Proteção de camada dupla baseada em bloqueio por impedância aparente: uma abordagem para microrredes em modo de operação conectada e ilhada

• Autor(a) principal: Menezes, Thiago Souza
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-04032024-095625/
• topic: apparent impedance; distributed energy resources; electric power system protection; impedância aparente; microgrid; microrrede; proteção de sistemas elétricos; recursos energéticos distribuídos; subtensão; undervoltage

A conexão de fontes renováveis no sistema elétrico sofreu uma elevação nos últimos anos. Apesar da diversificação e redundância da geração de energia ser importante, a geração distribuída também traz alguns problemas, principalmente no contexto das microrredes. Devido ao fluxo bidirecional de potência e à intermitência das fontes renováveis, como solar e eólica, as técnicas convencionais não garantem a confiabilidade necessária para os sistemas de proteção das redes de distribuição convencionais e das microrredes. Na literatura, diferentes proposições para a proteção de microrredes são apresentadas, sendo uma das mais promissoras a proteção descentralizada com o uso de Dispositivos de Medição Fasorial (DMFs) em diferentes pontos da microrrede. Neste cenário, a presente pesquisa tem por objetivo desenvolver uma proteção de camada dupla para microrredes baseada nos dados de DMFs. A primeira camada utiliza os dispositivos convencionais de proteção de sobrecorrente. Contudo, caso estes falhem ou levem muito tempo para atuar, os dispositivos da segunda camada irão atuar para garantir o isolamento da falta. Na segunda camada, os Dispositivos Eletrônicos Inteligentes, do inglês Intelligent Electronic Devices (IEDs), empregam uma lógica de subtensão com os fasores medidos localmente pelos DMFs. Porém, uma estratégia de bloqueio com uso da impedância aparente foi proposta para melhorar a coordenação e seletividade dos IEDs. De modo a garantir a precisão dos fasores utilizados nas estratégias de proteção e bloqueio, um filtro foi proposto para mitigar a componente de corrente contínua dos sinais de entrada. Este filtro se mostrou superior aos demais métodos encontrados na literatura, tanto na análise em ambiente de simulação quanto em tempo real embarcado em hardware. Para avaliar a proteção proposta, uma microrrede foi modelada com a presença de um gerador síncrono, um gerador fotovoltaico, e um armazenador de energia com baterias. Considerando diferentes cenários de falta e operação da microrrede, a proteção proposta se provou muito superior à proteção convencional em ambiente de simulação. Além disso, para validar a aplicabilidade da proteção, a proposição foi embarcada em um hardware de baixo custo e avaliada em tempo real com o uso de um simulador digital de tempo real em laço fechado. Nesta análise, os resultados obtidos anteriormente se mantiveram, demostrando que a proteção proposta é eficaz e de fácil emprego em uma aplicação prática. De modo geral, a metodologia proposta apresentou resultados com elevadas taxas de operação correta, resultando nos melhores resultados independentemente do modo de operação da microrrede.