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Título: Metodologia para mitigação dos impactos na rede elétrica de distribuição com alto grau de penetração de geração distribuída fotovoltaica
Título(s) alternativo(s): Methodology for mitigation of impacts on the electrical distribution network with high penetration level of distributed photovoltaic generation
Autor(es): Cagnini, Paulo Roberto
Orientador(es): Costa, Jean Patric da
Palavras-chave: Sistemas de energia fotovoltaica
Energia elétrica - Qualidade
Geração distribuida de energia elétrica
Photovoltaic power systems
Electric power - Quality
Distributed generation of electric power
Data do documento: 13-Jul-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: CAGNINI, Paulo Roberto. Metodologia para mitigação dos impactos na rede elétrica de distribuição com alto grau de penetração de geração distribuída fotovoltaica. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021.
Resumo: A alta penetração de sistemas de geração distribuída, em especial sistemas fotovoltaicos, pode impactar negativamente na qualidade de energia em sistemas de distribuição. Um dos principais aspectos monitorados está relacionado à distúrbios de tensão ao longo do alimentador. Muitos estudos podem ser encontrados na literatura abordando esses impactos em sistemas de distribuição. De modo geral, os impactos na qualidade de energia em redes fortes são bem conhecidos. Entretanto, na maioria desses estudos não são apresentados resultados baseados em dados reais de uma unidade prosumidora em nível de minigeração. Ainda, a maioria dos estudos que considera dados reais, utilizam redes elétricas de países com características diferentes das encontradas na maior parte do Brasil, o que representa uma lacuna dessas informações na literatura. No Brasil, especialmente no interior, é comum encontrar ramais com longos trechos rurais em sistemas de distribuição, o que acaba caracterizando, muitas vezes, uma rede fraca. Trabalhos avaliando os impactos de sistemas fotovoltaicos em nível de minigeração baseados em medições reais de consumo, geração e qualidade de energia em ramais longos, com distribuição de cargas e geração não homogênea, não foram completamente estabelecidos na literatura. Para preencher essa lacuna, essa dissertação de mestrado usa os dados de um sistema de medição integrado, instalado para monitorar o fluxo de potência e qualidade de energia na rede interna de baixa tensão da unidade consumidora que recebe um sistema de minigeração fotovoltaica. Foi realizado o levantamento do diagrama unifilar, e inventário de cargas e dos respectivos perfis de consumo. Na sequência é feita a análise dos dados medidos para comparação das principais grandezas de qualidade de energia, antes e após a implementação de ações de eficiência energética e da transformação da unidade consumidora em prosumidora. Com base nessas informações é desenvolvida a metodologia para caracterização da rede elétrica e obtenção dos parâmetros elétricos dessa rede. O Método desenvolvido é genérico e pode ser aplicado em qualquer rede de distribuição. São avaliados os impactos que o sistema fotovoltaico e as ações de eficiência energética causam na rede de baixa tensão da unidade prosumidora. Além disso serão sugeridas formas de operação dos sistemas de geração instalados em redes com elevada penetração de GD que possam mitigar os impactos por eles causados. Resultados reais de medição e de simulação são apresentados para validar a teoria apresentada.
Abstract: The high penetration of distributed generation systems, especially photovoltaic systems, can negatively impact the quality of energy in distribution systems. One of the main aspects monitored is related to voltage disturbances along the feeder. Many studies can be found in the literature addressing these impacts on distribution systems. In general, the impacts on power quality in strong networks are well known. However, in most of these studies, results are not presented based on real data from a consumer unit at the minigeneration level. Still, most studies consider data from electric networks in countries with different characteristics from those found in most of Brazil. In Brazil, especially in the interior, it is common to find extensions with long rural stretches in distribution systems, which often ends up characterizing a weak network. Studies evaluating the impacts of photovoltaic systems at the mini-generation level based on real measurements of energy consumption, generation and quality over long branches, with load distribution and nonhomogeneous generation, have not been fully established in the literature. To fill this gap, this master’s thesis proposes the installation of an integrated measurement system, to monitor the flow of power and energy quality in the internal low voltage network of the consumer unit that receives a photovoltaic mini-generation system. The survey of the single-line diagram and inventory of loads and the respective consumption profiles will also be carried out. Then, the analysis of the measured data is made to compare the main quantities of energy quality, before and after the implementation of energy efficiency actions and the transformation of the consumer unit into a consumer. Then a methodology is developed to characterize the electrical network and obtain the electrical parameters of that network. The developed method is generic and can be applied in any distribution network. The impacts that the photovoltaic system and energy efficiency actions cause on the low voltage network of the consumer unit are evaluated. In addition, ways of operating the generation systems installed in networks with high GD penetration that can mitigate the impacts caused by them will be suggested. Actual measurement and simulation results are presented to validate the theory presented.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27771
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