Navegando por Assunto "Distributed generation"

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Análise dinâmica da condição de runaway em reguladores de tensão devido á presença de geração fotovoltaica nas redes de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2016-08-19) COSTA, Juliana Portugal da; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta Dissertação analisa impactos de geradores fotovoltaicos sobre reguladores de tensão presentes em redes de distribuição. Para a realização das análises, simulou-se o comportamento de dois sistemas testes de redes de distribuição no software ANATEM, sendo o primeiro deles um sistema genérico de 20 barras e o segundo, a rede UKGDS 95 barras. Foram modelados no software geradores fotovoltaicos e funções representativas do regulador de tensão, considerando o Compensador de Queda de Tensão em Linha (LDC - line drop compensator), por meio da funcionalidade CDU. As simulações desenvolvidas refletiram o aumento da injeção de potência ativa pelos geradores na rede de distribuição, devido a variação positiva nos níveis de irradiação incidente nos módulos fotovoltaicos. Assim, tornou-se possível observar a reversão no fluxo de potência através do alimentador, a qual ocorre quando o nível de penetração da geração fotovoltaica e maior que a carga do sistema e que, em determinadas condições, leva o regulador a perder sua capacidade de regulação. Este fenômeno, no qual o regulador de tensão perde a capacidade de controlar a tensão na barra desejada, e conhecido como condição de runaway e é detalhado por meio de simulações dinâmicas, estudos até então ausentes na literatura do assunto.
Acesso aberto (Open Access)
Comparação entre métodos de fluxo de carga para redes de distribuição ativas
(Universidade Federal do Pará, 2018-12-04) AMARAL, Lucas Felipe; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Essa dissertação de mestrado apresenta um estudo comparativo de métodos de fluxo de carga para redes de distribuição ativa. O estudo proposto leva em conta as mudanças já enfrentadas pelos sistemas de distribuição, como a alta penetração da geração distribuída (GD), considerando as características típicas de redes de distribuição com a alta relação R/X. Essas características impõem dificuldades sobre o desempenho de tradicionais algoritmos de fluxo de carga, como o método desacoplado e o método da varredura (backward-forward sweep). Por outro lado, algoritmos modificados baseados no método desacoplado, como o desacoplado com rotação de eixos e desacoplado com normalização complexa podem ser eficientemente aplicados para análise de sistemas de distribuição. Nesse sentido, uma comparação de desempenho, em termos de número de iterações e custo computacional, é realizada entre os seguintes métodos: Newton-Raphson, somatório de correntes, desacoplado rápido com normalização complexa e desacoplado com rotação de eixos. O desempenho dos métodos é analisado para diferentes graus de penetração da GD, tipos de barras PQ e PV em barras com a presença da GD, e diferentes valores R/X dos cabos. Além disso, verificou-se a influência do ângulo base dos métodos desacoplados modificados sobre o número de iterações. Os métodos foram testados em quatro sistemas: sistema de 2 barras, sistema de 69 barras, sistema de 476 barras e sistema de 1080 barras.
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Desenvolvimento e modelagem de uma nanorrede de distribuição em corrente contínua em baixa tensão com sistemas de geração distribuída
(Universidade Federal do Pará, 2019-10-23) TORRES, Pedro Ferreira; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
O conceito de minirredes de distribuição em corrente contínua (c.c.) vem ganhando espaço na academia e na indústria no que diz respeito ao desenvolvimento de aplicações de redes de distribuição com grande inserção de geração distribuída e sistemas de armazenamento de energia. A adoção de um sistema de distribuição em corrente contínua facilita a integração de fontes como a geração fotovoltaica e a eólica e de sistemas de armazenamento, como baterias, uma vez que estas tecnologias em geral operam intrinsecamente em corrente contínua. Neste sentido, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma nanorrede de distribuição em corrente contínua (NDCC) instalada no laboratório do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE), da Universidade Federal do Pará. A rede desenvolvida é composta por três sistemas de geração fotovoltaica (FV) e armazenamento em bancos de baterias e três bancos de carga majoritariamente resistiva, distribuídos ao longo dos 200 m de rede de topologia em anel, em um barramento de 24 Vcc. Foram desenvolvidas duas metodologias de simulação capazes de reproduzir o comportamento operacional da nanorrede em condições estáticas e dinâmicas, possibilitando a avaliação do desempenho da rede ao longo de um dia de operação. Também foram realizados ensaios com medições em pontos estratégicos da rede, a fim de avaliar o comportamento do sistema mediante condições especificas de funcionamento, normais e em contingência. Os resultados obtidos atestam a capacidade da nanorrede em atender as cargas de maneira confiável, desde que respeitadas as limitações do sistema de geração e armazenamento de energia implementados. Além disso, verificou-se que as características relativas à topologia do controlador de carga comercial utilizado para compor a nanorrede de distribuição em corrente contínua são benéficas à qualidade da energia para o porte e topologia da rede desenvolvida.
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Estimativa da capacidade de hospedagem de geração distribuída em redes de distribuíção via algoritmos genéticos
(Universidade Federal do Pará, 2019-03-29) SOUSA, Alana Lima de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A utilização de fontes de energia próximas aos centros consumidores na forma de Geração Distribuída (GD) vem ganhando destaque no cenário mundial. A alta penetração de GD mudará o paradigma de operação dos sistemas elétricos de tal forma a afetar a qualidade da energia elétrica entregue aos consumidores. A potência ativa injetada pela GD provoca diversas consequências para os sistemas de distribuição, sendo a sobretensão a mais impactante delas. A inversão de fluxo de potência causada pela GD eleva as tensões da rede de distribuição, podendo levar a sobretensões e consequentemente o desligamento da própria GD. Durante a operação com fator de potência unitário da GD, os operadores de distribuição evitam a sobretensão pela redução de potência ativa da GD. É neste cenário que surge o conceito da Capacidade de Hospedagem (CH) da GD, o qual tem o objetivo de estimar a potência máxima injetada pela GD sem comprometer a qualidade da tensão do sistema. Esta dissertação de mestrado estima a capacidade de hospedagem da GD em sistemas de distribuição de média tensão usando Algoritmo Genético (AG), considerando como principal fator limitante o problema da sobretensão. Os testes de desempenho foram realizados nos sistemas IEEE 33 barras e IEEE 69 barras.
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Uma estratégia ativa para detecção de ilhamento em geradores fotovoltaicos por meio de injeção de sinais de teste
(Universidade Federal do Pará, 2016-10-27) CARVALHO, Fransérgio Martins; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho realiza-se o estudo de uma técnica ativa para detecção de ilhamento adequada para aplicação em Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFCR). A técnica é baseada na injeção de sinais de testes afetando a sequência negativa de tensão após a situação de ilhamento. São apresentadas definições e explicações sobre o sistema de distribuição de potência e sobre os elementos que pertencem a Geração Distribuída (GD). Regulamentos sobre o funcionamento de inversores e o modelo de célula fotovoltaica são apresentados. Detalha-se o conceito de ilhamento e sua Zona de Não Detecção (ZND) bem como as principais técnicas atuais para sua detecção. É apresentada a técnica de sequência negativa. São desenvolvidas algumas aplicações de instrumentação relacionadas a medição de sequência negativa, inversor senoidal e PLL. São projetados modelos que efetuam a injeção e medição de sequência negativa por meio de um VSI: controlador e filtro. São realizadas simulações para detecção de ilhamento sob condições comuns a SFCR: variação de irradiância e sombreamento de célula; e sob condições comuns em um sistema de potência de distribuição: variação e desbalanceamento de carga. Por fim, o desempenho do método aplicado é validado e comparado.
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Formulação analítica para estudo de redes de distribuição ativas considerando a presença de reguladores de tensão
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-26) BRITO, Hugo Rodrigues de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Reguladores de tensão (RTs) localizados em alimentadores radiais de média tensão têm participação recorrente em diversas estratégias de mitigação dos impactos da interconexão de unidades de geração distribuída (GD). Entretanto, análises expeditas de parâmetros característicos de redes de distribuição ativas não costumam considerar o efeito das comutações de tape dos RTs em seus equacionamentos. Esta dissertação propõe uma formulação analítica para avaliar a influência desses dispositivos, baseada na adaptação matemática de equações clássicas da literatura. O aparato teórico deduzido diz respeito à variação de tensão ao longo da linha, ao requerimento de potência reativa, às perdas elétricas do sistema e à capacidade de hospedagem de GDs. A proposta é validada via estudos comparativos em um sistema-teste simples, bem como em um alimentador rural extenso de 34,5 kV que inclui dois RTs em conexão cascata e uma GD de elevada penetração em sua extremidade. O Open Distribution Simulator Software (OpenDSS) é utilizado para fins de modelagem e simulações de fluxo de carga convencional e de séries temporais. Os resultados evidenciam os méritos da formulação desenvolvida na correta estimação de parâmetros de redes de distribuição ativas com a presença de RTs, o que caracteriza uma melhoria em relação às ferramentas convencionais para estudos preliminares de integração de GDs.
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Impacto da proteção do tipo crowbar dos aerogeradores de indução duplamente excitados nos sistemas de proteção de redes de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2016-04-07) ARIAS, Piedy Del Mar Agamez; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
A contínua incorporação de geração distribuída às redes de energia elétrica no mundo, a partir de fontes renováveis, tem contribuído positivamente no fornecimento de energia, na eficiência energética e na redução de gases poluentes. Apesar disso, novos desafios relacionados com as mudanças na qualidade da energia, a estabilidade do sistema e os níveis de curto circuito, dentre outros, continuam sendo alvo de pesquisas. O Brasil tem adicionado nos últimos anos uma importante quantidade de gigawatts às redes graças a conexão de grandes parques eólicos. Adicionalmente, as recentes possibilidades para que os consumidores se tornem pequenos geradores e troquem energia nas redes de distribuição, visa a conexão de outra quantidade de gigawatts. Diante disto, este trabalho apresenta as análises do impacto da atuação da proteção do tipo crowbar dos aerogeradores de indução duplamente excitados (DFIG) sobre os sistemas de proteção empregados nas redes de distribuição radiais, visando avaliar a influência que exerce sobre a coordenação das funções de proteção de sobrecorrente quando ocorrem faltas na rede. Para garantir este objetivo, avaliações das contribuições às correntes de curto-circuito do DFIGs ligados à rede durante perturbação, são efetuadas no software DIGSILENT Power Factory 14.1, sob a consideração de dois casos de operação do DFIG. Um deles contempla a não inserção da proteção do tipo crowbar e o outro considera a inserção desta proteção durante uma perturbação na rede. A estratégia para implantar a proteção do tipo crowbar estabelece a inserção de resistências ao circuito do rotor do DFIG quando forem ultrapassados limites de corrente no rotor e tensão no ponto de conexão. Os resultados obtidos fornecem informações relevantes relacionadas com as mudanças nos níveis de curto-circuito, as quais devem ser contempladas nos estudos prévios à conexão de novos DFIG, devido a importância que representam para coordenar as funções de proteção de sobreccorrente sob considerações dinâmicas e em regime permanente.
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Impacto de redes de distribuição com massiva conexão de geradores fotovoltaicos na estabilidade de tensão de longo-prazo em sistemas de potência
(Universidade Federal do Pará, 2017-03-31) BARATA, Heitor Alves; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta dissertação visa mostrar o impacto de geradores fotovoltaicos distribuídos, conectados nas redes de distribuição, na estabilidade de tensão de longo-prazo usando simulação completa no domínio do tempo. O efeito de diferentes níveis de penetração da geração fotovoltaica é investigado. Também são investigados diferentes modelos de redes de distribuição com geração distribuída: 1) Carga e GD representados por modelo ZIP e carga com potência ativa negativa do tipo corrente constante, respectivamente, na subestação (SE); 2) Carga e GD representados por modelo ZIP e equivalente dinâmico, respectivamente, na SE; 3) Carga e GD representados por modelo ZIP e modelo dinâmico, respectivamente, distribuídos ao longo de uma rede de distribuição de MT. Equipamentos como transformadores com comutação de tape sob carga (OLTC, do inglês, “On-Load Tap Changer”), limitadores de sobrecorrente de excitação (OEL, do inglês, “Overexcitation Limiter”), cargas estáticas e autotransformadores reguladores de tensão são levados em consideração nas análises, pois afetam significativamente a estabilidade de tensão de longo-prazo. As investigações são realizadas por meio do uso do software de análise de rede (ANAREDE) e do software de análise de transitórios eletromecânicos (ANATEM), desenvolvidos pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL). A modelagem estática dos geradores fotovoltaicos é considerada como barras PQ, e a modelagem dinâmica é baseada no modelo PVD1 da WECC (Western Electricity Coordinating Council) implementada via Controle Definido pelo Usuário (CDU) no ANATEM. A proteção mandatória da geração fotovoltaica também é considerada. O sistema de potência estudado é uma junção de um sistema de transmissão de 11 barras com sistemas de distribuição da UKGDS (United Kingdom Generic Distribution System) de 76 barras cada.
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Impacto técnico e econômico da integração de uma geração distribuída de alta capacidade em um sistema de distribuição com reguladores de tensão em cascata
(Universidade Federal do Pará, 2019-11-14) COSTA, Marcelo Sousa; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta dissertação analisa o impacto técnico e econômico da integração de uma geração distribuída (GD) de alta capacidade em um sistema de distribuição composto por dois alimentadores, ambos com dois reguladores de tensão (RTs) em cascata. Redes de distribuição com a presença de geração distribuída de alta capacidade podem submeter o RT a cenários de reversão fluxo de potência ativa que, dependendo dos modos de controle “Fluxo Bidirecional Ativo até o Limite Oposto” e “Fluxo Inverso por Cogeração”, resultam em situações anormais, as quais podem levar o regulador de tensão a perder sua capacidade de regulação. Como consequência, os consumidores podem ser submetidos a subtensão ou sobretensão severa. Este fenômeno, no qual o regulador de tensão perde a capacidade de controlar a tensão na barra desejada, é conhecido na literatura técnica como reverse power tap changer runaway condition ou condição de runaway do RT em caso de fluxo inverso. Além disso, GDs de alta capacidade, dependendo da sua localização no sistema de distribuição, podem provocar sobretensões críticas. Algumas ações podem sem realizadas para reduzir ou mitigar este efeito, como realizar a reconfiguração dos alimentadores, alterações do setpoint do regulador de tensão e modificação do modo de controle da GD. A avaliação econômica foi feita para todos os cenários operativos estudados, destacando, além do impacto técnico, o impacto financeiro para os clientes e distribuidora.
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Modelagem e simulação da operação de sistemas de geração com fontes renováveis de energia suprindo minirrede de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2018-01-19) FERREIRA, Andreza Cardoso; GALHARDO, Marcos André Barros; http://lattes.cnpq.br/6672470707462259; PINHO, João Tavares; http://lattes.cnpq.br/0847897516772421
O presente trabalho aborda o desenvolvimento de modelos computacionais em ambiente Simulink/Matlab, a fim de simular a operação em aplicações isoladas e/ou interligadas à rede elétrica de uma minirrede de distribuição de energia elétrica com sistemas híbridos de produção de eletricidade, pertencente ao Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE), da Universidade Federal do Pará, no campus de Belém. O trabalho também descreve o sistema híbrido e seus componentes (sistemas de geração, sistemas de condicionamento de potência, minirrede e cargas propostas), bem como os modelos matemáticos, apresentando as equações dos componentes, aplicadas a estudos dinâmicos. Em seguida, os modelos dos componentes que constituem o sistema são validados e analisados a partir de dados experimentais. Apresenta-se também como resultado a integração dos modelos propostos do sistema híbrido, simulando-se três diferentes estratégias ou modos de operação como estudo de caso. O modelo desenvolvido possui a função de auxiliar esses estudos, simplificando a análise e propiciando diferentes possibilidades de simulações em curtos tempos de processamento. O objetivo principal do trabalho é disponibilizar um modelo computacional capaz de simular o comportamento de um sistema híbrido em condições de operação conectada à rede convencional ou de forma isolada.
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Pré-despacho ótimo da geração distribuída para melhoria da operação de redes de distribuição com presença de reguladores de tensão no modo bidirecional
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-25) SOUZA, Valéria Monteiro de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Os sistemas de energia elétrica têm sido significativamente alterados nos últimos anos devido à crescente integração de Geração Distribuída (GD) em suas redes. Entretanto, apesar das vantagens identificadas em se aumentar o uso de GDs, a modificação do caráter passivo dessas redes incorre em diversos impactos. Para que esses sistemas possam ter suas características de segurança, confiabilidade e robustez asseguradas, diversos estudos têm sido desenvolvidos para mitigar os problemas detectados provocados por esse tipo de geração e maximizar seus benefícios. Nesse contexto, é realizado, nesta dissertação, um estudo de integração de um Produtor Independente de Energia (PIE) em um alimentador rural extenso localizado no estado do Pará, o qual possui reguladores de tensão (RTs) em cascata e apresenta a possibilidade de manobra de rede com um alimentador vizinho. Com a conexão do PIE, os RTs desse alimentador podem ter seu fluxo de potência ativa invertido tanto pela potência injetada pela GD quanto pela reconfiguração topológica da rede, deixando-os sujeitos a perderem sua capacidade de controle com a ocorrência da condição de runaway. Sendo assim, os cenários operativos possíveis, com diferentes configurações dos RTs e considerando curvas de carga reais, foram analisados utilizando simulações realizadas no OpenDSS (Open Distribution Simulator Software). A partir da avaliação desses resultados, foi proposta uma estratégia de pré-despacho ótimo da GD do PIE visando não apenas evitar que a condição de runaway ocorra, como também contribuir para a garantia de níveis adequados de tensão e preservação da confiabilidade da rede na qual ele será integrado. Os testes de desempenho da estratégia confirmaram sua viabilidade como ferramenta de mitigação dos impactos causados por GDs de alta penetração em redes de distribuição reconfiguráveis que possuem RTs.