Sistema de Automatización, Telemetría y Control de Carga de una Estación de Energías Renovables

Abstract

La micro-red de energías renovables del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, ubicada en la plazoleta del Bloque K, cuenta con 2 inversores: uno aislado y uno tipo grid-tie. Cuando ambos inversores se conectan, los niveles de tensión en la micro-red se elevan, debido al exceso de potencia que el inversor grid-tie agrega a la micro-red. Por otro lado, para el usuario es necesario conocer el estado de las baterías, así como las variables eléctricas del sistema. Además el usuario debe desplazarse a la micro-red cada vez que necesite encender uno de los inversores del sistema. El desarrollo de un proyecto que solucione estos problemas permitirá llevar energía a áreas remotas que no tengan conexión al Sistema Nacional Interconectado (SIN). Además permitirá conectar de forma simultánea los dos inversores, sin necesidad de incluir a la micro-red en el SIN. Para solucionar los problemas de tensión, es necesario diseñar e implementar un controlador de carga de lastre que regule la tensión en el sistema. Debido a la complejidad que representa modelar matemáticamente esta micro-red se propone el uso de un controlador basado en lógica difusa para realizar el control de tensión. Por otro lado, se implementa un módulo de comunicación que permite enviar datos de la micro-red a un servidor web. En la micro-red se obtienen los datos eléctricos y ambientales del sistema, utilizando los medidores inteligentes Shark 100 y sensores de temperatura y humedad. Además se implementa un actuador, utilizando un relé programable, que permite encender y apagar remotamente el inversor aislado de la micro-red. Las pruebas de verificación de funcionamiento nos muestran que el controlador implementado mantiene los niveles de tensión dentro los estándares establecidos por la norma técnica colombiana. Esto nos indica que, en un micro-red aislada, se puede utilizar un inversor aislado en conjunto con un inversor tipo grid-tie sin que la tensión aumente excesivamente.

The Renewable Energy Station of the Department of Electrical and Electronics Engineering, has 2 inverters, an isolated inverter and a grid-tie inverter. When the inverters are connected the voltage levels in the micro-grid are raised by the excess of energy that the grid-tie inverter adds to the micro-grid. On the other hand, for the user it is necessary to know the state of the batteries, and electrical variables of the system. In addition, the user must change the micro-grid status whenever he needs to turn on or turn off one of the inverters. The development of a project that solves these problems can carry out a system that has no connection to the National Interconnected System (SIN), connecting simultaneously 2 inverters. To solve the voltage problems, when the 2 inverters are connected to the micro-grid, it is necessary to design a ballast load controller that regulates the voltage in the system. Due to the complexity that represents to model mathematically this micro-grid it is proposed the use of a controller based on fuzzy logic to perform the voltage control. On the other hand, a communication module that allows sending data from the micro-grid to a web server is implemented. In the micro-grid the electrical and environmental data of the system were obtained, using smart meters Shark 100 and sensors of temperature and humidity. In addition, an actuator is implemented, using a smart relay, which allows the isolated inverter of the micro-network to be turned on and off remotely. Performance verification tests were done to guarantee that the controller maintains the voltage levels within the standards established for the Colombian technical standard. This indicates that, in an isolated micro-grid, an isolated inverter can be used in parallel with a grid-tie inverter without undue strain.