Tesis de Maestría en Electricidad Mención Energías Renovables y Eficiencia Energética
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Browsing Tesis de Maestría en Electricidad Mención Energías Renovables y Eficiencia Energética by Author "Chamba León, Marlon Santiago"
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Análisis de estabilidad transitoria utilizando el concepto de inercia y minería de datos(PUCE - Esmeraldas, 2025) Cajas Oña, Edgar Javier; Chamba León, Marlon SantiagoEste trabajo propone una metodología para evaluar la estabilidad transitoria en sistemas eléctricos de potencia mediante el algoritmo clustering de series temporales (TimeSeriesKMeans) utilizando la métrica Dynamic Time Warping (DTW). Se desarrolla un código mediante el lenguaje de programación Python integrado con DIgSILENT Power Factory, el cual permite extraer los ángulos del rotor de cada uno de los generadores y referenciarlos al centro de Inercia (COI, Center Of Inertia). Para extraer los ángulos del rotor se realizan simulaciones en el sistema de New England de 39 barras y 10 generadores en DIgSILENT PowerFactory y se aplica la técnica de “unwrapping” para corregir discontinuidades. Posteriormente, se emplea el algoritmo TimeSeriesKMeans basado en DTW para segmentar las unidades de generación según su respuesta transitoria, permitiendo identificar generadores críticos. Sin embargo, DIgSILENT Power Factory solo permite graficar los ángulos referidos a una unidad de generación, lo que representa una limitación en la interpretación de estabilidad. Para abordar esta limitación, se implementan los resultados de este trabajo directamente en DIgSILENT Power Factory, cuyas gráficas de resultados se procesan en Python y desplegadas en el entorno de DIgSILENT Power Factory, lo que contribuye a la toma de decisiones más eficientes en la operación y planificación del Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP)Item Open Access Análisis de estabilidad transitoria utilizando el concepto de inercia y minería de datos(PUCE - Esmeraldas, 2025) Noroña Lucero, Nelson Rolando; Chamba León, Marlon SantiagoEste trabajo propone una metodología para evaluar la estabilidad transitoria en sistemas eléctricos de potencia mediante el algoritmo clustering de series temporales (TimeSeriesKMeans) utilizando la métrica Dynamic Time Warping (DTW). Se desarrolla un código mediante el lenguaje de programación Python integrado con DIgSILENT Power Factory, el cual permite extraer los ángulos del rotor de cada uno de los generadores y referenciarlos al centro de Inercia (COI, Center Of Inertia). Para extraer los ángulos del rotor se realizan simulaciones en el sistema de New England de 39 barras y 10 generadores en DIgSILENT PowerFactory y se aplica la técnica de “unwrapping” para corregir discontinuidades. Posteriormente, se emplea el algoritmo TimeSeriesKMeans basado en DTW para segmentar las unidades de generación según su respuesta transitoria, permitiendo identificar generadores críticos. Sin embargo, DIgSILENT Power Factory solo permite graficar los ángulos referidos a una unidad de generación, lo que representa una limitación en la interpretación de estabilidad. Para abordar esta limitación, se implementan los resultados de este trabajo directamente en DIgSILENT Power Factory, cuyas gráficas de resultados se procesan en Python y desplegadas en el entorno de DIgSILENT Power Factory, lo que contribuye a la toma de decisiones más eficientes en la operación y planificación del Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP).Item Open Access Análisis de la penetración de energías renovables en la confiabilidad de los sistemas eléctricos utilizando simulación de Montecarlo(PUCE - Esmeraldas, 2024) Ángulo Hurtado, Abimael Carlos; Chamba León, Marlon SantiagoActualmente, con la alta penetración de energías renovables se ha incrementado sustancialmente Es necesario analizar la confiabilidad de los sistemas eléctricos para determinar su capacidad para transportar electricidad desde los puntos de generación a varios puntos de carga. En este sentido, el presente artículo propone una metodología basada en simulación Montecarlo para evaluar la confiabilidad de los sistemas eléctricos, con alta penetración de energía renovable. La herramienta computacional propuesta ha sido desarrollada usando Python y permite la selección del estado de falla y cálculo de su probabilidad de falla mediante simulación Monte Carlo basada en la densidad de falla y la tasa de falla de cada componente. Para realizar el análisis del sistema (en base al estado de falla seleccionado), se utilizó el programa informático Pypower para realizar estudios de flujo de potencia y flujos de potencia óptimos en corriente alterna, diferentes despachos dado por la energía renovable y realizar medidas remediales requeridas. Los resultados son satisfactorios puesto que, permiten analizar probabilísticamente la confiabilidad del sistema eléctrico de potencia.Item Open Access Estrategia adaptativa para el alivio de carga en sistemas eléctricos de potencia basada en regresión lineal(PUCE - Esmeraldas, 2025) Villacrés Zurita, Flavio Galo; Chamba León, Marlon SantiagoEl equilibrio entre generación y demanda es esencial para la estabilidad de frecuencia en sistemas eléctricos de potencia. Sin embargo, la creciente penetración de energías renovables intermitentes ha reducido la inercia del sistema, exponiendo limitaciones en los esquemas tradicionales de control de frecuencia. Para afrontar este desafío, se sugiere un esquema de alivio de carga adaptativo, basado en la tasa de cambio de frecuencia (ROCOF) y la inercia equivalente, optimizado mediante regresión lineal para poder potenciar la respuesta del sistema ante contingencias. La propuesta se valida en el sistema IEEE de 39 barras, valorando contingencias N-1 y distintos niveles de inercia. Este trabajo de investigación demuestra que el esquema propuesto permite una recuperación más eficiente de la frecuencia con una menor desconexión de carga, superando los métodos convencionales. Además, el enfoque adaptativo fortalece la resiliencia del sistema, haciéndolo más flexibles sin comprometer la estabilidad operativa. Este estudio resalta la necesidad de soluciones inteligentes y basadas en datos para reforzar la estabilidad de los sistemas eléctricos, garantizando un suministro más seguro y sostenible en el contexto de los sistemas eléctricos adaptativos.Item Open Access Estrategia adaptativa para el alivio de carga en sistemas eléctricos de potencia basada en regresión lineal(PUCE - Esmeraldas, 2025) Torres Camacho, Alexis Adrián; Chamba León, Marlon SantiagoEl equilibrio entre generación y demanda es esencial para la estabilidad de frecuencia en sistemas eléctricos de potencia. Sin embargo, la creciente penetración de energías renovables intermitentes ha reducido la inercia del sistema, exponiendo limitaciones en los esquemas tradicionales de control de frecuencia. Para afrontar este desafío, se sugiere un esquema de alivio de carga adaptativo, basado en la tasa de cambio de frecuencia (ROCOF) y la inercia equivalente, optimizado mediante regresión lineal para poder potenciar la respuesta del sistema ante contingencias. La propuesta se valida en el sistema IEEE de 39 barras, valorando contingencias N-1 y distintos niveles de inercia. Este trabajo de investigación demuestra que el esquema propuesto permite una recuperación más eficiente de la frecuencia con una menor desconexión de carga, superando los métodos convencionales. Además, el enfoque adaptativo fortalece la resiliencia del sistema, haciéndolo más flexibles sin comprometer la estabilidad operativa. Este estudio resalta la necesidad de soluciones inteligentes y basadas en datos para reforzar la estabilidad de los sistemas eléctricos, garantizando un suministro más seguro y sostenible en el contexto de los sistemas eléctricos adaptativosItem Open Access Evaluación de proyectos de inversión de generación distribuida para autoabastecimiento considerando incertidumbres(PUCE - Esmeraldas, 2024) Loor Fuentes, Erika Vanessa; Chamba León, Marlon SantiagoEl presente trabajo de investigación se realiza un análisis técnico-económico de la implementación de un sistema de generación distribuida para autoabastecimiento (SGDA) para una demanda de tipo comercial. Se realiza la definición de los principales aspectos de la modelación del SGDA, en este sentido, se ha considerado un sistema de generación fotovoltaica y un sistema de almacenamiento de energía a través de baterías. El modelo de gestión de energía para el SDGA se basa en el uso de un sistema de manejo de energía para hogares, en donde se realiza la modelación de los sistemas de generación y las estrategias de control y operación del SDGA. Se utilizo el uso de información histórica meteorológica de temperatura e irradiación solar para el caso de la modelación del sistema fotovoltaico\; además, del uso de datos históricos promedio de demanda de energía eléctrica. Para el caso del sistema de baterías, se hace uso de datos técnicos de diferentes tecnologías. Finalmente, se realiza la evaluación financiera a través de los indicadores VAN, TIR, TERI y LCOE, los cuales muestran resultados aceptables en cuanto al rendimiento y viabilidad del proyecto, en consideración a los escenarios y tecnologías propuestas.Item Open Access Evaluación de proyectos de inversión de generación distribuida para autoabastecimiento considerando incertidumbres(PUCE - Esmeraldas, 2024) Estrada Olmedo, Cristian Armando; Chamba León, Marlon SantiagoEl presente trabajo de investigación se realiza un análisis técnico-económico de la implementación de un sistema de generación distribuida para autoabastecimiento (SGDA) para una demanda de tipo comercial. Se realiza la definición de los principales aspectos de la modelación del SGDA, en este sentido, se ha considerado un sistema de generación fotovoltaica y un sistema de almacenamiento de energía a través de baterías. El modelo de gestión de energía para el SDGA se basa en el uso de un sistema de manejo de energía para hogares, en donde se realiza la modelación de los sistemas de generación y las estrategias de control y operación del SDGA. Se utilizo el uso de información histórica meteorológica de temperatura e irradiación solar para el caso de la modelación del sistema fotovoltaico\; además, del uso de datos históricos promedio de demanda de energía eléctrica. Para el caso del sistema de baterías, se hace uso de datos técnicos de diferentes tecnologías. Finalmente, se realiza la evaluación financiera a través de los indicadores VAN, TIR, TERI y LCOE, los cuales muestran resultados aceptables en cuanto al rendimiento y viabilidad del proyecto, en consideración a los escenarios y tecnologías propuestas.Item Open Access Identificación de equivalentes dinámicos de áreas interconectadas empleando registros de perturbaciones de unidades de medición sincrofasorial(PUCE - Esmeraldas, 2024) Brito Egas, Wilson Francisco; Chamba León, Marlon SantiagoEn este documento, se presenta una metodología para modelar un equivalente dinámico de un área externa. El equivalente consta de un generador con impedancia serie y una carga en paralelo (equivalente Ward generalizado), integrando sistemas de control como el Regulador Automático de Voltaje (AVR) y el Regulador de Velocidad (GOV) en un sistema de prueba conocido como PST-16. El objetivo principal es identificar los parámetros de los sistemas de control y otros parámetros inherentes al generador para que la respuesta del sistema equivalente sea similar a la respuesta del sistema completo.Item Open Access Optimización de la gestión de energía de un sistema de generación distribuida para autoabastecimiento(PUCE - Esmeraldas, 2024) Oña Chipuxi, Rosa Yadira; Chamba León, Marlon SantiagoEl uso de fuentes de energía renovables en pequeñas escalas, a nivel de distribución, permiten la interacción de nuevos actores en la red eléctrica, conocidos como prosumidores (productores y consumidores de energía eléctrica). Estos sistemas de generación acompañados de sistemas de almacenamiento de energía, tarifación por periodos de demanda y un sistema de Gestión de Energía Residencial (HEMS) se constituyen en características importantes a considerar en un modelo de optimización que permita maximizar el beneficio de dichos prosumidores. En este sentido, el presente artículo desarrolla un modelo de gestión de la energía analizando varios algoritmos de optimización desarrollados en Python que permite optimizar la compra y venta de energía con el objetivo de minimizar los costos referentes al consumo de energía por parte de los prosumidores. Finalmente, se realiza la comparación entre los algoritmos analizados con el propósito de verificar cual es el más apropiado para cumplir con el objetivo de minimizar los costos de energía.Item Open Access Optimización de la gestión de energía de un sistema de generación distribuida para autoabastecimiento(PUCE - Esmeraldas, 2024) Simba Reyes, Brayan David; Chamba León, Marlon SantiagoEl uso de fuentes de energía renovables en pequeñas escalas, a nivel de distribución, permiten la interacción de nuevos actores en la red eléctrica, conocidos como prosumidores (productores y consumidores de energía eléctrica). Estos sistemas de generación acompañados de sistemas de almacenamiento de energía, tarifación por periodos de demanda y un sistema de Gestión de Energía Residencial (HEMS) se constituyen en características importantes a considerar en un modelo de optimización que permita maximizar el beneficio de dichos prosumidores. En este sentido, el presente artículo desarrolla un modelo de gestión de la energía analizando varios algoritmos de optimización desarrollados en Python que permite optimizar la compra y venta de energía con el objetivo de minimizar los costos referentes al consumo de energía por parte de los prosumidores.Finalmente, se realiza la comparación entre los algoritmos analizados con el propósito de verificar cual es el más apropiado para cumplir con el objetivo de minimizar los costos de energíaItem Open Access Predicción de la demanda eléctrica a corto plazo utilizando herramientas de aprendizaje profundo(PUCE - Esmeraldas, 2024) Gómez Morales, Óscar Wladimir; Chamba León, Marlon SantiagoEl presente trabajo de investigación se realiza un análisis técnico-económico de la implementación de un sistema de generación distribuida para autoabastecimiento (SGDA) para una demanda de tipo comercial. Se realiza la definición de los principales aspectos de la modelación del SGDA, en este sentido, se ha considerado un sistema de generación fotovoltaica y un sistema de almacenamiento de energía a través de baterías. El modelo de gestión de energía para el SDGA se basa en el uso de un sistema de manejo de energía para hogares, en donde se realiza la modelación de los sistemas de generación y las estrategias de control y operación del SDGA. Se utilizo el uso de información histórica meteorológica de temperatura e irradiación solar para el caso de la modelación del sistema fotovoltaico; además, del uso de datos históricos promedio de demanda de energía eléctrica. Para el caso del sistema de baterías, se hace uso de datos técnicos de diferentes tecnologías. Finalmente, se realiza la evaluación financiera a través de los indicadores VAN, TIR, TERI y LCOE, los cuales muestran resultados aceptables en cuanto al rendimiento y viabilidad del proyecto, en consideración a los escenarios ytecnologías propuestas.Item Open Access Predicción de la demanda eléctrica a corto plazo utilizando herramientas de aprendizaje profundo(PUCE - Esmeraldas, 2024) Bermudes Macias, Pablo Ruben; Chamba León, Marlon SantiagoEl presente artículo realiza la predicción de la demanda eléctrica de corto plazo mediante el empleo de herramientas de aprendizaje profundo para el sistema eléctrico ecuatoriano, y específicamente en la provincia de Santa Elena-Ecuador. Se realizó la predicción con dos modelos de redes neuronales: Red neuronal de memoria de corto-largo plazo (LSTM) y Red neuronal de capa totalmente conectada (FCNN). Además, se incorporaron variables exógenas, como la temperatura y la humedad relativa. Los datos históricos de las variables exógenas fueron adquiridos de la página de la NASA POWER | DAVe, con el objetivo de explorar la relación existente entre estas variables y el consumo de energía. Posteriormente, se realizó un procesamiento de los datos y se entrenó ambas redes neuronales. Los resultados indican una robustez en la predicción de la demanda eléctrica para ambas arquitecturas; sin embargo, la red LSTM exhibe una precisión notablemente superior, evidenciada por un Coeficiente de Determinación (𝑅2) de 0.986 superiores en comparación con la FCNN. Estos hallazgos sugieren que la LSTM posee una capacidad mejorada para modelar y anticipar la demanda eléctrica, puesto que consideran la correlación con variables exógenas que afecta el consumo de energía eléctrica.Item Open Access Procedimiento de aplicación para evaluación del desempeño en los reguladores de velocidad(PUCE - Esmeraldas, 2025) González Aguilar, Freddy Patricio; Chamba León, Marlon SantiagoEste trabajo presenta una metodología para la evaluación del cumplimiento normativo de la respuesta primaria de frecuencia (RPF) en generadores sincrónicos, con base en la regulación ARCONEL- 001/24 del sistema eléctrico ecuatoriano. La metodología incluye un protocolo de pruebas que permite evaluar el comportamiento del regulador de velocidad ante distintos niveles de carga y magnitudes de perturbación en la frecuencia. Adicionalmente, se desarrolla una herramienta en Python que automatiza el análisis de los registros medidos, identificando tiempos de retardo, activación y niveles de aporte de potencia. La metodología propuesta se valida mediante simulaciones en PowerFactory, aplicadas a dos casos representativos: una central que cumple y otra que no cumple con la normativa. Los resultados obtenidos demuestran la eficacia del protocolo de pruebas y la utilidad de la herramienta desarrollada como apoyo técnico para la supervisión y validación de unidades generadorasItem Open Access Procedimiento de aplicación para evaluación del desempeño en los reguladores de velocidad(PUCE - Esmeraldas, 2025) Carrasco Viteri, Bryan Alexander; Chamba León, Marlon SantiagoEste trabajo presenta una metodología para la evaluación del cumplimiento normativo de la respuesta primaria de frecuencia (RPF) en generadores sincrónicos, con base en la regulación ARCONEL- 001/24 del sistema eléctrico ecuatoriano. La metodología incluye un protocolo de pruebas que permite evaluar el comportamiento del regulador de velocidad ante distintos niveles de carga y magnitudes de perturbación en la frecuencia. Adicionalmente, se desarrolla una herramienta en Python que automatiza el análisis de los registros medidos, identificando tiempos de retardo, activación y niveles de aporte de potencia. La metodología propuesta se valida mediante simulaciones en PowerFactory, aplicadas a dos casos representativos: una central que cumple y otra que no cumple con la normativa. Los resultados obtenidos demuestran la eficacia del protocolo de pruebas y la utilidad de la herramienta desarrollada como apoyo técnico para la supervisión y validación de unidades generadoras.