RESUMEN
La presente tesis doctoral abarca el área de los sistemas de medidas de la potencia eléctrica basados en la teoría de la potencia eléctrica definida por el IEEE Std.1459-2000, en sistemas trifásicos a cuatro hilos. Se analiza y se implementa un sistema de medidas digital basado en dicha teoría que permite medir cada uno de los términos propuestos en el IEEE Std.1459-2000 que representan los distintos fenómenos eléctricos eficientes y no eficientes que se pueden dar en este tipo de sistemas.
Se realiza un análisis sobre las teorías de la potencia eléctrica más actuales y se analiza en profundidad la teoría de la potencia eléctrica definida en el IEEE Std.1459-2000 para los distintos tipos de sistemas eléctricos. Se aporta en la tesis una nueva descomposición de la potencia de desequilibrio definida en el IEEE Std.1459-2000, dando lugar a unos nuevos términos que cuantifican de forma independiente el desequilibrio provocado por los usuarios (cargas no equilibradas) y el desequilibrio debido a las tensiones de la red eléctrica. Se incluyen además unos nuevos factores de mérito que permiten cuantificar de una forma más eficiente cada uno de estos desequilibrios los cuales pueden ser incluidos en los equipos de medidas basados en dicha teoría para medir o penalizar a los usuarios.
Para la implementación del sistema de medidas digital se propone en esta tesis la utilización de un sistema de sincronización capaz de sincronizarse con la componente fundamental y de secuencia positiva de las tensiones de red. El sistema de sincronización está compuesto por: un filtro pasabanda SOGI (Second Order Generalized Integrator), un sistema para la obtención de la secuencia positiva a través del método de la DSC (Delayed Signal Cancellation) y por un SPLL (PLL software).
Se presenta el análisis y diseño de cada uno de los subsistemas (sistema de sincronización y sistema de medidas) que integran el sistema de medidas completo. El sistema de sincronización se encarga de sincronizarse con la componente fundamental de secuencia positiva de las tensiones de red y el algoritmo de medidas, se encarga de realizar todos los cálculos necesarios para llevar a cabo la cuantificación de los términos de potencia, definidos en el IEEE Std.1459-2000, donde a partir de las tensiones y corrientes muestreadas en el punto de conexión, se llevan a cabo todas las operaciones necesarias para obtener los términos definidos en dicho estándar y los nuevos términos propuestos en esta tesis.
Para la visualización de los términos medidos por el sistema de medidas propuesto, se desarrolla un sistema monitor implementado en el lenguaje de programación Visual Basic.NET, que a través de un PC permite visualizar y almacenar todas las variables medidas.
Se presentan los resultados de simulación y experimentales del sistema de medidas diseñado para diferentes tipos de carga y condiciones de alimentación para contrastar el cumplimiento de la IEEE Std1459 y las aportaciones de la presente tesis. Además se presenta una comparativa entre el sistema de medidas digital desarrollado en esta tesis y un sistema de medidas comercial para distintas condiciones de tensión de alimentación y corrientes de carga que se han llevado a cabo.
Finalmente se incluyen las conclusiones, aportaciones, líneas de trabajo futuro y las publicaciones derivadas de los resultados de investigación de la tesis doctoral.