Fernando Villada

Diagnostico de Fallas en Motores de Inducción Mediante la Aplicación de Redes Neuronales Artificiales

A new algorithm to diagnose inter-turn faults in induction motors based on Artificial Neural Networks (ANN) is presented in this work. A machine model able to simulate internal faults under different load conditions and voltage unbalance was implemented and tested, in order to generate the training patterns of the ANN. An electrical network analyzer and a digital signal processor (DSP) are used to show the implementation of the method. Experimental results in a 2 HP and 3 HP induction motors show the robustness of the algorithm allowing detecting incipient faults and its implementation feasibility in industrial plants.

Fault diagnosis in induction motors fed by PWM inverters

Motors have become critical components for many industries. A motor failure can result in the shutdown of a production line, or require that redundant equipment be utilised to circumvent the problem. By this way, the early detection of motor deterioration can increase plant availability and safety in an economical way. Many publications have investigated the detection of rotor and stator winding failures in electrical machines; however, there is more limited research on fault diagnosis in induction motors fed by PWM converters. This paper proposes a method, based on spectral estimation to diagnosis stator winding faults in induction motors fed by PWM converters. Simulation and experimental results are employed to validate the method. Further, a 5 hp and 3 hp, 230V induction motors with internal tapings from the stator windings are specially constructed. The motors are powered by a PWM converter and different fault conditions are investigated.

Pronóstico del Precio de la Energía Eléctrica usando Redes Neuro-Difusas

Resumen Se propone un modelo para el pronostico del precio de la energia electrica en Colombia mediante el uso de redes neuro-difusas. Se utilizan dos estructuras de redes incluyendo como entradas la serie de precios diarios en la primera y la serie de precios mas el nivel medio de los embalses en la segunda. Los resultados son comparados con dos estructuras de redes neuronales y con un modelo Autoregresivo Condicional Heterocedastico Generalizado (GARCH). Los datos historicos fueron obtenidos de la Compania XM del Grupo ISA; datos para 120 dias son usados para entrenamiento y los 31 dias siguientes para verificar la capacidad predictiva del modelo. Se encontro ventajas en este ultimo dentro del periodo de muestreo para una variable de entrada, pero un mejor desempeno de las redes neuro-difusas en el periodo fuera de la muestra tanto para una como para dos variables de entrada. Palabras clave: precio de la electricidad, redes neuronales artificiales, redes neuro-difusas, modelos de series de tiempo

Algoritmo Evolutivo Eficiente Aplicado a la Planeación de la Expansión de Sistemas de Distribución

The optimization of the expansion planning of the real distribution system in the city of Medellin in Colombia, is analyzed in this work. The distribution system has 155 nodes and 154 branches at a voltage level of 13200 volts. Efficient evolutionary algorithms are applied, with the purpose of observing their improvements and performance when compared with conventional evolutionary algorithms. Besides, a mono-stage and mono-objective distribution planning model, which objective function is the optimization of construction costs and technical losses of the system is also studied. Finally, the impact of specially designed efficient operators for optimization is discussed and the estimated costs are analyzed.

Aplicación de las Redes Neuronales al Pronóstico de Precios en el Mercado de Valores

Resumen Este trabajo propone un modelo basado en redes neuronales artificiales para el pronostico de los precios de dos de las principales acciones transadas en mercado de valores colombiano. El modelo propuesto se aplica al estudio de las acciones de Ecopetrol y Preferencial Bancolombia, empresas que negocian en las bolsas de valores de Colombia y Nueva York. Se utilizan dos estructuras de redes incluyendo como entradas la serie de precios diarios en la primera y la serie de precios mas el indice del dolar estadounidense DXY en la segunda. Se prueban diferentes configuraciones de redes neuronales utilizando una serie de seis meses, donde los datos de los primeros cinco se utilizan para entrenamiento dejando el ultimo mes para verificar la capacidad predictiva de la red. Los resultados muestran un buen comportamiento de las redes neuronales con bajos errores en su desempeno tanto en aprendizaje como en prediccion. Palabras clave: mercado de valores, redes neuronales artificiales, pronostico de precios

Metaheuristics Applied to the Optimal Location and Sizing of Distributed Generation in Power Distribution Systems

Resumen En este articulo se presenta una evaluacion de la ubicacion y dimensionamiento optimo de generacion distribuida en sistemas de distribucion de energia electrica. Para tal evaluacion se han considerado las siguientes tecnicas de busqueda: i) recocido simulado, ii) busqueda de entorno variable iii) algoritmo genetico y iv) algoritmo genetico hibrido. En el problema de ubicacion y dimensionamiento optimo se han considerado dos objetivos: la minimizacion de perdidas activas y el mejoramiento del perfil de tensiones. Para comparar la efectividad de los metodos implementados se utiliza un sistema de distribucion de prueba de 34 barras. La correcta ubicacion y dimensionamiento de la generacion distribuida permitio mejorar sustancialmente el perfil de tension de la red y reducir en un 80% las perdidas para el sistema de prueba. Palabras clave: generacion distribuida, algoritmos geneticos, entorno variable, recocido simulado Metaheuristics Applied to the Optimal Location and Sizing of Distributed Generation in Power Distribution Systems

Reducción Selectiva de las Corrientes de Neutro en Instalaciones Eléctricas Mediante el Uso de Compensadores Activos Paralelo

Resumen Se usa un compensador activo de potencia paralelo para la reduccion de las corrientes que circulan por el neutro en instalaciones electricas trifasicas a cuatro hilos. Las corrientes que debe inyectar el compensador activo a la carga son deducidas obteniendose expresiones para reducir de forma global y selectiva las corrientes del neutro. Se diferencian las corrientes provocadas por cargas lineales desequilibradas y las corrientes provocadas por cargas no lineales. Las corrientes que circulan por el neutro causan diversos problemas en los sistemas electricos de acuerdo a su naturaleza u origen. La reduccion selectiva de la corriente del neutro permite abordar estos problemas, de acuerdo a la causa que los producen, de tal manera que es posible maximizar la eficiencia y confiabilidad de los sistemas electricos. Palabras clave: compensador de potencia paralelo, corrientes de compensacion, cargas desequilibradas, cargas no lineales Selective Reduction of Neutral Currents in Electrical Installations by means of Shunt Active Compensators

Análisis de los Flujos de Potencia de Sistemas Eléctricos y su Interpretación Física

In this paper, the instantaneous power theory of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE, Std. 1459 of 2010) used for single-phase electric systems is expanded to threephase electric systems. A general instantaneous power expression is obtained through instantaneous voltages and currents. This expression is useful to explain the phenomena in electrical systems. This expression is also verified through experimental tests relating power flow and its causes. There are numerous instantaneous power expression reported in the literature, but these expressions do not relate physically and mathematically the electrical phenomena and its causes. For this reason, it is proposed to use the instantaneous power theory to explain physical phenomena in electrical systems contributing with a power theory that can be simultaneity used for measuring or monitoring to revenue purposes, for evaluating the power quality, for designing active filters, and for detecting sources of harmonic distortion.

Modelo de Vida Útil para Estructuras Acero-Zinc Utilizadas en la Transmisión de Energía Eléctrica en Colombia

An atmospheric corrosion degradation model for steel and zinc used in the transmission system of electric power in Colombia is developed. Three important aspects are identified: the definition of corrosion rate, the probability distribution function of useful life and the inspection/maintenance plan that favours a longer useful life. The model identifies mass loss and thickness loss functions, defining limits for degradation and fault modes which are simulated using Markov chains to evaluate the structure availability and the optimal inspection and maintenance frequency. The results allow establishing zones with lower service life and their impact on the regulatory life. It is concluded that knowledge of degradation mechanisms allows a better definition of inspection and maintenance frequencies under a regulatory life.

Aplicación de las Redes Neuronales en la Protección Diferencial de Generadores Sincrónicos

En este trabajo se presentan nuevos esquemas para la proteccion diferencial de generadores sincronicos basados en redes neuronales con filtros de respuesta impulsional finita. Adicionalmente se desarrollo y probo experimentalmente un modelo de maquina sincronica. El modelo permite simular fallos internos en los devanados del estator usando el programa de transitorios electromagneticos ATP-EMTP. Esto se hace con el fin de generar los patrones de entrenamiento de las redes neuronales. Los resultados obtenidos permiten concluir que los nuevos esquemas propuestos para la proteccion diferencial son mas efectivos que los conocidos hasta el momento. Con estos nuevos esquemas se logra un tiempo de disparo ante fallos internos del orden de 2.5 microsegundos y una gran capacidad de discriminacion entre fallos internos y fallos externos.