Método ativo virtual para detecção de ilhamento em geradores síncronos distribuídos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Muraro, Matias Rossato
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000w012
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22493
Resumo: This work presents a local and passive islanding detection method for synchronous distributed generation (DG) directly connected to the distribution power system. Due to the characteristics of these generation system, such the electromagnetic coupling between network and the rotating mass of the rotor and governor system and the synchronous generators self sustaining voltage, limitations on local and passive islanding detection techniques can occurs. Thus, an islanding detection technique based on the point of common coupling (PCC) electrical frequency and DG mechanical frequency comparison after a disturbance occurrence is proposed. In case of this frequencies have similar behaviors, is considered that an islanding has occurred. It is used the needed energy to match the DG mechanical frequency with electrical frequency to verify the frequencies similarity. To avoid a active protection in the DG, a virtual DG that has a similar dynamic behavior to the real DG is developed. The PCC electrical measures are the inputs of this virtual DG. The virtual DG is obtained through the synchronous generator and approximated governor dynamic models, which take account the real DG parameters. The modification in virtual DG frequency is performed by an active virtual protection, that is obtained in order to allow stability for the proposed methodology. The host power system and the DG electrical and mechanical parameters are the input data to proposed method configuration. In this way, simulations and user know how are not necessary to use it. Simulations results show that the islanding detection proposed method has a small non detection zone and appropriated detection times, despite more than one DG are connected to the host power system. The results also show that que proposed method does not cause false detections for other events occurrence in distribution power systems. Furthermore, the necessary time to islanding detection is obtained from DG and host system parameters, this allows a direct and objective fast reclosing times determination.
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Thus, an islanding detection technique based on the point of common coupling (PCC) electrical frequency and DG mechanical frequency comparison after a disturbance occurrence is proposed. In case of this frequencies have similar behaviors, is considered that an islanding has occurred. It is used the needed energy to match the DG mechanical frequency with electrical frequency to verify the frequencies similarity. To avoid a active protection in the DG, a virtual DG that has a similar dynamic behavior to the real DG is developed. The PCC electrical measures are the inputs of this virtual DG. The virtual DG is obtained through the synchronous generator and approximated governor dynamic models, which take account the real DG parameters. The modification in virtual DG frequency is performed by an active virtual protection, that is obtained in order to allow stability for the proposed methodology. The host power system and the DG electrical and mechanical parameters are the input data to proposed method configuration. In this way, simulations and user know how are not necessary to use it. Simulations results show that the islanding detection proposed method has a small non detection zone and appropriated detection times, despite more than one DG are connected to the host power system. The results also show that que proposed method does not cause false detections for other events occurrence in distribution power systems. Furthermore, the necessary time to islanding detection is obtained from DG and host system parameters, this allows a direct and objective fast reclosing times determination.Esta tese apresenta um método de detecção de ilhamento local e passivo para sistemas de geração distribuída (GD) compostos por gerador síncrono conectado diretamente à rede elétrica. Devido às características desses sistemas de geração, como a existência de acoplamento eletromagnético entre a rede elétrica e a massa girante do rotor e do sistema de acionamento mecânico e o fato de geradores síncronos serem fontes de tensão autosustentadas, pode-se ter limitações na detecção de ilhamento por meio de técnicas locais e passivas. Com base nisso, é proposta uma técnica de detecção de ilhamento que compara a frequência elétrica no ponto de conexão com a frequência de rotação da GD após a ocorrência de algum distúrbio. Se as frequências tiverem comportamentos similares, significa que ocorreu um ilhamento. A Fim de verificar a similaridade entre essas frequências, é utilizada a energia necessária para igualar a frequência mecânica da GD com a frequência elétrica. Para não se atuar sobre a GD de maneira ativa, é desenvolvida uma GD virtual que apresenta um comportamento dinâmico similar a GD real, através das medições das grandezas elétricas no ponto de conexão. A GD virtual é obtida através do modelo dinâmico do gerador síncrono e de um modelo aproximado do acionamento mecânico, os quais levam em consideração os parâmetros da própria GD real. A alteração da frequência de rotação da GD virtual é realizada por uma proteção ativa virtual, obtida de forma a permitir a estabilidade da metodologia proposta. O método proposto utiliza parâmetros mecânicos e elétricos do sistema para ser configurado, dessa forma não é necessário realizar simulações ou experiência do usuário para sua utilização. Os resultados das simulações mostraram que o método de detecção de ilhamento proposto apresenta pequenas zonas de não detecção e tempos de detecção apropriados, mesmo quando são utilizadas mais de uma GD no mesmo alimentador. Também foi possível observar que o método proposto não causa falsas detecções para diferentes eventos que podem ocorrer nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Somado a isso, o tempo necessário para a detecção do ilhamento é obtido em função dos parâmetros da GD, possibilitando que os tempos de religamentos rápidos dos elementos de proteção dos alimentadores sejam determinados de maneira objetiva.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaCardoso Junior, Ghendyhttp://lattes.cnpq.br/6284386218725402Vieira Junior, José Carlos de MeloMarchesan, GustavoMorais, Adriano Peres deOliveira, Aécio de LimaMuraro, Matias Rossato2021-10-21T13:52:09Z2021-10-21T13:52:09Z2019-01-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22493ark:/26339/001300000w012porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-10-22T06:03:32Zoai:repositorio.ufsm.br:1/22493Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2021-10-22T06:03:32Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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