre otros.
Sección de usuario registrado
Acciones:
• Consulta • Modificaciones • Reportes
Información de:
• Estudios de Calidad de Producto. • Gráficas y Tablas Estadísticas. • Reporte de Tensión, Demanda y Fp.
67
ACTORES
Administrador - Codifica. - Modifica. - Consulta. - Elimina.
Registrado - Modifica. - Consulta. - Elimina.
Invitado
- Consulta.
Datos técnicos y
Listas en BD
Usuarios
Reportes e Informes
Simulación y Cálculos
VisoReport
Caso de estudio 1
• Almacenamiento, que guarda las características típicas de los alimentadores,
conductores, lista de clientes, niveles de cortocircuito por barra, entre otros.
En el modelado UML se representan funciones específicas denominadas “sub-
casos de uso”.
Figura 5.3 Diagrama general de casos de uso para los niveles de sección Fuente: Urbina J. (2008)
5.2.1.2 Diseño lógico de la Base de Datos del Sistema de Gestión
Mediante una abstracción del funcionamiento real del sistema de Gestión de
Indicadores se elaboró el diseño lógico y se plantearon los siguientes pasos: a)
obtención de esquemas lógicos locales; b) validación de dichos esquemas; c)
derivación de un conjunto de tablas; d) validación de tablas con normalización; e)
validación de tablas contra transacción del usuario y g) creación del diagrama
entidad-relación.
68
68
El diseño lógico de la base de datos del sistema de gestión fue elaborado con
el uso del modelo de entidad-relación, debido a que proporciona un enfoque
semántico de la información, es decir, genera una correspondencia entre expresiones
de símbolos o palabras y situaciones o conjuntos de cosas existentes en el mundo
físico o abstracto. Para el caso del sistema desarrollado, el diagrama entidad-relación
representa la arquitectura de la base de datos del sistema automatizado de Gestión de
Informe de Calidad Producto Técnico de la Electricidad de Valencia, tal como se
muestra en la figura 5.4.
Figura 5.4 Diseño lógico (entidad-relación) del sistema
Fuente: Urbina J. (2008)
5.2.1.3 Diseño físico de la Base de Datos del Sistema de Gestión
El diseño físico representa de manera esquemática, la integración de la
información de la base de datos mediante tablas, campos y las relaciones. Al sistema
informático se le dio el nombre de Visor de Reportes para la gestión de la Calidad de
Servicio y se definió para su comprensión con el acrónimo de las siglas
“VisoReport”.
Correlativo Tiene
Clasifica
Pertenece
Datos Generales
Empresa
Motivo
Tipo
Estatus
Equipo
Instalación
Archivos varios
Tiene
Eventos
Registros
Informe
Fotos
Pertenece
Datos Empresa
Municipio
Actividad
Pertenece
Clasifica
Archivos Medici,
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La base de datos fue denominada “bd_Visoreport” y está compuesta por un
conjunto de catorce (14) tablas y ocho (8) subsiguientes consultas derivadas de las
tablas principales (ver figuras 5.5 y 5.6). El diseño físico de la base de datos del
sistema de gestión fue desarrollado con el sistema gestor de base de datos Access®,
que permite realizar manipulaciones de la base de datos, tales como actualizaciones,
exportaciones e importaciones, manejo de gráficos dinámicos, determinación de
tablas dinámicas y establecimiento de usuarios.
Figura 5.5 Conjunto de catorce (14) tablas principales del sistema
Fuente: Urbina J. (2008)
Figura 5.6 Conjunto de ocho (8) consultas de la base de datos del sistema
Fuente: Urbina J. (2008)
70
70
Por tratarse de una base de datos relacional, se utilizaron técnicas de
normalización en el diseño físico. Asimismo, se validaron las tablas y las relaciones
para que no generen información redundante (ver figura 5.7).
Figura 5.7 Conjunto de relaciones entre las tablas del sistema Visoreport Fuente: Urbina J. (2008)
Uno de los conceptos que se relacionan con el diseño físico es la arquitectura
del sistema de información, que incluye aspectos estáticos y dinámicos significativos.
En el inciso de “requerimientos de arquitectura” se mencionó que la arquitectura ha
71
de situar físicamente los componentes lógicos, es decir, situar el software en el
hardware que lo contiene.
En la figura 5.8 se muestra un esquema descriptivo del diagrama de
despliegue del VisoReport, donde el hardware se representa como un nodo y
representa conceptualmente el modelo de implementación originado por el diseño,
donde interviene el término de “desambiguación” o conocido como ADO*. (* ADO
(ActiveX Data Objects) mecanismos que usan los programas de computación para
comunicarse con las bases de datos.
Figura 5.8 Esquema descriptivo del diseño físico del sistema
Fuente: Urbina J. (2008)
La información almacenada por los registradores portátiles (MEMOBOX 300)
de calidad de energía, son descargados con ayuda de la aplicación CODAM PLUS
[18], igualmente enviados a través del lazo interno de comunicación al servidor local
del centro de operaciones, el cual es capaz de concentrar la información histórica,
estos datos generalmente son utilizados por los usuarios interesados en el análisis y
estudio de calidad de la energía eléctrica.
BD
Base de Datos Access
Servidor Consola
Equipo de Medición
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72
5.2.2 Diseño de interfaces de usuario
El sistema muestra una interfaz con términos comunes para los usuarios del
área de distribución, mensajes de advertencia, una sección de ayuda rápida, colores
agradables y sencillez en la identidad gráfica (ver figuras 5.9 y 5.10). Además, el
funcionamiento es de fácil comprensión con los siguientes procedimientos [20]:
• Optimización de tiempos al navegar por la aplicación.
• Títulos que proporcionen indicaciones del proceso que se está realizando.
• Íconos representativos comunes para la ilustración de funcionalidades.
• Distribución estratégica de menúes.
• Visualización en gráficas y tablas dinámica.
• Secuencia estratégica del uso.
• Efectos del “mouseover” de los vínculos.
Figura 5.9 Ventana principal y descripción de funciones en los iconos Fuente: Urbina, J. (2009)
Visor del perfil de carga horaria
Lector de los equipos Memobox
Lector de eventos de los equipos Memobox
Gestión de indicador por alimentador
Despacho de carga Generación/Importación
Reporte mensual del sistema
Gestión de condensadores instalados
Gestión de Estudios de Calidad de Producto
Informe de Calidad Producto Técnico
Salir de la aplicación
Acerca de...
Manual de usuario
Configuración de valores límites
Visor de tablas y bases de datos
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Figura 5.10 Diseño típico de una ventana de interfaz de usuario del sistema
Fuente: Urbina J. (2008)
5.2.2.1 Seguridad del sistema
Los usuarios de la aplicación son creados en base al rol que desempeñan, para
acceder al sistema, se habilitaron tres sesiones (invitado, registrado y administrador).
Asimismo, se consideró seguridad en lo siguiente:
• Autenticación de sesiones.
• Validación de nombre de sesión para evitar duplicidad de usuarios.
74
74
• Protección del servidor con software de anti-ataques en línea como virus,
intrusos (usuarios externos), troyanos, etc.
• Protección de la base de datos mediante técnicas de encapsulamiento y
encriptación de datos.
• Respaldo manual de la base de datos.
Al iniciar la aplicación es necesario ingresar el nombre y clave del usuario, el
cual permitirá habilitar los módulos asociados en función al rol que desempeñan,
previamente definidos por el administrador en la base de datos centralizada del
sistema de gestión de indicadores (ver figura 5.11).
Figura 5.11 Ventana de identificación de usuario y clave de acceso
Fuente: Urbina, J. (2009)
5.3 Diseño del programa Visor de Reportes de Gestión de Indicadores
Es la etapa donde se desarrollaron los algoritmos de acuerdo a los
requerimientos de los usuarios y que son de utilidad en la codificación del sistema.
Para el diseño del programa se recurrió a la modelación en UML, utilizándose “los
diagramas de actividades” que son una herramienta enfocada al auxilio visual del
programador, pues muestra la secuencia lógica de una forma detallada y gráfica de
75
cada uno de los procesos que realiza el sistema. Este diagrama de actividades hace
referencia a procedimientos automáticos que realiza el software del sistema. Cabe
mencionar que se diseñó un diagrama por cada uno de los módulos de la aplicación
VISOREPORT (ver tabla 5.2).
Tabla 5.2 Módulos de la aplicación VISOREPORT
Número Módulos Principales Módulos de la aplicación EDITOR DE REGISTROS
1 Visor de perfil de carga horaria
Esquema de la Red, Análisis orientada a la aplicación, filtro por mes, día, exportación y edición de datos sistema Scada.
2 Lectura de los equipos Memobox
Visualización en tablas y gráficas por archivo almacenado del equipo de medición Memobox 300, análisis y filtro de selección.
3 Lectura eventos equipo Memobox
Visualización en tablas y gráficas por archivo de eventos almacenado por equipo de medición Memobox 300.
VISUALIZACIÓN DE REPORTES
4 Gestión de indicadores por alimentador
Datos y gráficas de históricos mensuales en: Amp, Fp, kV, kVAR, kVA, kWh, Fc, Fu. Pronóstico de una variable, Estatus de los condensadores y perfil de tensión por elemento seleccionado.
5 Reporte mensual del sistema eléctrico de distribución
Datos, reporte de tensión, crecimiento por carga, crecimiento por sector, plano del sector, gráfica dinámica, tabla dinámica.
SISTEMA DE GESTIÓN
6 Gestión de condensadores instalados
Tabla de lista de condensadores filtrado por Estatus, actualización e incidencia por condensador, estadística y gráfica por alimentador vs fecha de última incidencia e instalación.
7 Gestión de informes de calidad producto técnico
Tabla de edición y consulta de estudios realizados de calidad de producto técnico con auto-filtro por selección, estadística general de los estudios realizados.
INFORMES
8 Informe automatizado de estudios de calidad
Portada, datos de la medición, perfil de tensión, perfil de corriente, perfil demanda, distorsión de armónica de tensión y corriente (THDI, THDV), fluctuación de tensión, “flicker”, conclusiones y anexos.
TABLAS
9 Valores límites tablas de configuración
Valores establecidos en norma nacionales e internacionales correspondiente a la calidad de producto técnico (% Sag, % Swell, desbalance de tensión, corriente, frecuencia THDV, THDI y Pst.
AYUDA
10 Manual de usuario y ayuda de la aplicación
Documento de la aplicación VisoReport, Manual de Usuario y acerca de VisoReport.
Fuente: Urbina J. (2008)
76
76
5.4 Codificación y pruebas de la aplicación Visoreport
La codificación para desarrollar el “VisoReport”, se codificó mediante
VISUAL ESTUDIO NET® para crear la relación entre cliente y servidor con accesos
a Access®. En la interfaz se codificaron las pantallas de la aplicación con Visual
Basic .NET.
Los archivos de código fuente se identificaron siguiendo la metodología del
diseño y un orden establecido de acuerdo a los requerimientos planteados,
considerando los espacios determinados entre bloques de código de acuerdo a la
función que representan, la identificación de código y la declaración de variables
globales y bibliotecas al inicio (véase tabla 5.3).
Tabla 5.3 Codificación típica de la aplicación VISOREPORT Private Sub CrearNodosDelPadre(ByVal indicePadre As Integer, ByVal nodePadre As TreeNode) Dim dataViewHijos As DataView ' Crear un DataView con los Nodos que dependen del Nodo padre pasado como parámetro. dataViewHijos = New DataView(DataSetArbol.Tables("TablaArbol")) dataViewHijos.RowFilter = DataSetArbol.Tables("TablaArbol").Columns("IdentificadorPadre").ColumnName + " = " + indicePadre.ToString() ' Agregar al TreeView los nodos Hijos que se han obtenido en el DataView. For Each dataRowCurrent As DataRowView In dataViewHijos Dim nuevoNodo As New TreeNode nuevoNodo.Text = dataRowCurrent("NombreNodo").ToString().Trim() nuevoNodo.Name = nuevoNodo.Text nuevoNodo.ImageIndex = CInt(dataRowCurrent("Nivel").ToString().Trim()) ' si el parámetro nodoPadre es nulo es porque es la primera llamada, son los Nodos ' del primer nivel que no dependen de otro nodo. If nodePadre Is Nothing Then TreeView1.Nodes.Add(nuevoNodo) Else ' se añade el nuevo nodo al nodo padre. nodePadre.Nodes.Add(nuevoNodo) End If ' Llamada recurrente al mismo método para agregar los Hijos del Nodo recién agregado. CrearNodosDelPadre(Int32.Parse(dataRowCurrent("IdentificadorNodo").ToString()), nuevoNodo) Next dataRowCurrent
End Sub
Fuente: Urbina J. (2008)
77
5.5 Implantación del sistema visor de reportes
Durante la fase del desarrollo del sistema se elaboró un disco de instalación,
que permite al usuario final en la unidad distribución de la empresa Electricidad de
Valencia, instalar las aplicaciones necesarias para la puesta en marcha del Software
de Gestión denominado Visoreport.
Durante la puesta en servicio de la aplicación VISOREPORT surgieron
algunos detalles de instalación, tales como: 1) problemas de compatibilidad entre las
diferentes versiones del Office, para lo cual se decidió normalizar a la versión Office
2003. Existía una incompatibilidad del software comercial de Autocad® para
visualizar los planos geográficos que tienen extensión *.dwg, por lo que se realizó el
cambio de la versión Autocad 2004 al 2007; 2) fue necesario crear una ruta estática
en el servidor, que tuvieron que ser modificadas por las del nuevo servidor (
\\LosColorados\Control de Cargas\ ).
5.6 Administración y mantenimiento del sitio en el sistema Visoreport
En esta sección se requiere una autentificación del usuario como
administrador, que le otorga privilegios dentro del sistema. Este nivel de sesión
permite la edición en la tabla de la base de datos de los usuarios y permite la
formulación y actualización de nuevos códigos en la fuente de la aplicación
VisoReport.
79
CAPÍTULO VI
RESULTADOS DEL SOFTWARE APLICADO A LA UNIDAD
DE DISTRIBUCIÓN DE ELECTRICIDAD DE VALENCIA
A continuación se presentan los resultados obtenidos del Visor de Reportes
para la gestión de la calidad de Servicio en empresa de distribución (VISOREPORT),
aplicado a la unidad de calidad de servicio de la Electricidad de Valencia
6.1 Gestión del despacho de carga
Los reportes obtenidos en el módulo del despacho de carga son los listados a
continuación: a) Energía por alimentador (kWh. kVARh), b) Demanda máxima por
alimentador (Amp, Fp, kV, kW, kVAR y kVA), c) Factor de carga diario y mensual
(Fc), d) Visualización de transferencia de carga, e) Curvas típicas del perfil de carga,
f) Regulación de tensión, g) Corrección del factor de potencia, h) Desbalance de
tensión, corriente, i) Frecuencia equivalente por distorsión de tensión.
En esta sección de la ventana de aplicación se muestra el esquema de árbol de
la red eléctrica, para los diferentes puntos de medición, ya sea por: turbinas, líneas o
transformadores de las subestación, hasta llegar a la medición de las salidas en los
circuitos de media tensión 13.8 y 2.4 kV, donde la diferencia totaliza las pérdidas
técnicas real del despacho en líneas de transmisión y transformadores de las
subestaciones (ver figura 6.1).
80
80
Figura 6.1 Pérdidas técnicas en el sistema transmisión y subestación de Eleval Fuente: Eleval (2008)
La herramienta permite seleccionar el periodo de medición por: mes, día, días
típicos de semana, rango de fecha, hora, minutos, en cada elemento adjunto a la base
de datos. Al explorar cada elemento de la red, desde la ventana gestión del despacho
de carga de la aplicación (ver figura 6.2), es factible evaluar el comportamiento
horario de las variables asociadas a la medición, estructurando en su conjunto el
reporte mensual del sistema de distribución, generación y transmisión de la red
eléctrica.
81
Figura 6.2 Esquema de la red eléctrica y datos en equipos de medición Fuente: Urbina, J. (2008)
La visualización en tablas y gráficas de la demanda máxima, a través de la
selección predefinida para el análisis perfil potencia (variables kVA, kW y kVAR),
permite evaluar sobrecargas en alimentadores, transformadores, líneas de transmisión
y turbinas del Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), en la figura 6.3 se muestra un
reporte del sistema típico asociado a los transformadores de las subestaciones de
Eleval. Proporcionando de este modo a la aplicación desarrollada, herramientas
tangibles para la planificación de maniobras operativas, a fin de evitar sobrecargas
que comprometan la calidad de suministro a los usuarios conectados aguas abajo de la
red eléctrica.
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En la figura 6.4 se evidencia el impacto en el perfil demanda, producto del
traslado ocasional de un segmento de la red de distribución en media tensión 13.8 kV,
entre dos (2) alimentadores subyacentes; Por consiguiente, conocer las curvas
horarias día a día en los alimentadores, mejoran la gestión operativa de la red de
distribución, minimizando las perturbaciones en la regulación de tensión ocasionadas
por las transferencias de bloques de carga entre circuitos, que típicamente se traducen
en problemas por bajos niveles de tensión en la prestación del servicio.
Figura 6.4 Transferencia ocasional de carga entre circuitos de distribución Fuente: Urbina, J. (2008)
Generalmente las empresas distribuidoras de energía eléctrica, cuentan con un
software de análisis de redes, que simulan el comportamiento de la red eléctrica para
diferentes escenarios y condiciones operativas. Acarreando la necesidad de obtener
múltiples valores de entrada; como lo es la corriente máxima en concordancia a la
tensión y el factor de potencia. Generalmente la información matriz requerida se
84
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encuentra encriptada en los reportes fuentes del sistema Scada. A objeto de solucionar
la problemática fue necesario incluir en el medio informático diseñado, el módulo de
exportación de datos para el sistema PADEE (Programa de Análisis de Distribución
Energía Eléctrica), el cual es utilizado por Eleval y otras empresas filiales de
CORPOELEC, tales como: CADELA, ELECENTRO, ELEORIENTE, SEMDA,
CALIFE, ELEBOL, EDELCA y PDVSA [22], la exportación de datos es realizada a
través de un archivo plano ASCII (extensión .CSV). En la figura 6.5 se muestra la
ventana exportación al sistema PADEE.
Figura 6.5 Ventana exportación del despacho al sistema PADEE Fuente: Urbina, J. (2008)
De igual modo los datos son depurados y almacenados mensualmente para el
seguimiento histórico de las variables principales utilizadas en la simulación de flujos
de carga en alimentadores, tal como se muestra en la figura 6.6; de la misma manera
son depurados los registros de tensión, clasificados mensualmente por tensión
máximo, promedio y mínimo con su respectiva fecha de ocurrencia (ver figuras 6.7 y
6.8).
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Figura 6.6 Ventana para exportar datos de variables de flujo de carga
Fuente: Urbina, J. (2008)
Figura 6.7 Ventana históricos de tensión máximo, promedio y mínimo mensual
Fuente: Urbina, J. (2008)
86
86
Figura 6.8 Ventana de tensión máximo, promedio y mínimo por barra en SS/EE
Fuente: Urbina, J. (2008)
Debido a la diversidad de carga Residencial (R), Comercial (C) e Industrial
(I), el cual están sujeto los alimentadores, fue necesario agruparlos por tipo de carga
en función a la energía despachada (kWh) de los alimentadores; de acuerdo a la carga
predominante observadas en la curvas de carga diaria. Por consiguiente, se
clasificaron los siguientes tipos: carga Comercial predominante versus la carga
Residencial (C-R), Industrial versus Residencial (I-R) y Residencial versus Comercial
(R-C), ver figura 6.9. En la figura 6.10 se muestra el mismo concepto aplicado a los
sectores correspondientes a los Municipios: Naguanagua, Valencia, San Diego,
Guayos y Guacara.
87
Figura 6.9 Crecimiento de carga por carga residencial, comercial e industrial
Fuente: Urbina, J. (2008)
Al analizar las tendencias de las curvas de cargas representadas en la figura
6.9, se determina que la carga con mayor nivel crecimiento compete a la carga del
tipo comercial, seguida del residencial e industrial correspondiente a los años 2007 y
2008. Del mismo modo se aprecia en la figura 6.10, la curva del sector Centro (
parroquia San José del municipio Valencia), una mayor pendiente en el consumo de
energía y tendencia al crecimiento interanual entre el 2007 y 2008.
88
88
Figura 6.10 Ventana crecimiento de carga por sector
Fuente: Urbina, J. (2008)
En la figura 6.11 se observa la distribución del despacho de carga entre la
generación e importación para suplir la demanda, donde se visualiza gráficamente el
incremento sostenido de las compras de energía a CADAFE en el transcurso del año
2008.
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Figura 6.11 Ventana despacho de carga generación e importación total (2007-2008) Fuente: Urbina, J. (2008)
6.2 Gestión de los condensadores instalados
El análisis del factor de potencia permite evaluar la operatividad de los
condensadores instalados por alimentador en media tensión desde el despacho de
carga, a través de las variables factor de potencia y los kVA en demanda. Mejorando
la búsqueda del condensador fuera de servicio, de acuerdo a lo señalado en el
indicador del factor de potencia por alimentador degradado (ver figuras 6.12 y 6.13).
90
90
Figura 6.12 Ventana gestión de indicador por alimentador Fuente: Urbina, J. (2008)
La puesta en producción de la aplicación desarrollada, ha permitido gestionar
adecuadamente la operatividad de los condensadores instalados, donde la
inoperatividad de los condensadores es causada por la fusión de los fusibles, debido a
fallas en la red eléctrica, acarreando en la mayoría de los casos la interrupción parcial
o total del mismo.
91
Figura 6.13 Ventana gestión del factor de potencia por alimentador
Fuente: Urbina, J. (2008)
A continuación se presenta un caso real producto del uso de VisoReport (ver
figuras 6.12 y 6.13), en el mismo se aprecia el decremento evidente de la variable fp
tras un leve aumento en la demanda kVA del alimentador afectado, aumentando los
kVAR de 1.000 a 3.000 kVAR, al revisar en campo se pudo constatar el daño en las
laminas del porta-fusibles de la protección de los dos grupos 3x300 kVAR. En este
92
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caso el grupo de condensadores tuvo una duración de dos (2) meses, para ser
restablecido; sin la utilización de la herramienta VisoReport, para la gestión del fp de
los alimentadores, el tiempo de recuperación de este banco dependería de las jornadas
anual de mantenimiento programadas.
Figura 6.14 Ventana gestión de condensadores instalados
Fuente: Urbina, J. (2008)
Con el uso de esta aplicación, se pueden generar indicadores de gestión (ver
figuras 6.14 y 6.15), y cuantificar los beneficios que representan el buen
funcionamiento de los condensadores en la red eléctrica; lo cual representa ahorros
capitalizables por concepto de reducción de las pérdidas técnicas y caída de tensión
en alimentadores con condensadores instalados.
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Adicionalmente, el medio informático desarrollado mejora la administración
de las cuadrillas de mantenimiento de la unidad de redes de la Electricidad de
Valencia (ver figura 6.16); ya que se reducen el tiempo utilizado por estas, en la
localización de condensadores desconectados por concepto de fusibles quemados o
condensadores dañados. Anteriormente era necesario la inspección total de los
condensadores instalados en la red eléctrica, ahora simplemente el recorrido se reduce
a la revisión indicada por software de aplicación, tomando acciones oportunas y
mejorando la efectividad operativa de funcionamiento continua de la compensación
reactiva actual instalada.
Figura 6.16 Estatus mensual de los condensadores instalados
Fuente: Urbina, J. (2009)
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6.3 Gestión de los informes de calidad de producto técnico
Los reportes del perfil de carga obtenidos en el módulo de calidad producto
técnico son los listados a continuación: a) Perfil tensión, b) Perfil corriente, c) Perfil
demanda, d) Factor de potencia, e) Distorsión armónica de tensión THDV, f)
Distorsión armónica de corriente THDI, g) Fluctuación rápida de tensión (Flicker) y
h) Eventos de tensión y corriente.
Pantalla principal: Está dividida en dos áreas: a) La barra de vínculos o acceso
al sistema, declarados como “Tabla de datos” y b) “Gráficas de Gestión” (ver figura
6.15). El cual presenta la estadística actual en la gestión de los estudios realizados, ya
sea por: Tipo de Estudio, Unidad Solicitante, Motivo del Estudio y Estatus.
La barra de vínculo permite al usuario, editar, consultar, modificar, los datos
por estudio almacenados en la tabla, a través de la utilización de auto-filtros por celda
seleccionada, en función a la clasificación por: Empresa, Estatus, Tipo, Sección,
Plano, Alimentador, Serial o fecha; permitiendo al usuario registrado la opción de
actualización por registro editado (ver figura 6.17).
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Figura 6.17 Ventana tabla y gráficas de datos para la gestión de informes
Fuente: Urbina, J. (2008)
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El sistema es capaz de generar informes de forma automática (ver figura
6.19), a través de la información recopilada en campo y registrada en la base de datos,
tales como: ubicación del archivo de medición, motivo del estudio y diagnóstico
reportado. A partir de allí, el sistema es capaz de transcribir las conclusiones y
recomendaciones al estudio elaborado.
Figura 6.19 Informe en pantalla de un estudio calidad de energía
Fuente: Urbina, J. (2008)
El informe generado por el módulo de evaluación del producto técnico, es
visualizado en la pantalla del software y puede ser exportado a la aplicación de
Microsoft Excel, ofreciendo una mejor presentación y distribución de los resultados,
aplicable a los estudio de calidad de energía (ver figura 6.20).
99
Figura 6.20 Reporte en Excel de la venta perfil tensión Fuente: Urbina, J. (2008)
Con VisoReport es posible simular el efecto logrado en el perfil de tensión,
tras un cambio en la posición del TAP, en el primario de los transformadores MT/BT
y recalcular los nuevos índices de tensión. Igualmente, es factible la simulación y
corrección del factor de potencia, sobre los registros bases almacenados en el período
de medición, observándose en la gráfica del perfil demanda, el efecto logrado a
consecuencia de la incorporación de la compensación reactiva.
101
CONCLUSIONES
La norma de Calidad de Servicio [1] establece en el artículo 18, referente a
reclamos por baja Calidad del Producto Técnico, un plazo de tres (3) días para
realizar un diagnóstico del problema e informar al usuario. Por ello, el visor de
reporte (VISOREPORT) dispone de un módulo de evaluación de la Calidad del
Producto Técnico, enfocado en la búsqueda de soluciones. La herramienta facilita
indagar información a través del tiempo y determinar la fecha origen del problema
que ha afectado la calidad del suministro.
El visor de reporte es una herramienta computacional concebida para el
control del despacho de carga en diferentes puntos de la red eléctrica, permite evaluar
sistemáticamente los índices de calidad y la evolución en el tiempo de la variable
estudiada, dada la compatibilidad entre el sistema SCADA y reportes generados por
los equipos portátiles de calidad de servicio.
Visualizar de forma integrada los diferentes reportes generados por los
distintos equipos instalados en una red de distribución, facilitando la exploración
espacial y temporal, el monitoreo horario, la consulta directa por esquema visual de la
red, y cálculo de los índices de calidad.
Facilitar el manejo y análisis de las variables eléctricas registradas por los
equipos de medición, y así visualizar los datos en reportes y gráficos en intervalo de
tiempo mensual, semanal o diario, que hacen amigables la interacción con el usuario,
de forma precisa y confiable, tanto en subestaciones como en mediciones de usuarios
finales conectado a la red eléctrica.
102
102
El conocimiento tabular del perfil de carga por alimentador ayuda a realizar
estudios para las variables utilizadas en la estimación de pérdidas técnicas, pronóstico
de la demanda eléctrica, compensación reactiva y cambio de TAP en transformadores
de la red de eléctrica.
La reposición oportuna de un banco de condensador, permite garantizar los
indicadores de: regulación de tensión, desbalance de corriente, sobrecargas en líneas
y transformadores de subestaciones, pérdidas técnicas, calidad de producto técnico.
Adicionalmente, se mejora la administración de las cuadrillas de mantenimiento; ya
que se reduce el tiempo utilizado por estas, para la localización de condensadores
desconectados.
Por consiguiente, la aplicación VISOREPORT representa una herramienta de
análisis adaptada al sector Eléctrico Venezolano; dada la función integradora del
universo de equipos registradores de potencia utilizados en las distintas filiales de la
Corporación Eléctrica, el cual permite disminuir los costos asociados a las horas
hombre dedicadas en los estudio de calidad de potencia, mejorando el rendimiento del
recurso humano.
103
RECOMENDACIONES
• Desarrollar un algoritmo para determinar en tiempo real, la salida de un
banco de condensador instalado en los alimentadores de media tensión 13.8
kV, el cual pueda ser utilizado por el personal del centro de operaciones de
la Electricidad de Valencia (CODE).
• Desarrollar un módulo para pronosticar demanda eléctrica, en función a
intervalos de tiempo horario, diario y por día típico de la semana, con la
finalidad de mejorar la planificación operativa en las redes de distribución de
ELEVAL.
• Desarrollar un módulo que permita consultar en tiempo real la base de datos
del sistema SCADA, así como también la secuencia de eventos por fecha y
hora de ocurrencia, con el fin de identificar la fuente de perturbación y por
ende, proponer estrategias de adecuación de la red eléctrica.
• Agregar al sistema VISOREPORT un módulo que permita llevar el control y
seguimiento del despacho de carga económico, con la finalidad de reducir el
indicador de cesta de energía de generación e importación de ELEVAL.
• Emigrar la aplicación VISOREPORT a una plataforma de programación de
código abierto (C, C++, Java, entre otros.). Igualmente es recomendable a
futuras versiones de la aplicación, convertir la base de datos del sistema a
una estructura de difusión libre, tal como SQL Express, OpenOffice.org
Base. Con la finalidad de reducir los costos asociados a la actualización de
las licencias de los lenguaje de programación.
105
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Oficial de la República Bolivariana de Venezuela, Número 38.006 de fecha 23 de
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MatMor C.A. Ingeniería y Construcciones, 6242-11487 © Copyrigth 2006.
http://www.matmor.com/padee.html.
111
ANEXO A
DVD DEL SOFTWARE VISOREPORT
VISOR DE REPORTE PARA LA GESTIÓN DE LA CALIDAD DE
ENERGÍA EN EMPRESAS DE DISTRIBUCIÓN
113
ANEXO B
MANUAL DE INSTALACIÓN DEL SOFTWARE VISOREPORT
VISOR DE REPORTE PARA LA GESTIÓN DE LA CALIDAD
DE ENERGÍA EN EMPRESAS DE DISTRIBUCIÓN
115
B.1 Instalación del Software VISOREPORT
La aplicación VISOREPORT funciona sobre el ambiente Windows XP®,
Microsoft Office 2003® y Autocad 2007 ®. La aplicación consta de varias carpetas
compuesta por archivos de extensión: xls, 30p, ASC, dwg, jpg, pdf y base de datos
Access (mdb). Estos archivos son esenciales para el funcionamiento de la aplicación
(ver figuras B.1 y B.2). Igualmente, se requiere instalar el software Visual Estudio
.NET ® 2005 versión completa, con la finalidad de editar y compilar el archivo
fuente del lenguaje de programación. En la tabla B.1 se presenta el nombre y ruta de
acceso a referencias utilizadas en la fuente del lenguaje de programación.
Figura B.1 Ubicación de los reportes generados por el Sistema SACADA
Fuente: Urbina, J. (2009)
Para que la aplicación trabaje sin problemas se requiere seguir los siguientes
pasos a la hora de instalarlo. Es necesario ejecutar los archivos: Base de Datos.exe,
SetupVR.exe, ambos ubicados en el DVD de instalación y seguir las instrucciones
116
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preseleccionada en la ventana de instalación (ver figura B.3), donde el primero
contiene la estructura de la base de datos, así como también los archivos soporte para
el funcionamiento del Software. El ejecutable SetupVR.exe contiene el medio
informático denominado Visor de Reportes para la gestión de la calidad de servicio
en empresas eléctricas de distribución.
Figura B.2 Ubicación de los archivos utilizados en estudios de calidad de energía Fuente: Urbina, J. (2009)
Figura B.3. Ventana de Instalación
Fuente: Urbina, J. (2009)