Análisis de sistemas eléctricos de potencia. Un enfoque clásico y moderno. 3ª. Edición

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Análisis de sistemas eléctricos de potencia. Un enfoque clásico y moderno. 3ª. Edición

Formato: Libro | Autor: Álvaro Acosta Montoya | Descripción: Para resolver problemas prácticos se requiere una fundamentación teórica sólida y todo problema de ingeniería es uno de economía.  En este libro se profundiza en las respuestas a temas tan cruciales en el Análisis de Sistemas de Potencia tales

Álvaro Acosta Montoya

Área: ,

Editorial: Ediciones de la U

Coedición: Universidad Tecnológica de Pereira

ISBN: 9789587921427

Precio en Dólares: USD$ 21.82

*Este valor puede ser aproximado y podrá variar al momento del pago.

EdiciónFormatoPáginasAcabadosTamaño
2020 Impreso 434 Rústica 17 x 24 cm.

Descripción

Para resolver problemas prácticos se requiere una fundamentación teórica sólida y todo problema de ingeniería es uno de economía.  En este libro se profundiza en las respuestas a temas tan cruciales en el Análisis de Sistemas de Potencia tales como: (a)  su representación circuital (valores en tanto por uno); (b) los métodos numéricos que se aplican para hallar su respuesta bajo condiciones balanceadas (flujos de potencia); (c) algoritmos eficientes para estudios de corto-circuito y (d) potencia de corto-circuito.  Para cada tema se trata en detalle su justificación y derivación y se incluye un ejemplo ilustrativo.

Lógicamente es obligada una discusión comparativa de las ventajas e inconvenientes de cada método.  Mediante la inclusión de apéndices se busca que sea de interés tanto para los ya iniciados como para los principiantes aunque se sabe que el Análisis de Sistemas de Potencia es una aplicación de la Teoría de Circuitos, los Métodos Numéricos y del Algebra Lineal al estudio del comportamiento de una interconexión de aparatos reales tales como transformadores, sistemas de transmisión y generadores.

Se describen inicialmente los métodos clásicos que aunque en desuso enriquecen conceptualmente (es decir, cómo NO se hacen las cosas), y en una segunda etapa los métodos modernos.  Por esta razón se incluyen temas como: (i) Formación de la Matriz Admitancia de Nodos y su aplicación a estudios de corto circuito; (ii) Factorización Triangular simple ([A] =[L][D][U]), con estrategia de pivote ([A]=[P][L][U]) e inversa ([A] – 1); (iii) Formación de la Matriz Impedancia de Nodos Dispersa y (iv) Métodos de Vector Disperso.

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Tabla de contenido

Prefacio XIII
Capítulo 1 Representación de Sistemas Eléctricos de Potencia
1.1 Objetivos
1.2 Circuito Equivalente de los Principales Componentes
1.3 Interpretación de Datos de Placa
1.3.1 Ejemplo 1.1
1.4 Definición de Valores por unidad
1.5 Justificación y Ventajas de Los Valores en tanto por uno
1.5.1 Ejemplo 1.2
1.6 Cambio de Base
1.7 Diagrama Unifilar
1.8 Selección de Bases
1.9 Interpretación de Datos de Placa
1.9.1 Ejemplo 1.3
Bibliografía
Apéndice A: Independencia de la Conexión del Transformador Trifásico
y su Representación en tanto por uno
A.1 Objetivos
A.2 Notación
A.3 Demostración
Apéndice B: Impedancia Mutua entre Sistemas de Transmisión de Diferente
Voltaje Nominal
B.1 Objetivo
B.2 Introducción
B.3 Derivación
Apéndice C: Circuito Equivalente del Transformador de tres Devanados
por Fase
C.1 Justificación
C.2 Objetivos
C.3 Suposiciones
C.4 Ensayos
C.5 Algoritmo C.1
C.5.1 Ejemplo C.1
C.6 Extensión de los Resultados del Apéndice A
C.6.1 Algoritmo de Solución
C.6.2 Ejemplo C.2
Bibliografía 53
1.10 Problemas
Capítulo 2 Consideraciones Operacionales
2.1 Objetivos
2.2 El Concepto de Potencia Activa y Reactiva
2.2.1 Transmisión Monofásica
2.2.2 Ejercicio
2.2.3 Transmisión Trifásica
2.2.4 El Concepto de Potencia Compleja
2.3 Objetivos del Sistema Eléctrico de Potencia
2.4 Estructura
2.4.1 Sistema de Distribución
2.4.2 Sistema de Subtransmisión
2.4.3 Sistema de Transmisión
2.5 Características de las Cargas
2.5.1 Dependencia del Voltaje y la Frecuencia
2.6 Balance de la Potencia Real y su Efecto en la Frecuencia
2.6.1 Fundamentos Básicos de Funcionamiento del Generador Síncrono
2.6.2 Perturbaciones Balanceadas en el Sistema
2.7 Efecto de la Potencia Activa y Reactiva en el Voltaje
2.7.1 Resumen
2.7.2 Introducción
2.7.3 Notación
2.7.4 Expresiones Básicas
2.7.5 Conclusiones
2.8 Estabilidad
2.9 Cuestiones de Seguridad, Costo y Confiabilidad
Bibliografía
2.10 Problemas
Capítulo 3 Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia Bajo Condiciones
de Equilibrio y Simetría
3.1 Objetivos
3.2 Formulación Circuital
3.3 Interpretación Circuital de los Elementos de la Matriz Admitancia e
Impedancia de Nodos
3.4 Condiciones Balanceadas: Ecuación General No Lineal
3.4.1 Algoritmo 3.1 para Construir la Matriz Admitancia de Nodos
3.5 Definición del Problema de Flujos de Potencia
3.5.1 Clasificación de las Variables del Sistema
3.5.2 Dilema Básico
3.5.3 Límites Prácticos de las Variables de Estado
3.5.4 Límites Prácticos de las Variables Independientes o de Control
3.5.5 Etapas del Problema de Flujos de Carga
3.6 Aspectos Computacionales del problema de Flujos de Carga
3.7 Método de Gauss
3.7.1 Una Ecuación no Lineal con una Incógnita f(x) = 0
Ejemplo 3.1 .
3.7.2 Conjunto de Ecuaciones no Lineales ~ f(~x) = ~0
Ejemplo 3.2
3.8 Método de Gauss-Seidel
3.8.1 Descripción
Ejemplo 3.3
3.8.2 Aplicación del Factor de Aceleración
3.8.3 Algoritmo 3.2: Método de Gauss-Seidel
Ejemplo 3.4
3.9 Método de Newton Raphson
3.9.1 Expansión de una Función f(x) en una Serie de Potencias
3.9.2 Algoritmo 3.3
Ejemplo 3.5
3.9.3 Expansión de una Función de Varias Variables en Series de Taylor
Función de dos Variables f(x, y)
3.9.4 Algoritmo de Newton-Raphson para Resolver ~ f(~x) = ~0
Ejemplo 3.6
3.10 Planteamiento del Problema de Flujos de Carga
3.10.1 Codificación de Barras
3.10.2 Datos
3.10.3 Incógnitas
3.11 Método de Gauss-Seidel: Ecuaciones de Flujos de Potencia
3.11.1 Algoritmo 3.4
3.11.2 Modificación del Algoritmo anterior cuando hay Barras de Voltaje
Controlado
3.11.3 Ejemplo 3.7
3.12 Método de Newton Raphson
3.12.1 Formulación para Ecuaciones de Flujos de Potencia
3.12.2 Expresiones Generales para los Elementos de la Matriz Jacobiana
Elementos de la Matriz [H]
Elementos de la Matriz [L]
Elementos de la Matriz [J]
Elementos de la Matriz [N]
3.12.3 Consideraciones Computacionales
3.12.4 Algoritmo 3.5
Datos
3.12.5 Ejemplo 3.8
3.12.6 Cálculo de los Elementos de las Submatrices de la Jacobiana
3.13 Criterio de Aceptación
3.13.1 Ejemplo 3.9
3.14 Barras de Voltaje Controlado ó Tipo PV ó Generador
3.14.1 Ejemplo 3.10
Cálculo de los Elementos de las Submatrices de la Jacobiana
3.15 Método de Newton-Raphson Desacoplado
3.15.1 Ejemplo 3.11
3.16 Flujo de Carga Desacoplado Rápido
3.16.1 Algoritmo
3.16.2 Ejemplo 3.12
3.17 Flujo de Carga Lineal 3.17.1 Ejemplo 3.13
3.17.2 Conclusión
3.18 Representación de Transformadores
Bibliografía
Apéndice D: Códigos Matlab para Flujos de Carga método de
Newton-Raphson
Apéndice E: Código Matlab Flujo de Carga Desacoplado
por Newton-Raphson
Apéndice F: Código Matlab para Flujo de Carga Desacoplado Rápido
Newton-Raphson
Apéndice G: Código Matlab para Flujo de Carga Lineal
3.19 Problemas
Capítulo 4 Estudios de Corto Circuito
4.1 Objetivo
4.2 Notación
4.3 Análisis de Sistemas Trifásicos
4.3.1 Ejemplo 4.1
4.4 Clasificación de Fallos Tipo Paralelo
4.5 Fallos Paralelo en Función de Cantidades de Fase
4.5.1 Procedimiento General
4.5.2 Equivalente de Thévenin del Circuito de Prefallo
4.6 Ejemplo 4.2
4.7 Método de las tres Componentes
4.8 Transformación de Similaridad
4.8.1 Ejemplo 4.3
4.8.2 Ejemplo 4.4
4.8.3 Ejercicios
4.9 Aproximaciones en Estudios de Corto Circuito 4.10 Componentes Simétricas
4.11 Derivación de la Interconexión de los Equivalentes de Thévenin para
cada Tipo de Fallo
4.12 Interconexión de las Redes De Secuencia para los Distintos Tipos de
Fallo Paralelo
4.12.1 Fallo Línea-Tierra (L-G)
4.12.2 Fallo Doble Línea Tierra (L-L-G)
Ejercicio
4.12.3 Fallo Simultáneo Línea-Tierra (Fase A) y Línea-Línea (Fases b y c)
4.12.4 Fallo Trifásico Simétrico a Tierra (L-L-L-G)
4.13 Corto-Circuito por Componentes Simétricas: Ejemplo
4.14 Potencia de Corto Circuito Bibliografía 8
Apéndice H: Representación del Transformador Trifásico en Estudios de
Corto Circuito
H.1 Objetivo
H.2 Conexiones Internas
H.3 Circuito Equivalente en Secuencia Positiva y Negativa
H.4 Ejemplo H.1
H.4.1 Desplazamiento Angular de las Componentes de Secuencia de
las Corrientes de Línea
H.5 El Transformador Trifásico en la Red de Secuencia Cero
Bibliografía
4.15 Problemas
Capítulo 5 Potencia de Corto Circuito
5.1 Objetivo 5.2 Introducción
5.3 Derivación del Algoritmo
5.3.1 Generalidades
5.3.2 Algoritmo
5.4 Refinamiento del Algoritmo
5.5 Ejemplo 5.1
5.5.1 Verificación de Resultado obtenido en (5-25)
5.6 Un Enfoque Alternativo en Función de Cantidades de Fase
5.7 Conclusiones
Bibliografía 296
Capítulo 6 Algoritmo para construir la Matriz Impedancia de Nodos
adicionando un elemento cada vez
6.1 Objetivo
6.2 Notación
6.3 Nomenclatura y Definiciones
6.4 Interpretación Circuital de los elementos de la Matriz Impedancia de
Nodos
6.5 Adición De Un Elemento Radial
6.5.1 Ejemplo 6.1
6.6 Adición de un Enlace
6.6.1 Ejemplo 6.2
6.7 Ejercicios
6.8 Adición de un Enlace: Un Enfoque Alternativo
6.8.1 Ejemplo 6.3
Bibliografía
6.9 Problemas
Capítulo 7 Algoritmo para Modificar la Matriz Impedancia de Nodos
cuando se desconecta de la Red una Línea Mutuamente
Acoplada
7.1 Objetivo
7.2 Introducción
7.3 Definiciones y Nomenclatura
7.4 Algoritmo de Modificación
7.4.1 Ejemplo 7.1
7.5 Derivación
Bibliografía 340
Apéndice I: Demostración de (7-49)
I.1 Desarrollo
7.6 Problemas
Capítulo 8 Formación de la Matriz Admitancia de Nodos
8.1 Resumen
8.2 Introducción
8.3 Algoritmo 8.3.1 Acoplamientos Mutuos
8.3.2 Ejemplo 8.1
Bibliografía 355
Apéndice J: Código Matlab para obtener la Matriz Admitancia de Nodos
Capítulo 9 Factorización Triangular
9.1 Método de Eliminación de Gauss
9.2 Ejemplo 9.1
9.3 Factorización Triangular
9.4 Algoritmo de la Factorización Triangular Ordenada
9.5 Expresiones para la Factorización Triangular
9.6 Expresiones y Algoritmo para una Matriz Simétrica
9.6.1 Ejemplo 9.2
9.7 Estrategia de Pivote: Consideraciones Computacionales
9.7.1 Ejemplo 9.3
9.8 Matriz Inversa
Bibliografía
Apéndice K: Códigos Fuente
K.1 Que Factoriza [A]=[L][D][U] con Eliminación Ordenada
K.2 Para obtener los Factores de [A]=[P][L][U] con Estrategia de Pivote de
Escalamiento Parcial
K.3 Para obtener la Inversa usando Estrategia de Pivote de Escalamiento
Parcial
Capítulo 10 Formación de la Matriz Impedancia de Nodos Dispersa
10.1 Introducción
10.2 Objetivo
10.3 Conceptos Preliminares10.3.1 Observaciones y Ecuaciones Generales
10.4 Formación de la Matriz Impedancia de Nodos Dispersa
10.4.1 Ejemplo 10.1
Bibliografía
Apéndice L: Código Matlab para Calcular la Matriz Impedancia de
Nodos Dispersa
Capítulo 11 Métodos de Vector Disperso
11.1 Objetivos
11.2 Introducción
11.3 Factorización Triangular
11.4 Soluciones de Vector Disperso
11.5 Trayectorias de Factorización
11.6 Regla de Precedencia
11.7 Ejemplo 11.1
11.7.1 Sustitución Progresiva Rápida
11.7.2 Sustitución Regresiva Rápida
11.8 Conclusiones
Bibliografía
ÁLVARO ACOSTA MONTOYA

Ingeniero Electricista de la Universidad Tecnológica de Pereira (Colombia). Master of Engineering de la Texas A&M University (USA). Especialista en Redes y Servicios Telemáticos de la Universidad del Cauca (Colombia).

Profesor de tiempo completo de la Universidad Tecnológica de Pereira con más de treinta años de experiencia. Sus áreas de interés son los Sistemas Eléctricos de Potencia, la Teoría de Circuitos, la Programación y los Métodos Numéricos en cada una de las cuales ha publicado algunos artículos que se pueden bajar de su página web personal: https://sites.google.com/site/alamo47/artculos-publicados