Maestría en Ingenieria Eléctrica

Fecha de Aprobación: 03 de Mayo de 2022

Título del trabajo:

Optimal Operation of Active Distribution Networks

Nombre del Estudiante:

Simón Sepúlveda García

Docente tutor:

Alejandro Garcés Ruíz

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución convencionales han sufrido un cambio debido al aumento en la penetración de los recursos energéticos distribuidos, migrando hacia las denominadas redes de distribución activas (ADN por sus siglas en inglés). Estas redes deben ser operadas de una manera óptima, tal que permita mediante algoritmos y modelos de optimización la correcta integración de dichos recursos energéticos, así como el mejor desempeño del ADN. Dicha operación tiene en cuenta la presencia de la red de potencia, representada por un nodo slack. Sin embargo, existe también la necesidad de coordinar generadores distribuidos en zonas no interconectadas, de tal manera que el ADN opere de manera estable; naturalmente también existe la posibilidad de una desconexión temporal de la red principal (o del nodo en zonas interconectadas, tal que requiera que los recursos energéticos distribuidos deban operar y mantener estable dicha red. No obstante, en gran parte de los casos existe un déficit en la generación por parte de recursos energéticos distribuidos que puedan abastecer las cargas del sistema, además dichos recursos deben de mantener la frecuencia y tensión en unos rangos estables durante la operación del sistema. En este orden de ideas, se busca solucionar la pregunta ¿cómo operar un ADN en tiempo real cuando existe déficit de generación? Naturalmente, también puede existir superávit de generación, por lo que el modelo de optimización propuesto para la operación debe ser válido ante ambos escenarios.

Fecha de Aprobación: 17 de Febrero de 2022

Título del trabajo:

Estrategia de protección adaptiva basada en mediciones locales para redes de distribución activas (RDA) con alta penetración de fuentes de generación de energía no convencionales 

Nombre del Estudiante:

Juan David Orozco Álvarez

Docente tutor:

Andrés Ricardo Herrera Orozco 

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

A partir de las mediciones de voltaje y corriente que se medirán frecuentemente (mediciones locales) en las ubicaciones de los dispositivos de protección, se desarrolla una estrategia de protección adaptiva para redes de distribución activas (RDA) que estimará equivalentes de Thévenin para llevar su tarea de protección a cabo. Las mediciones tomadas de cada dispositivo de protección, servirán para realizar equivalentes de Thévenin que serán utilizados para detectar cambios en la topología de la red y para actualizar los ajustes que dichos dispositivos tengan en su configuración, lo que permitirá mantener su coordinación de manera constante a pesar de los diversos escenarios que puedan presentarse en la RDA

Fecha de Aprobación: 29 de marzo 2022

Título del trabajo:

Protección de sobrecorriente adaptiva para redes de distribución activas. 

Nombre del Estudiante:

Brayner Steven Grisales Soto 

Docente tutor:

Sandra Milena Pérez.

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución tradicionales donde el flujo de potencia fluye desde la subestación hacia las cargas en un sentido unidireccional se han ido transformando en redes de distribución activas (ADN) con alta penetración de recursos energéticos distribuidos (DERs) de diferente naturaleza. Producto de esta evolución, los flujos de potencia pueden ser bidireccionales y además, las corrientes de pre-falla y falla pueden variar en magnitud y dirección dependiendo del estado operativo de la ADN. Los esquemas de protección de sobrecorriente convencional basados en valores de ajustes fijos han sufrido un impacto negativo en su desempeño producto de la variabilidad de las corrientes para cada escenario de la ADN. De allí surge la necesidad de plantear nuevos esquemas de protección de sobrecorriente que garanticen un buen funcionamiento en las ADN. Así pues, este trabajo busca resolver principalmente la perdida de coordinación entre relés de sobrecorriente producto de la conexión y desconexión de DERs. Para ello, se propone un esquema adaptivo de protección que permita a los relés ajustar y/o adaptar de manera autónoma sus parámetros usando medidas locales. De esta manera, se busca reducir el uso de una infraestructura de comunicación entre relés para garantizar un buen desempeño ante diferentes escenarios operativos de la ADN.

Fecha de Aprobación: 03 de Mayo de 2022

Título del trabajo:

Optimal Operation of Active Distribution Networks

Nombre del Estudiante:

Simón Sepúlveda García

Docente tutor:

Alejandro Garcés Ruíz

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución convencionales han sufrido un cambio debido al aumento en la penetración de los recursos energéticos distribuidos, migrando hacia las denominadas redes de distribución activas (ADN por sus siglas en inglés). Estas redes deben ser operadas de una manera óptima, tal que permita mediante algoritmos y modelos de optimización la correcta integración de dichos recursos energéticos, así como el mejor desempeño del ADN. Dicha operación tiene en cuenta la presencia de la red de potencia, representada por un nodo slack. Sin embargo, existe también la necesidad de coordinar generadores distribuidos en zonas no interconectadas, de tal manera que el ADN opere de manera estable; naturalmente también existe la posibilidad de una desconexión temporal de la red principal (o del nodo en zonas interconectadas, tal que requiera que los recursos energéticos distribuidos deban operar y mantener estable dicha red. No obstante, en gran parte de los casos existe un déficit en la generación por parte de recursos energéticos distribuidos que puedan abastecer las cargas del sistema, además dichos recursos deben de mantener la frecuencia y tensión en unos rangos estables durante la operación del sistema. En este orden de ideas, se busca solucionar la pregunta ¿cómo operar un ADN en tiempo real cuando existe déficit de generación? Naturalmente, también puede existir superávit de generación, por lo que el modelo de optimización propuesto para la operación debe ser válido ante ambos escenarios.

Fecha de Aprobación: 17 de Febrero de 2022

Título del trabajo:

Estrategia de protección adaptiva basada en mediciones locales para redes de distribución activas (RDA) con alta penetración de fuentes de generación de energía no convencionales 

Nombre del Estudiante:

Juan David Orozco Álvarez

Docente tutor:

Andrés Ricardo Herrera Orozco 

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

A partir de las mediciones de voltaje y corriente que se medirán frecuentemente (mediciones locales) en las ubicaciones de los dispositivos de protección, se desarrolla una estrategia de protección adaptiva para redes de distribución activas (RDA) que estimará equivalentes de Thévenin para llevar su tarea de protección a cabo. Las mediciones tomadas de cada dispositivo de protección, servirán para realizar equivalentes de Thévenin que serán utilizados para detectar cambios en la topología de la red y para actualizar los ajustes que dichos dispositivos tengan en su configuración, lo que permitirá mantener su coordinación de manera constante a pesar de los diversos escenarios que puedan presentarse en la RDA

Fecha de Aprobación: 29 de marzo 2022

Título del trabajo:

Protección de sobrecorriente adaptiva para redes de distribución activas. 

Nombre del Estudiante:

Brayner Steven Grisales Soto 

Docente tutor:

Sandra Milena Pérez.

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución tradicionales donde el flujo de potencia fluye desde la subestación hacia las cargas en un sentido unidireccional se han ido transformando en redes de distribución activas (ADN) con alta penetración de recursos energéticos distribuidos (DERs) de diferente naturaleza. Producto de esta evolución, los flujos de potencia pueden ser bidireccionales y además, las corrientes de pre-falla y falla pueden variar en magnitud y dirección dependiendo del estado operativo de la ADN. Los esquemas de protección de sobrecorriente convencional basados en valores de ajustes fijos han sufrido un impacto negativo en su desempeño producto de la variabilidad de las corrientes para cada escenario de la ADN. De allí surge la necesidad de plantear nuevos esquemas de protección de sobrecorriente que garanticen un buen funcionamiento en las ADN. Así pues, este trabajo busca resolver principalmente la perdida de coordinación entre relés de sobrecorriente producto de la conexión y desconexión de DERs. Para ello, se propone un esquema adaptivo de protección que permita a los relés ajustar y/o adaptar de manera autónoma sus parámetros usando medidas locales. De esta manera, se busca reducir el uso de una infraestructura de comunicación entre relés para garantizar un buen desempeño ante diferentes escenarios operativos de la ADN.

Fecha de Aprobación: 03 de Mayo de 2022

Título del trabajo:

Optimal Operation of Active Distribution Networks

Nombre del Estudiante:

Simón Sepúlveda García

Docente tutor:

Alejandro Garcés Ruíz

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución convencionales han sufrido un cambio debido al aumento en la penetración de los recursos energéticos distribuidos, migrando hacia las denominadas redes de distribución activas (ADN por sus siglas en inglés). Estas redes deben ser operadas de una manera óptima, tal que permita mediante algoritmos y modelos de optimización la correcta integración de dichos recursos energéticos, así como el mejor desempeño del ADN. Dicha operación tiene en cuenta la presencia de la red de potencia, representada por un nodo slack. Sin embargo, existe también la necesidad de coordinar generadores distribuidos en zonas no interconectadas, de tal manera que el ADN opere de manera estable; naturalmente también existe la posibilidad de una desconexión temporal de la red principal (o del nodo en zonas interconectadas, tal que requiera que los recursos energéticos distribuidos deban operar y mantener estable dicha red. No obstante, en gran parte de los casos existe un déficit en la generación por parte de recursos energéticos distribuidos que puedan abastecer las cargas del sistema, además dichos recursos deben de mantener la frecuencia y tensión en unos rangos estables durante la operación del sistema. En este orden de ideas, se busca solucionar la pregunta ¿cómo operar un ADN en tiempo real cuando existe déficit de generación? Naturalmente, también puede existir superávit de generación, por lo que el modelo de optimización propuesto para la operación debe ser válido ante ambos escenarios.

Fecha de Aprobación: 17 de Febrero de 2022

Título del trabajo:

Estrategia de protección adaptiva basada en mediciones locales para redes de distribución activas (RDA) con alta penetración de fuentes de generación de energía no convencionales 

Nombre del Estudiante:

Juan David Orozco Álvarez

Docente tutor:

Andrés Ricardo Herrera Orozco 

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

A partir de las mediciones de voltaje y corriente que se medirán frecuentemente (mediciones locales) en las ubicaciones de los dispositivos de protección, se desarrolla una estrategia de protección adaptiva para redes de distribución activas (RDA) que estimará equivalentes de Thévenin para llevar su tarea de protección a cabo. Las mediciones tomadas de cada dispositivo de protección, servirán para realizar equivalentes de Thévenin que serán utilizados para detectar cambios en la topología de la red y para actualizar los ajustes que dichos dispositivos tengan en su configuración, lo que permitirá mantener su coordinación de manera constante a pesar de los diversos escenarios que puedan presentarse en la RDA

Fecha de Aprobación: 29 de marzo 2022

Título del trabajo:

Protección de sobrecorriente adaptiva para redes de distribución activas. 

Nombre del Estudiante:

Brayner Steven Grisales Soto 

Docente tutor:

Sandra Milena Pérez.

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución tradicionales donde el flujo de potencia fluye desde la subestación hacia las cargas en un sentido unidireccional se han ido transformando en redes de distribución activas (ADN) con alta penetración de recursos energéticos distribuidos (DERs) de diferente naturaleza. Producto de esta evolución, los flujos de potencia pueden ser bidireccionales y además, las corrientes de pre-falla y falla pueden variar en magnitud y dirección dependiendo del estado operativo de la ADN. Los esquemas de protección de sobrecorriente convencional basados en valores de ajustes fijos han sufrido un impacto negativo en su desempeño producto de la variabilidad de las corrientes para cada escenario de la ADN. De allí surge la necesidad de plantear nuevos esquemas de protección de sobrecorriente que garanticen un buen funcionamiento en las ADN. Así pues, este trabajo busca resolver principalmente la perdida de coordinación entre relés de sobrecorriente producto de la conexión y desconexión de DERs. Para ello, se propone un esquema adaptivo de protección que permita a los relés ajustar y/o adaptar de manera autónoma sus parámetros usando medidas locales. De esta manera, se busca reducir el uso de una infraestructura de comunicación entre relés para garantizar un buen desempeño ante diferentes escenarios operativos de la ADN.

Fecha de Aprobación: 03 de Mayo de 2022

Título del trabajo:

Optimal Operation of Active Distribution Networks

Nombre del Estudiante:

Simón Sepúlveda García

Docente tutor:

Alejandro Garcés Ruíz

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución convencionales han sufrido un cambio debido al aumento en la penetración de los recursos energéticos distribuidos, migrando hacia las denominadas redes de distribución activas (ADN por sus siglas en inglés). Estas redes deben ser operadas de una manera óptima, tal que permita mediante algoritmos y modelos de optimización la correcta integración de dichos recursos energéticos, así como el mejor desempeño del ADN. Dicha operación tiene en cuenta la presencia de la red de potencia, representada por un nodo slack. Sin embargo, existe también la necesidad de coordinar generadores distribuidos en zonas no interconectadas, de tal manera que el ADN opere de manera estable; naturalmente también existe la posibilidad de una desconexión temporal de la red principal (o del nodo en zonas interconectadas, tal que requiera que los recursos energéticos distribuidos deban operar y mantener estable dicha red. No obstante, en gran parte de los casos existe un déficit en la generación por parte de recursos energéticos distribuidos que puedan abastecer las cargas del sistema, además dichos recursos deben de mantener la frecuencia y tensión en unos rangos estables durante la operación del sistema. En este orden de ideas, se busca solucionar la pregunta ¿cómo operar un ADN en tiempo real cuando existe déficit de generación? Naturalmente, también puede existir superávit de generación, por lo que el modelo de optimización propuesto para la operación debe ser válido ante ambos escenarios.

Fecha de Aprobación: 17 de Febrero de 2022

Título del trabajo:

Estrategia de protección adaptiva basada en mediciones locales para redes de distribución activas (RDA) con alta penetración de fuentes de generación de energía no convencionales 

Nombre del Estudiante:

Juan David Orozco Álvarez

Docente tutor:

Andrés Ricardo Herrera Orozco 

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

A partir de las mediciones de voltaje y corriente que se medirán frecuentemente (mediciones locales) en las ubicaciones de los dispositivos de protección, se desarrolla una estrategia de protección adaptiva para redes de distribución activas (RDA) que estimará equivalentes de Thévenin para llevar su tarea de protección a cabo. Las mediciones tomadas de cada dispositivo de protección, servirán para realizar equivalentes de Thévenin que serán utilizados para detectar cambios en la topología de la red y para actualizar los ajustes que dichos dispositivos tengan en su configuración, lo que permitirá mantener su coordinación de manera constante a pesar de los diversos escenarios que puedan presentarse en la RDA

Fecha de Aprobación: 29 de marzo 2022

Título del trabajo:

Protección de sobrecorriente adaptiva para redes de distribución activas. 

Nombre del Estudiante:

Brayner Steven Grisales Soto 

Docente tutor:

Sandra Milena Pérez.

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Las redes de distribución tradicionales donde el flujo de potencia fluye desde la subestación hacia las cargas en un sentido unidireccional se han ido transformando en redes de distribución activas (ADN) con alta penetración de recursos energéticos distribuidos (DERs) de diferente naturaleza. Producto de esta evolución, los flujos de potencia pueden ser bidireccionales y además, las corrientes de pre-falla y falla pueden variar en magnitud y dirección dependiendo del estado operativo de la ADN. Los esquemas de protección de sobrecorriente convencional basados en valores de ajustes fijos han sufrido un impacto negativo en su desempeño producto de la variabilidad de las corrientes para cada escenario de la ADN. De allí surge la necesidad de plantear nuevos esquemas de protección de sobrecorriente que garanticen un buen funcionamiento en las ADN. Así pues, este trabajo busca resolver principalmente la perdida de coordinación entre relés de sobrecorriente producto de la conexión y desconexión de DERs. Para ello, se propone un esquema adaptivo de protección que permita a los relés ajustar y/o adaptar de manera autónoma sus parámetros usando medidas locales. De esta manera, se busca reducir el uso de una infraestructura de comunicación entre relés para garantizar un buen desempeño ante diferentes escenarios operativos de la ADN.

Fecha de Aprobación: 

Título del trabajo:

Prototipado y análisis de desempeño de un generador eólico axial con arreglo Hallbach 

Nombre del Estudiante:

Carlos Andrés Gómez Flórez

Docente tutor:

Alexander Molina Cabrera 

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Dadas las condiciones de cambio climático, transición energética, aprovisionamiento de energía eléctrica en zonas no interconectadas y zonas rurales, existe la necesidad de estudiar el desarrollo de máquinas eléctricas que permitan la generación de energía eléctrica a pequeña escala. En este trabajo, se pretende desarrollar una alternativa para generación de energía eléctrica a pequeña escala manufacturando a partir de impresión 3D un conjunto de turbinas eólicas axiales que puedan ser acopladas a un generador de imanes permanentes y desarrollar un módulo electrónico de adquisición de datos que permita la caracterización y análisis de la máquina bajo diferentes escenarios. La manufactura con impresión 3D, se realizará haciendo uso de materiales como el PETG o el PLA, los cuales son idóneos para los proyectos a partir de manufactura aditiva. Además, se desarrollará un módulo electrónico de captación de datos donde se integrarán sistemas embebidos para la recepción y envío de datos para su almacenamiento a partir de IoT. Finalmente, los resultados son promisorios, pues se han efectuado el primer prototipo de un generador impreso en 3D, el cual se podría adaptar a este proyecto para su posterior estudio.

Fecha de Aprobación: 01 de Diciembre de 2021

Título del trabajo:

State Estimation for Active Distribution Systems Using Convex Optimization

Nombre del Estudiante:

María Valeria Fajardo Latorre

Docente tutor:

Alejandro Garces Ruiz

Línea de investigación:

Sistemas eléctricos

Descripción del trabajo: 

Con el aumento de los recursos energéticos distribuidos (DER) en los sistemas de distribución ha trasformado la red pasiva a una red de distribución activa (ADN), estos requieren de un control y un modelo adecuado para la estimación de estado que permita operar en tiempo real. Es necesario desarrollar un modelo para la estimación de estado diseñado para ADN, pero este supone un problema de optimización matemática que requiere modelos eficientes de computo en tiempo real que garantice una óptima globalización y convergencia de los algoritmos. Una alternativa es aplicar optimización convexa para cumplir los anteriores requisitos sin embargo el modelo de estimación de estado no es convexo, por lo que se necesita desarrollar alguna aproximación convexa para solucionar el problema. 

Fecha de Aprobación: 12 de marzo de 2021

Título del trabajo:

Aprendizaje por refuerzo profundo y patrones de rutas adaptativas en sistemas multiagentes escalables con enfoque distribuido.

Nombre del Estudiante:

Juan Felipe Grajales González

Docente tutor:

Mauricio Holguín Londoño

Línea de investigación:

Automática

Descripción del trabajo: 

Con el desarrollo del presente trabajo de grado, se busca suplir la necesidad en torno a la generalización de escenarios que presenta la industria moderna ante un sistema para el control de flujo inteligente, ayudando de esta manera a agentes (CPS) de una estructura (entorno) a tomar mejores decisiones de enrutamiento. Para lograr este objetivo, se propone un nuevo marco de control de tráfico inteligente para grupos de CPS donde la calidad de la solución planteada se caracterice por la longitud de la trayectoria planificada y se mejora con el método de aprendizaje por refuerzo profundo combinando variables espaciotemporales, permitiendo así la planificación óptima de la trayectoria, tanto en tiempo como en aprovechamiento del espacio, dando un incremento a la calidad de producción (resultado) mediante el buen manejo de los recursos disponibles.

Fecha de Aprobación: 25 de agosto 2020

Título del trabajo: 

Metodología para la determinación del uso del suelo y cobertura
terrestre a partir de imágenes históricas utilizando aprendizaje profundo.

Estudiante: 

Alixon Franco Salazar

Docente tutor:

Germán Andrés Holguín Londoño

Línea de investigación: 

Automatica.

Descripción del trabajo: 

La reconstrucción automática de la cobertura del suelo tiene
como objetivo proporcionar una solución a la creciente demanda de los datos para
monitorear la superficie de la tierra, las imágenes satelitales permiten hacer el monitoreo
de la Tierra de manera repetible a través de la adquisición de series temporales. Las
imágenes aéreas históricas están ganando importancia en el contexto de los estudios
retrospectivos, realizados en campos como el medio ambiente, la salud y el urbanismo.
Determinar el uso del suelo y la cobertura es fundamental para todos los procesos de
toma de decisiones en el desarrollo urbano y en el uso estratégico del suelo, en este
trabajo se emplean imágenes de satélite y aprendizaje profundo facilitando la
comprensión de cómo se utiliza la tierra e intentar predecir la cobertura terrestre a través
de imágenes históricas, contribuyendo al desarrollo del plan de ordenamiento territorial
(POT), a sistemas de gestión del riesgo y aplicaciones de control físico.

Fecha de Aprobación: 12 de noviembre de 2019

Título del trabajo:

Regulación de voltaje en sistemas eléctricos de potencia empleado técnicas basadas en control fraccionario.

Nombre del Estudiante:

Andrés Felipe Valencia López

Docente tutor:

 Carlos Alberto Ramírez

Línea de investigación: 

Automática y electrónica 

Descripción del trabajo:

El cálculo fraccional ha sido una temática novedosa en investigación por parte de la comunidad científica en ingeniería y ciencias aplicadas durante las últimas dos décadas, entre las principales aplicaciones del cálculo fraccional se destaca el modelado y control de sistemas dinámicos. Se puede demostrar que existen las transformadas de Fourier y Laplace de estos operadores y si bien resultan en expresiones con exponentes no enteros y con soluciones que involucran funciones especiales, nos permiten proyectarlo al estudio de los SLIT (Sistemas Lineales Invariantes en el Tiempo), para establecer equivalencias entre las ecuaciones diferenciales ordinarias y las ecuaciones diferenciales fraccionarias, este fenómeno matemático permite describir un objeto real de manera precisa en comparación al cálculo entero.

La propuesta presentada en este trabajo plantea el estudio de técnicas de control fraccional aplicado a reguladores automáticos de voltaje con el fin de entender su comportamiento. Esto se logra usando las ecuaciones físicas del sistema, que permiten establecer un modelo inicial cuya estructura consiste en un sistema de ecuaciones diferenciales que representa la dinámica real del modelo y comparar los resultados con un controlador “clásico” de orden entero, considerando cambios en la dinámica del sistema a las perturbaciones y sistemas que se caractericen por considerar las incertidumbres de los parámetros.