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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5276| Título: | Estudo do desempenho de microrredes ilhadas baseado em análises de segurança estática e dinâmica em sistemas elétricos de potência |
| Título(s) alternativo(s): | Performance study of islanded microgrids based on static and dynamic security assessment in electrical power systems |
| Autor(es): | Gurski, Erico |
| Orientador(es): | Benedito, Raphael Augusto de S |
| Palavras-chave: | Geração distribuída de energia elétrica Sistemas de energia elétrica - Modelos matemáticos Sistemas de energia elétrica - Estabilidade Redes elétricas inteligentes Sistemas de energia elétrica - Controle Transitórios (Eletricidade) Eletrônica de potência Software - Desenvolvimento MATLAB (Programa de computador) Simulação (Computadores) Distributed generation of electric power Electric power systems - Mathematical models Electric power system stability Smart power grids Electric power systems - Control Transients (Electricity) Power electronics Computer software - Development MATLAB (Computer program) Computer simulation |
| Data do documento: | 16-Jul-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | GURSKI, Erico. Estudo do desempenho de microrredes ilhadas baseado em análises de segurança estática e dinâmica em sistemas elétricos de potência. 2020. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. |
| Resumo: | A operação ilhada de microrredes tem sido objeto de interesse da comunidade técnico-científica por trazer vantagens e também desafios quanto à sua concepção. Para que tal modo de opera- ção seja possível, a microrrede deve ser intencionalmente planejada, visando um desempenho satisfatório perante um conjunto definido de cenários de operação possíveis. As análises de segurança estática e dinâmica são utilizadas para determinar a segurança do sistema mediante perturbações previamente determinadas, através de estudos de fluxo de potência e de estabilidade. Nesta pesquisa, propõe-se uma ferramenta computacional para auxiliar no planejamento da operação de trechos do sistema de distribuição de forma ilhada, em estrutura de microrrede.Esta ferramenta contempla um conjunto de estudos imprescindíveis à operação de sistemas ilhados, conforme prescrição da normativa internacional IEEE Std. 1547-4, abrangendo estudos de fluxo de potência, de estabilidade transitória e de frequência, além da mensuração do desempenho da operação da microrrede através do cálculo de indicadores. Todos estes estudos são feitos através de uma rotina computacional de código próprio, desenvolvida no software MATLAB, para um horizonte de estudo de um dia de operação, discretizado em 24 horas. As curvas de carga e geração são consideradas como sendo determinísticas, não levando em conta a estocasticidade das fontes intermitentes e do consumo. A concepção dos indicadores é embasada em indicadores já existentes, prescritos pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) para o sistema de distribuição. A estrutura de microrrede em estudo é constituída por uma parcela de um sistema de distribuição radial, contendo um número reduzido de elementos de proteção e seccionamento. Objetivando manter a tensão e frequência da microrrede dentro de faixas estipuladas, propõe-se uma estratégia de corte de carga dentro de ambas as análises de segurança (estática e dinâmica). A metodologia proposta, contemplando as análises de segurança estática e dinâmica, a estratégia de corte de carga e o cálculo dos indicadores, é aplicada a dois casos de estudo, sendo estes diferenciados pela barra à qual se conecta o gerador que assume o controle secundário de tensão e frequência na microrrede (gerador slack). Dos casos de estudo, é possível perceber a influência da escolha da barra de conexão do gerador slack no desempenho tanto de tensão quanto de frequência. Além disso, percebe-se que a ativação da estratégia de corte de carga traz benefícios para a qualidade do produto (tensão e frequência), entretanto prejudica a qualidade do serviço (continuidade no fornecimento de energia). Deste modo, escolher a melhor topologia de operação da microrrede, ativando ou não o corte de carga, depende da ponderação atribuída aos indicadores. |
| Abstract: | The islanded microgrids operation has been an object of interest to the technical-scientific community, as it brings advantages and also challenges regarding its design. For such a mode of service to be possible, the microgrid must be intentionally planned, aiming at satisfactory performance when facing a defined set of possible operating scenarios. In electrical power systems, static and dynamic security assessment are used to determine the safety of the system when subjected to previously determined disturbances, through power flow and stability studies. This research presents a computational tool is proposed to assist in the islanded microgrids operation planning. This tool includes a set of studies essential to islanded systems’ operation, according to the prescription of the international standard IEEE Std. 1547-4, covering power flow and frequency and transient stability studies. The use of some performance indicators benchmarks the microgrid operation. All these studies are done through a computational routine, developed in MATLAB, for a study horizon of one day of operation, discretized in 24 hours. The load and generation curves are deterministic. The performance indicators are based on existing indices, prescribed by the National Electric Energy Agency (ANEEL) for the distribution system. The microgrid structure under study consists of a portion of a radial distribution system, containing a reduced number of protection and sectioning elements. This research presents a load shedding strategy considering both security analyzes (static and dynamic), aiming to keep the voltage and frequency of the microgrid within the stipulated ranges. Some operational scenarios over a 69 bus test system provide the means to analyze the approach proposed. From the case studies, it is possible to perceive the influence of the choice of the connection bar of the slack generator on the performance of both voltage and frequency. Besides, it is clear that the activation of the load shedding strategy brings benefits to the quality of the product (voltage and frequency). However it affects the quality of the service (continuity in the energy supply). In this way, choosing the best operating topology of the microgrid, whether or not activating the load shedding strategy, depends on the weighting assigned to the indicators. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5276 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia |
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