Análise do impacto da geração distribuída sobre um sistema de proteção de sobrecorrente aplicado ao alimentador teste de 13 barras do IEEE
Data
2023-05-08
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Resumo
The constant growth in electricity consumption, combined with the need to use new forms of
generation, brings great challenges to the traditional Electric Power System (EPS), a context
in which the search for its modernization has been given by the development and
implementation of energy sources. Distributed Generation (DG) and Intelligent Electric
Networks, or Smart Grids. In this context, the main objective of the present work is the study
and evaluation of the protection systems of energy distribution networks against the impacts
of the connection and disconnection of distributed generators. Aiming at the development of
the research, initially, a theoretical study was carried out to base the functioning and basic
requirements of the protection systems. In addition, a study was carried out on distributed
generation addressing the impacts caused by its connection to the grid, such as bidirectional
power flow, overvoltage, level of voltage imbalance, etc. Together, the study and modeling of
photovoltaic solar generation as a source of DG were carried out, in which real data from a
photovoltaic module were used to validate all modeling. Still in the methodology, aiming to
carry out simulations to analyze the behavior of the protection system against faults and the
operating parameters of the distribution network after the insertion of distributed generation,
the IEEE 13-bar test feeder and a timed overcurrent protection system was modeled in the
SIMULINK/MATLAB® environment. Next, simulations of several test scenarios were carried
out with variation in DG allocation with different power levels, in addition to the application
of faults at different points in the network. Subsequently, possible strategies for improving
network protection were addressed, addressing issues such as changes in the DG power factor,
aiming to avoid overvoltages in the system, and the use of intelligent devices for a more
assertive performance of the relays. Finally, it could be concluded that the work was successful
in the research and studies proposed about the impacts on the protection system in distribution
networks caused by the insertion of distributed generation, since, in 38.71% of the simulations,
there was action of the protection equipment for the reverse fault.
Descrição
O constante crescimento do consumo de energia elétrica, aliado à necessidade de utilização de
novas formas de geração, traz grandes desafios ao tradicional Sistema Elétrico de Potência
(SEP), contexto no qual a busca pela modernização do mesmo tem se dado pelo
desenvolvimento e implementação de fontes de Geração Distribuída (GD) e das Redes
Elétricas Inteligentes (REIs), ou Smart Grids. Nesta conjuntura, o objetivo geral do presente
trabalho é o estudo e avaliação dos sistemas de proteção de redes de distribuição de energia
frente aos impactos da conexão e desconexão de geradores distribuídos. Visando o
desenvolvimento da pesquisa, incialmente, realizou-se o estudo teórico para embasamento
sobre o funcionamento e requisitos básicos dos sistemas de proteção. Além disso, foi feito um
estudo sobre a geração distribuída abordando os impactos causados pela sua conexão na rede,
tais como bidirecionalidade do fluxo de potência, sobretensão, nível de desbalanço de tensão,
etc. Conjuntamente, realizou-se o estudo e modelagem de geração solar fotovoltaica como
fonte de GD, na qual empregaram-se dados reais de um módulo fotovoltaico para validar toda
modelagem. Ainda na metodologia, objetivando realizar simulações para análise do
comportamento do sistema de proteção frente a faltas e dos parâmetros de operação de rede de
distribuição após a inserção da geração distribuída. Foram modelados no ambiente
SIMULINK/MATLAB® o alimentador teste de 13 barras do IEEE e um sistema de proteção
de sobrecorrente temporizado. Na sequência, foram realizadas simulações de vários cenários
com variação na alocação da GD com diferentes níveis de potência, além da aplicação de faltas
em diferentes pontos da rede. Posteriormente, teve-se um direcionamento de possíveis
estratégias de melhoria da proteção da rede, abordando assuntos como mudanças no fator de
potência da GD, visando evitar sobretensões no sistema, e utilização de dispositivos
inteligentes para uma atuação mais assertiva dos relés. Por fim, pôde-se concluir que o trabalho
obteve êxito nas pesquisas e estudos propostos acerca dos impactos no sistema de proteção em
redes de distribuição causados pela inserção de geração distribuída, visto que, em 38,71% das
simulações, houve atuação do equipamento de proteção para falta reversa a ele.
Palavras-chave
Geração distribuída, Sistema de proteção, Redes de distribuição
Referência
SILVA FILHO, Cláudio Paz da. Análise do impacto da geração distribuída sobre um sistema de proteção de sobrecorrente aplicado ao alimentador teste de 13 barras do IEEE. 2023. 123 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2023.