Search

Resumen: En este trabajo se proponen dos técnicas metaheurísticas de identificación de escenarios topológicos de redes de transmisión para aumento de seguridad en condiciones de red degradada. Las técnicas implementadas son el recocido simulado (Simulated Annealing) y la búsqueda local iterada (Iterated Local Search). El objetivo de las modificaciones topológicas consiste en disminuir el número de restricciones violadas ante contingencias N-1. Las técnicas de búsqueda propuestas en este trabajo realizan exploraciones topológicas a través del cambio de estado de los interruptores de las subestaciones. Estas encuentran reconfiguraciones del sistema eléctrico de potencia que garantizan un nivel de seguridad mayor ante contingencias N-1 que el obtenido en el caso sin cambios en la topología. Las condiciones de seguridad consideran un modelo AC de la red y un modelo bahía-interruptor para la evaluación de contingencias, lo que permite la evaluación de las condiciones reales de liberación de fallas en el sistema de potencia. Se presentan resultados sobre el sistema IEEE de 118 barras que evidencian la efectividad y aplicabilidad de las técnicas propuestas. Abstract: This paper presents two techniques for identifying topological scenarios of transmission networks for security enhancement in degraded network conditions. The implemented techniques are Simulated Annealing and Iterated Local Search. The objective of the topological modifications is the reduction of the number of violated constraints under N-1 contingencies. The proposed search techniques make topologic explorations through state changes in sub-station switches. These explorations are used to find reconfigurations of the electric power system which guaranty a higher level of security in face of N-1 contingencies when compared with the case when the topology is not changed. Security conditions consider an AC model and a bay-switch model to the assessment of contingencies, which allows the evaluation of real conditions of failure release in the power system. Results are presented with the IEEE 118 bus test system that demonstrates the effectiveness and applicability of the proposed techniques.

Resumen En este artículo se analiza la relación entre rentabilidad y riesgo asociada a las inversiones en el manejo de las finanzas personales. Se explica la forma de enseñar los conceptos fundamentales mediante su aplicación a través de trabajos semestrales guiados. Para lograrlo, cada estudiante plantea una meta de mediano a largo plazo estableciendo un plan de cinco etapas para alcanzarla: la etapa 1 corresponde a inversión en renta fija, en las etapas 2 y 3 se invierte en renta variable, en la etapa 4 se analiza el concepto de riesgo mediante el manejo adecuado de portafolios de inversión y en la etapa 5 se hace una inversión de libre elección. Los resultados al final del curso muestran que aproximadamente el 70% de los estudiantes logran llegar a la meta en el plazo establecido, resaltando que lo más importante en todos los casos es la reflexión de las causas del éxito o el fracaso. En general se nota un cambio de actitud hacia el manejo de las finanzas personales. Esto lo muestra una encuesta practicada al comienzo y al final del curso que indica que la proporción de estudiantes con alta probabilidad de lograr la seguridad financiera pasa del 25% al 76%. Abstract This paper analyzes the relationship between profitability and risk associated with investments in the management of personal finance. The way to teach the fundamental concepts following its application through guided semester works is explained. To do so each student sets a medium to long-term goal by stablishing a five-stage plan to achieve it: stage 1 corresponds to investment in fixed income, stages 2 and 3 corresponds to variable income, the concept of risk is analyzed in stage 4 through the proper management of investment portfolios, and stage 5 is a free choice investment. The results at the end of the course show that approximately 70% of students get the goal within the deadline, highlighting that the most important part is the reflection of the causes of success or failure in getting the goal. In general, there is a change in attitude toward the management of personal finance. This is shown by a survey carried out at the beginning and end of the course which indicates that the proportion of students with a high probability of achieving financial security increases from 25% to 76%.

Resumen Este artículo propone una variante a la metodología oficial colombiana para el cálculo de la energía firme (EF) de plantas de generación hidráulica (MCREG). La EF es la máxima energía eléctrica que es capaz de suministrar una planta de generación continuamente en condiciones de baja hidrología. En este trabajo, se plantea que, para determinar la EF, las series hídricas se modelen desacopladas anualmente para no suponer la ocurrencia de eventos hidrológicos futuros en el mismo orden cronológico histórico. Las series son generadas a partir de datos históricos de caudales empleando distribuciones normales correlacionadas. Aparte de la creación de series que reflejan la tendencia histórica, se ha logrado modelar la correlación temporal entre los caudales hídricos mensuales de plantas hidráulicas. La metodología desacoplada propuesta (abreviada como MDEF) se compara con la MCREG para dos plantas hidráulicas (338 y 1000 MW), y los resultados indican que la EF obtenida con la MDEF es mayor y menos incierta si el número de series sintéticas es significativo. Abstract This paper proposes a variant of the Colombian official methodology employed in the computation of firm energy (FE) produced by hydro power plants (MCREG). Firm energy is defined as the maximum electrical energy that a plant is able to continuously deliver under low hydrological conditions. This research establishes that for determining the FE, hydrological series should be annually decoupled in the MCREG optimization model to avoid the assumption that future hydrological events will occur in the same historical chronological order. Time series are randomly generated through multivariate and correlated normal distributions, whose parameters are estimated from historical inflow data. Additionally, it is also possible to model the intertemporal correlation between monthly inflows of hydro power plants. The proposed methodology (abbreviated as MDEF) is compared with MCREG. This comparison was done for two power plants (338 and 1000 MW) and the results indicate that EF obtained with MDEF is higher and less uncertain if a significant number of time series is considered.

RESUMEN Este artículo presenta la programación multitarea para el desarrollo de un variador de velocidad trifásico. Este enfoque no se ha reportado en la literatura técnica, aunque es de relevancia para estudiantes de ingeniería, investigadores e ingenieros desarrolladores de equipos de electrónica de potencia. Se propone la programación multitarea para la implementación de las tareas que debe realizar el variador de velocidad. Las tareas necesarias en un variador de velocidad son descritas y programadas en el microcontrolador (dsPIC30F4012) utilizando máquinas de estados, considerando tiempos y prioridades mediante multitarea preferente y cooperativa. Este artículo propone una forma de programación para variadores de velocidad que permite el desarrollo del software desde etapas incipientes. La estructura de programación propuesta permite el uso de microcontroladores de menores prestaciones y, por ende, la reducción de los costos de producción. Se presenta un variador de velocidad trifásico que puede cambiar la amplitud y la frecuencia del voltaje de salida sin paros o interrupciones. La validación de la programación multitarea se realiza en un prototipo experimental desarrollado en el laboratorio evaluando la ejecución y los tiempos de las tareas. ABSTRACT This paper presents multitasking programing of a three-phase speed variator development. This focus has not been reported in technical literature, although it is relevant for engineering power electronics developers, students, and researchers. Hybrid multitasking programing is proposed for the implementation of task that speed variator must carry out. Needed tasks in the speed variator are described and programed in a microcontroller (dsPIC30F4012) using state machines, considering times and priorities with preemptive and cooperative multitasking. This paper proposes a programing form for speed variator that allow software develop since its early stage. The programing structure enables the use of microcontrollers with lower performance. Thus reduction of production costs could be achieved. A three-phase speed variator is presented that can change output-voltage frequency and amplitude without stops or interrupts. Validation of multitasking programming is done on an experimental prototype developed in the laboratory, evaluating the execution times of tasks.

Resumen Este artículo presenta el detalle de los estados de conmutación para los inversores multinivel VSC-MMC, explicando el cierre y apertura de cada uno de los semiconductores e incluyendo un análisis del intercambio de energía entre los condensadores y bobinas del sistema. El artículo presenta el detalle del principio de funcionamiento haciendo un análisis riguroso de los estados de conmutación de tal forma que estudiantes y profesionales de ingeniería, mediante la lectura de este artículo, podrán entender con mayor facilidad el principio de funcionamiento del inversor multinivel. El análisis se realiza mediante el uso del control de banda de histéresis que permite observar los cambios de la corriente y tensión en las bobinas del inversor. Este artículo también podrá utilizarse como base para obtener las ecuaciones que rigen el comportamiento de los inversores multinivel y diseñar controladores basados en su modelo matemático. Abstract This paper presents the detail of the commutation states for VSC-MMC multilevel inverters, explaining the closing and opening of each semiconductor and including energy interchange analysis between inductors and capacitors. The paper presents the detail of the operating principle making a rigorous analysis of the commutation states in such a way that students and engineering professionals through the reading of this paper will be able to understand the operating principle of multilevel inverters. The analysis is done through the use of hysteresis band current control that allows observing changes in the currents and voltages of the inverter inductors. This paper can also be used as a basis to obtain the equations that describe multilevel inductors and to design controllers.

This paper presents a breakdown cost methodology to evaluate Levelized Costs of Electricity for large-scale Photovoltaic (PV) plants. The breakdown is based on a comprehensive taxonomy to evaluate Investment Costs (IC) and Operation and Maintenance (O&M) expenditures. We added an IC disaggregation level, called elements, on top of the five-component breakdown of the Energy Information Administration (EIA). In addition, a novel structure for disaggregating O&M costs is also proposed. The methodology is evaluated over a 20-MW and a 150-MW PV power plant hypothetically placed in the municipality of Uribia (Guajira Colombia). Also deterministic sensitivity analysis based on discount rate (WACC, Weighted Average Capital Cost), energy generated, O&M costs and IC is performed to aid investors in their decisions. RESUMEN Este artículo presenta una metodología para evaluar los costos nivelados de la electricidad (Levelized Cost of Electricity) LCOE , en plantas fotovoltaicas (Photovoltaic - PV) a gran escala. Para ello se propone una desagregación detallada de los LCOE a partir de una taxonomía rigurosa que evalúa los Costos de Inversión (Investment Cost - IC )y los Gastos de Operación (Operation and Maintenance - O&M). Partiendo de la estructura de la Administración de Información Energética (Energy Information Administration - EIA) que desglosa los IC en cinco componentes, hemos añadido un nivel adicional de desagregación denominado elementos. Asimismo, una nueva estructura para desagregar los costos de O&M es presentada. La metodología es evaluada en plantas PV de 20 MW y 150 MW PV hipotéticamente ubicadas en el municipio de Uribia (Guajira Colombia). También se desarrolla un análisis de sensibilidad determinístico usando factores como el Costo Promedio Ponderado de Capital (WACC - Weighted Average Capital Cost), la energía producida, los gastos de O&M y los IC con el ánimo de facilitar las decisiones de los inversionistas. RESUMO Este artigo apresenta uma metodologia para avaliar os custos nivelados da eletricidade (Levelized Cost of Electricity-LCOE), em plantas fotovoltaicas (Photovoltaic - PV) em grande escala. Para esse propósito se propõe uma desagregação detalhada dos LCOE a partir de uma rigorosa taxonomia que avalia os Custos de Investimento (IC, por suas siglas em inglês) e as Despesas de Operação (Operations and Maintenance - O&M). Partindo da estrutura da Administração da Informação Energética (Energy Information Administration - EIA) que desagrega os IC em cinco componentes, adicionamos outro nível de desagregação chamado de "elementos". Também é apresentada uma nova estrutura para desagregar os custos de O&M. A metodologia é avaliada em plantas PV de 20MW e 150 MW PV hipoteticamente localizadas no município de Uribia (Guajira - Colômbia). Da mesma forma, desenvolve-se uma análise de sensibilidade determinística empregando fatores como o Custo Médio ponderado de Capital (Weighted Average Capital Cost - WACC), a energia produzida, as despesas de O&M e os IC para viabilizar as decisões dos investidores.

Introduction: This paper studies the potential effects of a new regulation to promote the development of renewable energy technologies in Colombia. Methods: This work establishes a methodology to include the effects of tax incentives in the calculation of the Levelized Cost of Electricity (LCOE). Two incentives are analyzed: tax deductions on the investment and accelerated depreciation on assets. Results: The first calculation shows up to 20% reduction in the LCOE; unfortunately, the regulation restricts small or new business from applying for all incentives. For this reason, two complementary mechanisms are proposed to allow small business ventures, such as forest biomass projects, to apply for incentives. As a result, a 30% reduction in the LCOE is obtained for photovoltaics (PV) and 15% for forest biomass. Conclusions: The deducted tax factor permits the direct computation of a tax-adjusted LCOE, avoiding extensive cash flow calculations. The high potential of biomass resources in Colombia and the proposed mechanisms can push LCOE prices lower than the grid parity cost in most isolated regions. This represents a great opportunity in Colombia because of the huge amount of biomass resources and the potential to create new job opportunities. Resumen Introducción: En este artículo se estudian los efectos potenciales de la nueva regulación para promover el desarrollo de las tecnologías renovables en Colombia. Métodos: Se estableció una metodología para incluir los efectos de los incentivos de impuestos en el cálculo de los Costos Nivelados de Energía Eléctrica (LCOE, por su sigla en inglés). Se analizaron dos incentivos: deducción de impuestos en la inversión y depreciación acelerada de activos. Resultados: Los primeros cálculos muestran hasta un 20 % de reducción en los LCOE; desafortunadamente, la regulación no permite que pequeños o nuevos proyectos puedan aplicar a todos los incentivos. Por esta razón, se propusieron dos mecanismos complementarios para permitir que pequeños proyectos puedan aplicar a los incentivos. Como resultado se obtiene 30 % de reducción en los LCOE para generación fotovoltaica y 15 % para generación basada en biomasa forestal. Conclusiones: El factor fiscal deducido permite el cálculo directo de los LCOE ajustados y evita la elaboración de extensos flujos de caja. El alto potencial de biomasa en Colombia y los mecanismos propuestos permiten obtener LCOE menores que los precios de paridad de red en la mayoría de las zonas no interconectadas. Esto representa una gran oportunidad en Colombia, dado el gran potencial de este recurso y la posibilidad de crear nuevas oportunidades de empleo.

This paper proposes a model of the bridgeless PFC (Power Factor Correction) boost rectifier for control purposes based on an averaged small-signal analysis. From circuital laws, four operation modes are defined and explained, ensuring a relationship of physical variables in the converter. Based on the proposed model, two-loop cascade control structures composed of Proportional-Integral (PI) lineal controllers are proposed. Design consideration for dimensioning reactive elements is included, providing minimum values for their inductance and capacitance. Implementation of a laboratory prototype of 900 W and experimental results are presented to validate and reaffirm the proposed model. Experimental results demonstrate that the use of the bridgeless PFC boost converter model allows the Power Factor ( PF ) to be elevated up to 0.99, to reduce the THD i (Total Harmonic Distortion of the Current) to 3.9% and to control the DC voltage level on output. Compliance of standards of power quality EN 61000-3-2 (IEC 1000-3-2) are experimentally verified. RESUMEN Este artículo propone un modelo para rectificadores elevadores PFC (Power Factor Correction por sus siglas en inglés) sin puente para propósitos de control y basado en el análisis del promedio de pequeña señal. A partir de las leyes circuitales, cuatro modos de operación son definidos y explicados, asegurando una relación entre las variables físicas del convertidor. Basados en el modelo propuesto, dos lazos cerrados de control compuestos por controladores lineales Proporcionales e Integrales (PI) son propuestos. Algunas consideraciones de diseño para dimensionar los elementos reactivos son incluidas, de tal forma que se obtienen valores mínimos para su inductancia y capacitancia. Se presenta la implementación de un prototipo de 900 W con resultados experimentales que permite validar y reafirmar el modelo propuesto. Los resultados experimentales demuestran que el uso del convertidor PFC permite elevar el factor de potencia FP a 0,99 o más y reducir el THD i (Total Harmonic Distortion of the Current por sus siglas en Inglés) a 3,9 %, además de controlar el bus DC en la salida. Se verifica experimentalmente que el convertidor PFC desarrollado está de acuerdo con los estándares de calidad de la potencia EN 61000-3-2 (IEC 1000-3-2).

RESUMEN: Este artículo presenta una metodología para evaluar los costos nivelados de la electricidad (Levelized Cost of Electricity) LCOE , en plantas fotovoltaicas (Photovoltaic - PV) a gran escala. Para ello se propone una desagregación detallada de los LCOE a partir de una taxonomía rigurosa que evalúa los Costos de Inversión (Investment Cost - IC )y los Gastos de Operación (Operation and Maintenance – O&M). Partiendo de la estructura de la Administración de Información Energética (Energy Information Administration – EIA) que desglosa los IC en cinco componentes, hemos añadido un nivel adicional de desagregación denominado elementos. Asimismo, una nueva estructura para desagregar los costos de O&M es presentada. La metodología es evaluada en plantas PV de 20 MW y 150 MW PV hipotéticamente ubicadas en el municipio de Uribia (Guajira Colombia). También se desarrolla un análisis de sensibilidad determinístico usando factores como el Costo Promedio Ponderado de Capital (WACC – Weighted Average Capital Cost), la energía producida, los gastos de O&M y los IC con el ánimo de facilitar las decisiones de los inversionistas. ABSTRACT: This paper presents a breakdown cost methodology to evaluate Levelized Costs of Electricity for large-scale Photovoltaic (PV) plants. The breakdown is based on a comprehensive taxonomy to evaluate Investment Costs (IC) and Operation and Maintenance (O&M) expenditures. We added an IC disaggregation level, called elements, on top of the five-component breakdown of the Energy Information Administration (EIA). In addition, a novel structure for disaggregating O&M costs is also proposed. The methodology is evaluated over a 20-MW and a 150-MW PV power plant hypothetically placed in the municipality of Uribia (Guajira Colombia). Also deterministic sensitivity analysis based on discount rate (WACC, Weighted Average Capital Cost), energy generated, O&M costs and IC is performed to aid investors in their decision.

En este artículo se analiza la importancia de incluir la educación financiera en el proceso de formación de los profesionales de la ingeniería. La educación financiera se hace cada vez más relevante dado el número creciente de productos que ofrecen los mercados financieros y su efecto en el desarrollo económico de los estados y la calidad de vida de sus ciudadanos. Es evidente que una de las principales causas de las últimas crisis económicas mundiales ha sido la carencia de este tipo de educación. Se analiza el concepto de educación financiera, su relevancia en el mundo moderno y su relación con la ingeniería económica. Finalmente, se describen los principales aspectos que deben ser incluidos en los currículos de ingeniería y se recomiendan algunas medidas para la puesta en práctica de estos conceptos. This paper discusses the importance of including financial education in the training process of engineering professionals. Financial education is becoming more relevant every day given the growing number of products offered by the financial markets and its effect on the economic development of the states and the quality of life of its citizens. It is evident that one of the main causes of the recent economic crisis has been the lack of this type of education. The concept of financial education, its relevance in the modern world and its relationship with the engineering economy are analyzed. Finally, the main aspects that should be included in the curricula of engineering are described and certain measures for the implementation of these concepts are recommended.

RESUMEN: Este artículo presenta un modelo para análisis de vulnerabilidad en sistemas de potencia usando una técnica de optimización metaheurística. En su versión tradicional, el problema de vulnerabilidad es abordado usando un modelo lineal de la red y considerando solamente el ataque a líneas o transformadores. El modelo propuesto en este artículo no solo considera el ataque a líneas y transformadores, sino también a generadores. Adicionalmente, utiliza un modelo no lineal de la red, lo que permite obtener soluciones más aproximadas a la realidad. El modelo es resuelto mediante la metaheurística GRASP (Procedimiento de Búsqueda Aleatoria Adaptativa Golosa). La solución del modelo permite identificar un conjunto de contingencias que hacen el sistema de potencia más vulnerable. Esta información ayuda al operador de la red a tomar acciones para proteger su sistema y disminuir el riesgo. ABSTRACT: This paper presents a power system vulnerability analysis model using a metaheuristic optimization approach. In its traditional version, the vulnerability problem is approached using a lineal model of the network and considering only the attack of lines or transformers. The proposed model in this paper considers not only the attack of lines or transformers but also the one of generators. Furthermore, a nonlinear model of the network is considered, allowing more approximate solutions to reality. The proposed model is solved by the GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedures) metaheuristic technique. The solution of the model allows identifying a set of contingencies that make the power system more vulnerable. This information helps the power system operator to take protective actions on the system and reduce risk.

Este artículo presenta un modelo para el Planeamiento Integrado de la Expansión en Generación y Transmisión (PIEGT). La contribución principal de este artículo consiste en la utilización de los índices nodales de Alivio de Carga en Transmisión Ponderada (WTLR, Weighted Transmission Loading Relief) para la identificación de nuevos candidatos de expansión (líneas y generadores). Los índices WTLR están dados en función de los factores de distribución de potencia y permiten medir la severidad de las sobrecargas, tanto en operación normal, como en contingencia (criterio N-1). La aplicabilidad del modelo propuesto se evaluó en el sistema de prueba IEEE RTS de 24 barras. El PIEGT se solucionó mediante la técnica de Algoritmos Genéticos Clasificados No-dominados II (NSGA-II, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) teniendo como objetivos la minimización de costos y la maximización de la seguridad del sistema. La inclusión de generación como alternativa en la expansión reduce el número de líneas de transmisión necesarias del plan de expansión, especialmente cuando se tienen en cuenta criterios de seguridad. This paper presents a model for the integrated Transmission and Generation Expansion Planning (TGEP). The main contribution of this paper lays in the use of the WTLR indexes (Weighted Transmission Loading Relief) for identifying new expansion candidates (lines and generators). The WTLR indexes are given as function of the distribution power factors and allow measuring the severity of overloads in normal conditions and under contingency (N-1 criterion). The applicability of the proposed model was tested in the IEEE RTS 24 bus power system. The TGEP was solved by means of the NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) with the aim of minimizing costs and maximizing system security. The inclusion of generators as expansion alternatives reduces the number of necessary transmission lines in the expansion plan, especially when security criteria are taken into account.

Se presenta un modelo de asignación óptima de presupuesto para mejoramiento de calidad del servicio en sistemas de distribución. El modelo consiste en un problema multiobjetivo que busca al mismo tiempo minimizar el costo de mantenimiento en sistemas de distribución y maximizar la reducción de la tasa de fallas. Este último objetivo se evalúa a través del indicador SAIFI (Frecuencia Media de Interrupción del Sistema). Para resolver el modelo propuesto se implementaron dos algoritmos poblacionales: Algoritmo Genético No-Dominado II (NSGA-II) y un Algoritmo Memético. Se realizan pruebas con dos sistemas eléctricos reales del Departamento de Antioquia en Colombia de 100 y 200 nodos, mostrando la aplicabilidad del modelo propuesto. Los frentes de Pareto óptimos obtenidos en la solución del problema muestran un set de posibles soluciones que representan un compromiso entre ambos objetivos y le dan al operador de red un estimado de cuánto debe invertir en mantenimiento para lograr un valor deseado del indicador SAIFI. This paper presents an optimal budget assignment model for improving quality service in distribution systems. The model consists on a multi objective problem which aims at minimizing maintenance costs in distribution systems while maximizing the reduction of faults rate. This last objective is measured through the SAIFI indicator (System Average Interruption Frequency Index). To solve the proposed model two algorithms were implemented: NSGAII (Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II) and a Memetic Algorithm. Several tests were performed with two real electrical systems of 100 and 200 nodes in the Department of Antioquia in Colombia, showing the applicability of the proposed approach. The optimal Pareto fronts obtained in the problem solution show a set of available options that represent a trade-off between both objectives and provides the system operator with an estimate of how much to invest in maintenance to achieve a desired value of the SAIFI indicator.

RESUMEN: En la última década, un gran número de trabajos de investigación han abordado el problema de la expansión de los sistemas de potencia, coordinando en un solo problema de optimización el planeamiento de expansión de la generación (GEP, Generation Expansion Planning) y el planeamiento de expansión de la transmisión (TEP, Transmission Expansion Planning). El GEP normalmente se lleva a cabo sin tener en cuenta las restricciones de red y desde una perspectiva energética. Por otro lado, el TEP busca encontrar los refuerzos en la red, que atiendan una demanda futura de forma económica y confiable. La integración de estos problemas ha sido abordada utilizando diferentes métodos, modelos y funciones objetivo. En este artículo se presenta una revisión bibliográfica del problema del planeamiento integrado GEP-TEP desde diferentes puntos de vista como su modelado, métodos de solución, consideraciones de confiabilidad, entre otros. En la literatura especializada se encuentran artículos de revisión que caracterizan de forma independiente los problemas GEP y TEP. Sin embargo, no se encuentran revisiones que aborden problema GEP-TEP integrado. Surge entonces la necesidad de caracterizar los aspectos del planeamiento de la expansión integrada de los sistemas de potencia, con el propósito de proporcionar herramientas de consulta para los investigadores en este campo. ABSTRACT: In the last decade a great number of research works have approached the power systems planning problem by coordinating in a single optimization problem the generation expansion planning (GEP) and the transmission expansion planning (TEP). GEP is usually carried out disregarding network constraints and under an energetic perspective. On the other hand, TEP aims to find network reinforcements that meet the expected demand in an economical and reliable way. The integration of these problems has been approached using different methods, models, and objective functions. This paper presents an exhaustive review of the integrated GEP-TEP problem from different points of view such as modeling, solving methods, reliability considerations, among others. There are review papers in the specialized literature that characterize the GEP and TEP problem independently. However, there are no reviews regarding the integrated GEP-TEP problem. So, it is needed to characterize aspects of the power systems integrated planning problem with the aim to provide consulting tools for researchers in this field.

A specialized genetic algorithm applied to the solution of the electric grid interdiction problem is presented in this paper. This problem consists in the interaction of a disruptive agent who aims at maximizing damage of the power system (measured as load shed), and the system operator, who implements corrective actions to minimize system load shed. This problem, also known as "the terrorist threat problem", is formulated in a bi-level programming structure and solved by means of a genetic algorithm. The solution identifies the most vulnerable links of the network in terms of a terrorist attack, providing signals for future reinforcement of the network or more strict surveillance of critical elements. The proposed approach has been tested on three case studies: a didactic five-bus power system, a prototype of the Colombian power system and the IEEE Reliability Test System. Results show the robustness and applicability of the proposed approach. En este artículo se presenta un algoritmo genético especializado aplicado a la solución del problema de interdicción. Este problema consiste en la interacción de un agente disruptivo que pretende maximizar el daño al sistema de potencia (medido en deslastre de carga), y el operador del sistema que implementa acciones correctivas para minimizar el deslastre de carga. Este problema, también conocido como "el problema del terrorista," es formulado en una estructura de programación binivel y solucionado mediante un algoritmo genético. La solución identifica los corredores más vulnerables de la red en términos de un ataque terrorista, suministrando señales para futuros refuerzos de la red o vigilancia más estricta de activos críticos. El enfoque propuesto ha sido probado en tres casos de estudio: un sistema didáctico de 5 barras, un prototipo del sistema colombiano y el sistema de pruebas de confiabilidad IEEE. Los resultados muestran la robustez y aplicabilidad de la metodología propuesta.

RESUMEN: En este artículo se presenta un algoritmo genético especializado aplicado a la solución del problema de interdicción. Este problema consiste en la interacción de un agente disruptivo que pretende maximizar el daño al sistema de potencia (medido en deslastre de carga), y el operador del sistema que implementa acciones correctivas para minimizar el deslastre de carga. Este problema, también conocido como “el problema del terrorista,” es formulado en una estructura de programación binivel y solucionado mediante un algoritmo genético. La solución identifica los corredores más vulnerables de la red en términos de un ataque terrorista, suministrando señales para futuros refuerzos de la red o vigilancia más estricta de activos críticos. El enfoque propuesto ha sido probado en tres casos de estudio: un sistema didáctico de 5 barras, un prototipo del sistema colombiano y el sistema de pruebas de confiabilidad IEEE. Los resultados muestran la robustez y aplicabilidad de la metodología propuesta. ABSTARCT: A specialized genetic algorithm applied to the solution of the electric grid interdiction problem is presented in this paper. This problem consists in the interaction of a disruptive agent who aims at maximizing damage of the power system (measured as load shed), and the system operator, who implements corrective actions to minimize system load shed. This problem, also known as “the terrorist threat problem”, is formulated in a bi-level programming structure and solved by means of a genetic algorithm. The solution identifies the most vulnerable links of the network in terms of a terrorist attack, providing signals for future reinforcement of the network or more strict surveillance of critical elements. The proposed approach has been tested on three case studies: a didactic five-bus power system, a prototype of the Colombian power system and the IEEE Reliability Test System. Results show the robustness and applicability of the proposed approach.

RESUMEN: Este artículo propone un procedimiento novedoso para el diseño del amortiguador RCD (Snubber RCD) en circuitos electrónicos de potencia con el objetivo de reducir el voltaje máximo (peak) transitorio en el apagado de los interruptores de potencia. El procedimiento incluye un método para la determinación de los elementos parásitos en el circuito de conmutación y la deducción matemática de las ecuaciones de diseño. El procedimiento propuesto se constituye en una herramienta útil para el análisis y el diseño del amortiguador RCD, aplicados en la mayoría de los circuitos electrónicos de potencia. Las ecuaciones de diseño deducidas permiten calcular teóricamente el valor del condensador y de la resistencia del amortiguador RCD en función de las reactancias parásitas del circuito implementado y del voltaje máximo de operación del interruptor, haciendo posible verificar mediante simulación el desempeño dinámico del circuito antes de la implementación experimental. El procedimiento y las ecuaciones de diseño son verificados en el laboratorio, corroborando la coherencia del análisis teórico con los resultados experimentales. ABSTRACT: This paper proposes a new procedure for the design of snubber RCD in power electronic circuits to reduce the peak transient voltage when the power switch is turned off. The procedure involves a method for the determination of parasitic elements in the switching circuit and the mathematical deduction of design equations. The proposed procedure is a useful tool for the analysis and design of snubber RCD circuits, used in the majority of power electronic circuits. The design equations obtained in this work allow the theoretical calculation of the value of the capacitor and of the resistance of the snubber RCD based on the parasitic reactances of the implemented circuit and the maximum operating voltage of the switch, allowing the verification through simulation of the dynamic performance of the circuit before the experimental implementation. The procedure and the design equations are verified in the laboratory, corroborating the consistency of the theoretical analysis with the experimental results. COL0010477

Este artículo presenta un análisis de los flujos de potencia ineficientes provocados por los convertidores de potencia. En base a la teoría de la potencia del estándar IEEE 1459 (2010) y partiendo de la potencia causada por las corrientes armónicas (DeI), se proponen las potencias DeI_low y DeI_high para cuantificar los flujos de potencia ineficiente provocados por los convertidores de potencia. La potencia DeI_low se debe a la existencia de componentes armónicas de corriente de baja frecuencia, mientras que la potencia DeI_high depende del número de pulsos utilizados en la modulación. Se presenta un análisis del intercambio de potencia entre el convertidor, la carga, y los semiconductores. También se incluyen resultados de simulación para un convertidor monofásico controlado mediante la modulación de ancho de pulso senoidal (SPWM, Sinusoidal Pulse Width Modulation) teniendo en cuenta la caída de tensión en los semiconductores de los interruptores de potencia y variando el número de pulsos de la modulación. This paper presents an analysis of inefficient power flows caused by power converters. Based on the power theory of the IEEE standard 1459 (2010) and starting from the power caused by harmonic currents (DeI), the power DeI_low and DeI_high are proposed for quantifying the inefficient power flows caused by power converters. The power DeI_low is because the existence of low-frequency harmonic currents, while the power DeI_high depends on the number of pulses used in the modulation. An exchange power analysis between the converter, the load, and the semiconductors is presented. There are also included simulation results for a single-phase converter controlled by a Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) taking into account the voltage drop in the semiconductors of power switches and changing the number of pulses in the modulation.

RESUMEN: En este trabajo se muestra la importancia del mantenimiento predictivo, algunas técnicas de diagnóstico y los resultados de algunos ensayos experimentales que se obtuvieron a partir de la medición del flujo axial de dispersión. También se describen los diferentes tipos de bobinas diseñadas en nuestro laboratorio para capturar la señal del flujo axial y las consideraciones económicas para implementar esta técnica de diagnóstico. ABSTRACT: This work shows the importance of a predictive maintenance program, the diagnosis techniques and the experimental results obtained from the measurement of the leakage axial flux to diagnosis in order to detect stator winding faults in induction motors. The types of coils designed to capture the axial flux signal and economic considerations to implement this diagnosis technique are also described. COL0010477

RESUMEN : Este trabajo trata sobre el dimensionamiento óptimo de microrredes (MGs) que utilizan generadores diésel para suministrar energía en zonas no interconectadas (ZNI). La MG en estudio integra generación fotovoltaica (PV) y diésel, un Sistema de Almacenamiento de Energía de Batería (BESS), y un inversor para la conexión entre los buses de tensión AC y DC. El Costo Nivelado de la Energía (LCOE) y el Costo Anual del Sistema (ASC) se consideran indicadores económicos; mientras que la Probabilidad de Pérdida de Carga (LPSP) se utiliza como un indicador de confiabilidad. Se consideran incentivos fiscales como los beneficios tributarios y la depreciación acelerada aplicados en Colombia para optimizar el dimensionamiento de cada elemento de la microred. Se presenta el modelo matemático de cada elemento de la MG. Las mediciones solares se realizaron en una estación meteorológica ubicada en el campus principal de la Universidad de Antioquia en Medellín, Colombia, a latitud 6.10 y longitud -75.38. La función objetivo busca minimizar el costo total del despacho de energía eléctrica a la carga. El modelo fue implementado en lenguaje de programación python considerando varios escenarios. Se evaluaron dos casos: el primero considera paneles fotovoltaicos, un BESS y un generador diésel, mientras que el segundo solo considera paneles fotovoltaicos y un BESS. Esta metodología se aplicó en Colombia; sin embargo, puede adaptarse fácilmente a otros países en desarrollo con incentivos fiscales similares. ABSTRACT : This paper deals with the optimal sizing of islanded microgrids (MGs) which use diesel generators for supplying energy in off grid areas. The MG under study integrates PV (PV) and diesel generation, a Battery Energy Storage System (BESS), and an inverter for the connection between AC and DC voltage buses. Levelised Cost of Energy (LCOE) and Annual System Cost (ASC) are considered as economic indicators; while Loss of Power Supply Probability (LPSP) is used as a reliability indicator. Fiscal incentives such as tax benefits and accelerated depreciation applied in Colombia are considered for optimizing the sizing of each microgrid element. The mathematical model of each element of the MG is presented. Solar measurements were taken at a weather station located in the main campus of Universidad de Antioquia in Medellín, Colombia at latitude 6.10 and longitude -75.38. The objective function is the minimization of the total energy delivered from the power sources that successfully meets the load. The model was implemented in python programming language considering several scenarios. Two cases were evaluated: the first one considers PV panels, a BESS and a diesel generator, while the second one only considers PV panels and a BESS. This methodology was applied in Colombia; however, it can be easily adaptable for other developing countries with similar tax incentives.

This paper proposes a new sliding surface for controlling a Semi-Bridgeless Boost Converter (SBBC) which simultaneously includes Power Factor Correction (PFC) and DC bus regulation. The proposed sliding surface is composed of three terms: First, a normalized DC voltage error term for controlling DC bus and rejecting DC voltage disturbances, normalization was performed for increasing system robustness during start-up and large disturbances. Second, an AC current error term for implementing a PFC scheme and guarantying fast current stabilization during disturbances. Third, an integral of AC current error term for increasing the stability of the overall system. Also, an Adaptive Hysteresis Band (AHB) is implemented for keeping constant the switching frequency and reducing the THDi. The proposed sliding surface was validated by means of sliding mode conditions and Lyapunov stability criteria. Simulations for comparing performance were performed between: a cascade PI control, a hybrid PI-Sliding Mode Control (PI-SMC), and Sliding Mode Control (SMC) with the proposed surface; additionally, it is presented an stability analysis for the proposed surface in start-up and under large perturbations. It is also presented experimental results for PI-SMC and SMC implemented in a SBBC prototype. The proposed surface implemented in the SMC presents the best dynamic behavior removing DC over voltages and responding faster under DC voltage changes or DC load current perturbations.

Nowadays the access to electrical energy has become fundamental for the development of any region. Nonetheless, in developing countries there still many communities without a proper access to this service. There are plenty of reasons that make difficult the electrification of rural areas, however Hybrid Renewable Energy (HRE) systems have become an attractive option to solve these problems and provide with energy rural areas. Among HRE systems, the Solar-Diesel is often employed because the abundance of the solar resource. Battery banks are used due to the low reliability of photovoltaic energy system makes necessary the storage of energy. In this work, only HRE system based on solar-diesel with batteries are considered. Due to the stochastic nature of the variable associated to an HRE system and the lack of information and technical knowledge on off-grid areas, the design process of these systems could be difficult. For this reason, it is developed a methodology that helps the sizing process of these systems to obtain the most reliable and economic solution. In this work, a sizing methodology including a PSO algorithm is developed based minimizing the levelized cost of energy and including, on the objective function, the annual cost of energy not supplied. Also, the sub-model for estimation of the solar resource and the load demand on the location are described and developed. A dispatch strategy that prioritize the use of renewable energy is explained and applied on the simulation of the HRE system. Three study cases are analyzed and discussed. Lastly, comparison with the software HOMER is performed and discussed. It is expected that this work assists the sizing and design process of HRE systems for off-grid locations minimizing the cost of energy and maximizing the reliability of these systems.

RESUMEN: En este trabajo se desarrolla una investigación semi-analítica en una topología de convertidor de medio puente de IGBT considerando carga constante. Se desarrolla un modelo analítico para las perdidas en el encendido. El comportamiento del diodo en recuperación inversa y su influencia en las pérdidas de potencia y el encendido del semiconductor opuesto son tratados bajo una consideración paramétrica. Para describir analíticamente las formas de onda en conmutación para un semiconductor dado se consideran la inductancia parásita, las capacitancias y conductancias del diodo, las capacitancias del IGBT, el tiempo de almacenamiento y otros factores, el enfoque general del trabajo permitiría aplicar los resultados a cualquier otro tipo de semiconductor tipo MOS. El comportamiento en el apagado y las pérdidas se investigación mediante un modelo de regresión. Los datos de distintas corridas por simulación, basados en el modelo físico del semiconductor, se utilizan para hallar las pérdidas de potencia en el apagado del IGBT. Un análisis estadístico se lleva a cabo para encontrar un polinomio apropiado que se ajuste a los datos. De igual manera, para describir una herramienta de verificación experimental del modelo desarrollado, se lleva a cabo medición indirecta de corriente. Esto en virtud de la necesidad de medir corriente de alta frecuencia con alta precisión. El circuito de aplicación es una carga inductiva con diodo paralelo. Se emplea un procesamiento digital de los datos de medición de voltaje a través de un alambre que se usa como señal de entrada para obtener la corriente a través de un semiconductor puesto en serie. ABSTRACT: In this work a semi-analytical investigation is performed on a two level IGBT half-bridge topology under the assumption of constant current load. An analytical model is developed for turn on losses. Diode reverse recovery behaviour and its influence on power losses and turn on switching of opposite semiconductor are investigated upon a parametric consideration. Stray inductance, diode capacitances and conductances, IGBT capacitances, storage time and other factors are considered in order to analytically describe switching waveforms for a given semiconductor, but in a general frame that could be applied upon any other MOS type semiconductor. Turn off behaviour and losses are investigated upon a regression model. Data of simulation runs based on physical model of semiconductor are used in order to find turn off losses of IGBT. A statistical analysis is performed in order to encounter appropriate polynomial fitting of data. Also, in order to describe an experimental verification tool for models developed, an indirect current measurement is performed. This is because transient behaviour of current is needed to be measured with high accuracy. The application circuit is a diode clamped-inductive. It is employed a digital data processing in which voltage across a wire is used as processed input data to obtain current through a series connected semiconductor.