Maestría en Ingeniería Eléctrica
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Publicación Acceso abierto A demand response program for isolated PV systems based on the state of charge of the battery and the prediction of demand and generation of electric power(Uniandes, 2018) Pestana Calderín, José Ernesto; Quijano Silva, Nicanor; Jiménez Vargas, José Fernando; Obando Bravo, Germán DaríoThe electrification of rural areas is limited by the difficult access, the unsustainability of energy projects and the low participation of the community in the designs. Isolated photovoltaic systems are a first-hand solution, but for its sustainability it is necessary to know information in real time to estimate the future state of the system and send signals to users. In this article, we propose a methodology that optimizes the available energy resources of a microgrid through a demand response program based on dynamic prices given by the state of charge of the battery. We propose a real-time measurement system that feeds a database and we use prediction methods such as Support Vector Machine (SVM) and Extreme Learning Machine (ELM) to calculate the demand and generation of electrical energy one day in advance. community. Simulations of results are presented to evaluate the performance of the forecast methods and the behavior of the DR program.Publicación Acceso abierto A novel methodology of reliability assessment for VSC-HVDC grids(Uniandes, 2019) Pérez Palacios, María Fernanda; Ríos Mesías, Mario AlbertoA complete reliability evaluation methodology for DC grids has not been developed in detail. This paper presents a novel methodology for assessing the reliability of VSC-HVDC grids. First, a reliability model of a VSC-HVDC system is obtained from reliability parameters based on historical data records of outputs of each component. Then, an N-2 contingency analysis is performed to detect DC grid weaknesses and two types of remedial actions are implemented to maintain the whole system in a stable condition. The remedial actions are applied when a DC system operating limits violation occurs, those include topology changes in the grid and adjustments in the power flow by means of an increase or decrease of power supplied by the converter stations. Furthermore, two sets of new reliability indices are defined. The proposed methodology is applied to perform a reliability assessment of the CIGRE B4 DC grid test system and the results are presented. The numerical results shows the expected behavior, remedial actions are effective for all contingencies, reliability indices are consistent and are complementary to the classic indices. This work is useful for planning and operation of grids based on VSC-HVDC technology.Publicación Acceso abierto Acoplamiento de modelos energéticos OSeMOSYS y PyPSA para la planeación del sistema eléctrico colombiano(Universidad de los Andes, 2026-01-30) Caballero Espinosa, Andrés Felipe; Jimenez Estevez, Guillermo Andres; Saldarriaga Cortes, Carlos Arturo; Marín Collazos, Luis GabrielLa transición energética hacia sistemas eléctricos con alta penetración de fuentes renovables variables plantea nuevos desafíos para la planeación del sistema eléctrico, particularmente en la coherencia entre las decisiones de expansión de largo plazo y su viabilidad operativa en horizontes horarios. En Colombia, la planeación energética se ha basado tradicionalmente en modelos de optimización de capacidad con resolución temporal agregada, lo cual puede ocultar restricciones operativas relevantes asociadas a flexibilidad, despacho y red de transmisión. Esta tesis propone y evalúa una metodología integrada de planeación energética que acopla un modelo de expansión de largo plazo (OSeMOSYS) con un modelo de simulación operativa horaria con representación explícita de la red (PyPSA), aplicada al Sistema Interconectado Nacional colombiano. La metodología permite transferir de manera estructurada los resultados de expansión óptima hacia un entorno de validación operativa, incorporando restricciones técnicas como balance nodal, límites de generación, rampas y capacidad de transmisión, y evaluando su coherencia técnica en operación real. El análisis se desarrolla para los años 2024, 2028 y 2035, considerando escenarios de crecimiento de la demanda y mayor participación de renovables variables. La evaluación operativa se realiza sobre periodos horarios representativos, seleccionados para capturar las dinámicas más relevantes del sistema manteniendo la viabilidad computacional del modelo. A partir de un proceso secuencial–iterativo, se identifican posibles inconsistencias entre las decisiones óptimas de inversión y la operación del sistema, permitiendo ajustar los supuestos de expansión hasta alcanzar coherencia entre ambos niveles de modelado. Los resultados muestran que, a medida que aumenta la penetración de energías renovables variables, se incrementan los requerimientos de flexibilidad operativa y la importancia de considerar explícitamente restricciones de red en la planeación. Finalmente, la tesis aporta un marco metodológico reproducible y basado en herramientas de código abierto, que complementa los enfoques tradicionales de planeación energética en Colombia y puede servir como referencia para el análisis de escenarios de transición energética con mayor realismo técnico-operativo.Publicación Acceso abierto Adaptive POD for power system with high wind power penetration level(Uniandes, 2019) Restrepo Lara, Daniel Sebastián; Ríos Mesías, Mario Alberto; Ramos López, Gustavo Andrés; Marulanda, Agustín"With the insertion of non-synchronous energies such as, solar and wind energy, the power systems face new challenges to maintain reliability and safety in the electric service. For this purpose, this paper proposes an adaptive supplementary controller based on a model as a reference for the improvement of damping of weak electromechanical modes. Additionally, the supplementary controller uses fuzzy logic as an adjustment mechanism for the tuning the proportional gain in the time. The methodology is tested on a proposed test system that replaces a quarter of the total installed generation for doubly fed induction generator (DFIG)-based wind farm and aggregated an external HVDC connection with 600MW. The performance of the proposed control is compared to classic control with Power Oscillation Damping (POD)."--Tomado del Formato de Documento de Grado.Publicación Acceso abierto Advanced management of photovoltaic systems using SCADA and machine learning techniques(Universidad de los Andes, 2025-05-29) Urbano Ordoñez, Juan Felipe; Ramos López, Gustavo; Giraldo Trujillo, Luis Felipe; Ríos Mesías, Mario AlbertoThis article presents a tool for the management of Solar Photovoltaic Systems (SPVS) which integrates Machine Learning (ML) techniques with capabilities of SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) systems to enable real-time energy production estimation and anomaly detection. Based on a literature review and interviews with industry professionals, the need for solutions that effectively integrate these technologies was identified, and a modular architecture was proposed that connects a SCADA system with an artificial neural network (ANN) model. A real medium-scale SPVS located in Colombia was used as experimental environment for testing this proposal. According to the results, the ML-based model offers superior performance compared to traditional mathematical models, particularly in its capacity for adaptation to variable conditions and in the precision of predictions, which confirms its potential for practical applications in energy supervision and control.Publicación Acceso abierto Algoritmo de protección en el dominio del tiempo(Uniandes, 2019) Tituaña De La Vega, Mario Fernando; Ramos López, Gustavo Andrés; Sorrentino, Elmer; Oliveira de Jesus, Paulo Manuel deEste documento presenta una alternativa de detección y caracterización de fallas, monofásicas, bifásicas, bifásicas a tierra y trifásicas, en el sistema de potencia, aplicando un algoritmo de protección en el dominio del tiempo, con la finalidad de reducir el tiempo de apertura en presencia de la falla, utilizando archivos comtrade con información de las mediciones de corriente y voltaje en cada una delas fases ABC, y por medio de la trasformada de Clarke se utilizó los resultados de V{alfa},V{beta},I{alfa} y I{beta}, como datos para el algoritmo de protección propuesto, indicando: la detección, dirección, tipo y zona de la falla. En este documento en el caso de prueba se propuso nombrar a los relés como RCT (Relé de trasformada de Clarke), los resultados obtenidos al usar el algoritmo de protección muestran una apertura de relé en tan solo 1/4 de ciclo al ocurrir la falla, lo que permite una rápida detección de las fallas y reducción del tiempo.Publicación Acceso abierto Algoritmo de ubicación de fallas de un terminal basado en modelos de machine learning(Uniandes, 2018) Bohórquez Muñoz, Juan Pablo; Ramos López, Gustavo Andrés; Ríos Mesías, Mario Alberto; Montenegro Martínez, Davis"Los algoritmos de ubicación de fallas de un terminal basados en la impedancia son los más usados en la actualidad y están sujetos a diversas fuentes de error. Con el objetivo de superar estas limitaciones, el proyecto busca desarrollar un nuevo método basado en técnicas de machine learning que utilice únicamente las señales de corriente de uno de los terminales de la línea protegida. La transformada de Clarke y la distribución de energía por niveles wavelet se utilizan para procesar las señales, obteniendo resultados satisfactorios."--Tomado del Formato de Documento de Grado.Publicación Acceso abierto Alternativa de desarrollo del Proyecto Sinea en HVDC(Uniandes, 2019) Ayo López, Alex Mauricio; Ríos Mesías, Mario Alberto; Oliveira de Jesus, Paulo Manuel de; Caro Camargo, Marco Antonio"El desarrollo de interconexiones eléctricas sobre las redes de los países de la Comunidad Andina de Naciones (CAN) ha sido una de las propuestas de desarrollo energético, económico y social que no ha podido concluirse completamente por restricciones técnicas de las redes HVAC como problemas de sincronismo entre redes, distancias entre cargas y subestaciones, trazado de servidumbre por áreas protegidas (parques nacionales, reservas naturales, etc.) y expectativas de máxima potencia a transferir. La madurez a la cual los sistemas HVDC-VSC han llegado, permiten ser considerados como una respuesta adecuada para sobrellevar las restricciones mencionadas en las redes HVAC. Es así que en este trabajo se desarrolla una alternativa de implementación de interconexión eléctrica mediante tecnología HVDC-VSC en las interconexiones bilaterales que la CAN propone con el proyecto del Sistema de Interconexión Eléctrica Andina (SINEA)."--Tomado del Formato de Documento de Grado.Publicación Acceso abierto Amortiguamiento de oscilaciones electromecánicas en un enlace HVDC-VSC embebido mediante control suplementario(Uniandes, 2018) Santos Carretero, Daniel Felipe; Ríos Mesías, Mario Alberto; Ramos López, Gustavo Andrés; Chavarro Leal, ÁlvaroEl amortiguamiento de los modos electromecánicos débiles puede ser mejorado mediante el uso de controladores suplementarios colocados en las estaciones de conversión de las líneas de corriente continua de alta tensión (HVDC) embebidas basadas en la tecnología de convertidores de fuente de tensión (VSC). Para este propósito, se proponen algunos controladores robustos H infinito basados en modelos lineales locales de una sola entrada y una sola salida (SISO) del sistema de alimentación ubicados en la estación del inversor o en la estación del rectificador. Sin embargo, cuando se tiene una línea HVDC embebida es útil coordinar los controladores suplementarios en las estaciones de conversión para mejorar la amortiguación en diversos modos electromecánicos del sistema AC. En este trabajo se propone una metodología de cálculo de controladores complementarios coordinados H infinito situados en cada estación convertidora (inversor y rectificador) basada en la modelización de la dinámica del sistema de potencia por áreas y la computación de modelos...Publicación Acceso abierto Análisis comparativo de métodos metaheurísticos de clasificación(Uniandes, 2006) Marcucci Bustos, Adriana; Gauthier Sellier, AlainPublicación Acceso abierto Análisis de contratos y metodología de valoración (pricing) de opciones plan vanilla, con subyacente precio Spot del mercado eléctrico colombiano(Universidad de los Andes, 2017) Rodríguez Rojas, Jairo Alejandro; Cadena Monroy, Ángela Ines; 41749946The incorporation of derivative instruments into the electricity market in Colombia allows this to be more liquid, in addition it would allow great flexibility to the agents to adjust their desired hedges with the instruments available in that market, the Colombian market only has a financial market of energy futures Which is in development. Looking at previous work, we found previous developments that demonstrate how a reduced amount of plain vanilla derivatives, if offered by the market, can meet the market coverage needs of any market participant, to evaluate the actual incorporation of these alternatives into market, isnecessary an appropriate valuation of the instruments to be offered in the market, traditional methodologies such as the Black-Sholes formula for example, do not allow direct application for the particularities of the commodity kWh, as its non-storability, for example, Obeys to a geometric Brownian movement, therefore we searched for methodologies more in line with these needs...Publicación Acceso abierto Análisis de factibilidad para la implementación de centrales de concentración solar de potencia (CSP) en el departamento de La Guajira(Universidad de los Andes, 2021) Bermudez Arias, Alberto Jose; Jiménez Estévez, Guillermo Andrés; Saldarriaga Cortés, Carlos Arturo; Bressan, Michael; Barraza Vicencio, Rodrigo SebastianEsta tesis presenta un análisis de factibilidad para la implementación de una planta de concentración solar de potencia (CSP) de torre central en el departamento de La Guajira. Se determinaron las zonas potenciales a partir de los recursos mínimos necesarios como irradiación directa normal, terreno disponible, pendiente del terreno, áreas restringidas por parques naturales, áreas licenciadas por los parques eólicos en construcción y acceso a la red existente. El costo nivelado de la energía (LCOE) fue calculado para las zonas potenciales, el CAPEX y el OPEX están en función de la ubicación de la planta CSP. Se propuso una planta CSP-Torre central de 120 MW con 13 horas de almacenamiento térmico. Se sugieren algunas buenas practicas nacionales e internacionales en referencia a los impactos sociales y ambientales que puede ocacionar la implementación de una planta CSP en la comunidades del departamento de La Guajira. Los resultados revelaron zonas con potencial para el desarrollo de plantas CSP-Torre central a gran escala. La mejor zona muestra un LCOE de 118 USD/MWhPublicación Acceso abierto Análisis de fallas en DC en sistemas VSC-HVDC y sus impactos en sistemas AC(Universidad de los Andes, 2021) Murillo Zúñiga, José Antonio; Ríos Mesías, Mario Alberto; Oliveira de Jesus, Paulo Manuel de; Moreno Chuquen, RicardoEste trabajo presenta una metodología de análisis de impactos en redes AC ocasionados por fallas en la etapa DC, buscando al mismo tiempo generar estrategias de mitigación, mediante adecuadas selección e implementación de controladores en estaciones VSC-HVDC. En primera instancia y una vez se tiene el sistema que se va a estudiar, se evalúa el impacto intrínseco de la implementación de una etapa DC en un sistema de potencia, para esto se realiza un análisis de cortocircuito con y sin aportes de las estaciones VSC a la falla. Posteriormente, se busca caracterizar el sistema, para ello se aplican fallas monopolares y bipolares en la red DC, y se evalúa la respuesta dinámica. Una vez se identifican los principales problemas del sistema, se procede a escoger el método de control y a realizar la implementación, esta etapa se debe realizar en cada una de las estaciones de conversión considerando las características de cada uno de los subsistemas que se generen a partir de la inclusión de una red HVDC. Una vez el control ha sido implementado, se repite el procedimiento de aplicación de fallas monopolares y bipolares, buscando validar la mejora en la respuesta dinámica del sistema. Finalmente, se evalúa el comportamiento bajo diferentes condiciones de operación con los controladores, esto implica realizar un estudio de pequeña señal en el sistema. Los resultados reflejan la importancia de considerar perturbaciones y fallas en DC para la construcción del sistema de control de las estaciones de conversión, así como para el mejoramiento del comportamiento dinámico de la red AC, especialmente en subsistemas de baja masa inercial y que tienden a sufrir problemas de estabilidad de frecuencia.Publicación Acceso abierto Análisis de fallas en líneas de transmisión con compensación serie en el dominio de la frecuencia(Uniandes, 2019) Rincón Contreras, Eduardo Andrés; Ramos López, Gustavo Andrés; Ríos Mesías, Mario Alberto; Sorrentino Ramírez, ElmerEn este documento se presenta el análisis y caracterización de fallas en líneas de transmisión con compensación serie. Además, se evidencia la reducción en el desempeño de las protecciones convencionales por los efectos de resonancia, polaridad inversa de voltaje y de corriente, los cuales son causados por esta compensación. Por consiguiente, se plantea como alternativa de análisis las cantidades incrementales, cuando ocurren diferentes tipos de falla a lo largo de la línea con diferentes factores de compensación. Esta permite identificar, clasicar, ver la dirección y calcular la distancia de la falla. El flujo prefalla no se tiene en cuenta en este análisis. Finalmente, los valores teóricos son conformados por medio de una herramienta computacional, desarrollada para este estudio, y luego comparados con los valores simulados en el sistema propuesto.Publicación Acceso abierto Análisis de funciones de protección convencionales y no convencionales en generadores, ante fenómenos de oscilaciones en sistemas de potencia(Uniandes, 2018) Gutiérrez Morales, Mario Tano; Ramos López, Gustavo Andrés; Ríos Mesías, Mario Alberto; Gallego, César"Las características de protección usadas para la detección de oscilaciones de sistemas de potencia son ajustadas bajo las recomendaciones de los manuales de los equipos y validadas a través de estudios de estabilidad transitoria. Una vez ajustadas las características, los parámetros no varían, aun cuando se presentan cambios topológicos en el sistema, lo que abre la posibilidad de presentar una operación errónea de la protección, ya sea por no considerar casos de falla especiales durante el estudio, o por errores en la programación de los equipos, debido al alto número de ajustes que se requieren con los relés numéricos existentes. En este trabajo se presentan casos en los cuales se refleja la omisión del disparo ante una condición de deslizamiento de polos del generador, usando los algoritmos convencionales y se plantea el uso de algoritmos no convencionales combinados con la teoría de potencia instantánea para analizar las condiciones de oscilación en el marco del tiempo. Finalmente se propone un algoritmo que opera con un número mínimo de ajustes que permitirá reducir los errores que se dan durante la puesta en servicio de las protecciones del generador."--Tomado del Formato de Documento de Grado.Publicación Acceso abierto Análisis de la calidad de la potencia eléctrica de la generación distribuida en sistemas de distribución de energía eléctrica(Uniandes, 2004) Abril Fedrigo, Diego; Rueda de Torres, María TeresaPublicación Acceso abierto Análisis de la implementación de cargos nodales en el SIN(Uniandes, 2018) Piñeros Pardo, David Alejandro; Cadena Monroy, Angela Inés; Morillo Carrillo, José Lenin; Oliveira de Jesus, Paulo Manuel de; Castillo, JaimeActualmente el mercado eléctrico colombiano utiliza un esquema de precio único en todos los nodos de la red para liquidar las transacciones de generación. Otros países han implementado esquemas de precios nodales o precios zonales (que promedian los precios en nodos vecinos), que corrigen las ineficiencias asociadas a los subsidios cruzados implícitos de los esquemas uninodales y dan señales de inversión eficiente a recursos distribuidos. Se realizó una estimación de los costos zonales que tendría Colombia en el periodo 2015-2024, encontrando que entre 2015 y 2018, cuando la infraestructura de transmisión de energía está congestionada, existen costos significativamente diferentes entre regiones, siendo el costo de Caribe un 18% superior al promedio, y el de San Carlos (Antioquia) un 30% inferior. A partir de 2018, cuando se expande la red de transmisión, los costos convergen. Se calcularon impactos distribucionales significativos, especialmente para los generadores hidroeléctricos concentrados en Antioquia, y para la demanda de la costa Caribe...Publicación Acceso abierto Análisis de opciones de inversión en gas natural licuado en Colombia en un marco de integración energética regional(Uniandes, 2010) Delgado Cadena, Ricardo; Cadena Monroy, Angela InésEn este documento se plantean y analizan diferentes escenarios probables en el futuro energético colombiano con el fin de evaluar los requerimientos y viabilidad financiera de un proyecto de importación/exportación de gas natural licuado (GNL). Se considera la información disponible acerca de la situación actual del gas natural en el país, las perspectivas de incorporación de nuevas reservas, los proyectos de integración energética con los países de Centroamérica y los impactos de estos factores en la viabilidad y necesidad de instalaciones de GNL locales. Haciendo uso del modelo MARKAL se estudia la participación del gas natural y del GNL en la canasta energética de largo plazo en Colombia. Haciendo uso de la característica estocástica del modelo se incorpora la incertidumbre en el precio futuro de los combustibles fósiles. Se analiza financieramente un proyecto de GNL en el que se incluyen las flexibilidades operativas propias para un proyecto de este tipo en Colombia utilizando opciones reales. Así mismo, se formula un conjunto de estrategias preliminares que puedan ser de utilidad para los hacedores de política y para los inversionistas al analizar opciones de suministro e inversión en el sector. En todos los casos, la exportación y posterior importación de GNL aparece como estrategia óptima para minimizar los costos del sistema energético colombiano, independiente de la demanda centroamericana.Publicación Acceso abierto Análisis de severidad de contingencias de supercomponentes en sistemas de potencia(Uniandes, 2007) Caro Camargo, Marco Antonio; Ríos Mesías, Mario AlbertoPublicación Acceso abierto Análisis de un programa de respuesta de la demanda en un ambiente de incertidumbre(Uniandes, 2014) Salazar Cáceres, José Fabián; Cadena Monroy, Angela Inés; Benavides Estévez-Breton, Juan Mauricio; Gauthier Sellier, Alain