Integración de dispositivos electrónicos inteligentes en Smart Grid

El sector eléctrico está experimentando cambios importantes tanto a nivel de gestión como a nivel de mercado. Una de las claves que están acelerando este cambio es la penetración cada vez mayor de los Sistemas de Generación Distribuida (DER), que están dando un mayor protagonismo al usuario a la hora de plantear la gestión del sistema eléctrico. La complejidad del escenario que se prevé en un futuro próximo, exige que los equipos de la red tenga la capacidad de interactuar en un sistema mucho más dinámico que en el presente, donde la interfaz de conexión deberá estar dotada de la inteligencia necesaria y capacidad de comunicación para que todo el sistema pueda ser gestionado en su conjunto de manera eficaz. En la actualidad estamos siendo testigos de la transición desde el modelo de sistema eléctrico tradicional hacia un nuevo sistema, activo e inteligente, que se conoce como Smart Grid. En esta tesis se presenta el estudio de un Dispositivo Electrónico Inteligente (IED) orientado a aportar soluciones para las necesidades que la evolución del sistema eléctrico requiere, que sea capaz de integrase en el equipamiento actual y futuro de la red, aportando funcionalidades y por tanto valor añadido a estos sistemas. Para situar las necesidades de estos IED se ha llevado a cabo un amplio estudio de antecedentes, comenzando por analizar la evolución histórica de estos sistemas, las características de la interconexión eléctrica que han de controlar, las diversas funciones y soluciones que deben aportar, llegando finalmente a una revisión del estado del arte actual. Dentro de estos antecedentes, también se lleva a cabo una revisión normativa, a nivel internacional y nacional, necesaria para situarse desde el punto de vista de los distintos requerimientos que deben cumplir estos dispositivos. A continuación se exponen las especificaciones y consideraciones necesarias para su diseño, así como su arquitectura multifuncional. En este punto del trabajo, se proponen algunos enfoques originales en el diseño, relacionados con la arquitectura del IED y cómo deben sincronizarse los datos, dependiendo de la naturaleza de los eventos y las distintas funcionalidades. El desarrollo del sistema continua con el diseño de los diferentes subsistemas que lo componen, donde se presentan algunos algoritmos novedosos, como el enfoque del sistema anti-islanding con detección múltiple ponderada. Diseñada la arquitectura y funciones del IED, se expone el desarrollo de un prototipo basado en una plataforma hardware. Para ello se analizan los requisitos necesarios que debe tener, y se justifica la elección de una plataforma embebida de altas prestaciones que incluye un procesador y una FPGA. El prototipo desarrollado se somete a un protocolo de pruebas de Clase A, según las normas IEC 61000-4-30 e IEC 62586-2, para comprobar la monitorización de parámetros. También se presentan diversas pruebas en las que se han estimado los retardos implicados en los algoritmos relacionados con las protecciones. Finalmente se comenta un escenario de prueba real, dentro del contexto de un proyecto del Plan Nacional de Investigación, donde este prototipo ha sido integrado en un inversor dotándole de la inteligencia necesaria para un futuro contexto Smart Grid.

Contributions to gait recognition using multiple views

Esta tesis se centra en la identificación de personas a través de la forma de caminar. El problema del reconocimiento del paso ha sido tratado mediante diferentes enfoques, en los dominios 2D y 3D, y usando una o varias vistas. Sin embargo, la dependencia con respecto al punto de vista, y por tanto de la trayectoria del sujeto al caminar sigue siendo aún un problema abierto. Se propone hacer frente al problema de la dependencia con respecto a la trayectoria por medio de reconstrucciones 3D de sujetos caminando. El uso de reconstrucciones varias ventajas que cabe destacar. En primer lugar, permite explotar una mayor cantidad de información en contraste con los métodos que extraen los descriptores de la marcha a partir de imágenes, en el dominio 2D. En segundo lugar, las reconstrucciones 3D pueden ser alineadas a lo largo de la marcha como si el sujeto hubiera caminado en una cinta andadora, proporcionando así una forma de analizar el paso independientemente de la trayectoria seguida. Este trabajo propone tres enfoques para resolver el problema de la dependencia a la vista: 1. Mediante la utilización de reconstrucciones volumétricas alineadas. 2. Mediante el uso de reconstrucciones volumétricas no alineadas. 3. Sin usar reconstrucciones. Se proponen además tres tipos de descriptores. El primero se centra en describir el paso mediante análisis morfológico de los volúmenes 3D alineados. El segundo hace uso del concepto de entropa de la información para describir la dinámica del paso humano. El tercero persigue capturar la dinámica de una forma invariante a rotación, lo cual lo hace especialmente interesante para ser aplicado tanto en trayectorias curvas como rectas, incluyendo cambios de dirección. Estos enfoques han sido probados sobre dos bases de datos públicas. Ambas están especialmente diseñadas para tratar el problema de la dependencia con respecto al punto de vista, y por tanto de la dependencia con respecto a la trayectoria. Los resultados experimentales muestran que para el enfoque basado en reconstrucciones volumétricas alineadas, el descriptor del paso basado en entropa consigue los mejores resultados, en comparación con métodos estrechamente relacionados del Estado del Arte actual. No obstante, el descriptor invariante a rotación consigue una tasa de reconocimiento que supera a los métodos actuales sin requerir la etapa previa de alineamiento de las reconstrucciones 3D.