Análise dos impactos das faltas na proteção sobrecorrente em redes de distribuição com elevada penetração de geração distribuída fotovoltaica
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| Data de Publicação: | 2018 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
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Batista, Oureste EliasVargas, Murillo CobeLopes, Felipe VigolvinoEncarnação, Lucas Frizera2018-12-20T13:39:29Z2018-12-202018-12-20T13:39:29Z2018-09-26abstractO grande avanço da integração das fontes renováveis na matriz energética mundial e nacional fez crescer a procura pela instalação de geradores de energia em unidades consumidoras. Devido a facilidade da instalação, operação e abundância do sol, os geradores fotovoltaicos (GFV) foram os que se destacaram como os favoritos dentre os demais tipos. Entretanto, o aumento da integração desses GFVs nas redes de distribuição pode causar impactos no sistema de proteção, principalmente na proteção de sobrecorrente (do inglês, overcurrent protection - OCP). Apesar dos GFVs possuírem com uma pequena corrente de curto-circuito, muitos podem não perceber a ocorrência de faltas e permanecerem conectados contribuindo com essa corrente para o ponto do defeito. Além disso, novas regulamentações vem exigindo que os GFVs não devem se desconectar da rede durante distúrbios de tensão e frequência e devem continuar trocando energia, podendo impactar de forma expressiva na operação e coordenação da OCP. Este trabalho tem como objetivo avaliar os impactos da elevada penetração dispersa de GFVs na OCP em uma rede de distribuição, variando o tipo de falta e a sua localização em relação aos elementos de proteção. Realizou-se a modelagem de um GFV de forma simplificada capaz de operar em regime permanente para condições normais e anormais de tensão, assim como um alimentador de distribuição padrão do IEEE, e sua respectiva OCP. Ambos foram modelados utilizando o software Simulink®/MATLAB® para que fosse possível realizar simulações computacionais com elevada penetração de GFVs. Foram simuladas todas as combinações de conexão e desconexão dos GFVs inseridos no alimentador para faltas trifásica-terra (do ingles, three line-to-ground - 3LG) e fase-terra (do inglês, line-to-ground - LG), em dois pontos distintos, e medidas as correntes passantes pelos relés de OCP. Foi possível concluir que à medida que a falta se distancia da subestação, a variação positiva da corrente medida pelos relés de OCP aumenta e a variação negativa diminui. Além disso, as faltas do tipo LG geram uma maior variabilidade na corrente do que as faltas 3LG. No caso da falta ocorrer a montante do relé de OCP, a variação média da corrente é muito superior quando ocorre a jusante, tendo sido encontradas variações de aproximadamente 1.500% para as faltas 3LG e aproximadamente 820% para as faltas LG, na média. Do ponto de vista da coordenação das curvas de proteção, as faltas LG geram mais interferências negativas na coordenação do que as faltas 3LG, 14 casos e 1 caso, respectivamente. Os resultados indicam que há uma tendência na geração de problemas na coordenação da proteção. Portanto, a operação descentralizada de GFVs de pequeno porte pode impactar na coordenação da OCP de um alimentador de distribuição e ajustes devem ser estudados para mitigar os possíveis impactos que possam comprometer a confiabilidade da proteção do sistema.The integration increase of renewable sources in world and national energy matrix, due to environmental concerns and tax incentives, made the demand for the installation of energy generators in consumer units grow. Due to the easy install, operation, and plenty solar light, the photovoltaic generators (PVG) were the ones that emerged as favorites among the other generators types. However, the integration increase of PVGs in distribution networks may cause impacts on power system protection, mainly on overcurrent protection (OCP). Despite of PVGs contribute with small fault current, many of them could not “see” the fault and remain connected contributing to fault. Moreover, new standards establishes that PVGs must not disconnect from grid during voltage and frequency disturbances, and must injecting power into grid. This work aims to assess the impacts of high dispersed PVG penetration on distribution network OCP, varying the fault type and location in relation of protection devices. The PVG was modeled in a simple way with the capability to operate on normal and abnormal voltage conditions in steady-state, as an IEEE distribution feeder with the respective OCP. Both were modeled on Simulink®/MATLAB® to run computational simulations with high PVG penetration. They were simulated all combinations of the connection and disconnection status from PVGs inserted on distribution feeder for three line-to-ground (3LG) and line-to- ground (LG) faults, in two different locations, and the currents through the OCP relays were measured. From the results, as the fault moves away from substation, the positive variation of the measured current from OCP relays increases and the negative variation decreases. Moreover, LG faults generate more current variability than 3LG faults. For the case where the fault is upstream from OCP relay, the average current variation is much higher when the fault is downstream from it, having been found variations of 1.500% for 3LG faults and 820% for LG faults, approximately, in average. From the point of view of OCP coordination, the LG faults cause more negative impacts than 3LG faults: 14 cases against 1, respectively. The results indicates that exist a trend in protection coordination issues in this scenario. Thus, the decentralized operation of small scale PVGs may impact in OCP coordination from a distribution feeder, and the changes in settings must be study for mitigate the possible impacts in system protection reliability.TextVARGAS, Murillo Cobe. Análise dos impactos das faltas na proteção sobrecorrente em redes de distribuição com elevada penetração de geração distribuída fotovoltaica. 2018. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) — Centro Tecnológico, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, ES, 2018.http://repositorio.ufes.br/handle/10/10712porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFESBRCentro TecnológicoProteção de sistemas elétricosGeração distribuídaSistemas fotovoltaicosModelagem de sistemasFalhas em sistemas elétricosSistemas de energia elétrica — ProteçãoGeração distribuída de energia elétricaGeração de energia fotovoltaicaSistemas de energia elétrica — ModelagemEnergia elétrica — FalhasEngenharia Elétrica621.3Análise dos impactos das faltas na proteção sobrecorrente em redes de distribuição com elevada penetração de geração distribuída fotovoltaicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALtese_12601_Dissertacao_Murillo20181030-170134.pdfapplication/pdf25392384http://repositorio.ufes.br/bitstreams/1bcdcff0-b9c7-4288-812b-486c9c3f26a4/download924f2404c3b7d5f531619dbcb8cadedfMD5110/107122024-06-28 16:09:49.447oai:repositorio.ufes.br:10/10712http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-06-28T16:09:49Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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