Redes neurais artificiais para proteção anti-ilhamento em redes elétricas com presença de geração distribuída

• Autor(a) principal: Momo, Lucas Vaz
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/31619
• topic: Geração distribuída; Ilhamento não intencional; Arduíno; Proteção anti ilhamento; Rede neural artificial; Rede neural artificial; Arduino (Controlador programável); Energia elétrica; Distributed generation; Unintentional islanding; Anti-islanding protection; Artificial neural network

A geração, transmissão e distribuição de energia elétrica têm sido tradicionalmente organizadas em sistemas centralizados, com o fluxo de energia ocorrendo em uma direção, da geração para as cargas em uma topologia radial. No entanto, devido ao crescente aumento na demanda energética brasileira, houve uma reestruturação dos sistemas de energia em âmbito nacional. Uma alternativa topológica surgida foi a geração distribuída (GD), que consiste na inserção de pequenas unidades geradoras diretamente no sistema de distribuição e próximas ao consumidor final. A GD traz vantagens, como a redução do investimento inicial devido à dispensa da construção de grandes linhas de energia e maior confiabilidade, pois a energia é fornecida próximo ao ponto de consumo, minimizando perdas de transmissão e distribuição. No entanto, também apresenta desafios, como o alto custo inicial de implementação das tecnologias. As redes de distribuição não foram originalmente projetadas para lidar com injeções energéticas provenientes da GD, o que torna a operação e o controle dos sistemas de distribuição mais complexos. A continuidade do serviço de fornecimento de energia elétrica é obrigatoriedade para a segurança do sistema de potência. Violações de limites operativos, como sobre ou sub tensões, podem resultar em desconexões automáticas de equipamentos. Em caso de perda de fornecimento elétrico pela concessionária em um sistema de distribuição com presença de geradores distribuídos, esses geradores devem ser desconectados automaticamente e permanecerem off-line até que o fornecimento de energia seja restabelecido. Caso não ocorra a desconexão, é iniciado um ilhamento não intencional, no qual a qualidade da energia fornecida para os consumidores nessa área é comprometida, gerando problemas legais para a concessionária, que é responsável por essa área. Além disso, a formação dessas ilhas pode representar riscos para as equipes de manutenção e os consumidores em geral, uma vez que certas áreas permaneceriam energizadas sem o conhecimento prévio da concessionária. Os métodos de proteção anti ilhamento são tradicionalmente realizados com auxílio de relés de frequência e tensão, que podem apresentar zonas de não detecção, ocasionando falhas na sua operação. Neste projeto, propõe-se a implementação de funções de proteção anti ilhamento no microprocessador Arduíno com o desenvolvimento das funções baseadas em tensão e frequência e uma proteção inteligente, baseada no uso de Redes Neurais Artificiais (RNA). A rede neural é previamente treinada e embarcada com sua estrutura modelada usando o Matlab/Simulink, para posteriormente ser implantada no microprocessador. Foram realizadas simulações em um circuito teste de 5 barras, sob diferentes condições de operação da rede, para avaliar o grau de efetividade do sistema. Além disso, os códigos realizados no arduíno foram testados por meio de uma conexão na porta serial do computador, para que seja possível a comunicação com o Matlab/Simulink