Aplicación de cómputo en paralelo basado en Threads en el cálculo de métricas usadas en el análisis armónico

Abstract

The increasing use of control devices in industries, based on the use of power electronics, allow a large number of industrial processes to be carried out efficiently, however, they generate distortion of current and voltage waveforms. This phenomenon called harmonic distortion is associated with various adverse effects in companies, such as excessive heating in electrical machines, incorrect activation of protection devices, increased billing, etc. The observation of this phenomenon, by means of the metrics used in harmonic analysis, is essential in the study of power quality. However, it is important to take into account the computation time, it is desirable that it be small, in order to provide information as quickly as possible to mitigate the effect of this problem. In order to optimize time, parallel computing is applied. In this work, it is applied computed in parallel, based on Threads in the calculation of three metrics; the Fast Fourier Transform (FFT), where the calculation proposal is made in such a way that each process element calculates a set of harmonics, for the Total Harmonic Distortion (THD) calculation proposal a strategy is carried out so that Each process element calculates a set of state variables (VE) and at the end for the proposed calculation of the response to the frequency of an electrical network (DPI), the strategy is made in such a way that each process element computes matrix based on a segment of the frequency vector.

La utilización cada vez mayor de dispositivos de control en las industrias, basados en el uso de electrónica de potencia, permiten realizar una gran cantidad de procesos industriales de manera eficiente, sin embargo, generan la distorsión de las formas de onda de corriente y voltaje. Este fenómeno llamado distorsión armónica está asociado a diversos efectos adversos en las empresas, tales como calentamiento excesivo en las maquinas eléctricas, activación de manera incorrecta de dispositivos de protección, aumento en la facturación, etc. La observación de este fenómeno, por el medio de las métricas usadas en el análisis armónico se hace indispensable en el estudio de la calidad de la energía. Sin embargo, es importante tomar en cuenta el tiempo de cómputo, es deseable que éste sea pequeño, con el propósito de dar información lo más rápido posible para mitigar el efecto de este problema. Para poder optimizar el tiempo se aplica el cómputo en paralelo. En este trabajo se aplica cómputo en paralelo, basado en Threads en el cálculo de tres métricas; la Transformada Rápida de Fourier (FFT), donde la propuesta de cálculo se hace de manera que cada elemento de proceso calcula un conjunto de armónicos, para la propuesta de cálculo de la Distorsión armónica total (THD) se realiza una estrategia de manera a que cada elemento de proceso, calcula un conjunto de variables de estado (VE) y al final para la propuesta de cálculo de la respuesta a la frecuencia de una red eléctrica (DPI), la estrategia se hace de manera que cada elemento de proceso calcula matriz con base a un segmento del vector de frecuencias.