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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AVAFMX| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Estudo de proteção elétrica de uma microrrede baseada na rede de 34 barras do IEEE |
| Authors: | Israel Resende Alves Rodrigues |
| First Advisor: | Alberto Resende de Conti |
| First Referee: | Sidelmo Magalhaes Silva |
| Second Referee: | Clever Sebastiao Pereira Filho |
| Third Referee: | Maria Helena Murta Vale |
| Abstract: | Este trabalho dedica-se a investigar os principais desafios encontrados na proteção elétrica de microrredes de corrente alternada em média tensão. Inicialmente, realiza-se um levantamento de microrredes pilotos em operação no Brasil e no exterior, bem como dos aspectos da legislação em vigor sobre o tema. Filosofias e algoritmos de proteção para microrredes propostos na literatura técnica também são apresentados e discutidos. É avaliado o efeito de uma microrrede na atual filosofia de proteção de redes de distribuição convencionais, que se baseiam na característica unilateral do fluxo de potência e no valor elevado da relação entre a corrente de curto-circuito e a corrente máxima de carga. Demonstra-se que essa mesma filosofia de proteção convencional não é capaz de garantir a coordenação e a seletividade no interior de uma microrrede, inclusive na condição em que a microrrede opera isolada da concessionária de energia. Com o objetivo de simular curtos-circuitos internos e externos a uma microrrede, partiu-se da rede de média tensão padrão de 34 barras do IEEE, que foi adaptada de forma a incluir geração distribuída em algumas de suas barras. Parte dessa rede foi delimitada como uma região de interesse que poderia trabalhar conectada ou desconectada da rede principal, caracterizando uma microrrede. Essa rede foi implementada no programa de simulação de transitórios elétricos ATP, permitindo o cálculo de fasores de corrente e tensão para diferentes condições de falta. Os valores calculados foram utilizados não somente na análise dos problemas de proteção decorrentes da introdução da microrrede, mas também como base para a proposição de um esquema de proteção para a microrrede modelada. Os resultados obtidos comprovam a dificuldade em se garantir a sensibilidade e seletividade para todas as condições operativas da microrrede baseando-se apenas em unidades de sobrecorrente de curva inversa. Algoritmos que se beneficiam da facilidade de troca de informações entre relés digitais, como a proteção diferencial, mostram-se adequados para as condições operativas impostas pelas microrredes. Esquemas de proteção de retaguarda que necessitam apenas das grandezas medidas localmente devem ser utilizados no caso de indisponibilidade do canal de comunicação entres os relés. |
| Abstract: | This work is dedicated to investigate the main challenges found in the digital protection of medium-voltage, alternating current microgrids. Initially, a literature review is carried out on pilot microgrids working in Brazil and abroad, as well as on normative issues about the topic. Protection philosophies and algorithms proposed in technical papers are also presented and discussed. The impact of a microgrid on the conventional distribution protection philosophy, based on unidirectional power flow and high fault/nominal current ratio, is of concern. It is shown that a conventional protection scheme is not able to safeguard the selectivity and coordination in microgrids, including off-grid operation. The IEEE 34 bus test feeder was adapted to include distributed generation inside a delimited area that was assumed to be able to work on-grid and off-grid as a microgrid. This network was implemented in the ATP program, and the voltage and current phasors under several fault conditions were calculated. The calculated phasors helped understanding the protection issues caused by the microgrid operation. They were also used as a reference for the proposal of an effective protection scheme for the modeled microgrid. The results show the challenges in assuring the required sensitivity and selectivity of a protection system based on inverse time overcurrent units for all the operative conditions imposed by microgrids. Algorithms like the differential protection, which benefits from the exchange of information between digital relays, are capable to adapt to all scenarios in which a microgrid may operate. Backup protection schemes based only on local measurement shall be used in the event of unavailability of the communication channel among digital relays. |
| Subject: | Engenharia elétrica Energia eletrica Distribuição Sistemas de energia elétrica Proteção |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AVAFMX |
| Issue Date: | 28-Jun-2017 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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