Respuesta de algoritmos para medición del valor RMS de tensiones o corrientes, vinculadas con los sistemas eléctricos de potencia

HÉCTOR OSVALDO PASCUAL, UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FRLP, Dto. de Ingeniería en Energía Eléctrica (Argentina)

Resumen

Cuando se realiza el análisis de señales de tensiones o corrientes provenientes del sistema eléctrico de potencia, buscando determinar el valor RMS (Root Mean Square), o lo que es lo mismo el valor eficaz de dichas señales, se pueden emplear algoritmos con diferentes características en lo que se refiere a la longitud de la ventana de datos. En este aspecto, la ventana de datos puede ser fija y relacionada con la frecuencia nominal del sistema eléctrico, o bien podría adaptarse a las pequeñas variaciones de la frecuencia que normalmente se manifiestan en estos sistemas.

El objeto del presente trabajo busca mostrar el comportamiento de algunos de los algoritmos empleados para la medición del valor RMS de señales de tensiones o corrientes, cuando estas presentan diferentes alteraciones al apartarse de su condición nominal y estable de funcionamiento, tales como: huecos de tensión, variaciones de frecuencia y transitorios.

Palabras clave: Valor RMS (Root Mean Square), Algoritmos, Medición.

Contexto

Esta actividad se utiliza para llevar adelante parte de una clase de la asignatura "Instrumentos y Mediciones Eléctricas", correspondiente al 3° año de la carrera ingeniería en Energía Eléctrica de la Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional La Plata (Argentina). El tema se encuentra relacionado con la temática de medición de parámetros eléctricos vinculados con la calidad de la potencia eléctrica. Además, la temática presentada forma parte de una especialización en energía eléctrica, dictada por en la mencionada Universidad y en el marco de la asignatura "Sistemas inteligentes".

Para el desarrollo de la actividad no es necesario que los alumnos tengan experiencia en la utilización de MATLAB, ya que el docente se nutre de los gráficos que se desprenden del archivo adjunto "RMS_Live_Script_(Pascual)_Version_Final.mlx", a través del cual se puede observar y analizar las diferentes particularidades que presentan los algoritmos presentados.

Objetivos de la Actividad

El objetivo principal de la actividad propuesta es que los estudiantes adquieran competencias vinculadas con la selección apropiada de algoritmos disponibles en equipamiento digital vinculado con la ingeniería en Energía Eléctrica, tales como Analizadores de redes y potencia, como así también seleccionar apropiadamente un algoritmo que les permita determinar el valor RMS de señales de tensiones o corrientes adquiridas del sistema eléctrico de potencia o de un ensayo especifico.

Materiales de Enseñanza

La actividad de enseñanza se basa en el material adjunto y consiste en la utilización de un Live Script de MATLAB "RMS_Live_Script_(Pascual)_Version_Final.mlx", el cual sirve de apoyo para la clase en la que se desarrolla el tema: medición RMS de señales de tensión o corrientes vinculadas con el sistema eléctrico de potencia. A través de la utilización del mencionado Live Script, se busca que los alumnos tengan la posibilidad de modificar algún parámetro que impacte sobre la alteración de la señal de corriente o tensión y en función de ello puedan obtener conclusiones en relación con las limitaciones y los alcances en la utilización de los algoritmos considerados.

El motivo por el cual se utiliza MATLAB es por que como responsable de la asignatura me parece un excelente software para trabajar sobre el procesamiento digital de señales y además por el hecho de que nuestra Universidad lo ha adquirido para que se pueda utilizar en sus diferentes Facultades Regionales.

RMS_Live_Script_(Pascual)_Version_Final.mlx (MATLAB Live Script 443kB Sep25 23)

Notas para los Educadores usando la Actividad

Es conveniente que, durante la clase, los estudiantes tengan acceso al Live Script de MATLAB, o bien que sean ellos los que propongan los valores que se asignen a las variables vinculadas al mismo. Lo mencionado con el objeto de que puedan sacar conclusiones sobre el impacto que ocasionan las modificaciones sugeridas en la determinación del valor RMS de las señales de tensiones o corrientes involucradas cuando se utilizan los algoritmos de medición considerados.

Evaluación

Para determinar el nivel de logro alcanzado en relación con los temas tratados, se pueden incorporar preguntas relacionadas con las conclusiones obtenidas durante la clase, en alguna de las metodologías empleadas para la evaluación.

Recursos adicionales

- Pascual Héctor O. "Instrumentos digitales y registradores". Guía de Estudio de Instrumentos y Mediciones Eléctricas, (86 páginas). La Plata, Buenos Aires, Argentina. Revisión 4. Año 2022.

- IEC 61000-4-30: 2008, Electromagnetic compatibility (EMC)-Part 4-30: Testing and measurement techniques – Power quality measurement methods.

- Std IEEE 1159 2009, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality

- Std IEEE 1459 2010, IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions.

Esta actividad fue creada como parte del Taller con MATLAB Septiembre 2023.