Prototipo para la medición de la distorsión armónica total

Prototype to measure the total harmonic distortion

Muestra el diseño de los circuitos de adquisición de datos y acondicionamiento de las señales de corriente y voltaje de una red monofásica como parte básica de un prototipo para la medición de la Distorsión Armónica Total (THD) de esta, igualmente, se ilustra el diseño del software, programado en Visual C# y Matlab 7.4, para el procesamiento de los datos adquiridos, así como la interfaz gráfica con el usuario.

1. INTRODUCCIÓN

Uno de los factores importantes de la medición de la calidad de la energía eléctrica es la Distorsión Armónica Total (THD: Total Harmonic Distorsion) presente en la red, debida en gran parte al alto uso de cargas no lineales que contribuyen a la aparición de armónicos. A nivel mundial existen diversos grupos interesados en desarrollar equipos para la medición de la calidad de la energía: en la Universidad de Tarapacá, Chile, (Borjas, 1999) se desarrolló un equipo para medición de THD y valores RMS de la red eléctrica; también en la Universidad de Minho y en el Instituto Politécnico de Braganga (Afonso, 2007) se construyó un equipo de similares características; como caso particular, en Colombia el Centro Internacional de Física (Scan Power, 2006) desarrolló una serie de equipos ubicados en 30 subestaciones de Cundinamarca.

El propósito del proyecto que aquí se reporta fue la apropiación de tecnología para desarrollar equipos propios. iniciando con un prototipo para la medición de THD en una red monofásica, que a futuro mida otros parámetros, tales como huecos, sobresaltos y flickers, entre otros.

2. DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL

La Distorsión Armónica Total indica el grado de deformación de una señal de tensión o corriente. El THD es definido como la relación entre el contenido armónico y la componente fundamental de la señal (1):

​$TDH=\frac{\sqrt{\sum _{h=2}^N}{M}_h^2}{M_1}$       (1)

Donde M_h es el valor rms del armónico h de corriente o voltaje.

Una de las organizaciones que reglamentan el nivel de armónicos en la red es la IEEE, por medio de la norma IEEE 519-1992, que limita entre el 5 y el 20% el porcentaje de distorsión armónica total (IEES19, 1992).

La distorsión se mide en el punto común de acoplamiento (la unión eléctrica entre la compañía y el cliente) desde el cual se puede observar la inyección de armónicos por algún usuario (residencial, comercial e industrial) a la red eléctrica.