Prototipo de compensación estática de energía reactiva para una microrred, UniGrid

Abstract

The Power Systems Laboratory at Universidad del Norte, known as UniGrid, has a maximum capacity of 3.5 kVA. This microgrid is used for testing and simulating the National Transmission System (STN). However, there is no tool to control reactive power, causing voltage instability in various scenarios. This leads to delays in projects and academic activities, affecting the development and efficiency of research and educational practices. To address this, a device is proposed to control reactive power within a specified range, set by the user through a graphical interface. This device should operate with the inductors and capacitors available in the laboratory. Additionally, it is essential that the resulting power factor from the control is equal to or greater than 0.90, in compliance with Resolution CREG No.101 035 of 2024. Implementing this project will allow students and professionals to focus on developing and executing projects without worrying about unforeseen electrical problems. This will promote more effective learning and research, as tests and simulations can be conducted with greater stability and safety. With excellent design and construction practices of the prototype, it will be possible to control reactive power, improve voltage profiles, reduce network losses, and provide sufficient reserve to ensure system security in emergency situations. For the implementation of the solution, a Raspberry Pi 4 was used as the main processing unit, an AC/AC controller to manage the alternating current conversion, and the Schneider Electric PowerLogic 5500 sensor for measuring electrical parameters. Additionally, a graphical interface was developed to allow users to control the firing angle of the controller and observe the results in real-time through interactive graphs. This configuration facilitates the control of reactive power and provides a clear visualization of the effects of the implemented control.

El laboratorio de sistemas de potencia de la Universidad del Norte, conocido como UniGrid, tiene una capacidad máxima de 3.5 kVA. En esta microrred se realizan pruebas y simulaciones del Sistema de Transmisión Nacional (STN). Sin embargo, no existe una herramienta que controle la potencia reactiva, lo que causa inestabilidad de tensión en diferentes escenarios. Esto provoca atrasos en proyectos y actividades académicas, afectando el desarrollo y la eficiencia de las investigaciones y prácticas educativas. Para solucionar esto, se propone un dispositivo que controle la potencia reactiva dentro de un rango determinado, establecido por el usuario a través de una interfaz gráfica. Este dispositivo deberá funcionar con los inductores y capacitores disponibles en el laboratorio. Además, es fundamental que el factor de potencia resultante del control sea igual o superior a 0.90, en cumplimiento con la Resolución CREG No.101 035 de 2024. La implementación de este proyecto permitirá a estudiantes y profesionales enfocarse en el desarrollo y ejecución de proyectos sin preocuparse por problemas eléctricos imprevistos. Esto promoverá un aprendizaje y una investigación más efectivos, ya que se podrán realizar pruebas y simulaciones con mayor estabilidad y seguridad. Con una excelente práctica de diseño y construcción del prototipo, se logrará controlar la energía reactiva, mejorar los perfiles de voltaje, disminuir las pérdidas en la red y brindar suficiente reserva para garantizar la seguridad del sistema en situaciones de emergencia. Para la implementación de la solución, se utilizó una Raspberry Pi 4 como unidad de procesamiento principal, un controlador AC/AC para gestionar la conversión de corriente alterna, y el sensor Schneider Electric PowerLogic 5500 para la medición de los parámetros eléctricos. Además, se desarrolló una interfaz gráfica que permite a los usuarios controlar el ángulo de disparo del controlador y observar los resultados en tiempo real.