¿Qué habilidades se necesitan para ser un buen ingeniero de sistemas de energía? ¿Qué programas hay que aprender para comenzar?

Espero que por “programas … para comenzar” se refiera a programas de educación e investigación. No vas a comenzar con los programas de software: comienzas con las matemáticas y la física, y querrás ser sólido con ellos:

Comience con el cálculo y la teoría de circuitos. Necesita conocer circuitos sencillos de Resistencia-Inductor-Condensador tan bien que cuando alguien lo sacude de un sueño sólido gritando “Lo que determina el voltaje a través de un inductor” su cerebro empañado por el sueño está respondiendo “la inductancia multiplicada por la tasa de tiempo- de cambio de corriente a través de él “antes de que te despiertes lo suficiente como para preguntarte por qué alguien está gritando preguntas de teoría de circuitos. Conozca la onda sinusoidal como el dorso de su mano y sea capaz de diferenciarla e integrarla. Practique la reducción de circuitos complejos a circuitos simples. Derive las ecuaciones de conversión del circuito Delta-Wye para usted a partir de los primeros principios. Derive el modelo interno simple de un transformador a partir de pruebas de circuito abierto y cortocircuito, para usted mismo, a partir de los primeros principios.

Pasar a álgebra lineal y circuitos complejos. Comprenda las leyes de voltaje y corriente de Kirchoff, y pueda aplicarlas para derivar todas las corrientes y todos los voltajes en un circuito, a mano sin un programa de computadora. USE esa comprensión para rehacer su derivación de la conversión del circuito delta-wye y el modelo interno del transformador simple. Obtenga fuentes de corriente equivalentes a Norton y fuentes de voltaje equivalentes a Thevenin para redes complejas. Luego escriba su propio programa de flujo de energía, solo para demostrar que puede hacerlo. Como analista de sistemas de energía, usará un programa de flujo de energía todos los días; y si no tiene idea de cómo escribir uno, entonces no es competente para usar uno y confiar en sus resultados.

Ahora: campos magnéticos y eléctricos, álgebra compleja, ecuaciones de Euler, fasores y transformadas de Laplace. Los ingenieros de sistemas de potencia viven y respiran la transformación fasorial. Cada vez que aprenda una de estas técnicas de transformación, asegúrese de explicársela a su hermano menor que aún no se ha graduado de la escuela secundaria. Asegúrese de poder explicar qué partes tienen una manifestación física, y qué partes se agregan o se supone que hacen que la transformación funcione, y nunca olvide las suposiciones incorporadas. Convierta valores complejos entre coordenadas rectangulares y polares hasta que pueda mirar una y ver la otra. Sepa a dónde ir cuando su navegador diga “gire en un ángulo de -PI / 2 y proceda en esa dirección”. Saber integrar a lo largo de un contorno. Sepa qué es la integral alrededor de un contorno cerrado en un campo conservador, y que es trivial , y por qué.

Entonces: teoría de control. Comprender las funciones de transferencia, tanto en el dominio de Laplace como en el dominio del tiempo. Comprender las funciones de retraso y las funciones principales, integradores y ganancias. Sepa cómo implementarlos con componentes lineales realizables. Construye algunos filtros. Regrese a su modelo de transformador simple y analícelo como un filtro. Considere la naturaleza del transformador y comprenda por qué el modelo interno simple es fundamentalmente INCORRECTO. Comprende por qué lo usamos de todos modos.

Ser capaz de describir los beneficios de los sistemas trifásicos. Lea el artículo de CL Fortescue de 1918 sobre “Método de coordenadas simétricas aplicadas a la solución de redes polifásicas”. Derive las componentes simétricas de conjuntos arbitrarios desequilibrados de tres vectores. Derive conexiones equivalentes de redes balanceadas de secuencia positiva / negativa / cero para simular el efecto de red de cualquier tipo de falla no balanceada.

Ahora, si desea continuar, puede aprender a usar un programa de flujo de energía como PSS / E o PSLF o Powerworld (si tiene acceso a ellos; son caros) o InterPSS (que está abierto y se ejecuta en la nube); porque ahora tienes la base para no ser peligroso.

El ingeniero eléctrico de protección del sistema de energía debe conocer todos los aspectos posibles del sistema de energía, así como los esquemas de protección involucrados desde el principio, es decir, la generación y hasta la distribución.

  • Cuando hablamos de protección en el lado de la generación, debemos conocer varios parámetros de sincronismo de los alternadores y la capacidad de la planta y, por lo tanto, diseñar la protección correspondiente.
  • Los interruptores automáticos, los relés y el avance en la aparamenta deben ser conocidos por usted.
  • Zona de protección para protección de diversos dispositivos. La zona de protección debe superponerse entre sí para una protección efectiva y funcionamiento de los relés.
  • Para la protección de la línea de transmisión, la protección contra sobretensiones y la estabilidad del voltaje son los factores de protección clave que debe conocer.
  • Protección de calidad de energía de la línea de transmisión.
  • Al final de la distribución, hay transformadores y varios dispositivos que deben protegerse.
  • Por lo tanto, se debe crear un diagrama de línea simple adecuado para tener una protección completa.

Los softwares para mantenerlo iniciado son:

  • SOCIEDAD ANÓNIMA
  • SCADA

Depende de su estado ahora (UG o PG y si UG en qué año está). Básicamente, debe saber en los sistemas de energía al menos sobre estudios de flujo de carga, despacho de carga económica, estudios de fallas y estudios de estabilidad, si es un UG. Hay muchos programas comerciales disponibles y puede consultar en su laboratorio de simulación.

Como estudiante, puede aprender a usar MATLAB y SIMULINK y puede usar muchos de los programas en los temas anteriores, ya sea de libros de texto recientes y de varios sitios educativos en la red.

Si es un estudiante de PG, es posible que necesite otros más complejos, como estudios de flujo de carga de múltiples áreas que pueden incluir la presencia de líneas HVDC, compromiso de la unidad, flujo de carga óptimo, análisis de estabilidad dinámica, control de frecuencia de carga de área única y múltiple sistemas, análisis de estabilidad de voltaje, uso del método de flujo de potencia de Continuación para el mismo, análisis de seguridad, etc.

Estos son solo algunos de los que se usan generalmente. Para cualquier problema que conozca el procedimiento para calcular, puede escribir un programa. Por lo tanto, tenga una buena comprensión de los conceptos básicos de los primeros temas mencionados.

Por ejemplo, se supone que mis alumnos en la asignatura Transmisión y distribución (1ª asignatura en Power System) usan programas para encontrar L y C de líneas de transmisión de varias configuraciones, comparan la solución de una línea de transmisión utilizando Corto, Medio y Largo modelado de línea, encuentre la eficiencia de la cadena de la cadena aislante de tipo de suspensión, cálculo de caída de voltaje en líneas de distribución de CA, etc.

Fundamentos de generación

Fundamentos de la entrega de energía

Operaciones integradas del sistema

teoría económica

Sistema de modelado y análisis de flujo de energía

Análisis de sistemas desequilibrados mediante el método de componentes simétricos.

Representación simétrica de componentes del equipo del sistema de potencia.

Análisis de fallas de sistemas de energía eléctrica

Características del aislamiento del equipo.

Estándares y especificaciones de prueba que establecen la resistencia del aislamiento.

Orígenes de las sobretensiones del sistema eléctrico (temporal, conmutación y rayos)

Métodos de control y protección contra sobretensiones.

Coordinación de aislamiento y aplicación de equipos.

Aspectos de seguridad y confiabilidad.

Ejemplos prácticos de problemas y soluciones transitorias del sistema de potencia.

Clasificación de la estabilidad del sistema eléctrico.

Estructura del sistema de energía

Componentes del sistema de potencia y sus características dinámicas en simulaciones de estabilidad transitoria.

Generadores, sistemas de excitación, estabilizadores del sistema de potencia.

Modelos de carga estática y dinámica.

Aerogeneradores

Estos son temas centrales con los que uno debe estar bien versado si desea ser un buen ingeniero de sistemas de energía.

El sistema de energía puede ser el sistema de control más complejo hecho por el hombre. Para sobresalir como ingeniero de potencia, debe tener un conocimiento fundamental muy sólido, incluida la teoría de circuitos, máquinas eléctricas, electromagnética y sistemas de control.

Es un campo de estudio difícil, pero las perspectivas de empleo son excelentes.

Creo que la capacidad de imaginar un campo magnético giratorio trifásico es deseable. Cuando se me presentó por primera vez en una etapa temprana de mi educación, pensé que era un concepto maravilloso que era difícil de ver, excepto en la mente de uno.