Inibidor bidirecional de eventos de runaway no comutador de tap de reguladores de tensão em redes de distribuição reconfiguráveis com geração distribuída
Climate change has intensified over the years, especially as a result of the global energy model that is predominantly based on the use of fossil fuels. Thus, there is an urgent need to boost a low-carbon economy as a response to the climate crisis. In this context, renewable energy sources emerg...
| Autor principal: | SOUZA, Vanderson Carvalho de |
|---|---|
| Grau: | Tese |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2024
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16637 |
| id |
ir-2011-16637 |
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ir-2011-166372025-03-21T16:47:05Z Inibidor bidirecional de eventos de runaway no comutador de tap de reguladores de tensão em redes de distribuição reconfiguráveis com geração distribuída SOUZA, Vanderson Carvalho de VIEIRA, João Paulo Abreu http://lattes.cnpq.br/8188999223769913 Reguladores de tensão (RTs) Geração distribuída (GD) Redes de distribuição reconfiguráveis Condição de runaway Fluxo de potência bidirecional Step voltage regulators (SVRs) Distributed generation (DG) Reconfigurable distribution networks Tap changer runaway Bi-directional power flow CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA Climate change has intensified over the years, especially as a result of the global energy model that is predominantly based on the use of fossil fuels. Thus, there is an urgent need to boost a low-carbon economy as a response to the climate crisis. In this context, renewable energy sources emerge as the main alternative to fossil fuels. However, the integration of these sources into distribution networks can cause voltage control problems resulting from bidirectional power flow in such networks. An important voltage control problem is the phenomenon known as tap changer runaway condition in step-voltage regulators (SVRs). Nowadays, the problem is further challenging in reconfigurable distribution networks with renewable energy sources connected to both the source-side and load-side of the SVR. This problem occurs when the SVR control cannot adequately distinguish the origin of the active power flow through the SVR and tries to control the voltage on the side of the network with the highest short circuit capacity (strong side), causing under or overvoltage on the side of the network with the lowest short circuit capacity. short circuit (weak side). Current solutions to mitigate the runaway problem are mainly based on three categories: 1) voltage control support by distributed generation (DG); 2) use of remote measurements/information; and 3) use of local measurements/information. However, considering practical aspects, only solutions in the third category are feasible. Even so, these solutions are restricted to application for inhibiting the runaway condition caused exclusively by reverse power flow. In this Thesis, an algorithm is proposed for robust local bidirectional on-line inhibition of the runaway condition based only on a test tap switching with robustness guarantees and without the need for switching of tap test coordinate in cascaded SVRs. The main contributions of the Thesis are the innovative application of the algorithm in robust local bidirectional on-line inhibition of the runaway condition in the tap switch and the introduction to industrial insights. The accuracy and robustness of the proposed algorithm are verified through time series power flow simulations carried out on two test networks, with noise and gross errors in measurements, using extensive Monte Carlo simulations. The uncoordinated operation of test tap switching in cascaded SVRs is examined through case studies on a long real rural distribution network. Finally, the effect of photovoltaic (PV) source variability on the performance of the proposed algorithm is evaluated. The results obtained confirmed the effectiveness of the proposed algorithm in bidirectional inhibition of the runaway condition As mudanças climáticas têm se intensificado ao longo do anos, especialmente como resultado do modelo energético global que se baseia predominantemente no uso de combustíveis fósseis. Dessa forma, surge uma necessidade urgente de impulsionar uma economia de baixo carbono como resposta à crise climática. Neste contexto, as fontes renováveis de energia emergem como a principal alternativa aos combustíveis fósseis. Entretanto, a integração dessas fontes às redes de distribuição pode causar problemas de controle de tensão resultantes do fluxo de potência bidirecional em tais redes. Um importante problema de controle de tensão é o fenômeno da condição de runaway no comutador de tap de reguladores de tensão de linha (RTs). Atualmente, o problema é ainda mais desafiador em redes de distribuição reconfiguráveis com fontes de energia conectadas tanto do lado da fonte como ao lado da caga do RT. Este problema ocorre quando o controle do RT não consegue distinguir adequadamente a origem do fluxo de potência ativa que atravessa o regulador e tenta controlar a tensão do lado da rede com a maior capacidade de curto circuito (lado forte), ocasionando sub ou sobretensão do lado da rede com a menor capacidade de curto circuito (lado fraco). Soluções atuais para mitigar o problema de runaway são baseadas, principalmente, em três categorias: 1) suporte ao controle de tensão por geração distribuída (GD); 2) uso de medições/informações remotas; e 3) uso de medições/informações locais. No entanto, considerando os aspectos práticos, apenas as soluções da terceira categoria são viáveis. Mesmo assim, tais soluções são restritas à aplicação para inibir a condição de runaway ocasionada exclusivamente por fluxo inverso. Nesta tese de doutorado é proposto um algoritmo para inibição bidirecional local robusta on-line da condição de runaway baseado em apenas uma comutação de tap de teste com garantias de robustez e sem a necessidade de comutação de tap de teste coordenada em RTs em cascata. As principais contribuições da Tese são a aplicação inovadora do algoritmo na inibição bidirecional local robusta on-line da condição de runaway no comutador de tap e a apresentação de insights industriais. A acurácia e robustez do algoritmo proposto são verificadas por meio de simulações de fluxo de potência em séries temporais realizadas em duas redes de teste, com ruído e erros grosseiros nas medições, utilizando extensivas simulações de Monte Carlo. A operação descoordenada de comutação de tap de teste em RTs em cascata é examinada através de estudos de caso em uma longa rede de distribuição rural real. Finalmente, o efeito da variabilidade da fonte fotovoltaica (PV) no desempenho do algoritmo proposto é avaliado. Os resultados obtidos confirmaram a eficácia do algoritmo proposto na inibição bidirecional da condição de runaway UFRA - Universidade Federal Rural da Amazônia 2024-11-11T20:18:57Z 2024-11-11T20:18:57Z 2024-06-25 Tese SOUZA, Vanderson Carvalho de. Inibidor bidirecional de eventos de runaway no comutador de tap de reguladores de tensão em redes de distribuição reconfiguráveis com geração distribuída. Orientador: João Paulo Abreu Vieira . 2023. 118 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16637. Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16637 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
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Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
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RI-UFPA |
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Climate change has intensified over the years, especially as a result of the global energy
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these sources into distribution networks can cause voltage control problems resulting from
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phenomenon known as tap changer runaway condition in step-voltage regulators (SVRs).
Nowadays, the problem is further challenging in reconfigurable distribution networks with
renewable energy sources connected to both the source-side and load-side of the SVR.
This problem occurs when the SVR control cannot adequately distinguish the origin
of the active power flow through the SVR and tries to control the voltage on the side
of the network with the highest short circuit capacity (strong side), causing under or
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(weak side). Current solutions to mitigate the runaway problem are mainly based on
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