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Título: Controle de microrrede baseado em frequência
Título(s) alternativo(s): Frequency-based microgrid control
Frequenzabhängige Steuerung eines Microgrids
Autor(es): Farina, Annelise Scherer
Orientador(es): Urbanetz Junior, Jair
Palavras-chave: Redes elétricas
Sistemas de energia elétrica
Sistemas de energia fotovoltaica
Engenharia elétrica
Disjuntores elétricos
Electric networks
Electric power systems
Photovoltaic power systems
Electric circuit-breakers
Electric engineering
Data do documento: 29-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: FARINA, Annelise Scherer. Controle de microrrede baseado em frequência. 2018. 112 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: Neste trabalho é proposto o conceito de uma nova geração para sistemas de energia de emergência, que geralmente são compostos por um gerador diesel acoplado a um caminhão, utilizados na rede de distribuição de energia para prover eletricidade a um cliente (carga) quando alguma manutenção deve ser feita na rede elétrica. Por outro lado, a Alemanha, desde 2009 experimentou um aumento da instalação de energia solar fotovoltaica através de geração distribuída. Quando a concessionária de energia faz manutenção na rede elétrica de baixa tensão que alimenta uma residência provida de instalação de sistema fotovoltaico, este é hoje desconectado da rede elétrica pelo sistema de proteção. Porém, o uso desse sistema fotovoltaico para alimentar a carga pode ser explorado. Neste trabalho, uma unidade geradora de energia de emergência, composta por um gerador diesel e um banco de baterias com os respectivos conversores alimentando uma carga contínua, será investigada, levando em consideração o uso do sistema fotovoltaico do cliente para contribuir com o fornecimento de energia. Assim, o sistema funcionará isolado da rede elétrica principal, categorizando-se como uma microrrede operando no modo desconectado da rede (off-grid). Para fazer isso, será necessário desenvolver um controle de frequência para que a microrrede opere modo ilhado. A bateria, modelada como uma fonte de tensão ajustará os valores de tensão da microrrede. E ainda, os disjuntores controláveis, dependentes da frequência da rede, foram modelados tanto para a bateria quanto para o gerador diesel. O software PowerFactory DigSilent foi utilizado para modelar a microrrede estudada e realizar as simulações computacionais, que são em caráter estático. Aplicando-se um pulso de frequência à microrrede, com variações de sub- e sobrefrequências, foi avaliado como os elementos da microrrede reagirão, de acordo com a estratégia de controle escolhida. Através dessas simulações, descobriu-se que a frequência pode ser usada como um valor importante para gerenciamento de energia no contexto de microrredes.
Abstract: This paper proposes the concept of a new generation for emergency power systems, which are usually composed of a diesel generator coupled to a truck, used in the power distribution network to provide electricity to a customer (load) when some maintenance be done on the power grid. On the other hand since 2009 Germany has experienced an increase in the installation of photovoltaic solar energy through distributed generation. When the power utility maintains the low voltage electrical network that feeds a home equipped with photovoltaic system, it is disconnected from the grid by the protection system. However, the use of this photovoltaic system to feed the load can be exploited. In this work, an emergency power generating unit, consisting of a diesel generator and a battery bank with the respective converters supplying a continuous load, will be investigated, taking into account the use of the customer's photovoltaic system to contribute to the power supply. Thus, the system will operate isolated from the main power grid, categorizing itself as a microgrid operating in off-grid mode. To do this, it will be necessary to develop a frequency control so that the microgrid operates in an islanded mode. The battery, modeled as a voltage source, will adjust the voltage values of the microgrid. Furthermore, controllable circuit breakers, depending on the frequency of the mains, have been modeled for both the battery and the diesel generator. The DIGSilent Powerfactory software was used to model the studied microgrid and perform the computational simulations, which are static. Applying a frequency pulse to the microgrid, with sub- and overfrequency variations, it was evaluated how the elements of the microgrid will react, according to the control strategy chosen. Through these simulations, it has been discovered that frequency can be used as an important value for energy management in the context of microgrids.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10099
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