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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 16-Dec-2015
metadata.dc.creator: FONSECA, Maria da Conceição Pereira
metadata.dc.contributor.advisor1: BARRA JUNIOR, Walter
Title: Estudos de geradores distribuídos de grande porte conectados ao sistema elétrico via conversores cc-ca aplicados ao projeto de estabilizadores de sistemas de potência
Citation: FONSECA, Maria da Conceição Pereira. Estudos de geradores distribuídos de grande porte conectados ao sistema elétrico via conversores cc-ca aplicados ao projeto de estabilizadores de sistemas de potência. 2015. 106 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2015. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
metadata.dc.description.resumo: Nesta tese apresenta-se um estudo que objetiva desenvolver modelos lineares adequados ao estudo de estabilidade em sistemas de potência interligados que incorporem grandes geradores distribuídos conectados à rede via inversor. Para esse fim, um modelo do tipo Heffron-Phillips estendido foi desenvolvido para um sistema de teste que é constituído por um gerador distribuído de grande porte, e de um gerador síncrono, ambos de potências similares e interligados a um sistema de porte muito maior (barra infinita). Devido à presença do gerador distribuído e de seu subsistema de controle de corrente, o modelo estendido apresenta um conjunto de canais que se originam no subsistema de regulação de corrente do gerador distribuído e chegam até o ponto de soma dos torques atuando no eixo do loop eletromecânico do gerador síncrono. Através de considerável número de testes computacionais, e para uma ampla gama de condições de operação, foram avaliadas as importâncias relativas dos novos ganhos de canal. Verificou-se, então, que os ganhos associados aos caminhos diretos são aqueles que possuem influência predominante na contribuição do gerador distribuído para os torques de sincronismo e de amortecimento que atuam no eixo do gerador síncrono. Além disso, os valores dos novos ganhos mostraram-se desprezíveis quando o nível de geração do gerador distribuído torna-se bastante reduzido. Esta observação permitiu efetuar simplificações adicionais ao modelo proposto, a fim de se obter um modelo mais adequado ao projeto de Estabilizadores de Sistema de Potência (ESP) para tal classe de sistemas de potência. Além disso, novas fórmulas são propostas na tese para estimar os valores dos coeficientes dos torques de sincronismo e de amortecimento, em função do nível de geração de potência ativa do gerador distribuído. Para o sistema teste, um ESP foi projetado utilizando-se o modelo simplificado e, subsequentemente, sua degradação de desempenho foi investigada para um grande conjunto de condições de operação do sistema. Os resultados mostraram uma considerável dessintonia no desempenho do ESP para elevado nível de potência ativa pelo gerador distribuído, em comparação com o nível de geração do gerador síncrono. Testes complementares foram realizados com o objetivo de avaliar possíveis efeitos adversos de uma interação entre o ESP e o controle Proporcional e Integral (PI) de um dispositivo FACTS – TCSC (Flexible AC Transmission Systems - Thyristor Controlled Series Compensator). Verificou-se que é necessário evitar operar o controlador PI (Proporcional e Integral) com ganhos muito elevados, de forma a não reduzir substancialmente a estabilidade do sistema.
Abstract: This thesis presents a study to develop linear models suitable for conducting stability studies in interconnected electrical power systems that include large utility-scale inverterconnected power stations. To that end, an extended Heffron-Phillips-type model was developed for a study power system consisting of a utility-scale inverter-connected power source and a synchronous generator, both of which having similar power ratings and being interconnected to a larger power system (infinite bus bar). Due to the presence of the distributed generator and associated current regulating control subsystem, the extended model presents a set of signal channels originating at the current regulation subsystem of the distributed generator and arriving at the torque summing point of the synchronous generator. By performing a large set of computational tests, for a wide range of operating conditions, the relative importance of these new channel gains were assessed. It was found that the gains associated with the direct paths have a predominant influence on the contribution of the distributed generator for both synchronizing as well as damping torques actuating on the synchronous generator shaft. Furthermore, the values of these path gains prove to be negligible when the generation level of the distributed generator is rather reduced. This observation allowed for performing further model simplifications in order to obtain a more suitable model for Power System Stabilizers (PSS) design for such class of power systems. In addition, new formulae are proposed hereby which allow for estimating the values of the synchronizing and damping torque coefficients as a function of the active power generation level of the distributed generator. For the test power system, a PSS damping controller was designed by using the developed simplified model. Subsequent ly, the PSS performance degradation has been investigated for a large set of operating conditions, The results showed considerable PSS performance detuning for those operating conditions corresponding to increased generating level at the distributed generator in comparison to synchronous active power generating level. Supplementary computational tests were performed to evaluate potential adverse interacting effects between the PSS and the proportional and integral (PI) control of a TCSC FACTS device in the area. It was found that moderate values must be chosen in order not to substantially reduce the system stability.
Keywords: Sistemas de energia elétrica
Geração distribuída de energia elétrica
Conversores de corrente elétrica
Estabilidade de sistemas de energia elétrica
Sistema de potência
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

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