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Diagnóstico del Aislamiento Eléctrico en Redes

Eléctricas de Media Tensión Mediante Medida de

Descargas Parciales

Aritz Hurtado

Research Engineer

Mikel Mendicute

Profesor e Investigador

I. Introducción

II. Sistema desarrollado

III. Diseño, simulación e implementación en MATLAB

IV. Conclusión

Índice

a.Sistema eléctrico

b.CBM Gestión de activos

c. Fuentes de DPs en la red

Introducción

ORMAZABAL & MU1

Sistema Eléctrico

Introducción

ORMAZABAL & MU2

3 ORMAZABAL & MU 2017

Condic

ión

Vida Útil

Commissioning

Mantenimiento

Correctivo

Mantenimiento

preventivo

Monitorización

Periódica

Monitorización

Continua

CBM – Gestión de activos

Introducción

Fuentes de DPs en la red de distribución

4 2017

Internal / Surface

Surface

(Incorrect Earth

Braid Placement)

Incorrect installation

of cables and

components

Instalación incorrecta

de bornas, cables,…

DPs internas/superficiales

en cables de MT

Puestas a tierra

incorrectas

ORMAZABAL & MU

Introducción

a. Sistema objetivo

b. Fases del desarrollo

c. Punto de medida

d.HW desarrollado

e.HMI Interfaces

Sistema desarrollado

ORMAZABAL & MU5

20176 ORMAZABAL & MU

Sistema desarrolladoSistema objetivo

Fases del desarrollo

7 2017

Hard

ware

Soft

ware

Benchmarking Proof of Concept Industrial Prototype

ORMAZABAL & MU

Sistema desarrollado

8 2017

• Sistema compatible con acoplos inductivos y capacitivos

• Acoplo capacitivo Ormazabal ekorEVT-C (hasta 36kV)

▪ HF BW – 2 to 32MHz

▪ LF BW – 25 to 500 Hz

ORMAZABAL & MU

Punto de medida

Sistema desarrollado

9 2017

AFE

3x HF | 80MS/s | 14 bit

3x LF | 100kS/s | 10 bit

3x CAL/REF injector

Comms

GBE

Serial Port

GPS

Aux

RS232 / RS485

DI / DO

Leds

ORMAZABAL & MU

HW desarrollado

Sistema desarrollado

10 ORMAZABAL & MGEP 2017

HMI Interfaces: WEB

Sistema desarrollado

11 ORMAZABAL 2017

• SCADA / 104 / Modbus Integration

• Generación de alarmas

• Reporte de tendencias

HMI Interfaces: SCADA

Sistema desarrollado

a. Simulación

b. Implementación previa

c. Implementación en HDL Coder

d. Comparación resultados

e. Integración con el Zynq

f. Implementación software vs lógica

programable

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

ORMAZABAL & MU12

13 2017

Se ha trabajado durante varios años (Ormazabal+MU) en el diseño y validación por simulación de:

- Modelos de propagación de cables de media tensión.

- Detección y clasificación de descargas parciales.

Simulación: Diseño y validación de algoritmos.

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

ORMAZABAL & MU

14 2017

Procesamiento de hasta 24M muestras tomadas en 100

ms.

Filtrado, detección de picos, ventanas, etc.

DMA de las muestras de los ADC a la DDR externa.

Todo en software:

Varios segundos por canal de captura.

Lógica programable infrautilizada.

ORMAZABAL & MU

Implementación previa en C de los algoritmos de detección de descargas parciales

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

15 2017

Se ha realizado la implementación desde MATLAB utilizando HDL Coder.

Se han utilizado los algoritmos originales (MATLAB) y el código C (MEX-file) como testbench.

Versión MATLAB de HDL Coder (sin Simulink).

ORMAZABAL & MU

Implementación FPGA empleando HDL Coder

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

16 2017ORMAZABAL & MU

Comparación resultados entre MATLAB original, implementación en C y HDL Coder

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

17 2017

Desarrollado periférico controlado por bus AXI (empleando HDL Coder) y código VHDL para escribir todos

los resultados por DMA a la DDR externa.

3 x HF ADCs

3 x LF ADCs

3 x DMA (Resultados)

Config

ORMAZABAL & MU

Integración con el PS del Zynq

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

18 2017

Integración en un proyecto mucho más complejo como periféricos AXI

ORMAZABAL & MU

Integración con el PS del Zynq

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

19 2017

Reducción del tiempo de cómputo x10.

Carga CPUs liberada para otro tipo de tareas.

Ocupación PL (FPGA) del 40% al 85% (7035)

Refresco de resultados en el servidor web cada ½ s

Implementación de coma fija, sacrificando precisión

por velocidad.

ORMAZABAL & MU

Implementación software (C) vs lógica programable (VHDL)

Diseño, simulación e implementación en MATLAB

a. Resumen

b. Ventajas de MATLAB y HDL Coder

Conclusión

ORMAZABAL & MU20

21 2017

Trabajo conjunto entre Ormazabal y MU en detección, localización y clasificación de

descargas parciales.

Simulaciones previas realizadas en MATLAB con capturas reales.

Implementación de sistema de detección de descargas parciales sobre plataforma

Zynq.

Realizada implementación en HDL Coder que permite reducir x10 el tiempo de

cómputo respecto a implementación en C.

ORMAZABAL & MU

Resumen

Conclusión

22 2017

Facilidad de simulación de algoritmos de procesado de señal en C, MATLAB y

VHDL.

Posibilidad de comparar de forma gráfica o numérica todas las señales en todos los

puntos del diseño tanto en el algoritmo MATLAB inicial como sus versiones en C o

VHDL.

Generación y validación automática de código VHDL.

Implementación en coma fija y su validación.

Trazabilidad de los algoritmos desde primeras simulaciones a implementación final.

ORMAZABAL & MU

Ventajas de MATLAB y HDL Coder

Conclusión

23 ORMAZABAL & MU

El proyecto OPTIMUS ha sido financiado por el ministerio de Economía y Competitividad

en la convocatoria “Retos Colaboración 2014”