Modelamiento Transitorio Máquinas Sincrónicas mediante RNA

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD

REPRESENTACIÓN TRANSITORIA DE MÁQUINAS
SINCRÓNICAS MEDIANTE REDES NEURONALES
ARTIFICIALES.

Trabajo de título presentado por

Alfonso José Alvarado Bravo
Memoria para optar al título de

Ingeniero Civil Electricista

Profesor guía
Profesor correferente

: Sr.
: Sr.

Jörg Müller S.
Alejandro Suárez S.Valparaíso, Chile.
Octubre 2006

i

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD

REPRESENTACIÓN TRANSITORIA DE MÁQUINAS
SINCRÓNICAS MEDIANTE REDES NEURONALES
ARTIFICIALES.

Trabajo de título presentado por

Alfonso José Alvarado Bravo
Memoria para optar al título de

Ingeniero Civil Electricista

Profesor guía
Profesor correferente

: Sr.
: Sr.Jörg Müller S.
Alejandro Suárez S.

Valparaíso, Chile.
Octubre 2006

ii

A mis padres, hermanas y esposa.

iii

Agradecimientos.
Deseo expresar mi agradecimiento al Sr. Jörg Müller Steidtmann, quien mediante
su agudeza y visión crítica, proporcionó las directrices generales que permitieron acotar,
plantear y desarrollar de manera ordenada los contenidos del presente trabajo.
Tambiénexpreso mi agradecimiento al Sr. Alejandro Suárez Sotomayor, quien
además de prestar asesoría en la implementación de las redes neuronales, constituyó un
valioso aporte en la conceptualización de los ensayos de laboratorio.
También quiero agradecer a los funcionarios de Pañol, señores Martín García,
Víctor Reinoso, Ricardo Rosales y Marcos Tenorio, por el impecable apoyo logístico
prestadodurante las etapas experimentales de esta Memoria.
Mis agradecimientos son también extensivos al Departamento de Electricidad y
su profesorado, por haber contribuido de manera inestimable a mi formación
profesional, tanto mediante lo formal y curricular, como a través de la conversación
espontánea y el comentario pertinente. Mi especial reconocimiento a los señores Julián
Bustos, Nelson Leivay Jörg Müller.
En un plano más íntimo deseo agradecer a mis hermanas Ivón, Pamela, y a mi
esposa Claudia, por el apoyo incondicional que me proporcionaron, y por tener las más
de las veces un concepto exagerado y desmesuradamente positivo acerca de mi persona.
Por último, no puedo dejar de mencionar a mis padres, quienes con amor y generosidad
me proporcionaron la oportunidad de estudiar,aquella misma oportunidad que por
diversas circunstancias de la vida, ellos no tuvieron.
Con amor, vuestro hijo, hermano y esposo.

iv

Resumen Ejecutivo
Este trabajo analiza y discute el problema de la representación transitoria de la
máquina sincrónica, bajo distintas condiciones de operación. Máquinas pequeñas
exhiben mayores dificultades en alcanzar un adecuado modelamiento respecto amáquinas más grandes, debido a las pequeñas constantes de tiempo en el devanado de
armadura. Por otra parte, existe la dificultad de que un único modelo no responde
satisfactoriamente ante perturbaciones de diversa naturaleza e intensidad, y que además
ocurren a partir diferentes puntos de operación de la máquina. En virtud a lo anterior, se
ha propuesto la aplicación de redes neuronalesartificiales.
Se propuso, entrenó y validó un modelo neuronal que absorbe todas las
funcionalidades de la máquina: bajo pequeña y gran perturbación, así como en estado
saturado y no saturado. De esta forma se ha procurado extender el alcance de esta
herramienta, donde tradicionalmente las redes neuronales (en el contexto del
modelamiento de máquinas sincrónicas) han sido empleadas en larepresentación de
parámetros específicos y no para la máquina en su conjunto. Se desarrollaron dos frentes
de análisis: en primer lugar se abordó la problemática de la obtención del modelo
analítico tradicional, en base a las ecuaciones de Park; y en segundo lugar, se
introdujeron perturbaciones empíricas a la máquina en modo generador, rescatándose las
señales de voltaje y corrientes transitorias...