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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38695| Título: | Análise dos impactos dos modos de controle das fontes renováveis interfaceadas por inversores de potência na função de proteção de distância |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of the impacts of control modes of inverter-interfaced renewable energy sources on the distance protection function |
| Autor(es): | Siqueira, Rodolfo Benedito |
| Orientador(es): | Cortez, Daniel Flores |
| Palavras-chave: | Energia - Fontes alternativas Sistemas de energia elétrica - Proteção Relés de proteção Conversores de corrente elétrica Inversores elétricos Curtos-circuitos Simulação por computador Renewable energy sources Electric power systems - Protection Protective relays Electric current converters Electric inverters Short circuits Computer simulation |
| Data do documento: | 19-Ago-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SIQUEIRA, Rodolfo Benedito. Análise dos impactos dos modos de controle das fontes renováveis interfaceadas por inversores de potência na função de proteção de distância. 2025. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | Recentes debates têm levantado a necessidade de aumentar a participação de fontes renováveis na matriz energética em aspecto mundial. No Brasil, a resposta a essa necessidade está na implantação de usinas eólicas e parques fotovoltaicos. Esses tipos de gerações que aproveitam a energia do vento e do sol são, em sua maioria, interfaceadas por equipamentos de eletrônica de potência que controlam variáveis elétricas com o objetivo de suprir os requisitos de qualidade de energia no ponto de conexão das usinas com a rede básica. A existência de inversores de potência nessa interface traz novos desafios na identificação de faltas no sistema elétrico de potência, uma vez que, até então, as análises de faltas na rede eram realizadas com a premissa de que a fonte é um gerador síncrono. Sendo assim, relés de proteção de tecnologia atual tem dificuldades em operar corretamente em sistemas com alta penetração de energia gerada por usinas eólicas e parques fotovoltaicos, diminuindo a confiabilidade e seletividade do sistema. O objetivo desta dissertação é analisar detalhadamente os impactos dos diferentes modos de controle dos conversores de potência na função de proteção de distância. Para isso, foi realizada uma simulação numérica que registrou os transitórios causados por faltas próximas a usinas eólicas. Foram realizadas faltas monofásicas, bifásicas, bifásicas a terra e trifásicas, com variações da distância da falta, resistência de falta e ângulo de incidência. Nesses registros é possível verificar alterações no perfil do curto-circuito com a inserção das gerações renováveis, como a interferência da falta em fases sadias. Esses registros foram salvos em arquivos COMTRADE e utilizados em relés de proteção comerciais, permitindo avaliar o comportamento das funções de proteção nesses cenários através das oscilografias gravadas pelos relés de proteção. Nas análises feitas das oscilografias, destacam-se as falhas de elementos chaves da função de distância, como dos seletores de fase, direcional e da identificação da impedância de falta. |
| Abstract: | Recent discussions have raised the necessity of increasing the participation of renewable resources into the energy grid in a global level. In Brazil, the response to this necessity has come as the implementation of windfarms and solar powerplants. This kind of generation that benefits from the energy of the wind and the sun are, in majority, interfaced by power electronics equipment that controls the electric variables with the objective of meet the energy quality requirements in the point of connection of the power plants with the high voltage grid. The existence of power inverters in this interface leads to new challenges, like the fault identification at the power grid, since, until this moment, the grid fault analysis was made based in synchronous generator models. Thus, actual protection relays have several difficulties in operate correctly inside systems with high penetration of windfarms and solar powerplants, decreasing the reliability and selectivity of the system. The objective of this dissertation is to conduct a detailed analysis of the impacts of different power converter control modes on distance protection functionality. To achieve this, a numerical simulation was carried out to record the transients caused by faults near wind farms and photovoltaic plants. Single-phase, phase-to-phase, phase-to-phase-to-ground, and three-phase faults were simulated, with variations in fault location, fault resistance, and fault incidence angle. These recordings revealed changes in the short-circuit profile due to the integration of renewable generation sources, such as fault-induced interference in healthy phases. The results were saved in COMTRADE files and applied to a commercial protection relay, allowing the evaluation of protection function behavior in these scenarios through the oscillographic records captured by the relays. The analysis of these records highlighted malfunctions in key components of the distance protection function, such as phase selectors, directional elements, and fault impedance identification. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38695 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia |
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