Este trabalho aborda a detecção da condição de ilhamento e de seus impactos em redes de distribuição e em gerações distribuídas que empregam conversores CC-CA. Na literatura são encontradas dois grupos de técnicas para este tipo de aplicação. As técnicas passivas, que identificam a condição de ilhamento através do ajuste dos limites de variação dos relés de proteção, e as técnicas ativas, que inserem um sinal de realimentação positiva de forma a tornar o sistema instável no momento da desconexão. As técnicas ativas, por apresentarem um menor tempo de detecção e simples implementação em hardware, são preferencialmente utilizadas, apesar da injeção de distúrbios no sistema de controle da geração distribuída. O estado-da-arte em termos de detecção de ilhamento consiste em desenvolver uma técnica que possua alta capacidade de detecção, porém sem injeção de distúrbios no sistema de geração distribuída quando conectado à rede de distribuição. Neste trabalho, são abordadas duas formas para a redução da injeção de distúrbios e do tempo de detecção. Em uma primeira abordagem é proposto um projeto ótimo para o algoritmo de sincronização PLL (phase-locked loop), o qual permite a redução do ganho de realimentação positiva para técnicas em frequência e, consequentemente, a redução da injeção de distúrbios. Em uma segunda abordagem é utilizada a metodologia fuzzy de forma a garantir a detecção da condição de ilhamento sem nenhuma injeção de distúrbios no sistema de controle. Resultados de simulação e experimentais, obtidos por meio de uma bancada experimental controlada por DSP, são apresentados para validar as propostas presentes nesta dissertação / This thesis deals with the islanding detection and its impact on distribution networks when distributed generation systems are driven by DC-AC converters. Two groups of techniques are found in the literature. The passive techniques in which adjusting the variation limits of protective relays identify the islanding condition, and the active techniques that insert a positive feedback signal in order to make the system unstable when the contingency is on progress. The active techniques present a reduced detection time and simple hardware implementation. They are preferably used in despite of the injection of disturbances in the control system. In this thesis two ways to reduce injection of disturbances and detection time are proposed. In a first approach is shown an optimal design for the synchronization algorithm PLL (Phase-Locked Loop) which allows to reduce the positive feedback gain in frequency techniques in order to decrease the injection of disturbances. In a second approach a fuzzy methodology is used to ensure the islanding detection with the aforementioned requirements. Simulation analysis and experimental results are presented to validate the proposed approach

Orientador: Javier Sanz Contreras / Resumo: Neste trabalho, apresenta-se uma nova proposta de metodologia para alocar, determinar e es-pecificar os tipos de dispositivos de controle e proteção em redes de distribuição com geração distribuída (GD). Esta metodologia é baseada em técnicas de otimização multiobjetivo para efetuar a alocação otimizada, coordenada e seletiva destes dispositivos. O modelo é composto por duas funções objetivo que consideram aspectos econômicos e da confiabilidade da rede, e um conjunto de restrições composto por restrições físicas, operacionais e um subconjunto de restrições baseadas em regras práticas das empresas do setor de distribuição e previstas em normas técnicas nacionais e internacionais que estabelecem a especificação, coordenação e seletividade dos dispositivos de controle e proteção instalados na rede. No modelo considera-se a possibilidade de transferência de carga entre alimentadores vizinhos e a operação ilhada da GD. Dessa forma, obtém-se um modelo genérico de programação não linear inteira mista (PNLIM) cujo diferencial com relação a outros modelos matemáticos da literatura é propor que no mesmo processo de otimização seja realizada a alocação otimizada dos dispositivos de controle e proteção na rede juntamente com a coordenação do sistema de proteção. A eficiên-cia do modelo matemático é comprovada comparando-se os resultados obtidos entre dois tes-tes com o auxílio do algoritmo genético (AG) mono-objetivo que considera a ponderação dos objetivos, enquanto que para a solução ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper, presents a new methodology for placing, selecting and specifying the control and the protective devices system of distribution networks with distributed generation (DG). This methodology is based on multiobjective optimization techniques to perform the optimized, coordinated and selective allocation of the control and protective devices. The proposed mathematical model consists of two objective functions that consider economic factors and network continuity indexes. Physical and operational constraints are taken into account, with an emphasis on the set of constraints based on practical rules of distribution utilities defined in international technical standards, which require the specification, coordination, and selectivity of protective devices installed in the network. The possibility of load transfer from neighboring feeders and the islanded DG operation are also considered in the model. In this way, we obtain a generic model of mixed-integer nonlinear programming (MINLP) whose differential in relation to other mathematical models of the literature is to propose, in the same optimization process, the optimized allocation of the control and protective devices in the network along with the coordination of the protection system. The efficiency of the mathematical model is proven by comparing the results obtained in two tests with the aid of the genetic algorithm (GA) while for the solution of the multiobjective MINLP model the NSGA-II multiobjective genetic algor... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The increasing demand for energy, coupled with the difficulties inherent in the implementation of large generation projects, significantly increased the use of energy resources from renewable energy sources, in order to better meet the energy market. Recent research shows that there are several benefits of using the Distributed Generation in relation to large enterprises Centralized Generation. In this sense, this work shows the results of studies conducted in order to verify the feasibility of taking advantage of the Distributed Generation to meet the remaining local loads in any power shortages Distributor. This operation is called Intentional Islanded Operation. In order to implement the intentional islanding operation of Distributed Generation, it is necessary to carry out specific studies to meet the levels of quality and continuity established by regulations and to ensure the safety of the electrical system. Thus, this work presents an analysis of the technical feasibility of intentional islanded operation of distributed generators, given the restrictions imposed resulting from Power Flow studies, Transient Stability and Short Circuit. / O crescente aumento da demanda de energia, associado às dificuldades inerentes à implantação de empreendimentos de geração de grande porte, aumentou significativamente o aproveitamento dos recursos energéticos a partir de fontes de energia renováveis, visando um melhor atendimento do mercado de energia. Pesquisas recentes mostram que há diversas vantagens em se utilizar a Geração Distribuída em relação aos grandes empreendimentos de Geração Centralizada. Neste sentido, esta dissertação mostra os resultados de estudos realizados com o objetivo de verificar a viabilidade em se aproveitar as Gerações Distribuídas para o atendimento das cargas locais remanescentes, em eventuais faltas de energia da Distribuidora. Esta operação é denominada de Operação Ilhada Intencional. Para que a operação ilhada de Geradores Distribuídos possa ser admitida, estudos específicos devem ser realizados, a fim de que os níveis de qualidade e continuidade exigidos pelos órgãos reguladores sejam atendidos e que a segurança do sistema elétrico seja preservada. Desta forma, esta dissertação apresenta uma análise da viabilidade técnica da operação ilhada intencional de Geradores Distribuídos, considerando as restrições resultantes impostas a partir de estudos de Fluxo de Potência, Estabilidade Transitória e Curto-Circuito.

Submitted by KATIANI PEREIRA DA CONCEIÇÃO null (kathy_ani@hotmail.com) on 2018-02-22T19:01:33Z No. of bitstreams: 1 Tese_Katiani_Final.pdf: 4997816 bytes, checksum: b658322d2d003b3fd4a2a63664287751 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-02-22T19:11:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 conceicao_kp_dr_ilha.pdf: 4997816 bytes, checksum: b658322d2d003b3fd4a2a63664287751 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-22T19:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 conceicao_kp_dr_ilha.pdf: 4997816 bytes, checksum: b658322d2d003b3fd4a2a63664287751 (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, apresenta-se uma nova proposta de metodologia para alocar, determinar e es-pecificar os tipos de dispositivos de controle e proteção em redes de distribuição com geração distribuída (GD). Esta metodologia é baseada em técnicas de otimização multiobjetivo para efetuar a alocação otimizada, coordenada e seletiva destes dispositivos. O modelo é composto por duas funções objetivo que consideram aspectos econômicos e da confiabilidade da rede, e um conjunto de restrições composto por restrições físicas, operacionais e um subconjunto de restrições baseadas em regras práticas das empresas do setor de distribuição e previstas em normas técnicas nacionais e internacionais que estabelecem a especificação, coordenação e seletividade dos dispositivos de controle e proteção instalados na rede. No modelo considera-se a possibilidade de transferência de carga entre alimentadores vizinhos e a operação ilhada da GD. Dessa forma, obtém-se um modelo genérico de programação não linear inteira mista (PNLIM) cujo diferencial com relação a outros modelos matemáticos da literatura é propor que no mesmo processo de otimização seja realizada a alocação otimizada dos dispositivos de controle e proteção na rede juntamente com a coordenação do sistema de proteção. A eficiên-cia do modelo matemático é comprovada comparando-se os resultados obtidos entre dois tes-tes com o auxílio do algoritmo genético (AG) mono-objetivo que considera a ponderação dos objetivos, enquanto que para a solução do modelo multiobjetivo de PNLIM propõe-se o AG multiobjetivo NSGA-II (Nondominated Sorting Genetic Algorithm). A implementação da me-todologia do método proposto foi desenvolvida no ambiente do C++ e foram testados dois sistemas testes, o IEEE-34 barras modificado, e o sistema real de 135 barras da literatura. / This paper, presents a new methodology for placing, selecting and specifying the control and the protective devices system of distribution networks with distributed generation (DG). This methodology is based on multiobjective optimization techniques to perform the optimized, coordinated and selective allocation of the control and protective devices. The proposed mathematical model consists of two objective functions that consider economic factors and network continuity indexes. Physical and operational constraints are taken into account, with an emphasis on the set of constraints based on practical rules of distribution utilities defined in international technical standards, which require the specification, coordination, and selectivity of protective devices installed in the network. The possibility of load transfer from neighboring feeders and the islanded DG operation are also considered in the model. In this way, we obtain a generic model of mixed-integer nonlinear programming (MINLP) whose differential in relation to other mathematical models of the literature is to propose, in the same optimization process, the optimized allocation of the control and protective devices in the network along with the coordination of the protection system. The efficiency of the mathematical model is proven by comparing the results obtained in two tests with the aid of the genetic algorithm (GA) while for the solution of the multiobjective MINLP model the NSGA-II multiobjective genetic algorithm (Nondominated Sorting Genetic Algorithm) is proposed. The implementation of the proposed methodology was developed in the C++ environment and two test systems, the modified IEEE-34 buses, and the real 135-bus system were tested. / CNPq: 207715/2015-7

Orientadores: Andre Luiz Morelato França, Walmir de Freitas Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T02:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VieiraJunior_JoseCarlosdeMelo_D.pdf: 1983649 bytes, checksum: 2abfcaa471b650a7138b798950c476a7 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Uma das principais funções dos sistemas de proteção de geradores distribuídos conectados em redes de subtransmissão ou de distribuição de energia elétrica é desconectá-los tão logo uma situação de ilhamento seja detectada. O ilhamento ocorre quando parte da rede elétrica é desconectada do restante do sistema da concessionária, mas continua a ser energizada por um ou mais geradores distribuídos conectados a ela, formando um subsistema isolado da concessionária. Esta ocorrência deve ser evitada porque coloca em risco a segurança de pessoas e equipamentos e pode deteriorar a qualidade da energia suprida aos consumidores locais. Neste contexto, esta tese de doutorado propõe novas metodologias para avaliar de forma sistemática e ajustar alguns dos principais relés de proteção anti-ilhamento de geradores síncronos. As técnicas analisadas compreendem os relés de deslocamento de fase ou ¿salto de vetor¿, relés de taxa de variação de freqüência, relés de sub/sobrefreqüência convencionais e os relés de sub/sobretensão convencionais. A aplicação das metodologias desenvolvidas mostrou que elas são ferramentas eficientes para avaliar e determinar o desempenho desses relés quanto à detecção de ilhamentos, auxiliando na seleção dos esquemas de proteção e ajustes mais adequados / Abstract: One of the main functions of distributed generators¿ protection systems is the capability to disconnect the generators immediately after an islanding occurrence is detected. Islanding occurs when a portion of the distribution system is disconnected from the utility grid, yet remains energized by one or more distributed generators connected to it. This operating condition should be avoided because it poses safety risks to utility personnel and equipments as well as it can cause power quality problems to the local costumers. In this context, this thesis proposes new methodologies to systematically evaluate and adjust some anti-islanding techniques applied to synchronous generators. The techniques analyzed are the under/over frequency relays, the rate of change of frequency (ROCOF) relays, the vector surge or vector jump relays and the under/overvoltage relays. The results have shown that the proposed methodologies can be efficient tools to evaluate and to determine the performance of these anti-islanding relays, consequently, they can help protection engineers to select the most proper protection devices and their settings / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meira_PauloCesarMagalhaes_M.pdf: 4399317 bytes, checksum: abd35262b6780f553e52831e63c6947c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Em redes de distribuição, ilhamento ocorre quando parte da rede elétrica é desconectada do restante do sistema da concessionária, mas continua a ser energizada por um ou mais geradores distribuídos conectados a ela. Esta ocorrência deve ser evitada porque coloca em risco a segurança de pessoas e equipamentos. Diversos trabalhos têm sido desenvolvidos na análise do comportamento ilhado e da proteção antiilhamento de geradores síncronos e de geradores não-rotativos conectados via conversores eletrônicos. No entanto, pouca atenção tem sido dada aos casos envolvendo geradores de indução, sejam eles geradores duplamente alimentados ou com rotor tipo gaiola de esquilo. Portanto, o objetivo desta dissertação de mestrado é investigar o comportamento destes geradores durante ilhamentos, bem como analisar a eficiência dos relés baseados em medidas de freqüência e tensão para a realização de proteção antiilhamento. A ferramenta empregada para análise da proteção antiilhamento é a zona de não-detecção, a qual é definida como a região no espaço de desbalanço de potência reativa versus desbalanço de potência ativa em que o sistema de proteção antiilhamento não consegue detectar a situação de ilhamento dentro do tempo especificado. Tais zonas foram obtidas através de numerosas simulações de transitórios eletromagnéticos utilizando o programa PSCAD/EMTDC / Abstract: In distribution systems, islanding occurs when part of the electric system is disconnected from the remaining utility system, but continues to be fed by one or more distributed generators operating in the island. This occurrence should be avoided as it represents a safety risk to equipment and customers. There have been several research papers which analyze the islanding behavior and the anti-islanding protection of synchronous generators and non-rotating generators connected to the grid using electronic converters. Nonetheless, little attention has been spent to analyze the situations involving induction generators, either doubly-fed generators or squirrel-cage generators. Therefore, the objective of this dissertation is to investigate the behavior of these generators during islanded operation, as well as analyze the efficiency of anti-islanding protection schemes based on frequency and voltage relays. The analysis is conducted by using the non-detection zone, which is defined in the active versus reactive power imbalance space where the anti-islanding protection fails. These zones were determined by numerous electromagnetic transient simulations by using the software PSCAD/EMTDC / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Walmir de Freitas Filho, Jose Carlos de Melo Vieira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T06:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SallesCorrea_Diogo_M.pdf: 1373306 bytes, checksum: a6a2357bf0c337089786c03c519bbd7d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica estão sujeitos a operarem de forma ilhada após contingências como, por exemplo, curtos-circuitos. Ilhamento ocorre quando uma parte da rede de distribuição opera eletricamente isolada da subestação da concessionária, mas continua a ser energizada por geradores distribuídos. Devido a um conjunto de implicações técnicas e de segurança, a prática atualmente utilizada pelas concessionárias e recomendada pelos principais guias técnicos é desconectar todos os geradores da rede isolada tão logo ocorra um ilhamento. Existem diversas técnicas de proteção desenvolvidas para detectar ilhamentos e a maioria delas possui limitações técnicas e são propensas a falharem em determinadas situações. Neste contexto, torna-se importante conhecer a probabilidade ou risco da proteção falhar na detecção de ilhamentos em sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos e, por conseguinte, decidir se o sistema de proteção utilizado é adequado ou não. A falha da detecção de uma situação de ilhamento é tecnicamente denominada ilhamento não intencional. Esta dissertação de mestrado apresenta uma série de metodologias desenvolvidas para analisar o risco da ocorrência de ilhamentos não intencionais devido à falha do sistema de proteção de geradores síncronos. O sistema de proteção antiilhamento considerado neste trabalho é composto por relés baseados em medidas de freqüência e/ou tensão visto que atualmente estes são considerados os dispositivos mais eficientes para realizar tal tarefa. Como os desempenhos desses relés estão fortemente relacionados aos desbalanços de potência ativa e reativa na rede ilhada, respectivamente, as metodologias desenvolvidas baseiam-se nas curvas de carga do sistema de distribuição, nos patamares de geração de potência ativa e reativa e no cálculo de um índice numérico que indica o risco de falha da proteção antiilhamento. Diversos métodos eficientes foram desenvolvidos para calcular diretamente este índice de risco sem a necessidade de executar numerosas simulações de transitórios eletromagnéticos. Ressalta-se que os principais fatores que afetam o desempenho do sistema de proteção antiilhamento podem ser prontamente determinados com a aplicação das metodologias desenvolvidas. Os resultados obtidos mostraram-se precisos quando comparados aos obtidos por meio de repetidas simulações do tipo de transitórios eletromagnéticos / Abstract: Distributed synchronous generators connected to distribution power systems are prone to operate islanded after contingencies such as short circuits. Islanding occurs when a portion of the distribution network operates electrically isolated from the utility grid substation, yet continues to be energized by local distributed generators connected to the isolated system. Due to a number of technical and safety concerns, the procedure currently adopted by utilities and recommended by the main technical guides is to disconnect all the generators immediately after an islanding event. There are several anti-islanding techniques and the majority of them present technical limitations so that they are likely to fail in certain situations. In this context, it becomes important to know the probability or the risk of the protection scheme to fail in the detection of islanding events in distribution power systems containing distributed generators and, ultimately, determine whether the protection scheme under study is adequate or not. The failure of islanding detection is technically denominated non intentional islanding. This work presents a number of methodologies developed to evaluate the risk of occurrence of non intentional islanding due to the failure of synchronous generators protection systems. The anti-islanding protection system considered in this work is composed of relays based on measures of frequency and/or voltage, since these are considered to be the most efficient methods to perform this task. As the performance of these relays is strongly dependent on the active and reactive power imbalances in the islanded system, respectively, the methodologies are based on the distribution network feeder load curves, the active and reactive power generation levels and on the calculation of numerical index to quantify the risk level of protection system failure. Efficient methods were developed to directly calculate these risk indexes without performing several electromagnetic transient simulations. Through these methods, the main factors impacting on the performance of the antiislanding protection schemes can be determined. The results obtained by the usage of the proposed methodologies presented a very good match with those obtained by electromagnetic transient simulations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

As conseqüências e repercussões do recente blecaute de grande escala ocorrido no Brasil em 2009, que afetou as regiões Sudeste, Sul, Centro-Oeste e Nordeste além do Paraguai todo; assim como aqueles que afetaram a região do Norte e Nordeste dos Estados Unidos (2003) e toda Itália, também em 2003, mostraram mais uma vez que na atualidade a sociedade tem uma dependência quase total da energia elétrica. Em todos os casos, a falta de energia elétrica atingiu de forma significativa vários setores da economia, ao passo que sistemas de transporte elétrico, indústrias e hospitais sem sistemas de geração emergencial, instituições acadêmicas, iluminação pública e residencial e, inclusive, sistemas de comunicação, ficaram praticamente inoperantes. Após esses eventos, houve uma busca por algumas alternativas que ofereçam maior confiabilidade no fornecimento de energia elétrica ou, pelo menos, alternativas que ajudem a minimizar o seu impacto. O estabelecimento de sistemas baseados em micro-redes elétricas mostrou-se como uma alternativa que poderia ser utilizada para tal finalidade, de tal forma que não apenas cargas críticas, mas também boa parte das atividades mencionadas poderia continuar operando durante períodos de contingência. Por outro lado, o conceito das micro-redes elétricas tem ganho recentemente maior atenção em virtude da crescente penetração de fontes de geração distribuída e dos incentivos providos pelos governos para promover a geração de energia através de fontes renováveis como por exemplo a energia eólica, solar, biomassa, hidrelétrica, e outras. Nos mais diversos países do mundo, atualmente, populações assentadas em regiões remotas utilizam esquemas baseados em micro-redes elétricas para o suprimento de energia elétrica. Assim, neste trabalho serão apresentados os resultados referentes ao estudo da tecnologia das micro-redes elétricas, especificamente o seu desempenho diante de condições operativas como o modo de operação ilhado e o modo conectado com a rede elétrica. Particularmente, a transição para o modo de operação ilhado demandou um estudo, através das simulações, mais dedicado. No que se refere à negociação da energia entre a micro-rede e a rede principal, quando da disponibilidade de energia excedente nos períodos de carga reduzida na micro-rede, será apresentada uma análise crítica dos possíveis métodos de tarifação, os quais até agora são apenas utilizados na forma de incentivos governamentais. Será também apresentada uma análise referente à viabilidade econômica de micro-redes, já que para que estas tenham atratividade econômica, os custos de aquisição de equipamentos e operação devem também ser competitivos. / After the occurrence of some major blackouts like the one that affected the Northern and Northeastern part of the United States in 2003, the one that affected the Southeast, Midwest and Northeastern part of Brazil including Paraguay, in 2009; and the blackout that affected the whole Italy in 2003, to mention a few a few of them, there was a rush for seeking some alternatives to deal with such events or at least find out feasible solutions that can contribute to diminish their impact. The lack of electric power, for whatever reason it was, unveiled one common fact, our modern society is so dependent on electricity that during the blackouts areas like the electrical transport system, financing activity, academic institutions, industries, health centers with no emergency or standby generation, public and residential lighting and even some communication systems failed to operate. The establishment of microgrid systems proved to be an alternative that could be used for this purpose; thus, not only critical loads, but also some of the activities mentioned earlier on could continue their operation during such emergency periods. In addition, the concept of micro-grid systems has recently gained particular attention due to the increasing penetration of distributed generation and also due to the incentives provided by the governments to promote the generation of electricity from renewable sources such as wind power, solar, biomass, small hydroelectric schemes, etc. At present, countless settlements located in remote areas worldwide use microgrid systems to generate and distribute electricity. In this work, the results related to the microgrid technology, specifically its performance towards system conditions such as the islanding mode and grid connected mode of operation will be presented. Particularly, the transition to the islanded mode of operation demanded a more dedicated study during the simulations performed. As for the energy trading between the microgrid and the utility, which can occur when the microgrid generators are lightly loaded, it will be presented a critical analysis about the possible tariff methods to be applied. Such tariffs are so far only applied in the form of government subsidies to promote the use of renewable energy sources. Additionally, an analysis of a microgrid economic feasibility to show how competitive or complimentary this technology is with the utility will be presented herein.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T15:28:12Z No. of bitstreams: 1 ramonreissiqueiradeoliveira.pdf: 4744081 bytes, checksum: dbce2e20c42a3bc456ad52a2096349ec (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-27T17:52:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ramonreissiqueiradeoliveira.pdf: 4744081 bytes, checksum: dbce2e20c42a3bc456ad52a2096349ec (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T17:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ramonreissiqueiradeoliveira.pdf: 4744081 bytes, checksum: dbce2e20c42a3bc456ad52a2096349ec (MD5) Previous issue date: 2017-12-18 / Uma rede com vários geradores distribuídos conectados pode melhorar a eficiência energética e reduzir o impacto negativo na rede elétrica. Um problema que surge é quando o fornecimento de energia principal é desconectado do sistema, diz-se então que ocorreu um ilhamento. Essa situação é indesejada, pois pode provocar problemas em termos de qualidade de energia, segurança, tensão e estabilidade de frequência. Esse trabalho tem por finalidade identificar o ilhamento pela variação da impedância do sistema, utilizando um método proposto que utiliza uma técnica de estimação de impedância através da injeção de um pequeno sinal na tensão de saída do gerador distribuído. Os testes realizados mostraram que quanto maior for a contribuição do inversor na potência fornecida para a carga, melhores são os valores estimados de impedância e na presença de dois inversores, os sinais injetados por cada um deles devem estar em frequências harmônicas o mais distante possível, para melhores resultados na estimação da impedância. Além disso, quando o fluxo de potência da rede para a carga é próximo de zero, o método foi capaz de identificar o ilhamento mesmo cosem atuação dos relés de tensão e frequência. O ilhamento é possível de ser identificado em aproximadamente 0,5 s em todos os casos testados, estando dessa forma dentro do tempo máximo estabelecido nas normas. / A grid with multiple distributed generators can improve energy efficiency and reduce the negative impact on itself. One problem that occurs is when the main power supply is disconnected from the system, this is called islanding. This is undesirable because it can cause problems in terms of power quality, safety, voltage and frequency stability. This work aims to identify the islanding by the system impedance variation, using a proposed method that uses an impedance estimation technique, injecting a small signal into the output voltage of the distributed generator. The tests performed showed as higher the contribution of the inverter to the power supplied to the load as better the estimated impedance values. In the presence of two inverters, the signals injected by each of them must be in harmonic frequencies, for better impedance estimation results. In addition, when the utility energy flow to the load is close to zero, the method was able to identify the same island as the voltage and frequency relays. The island can be identified in approximately 0.5 s in all cases tested, thus being within the maximum time limit set in the standards.

To view the electricity supply in our society as just sockets mountedin our walls with a constant voltage output is far from the truth. Inreality, the power system supplying the electricity or the grid, is themost complex man-made dynamical system there is. It demands severecontrol and safety measures to ensure a reliable supply of electric power.Throughout the world, incidents of widespread power grid failures havebeen continuously reported. The state where electricity delivery to customersis terminated by a disturbance is called a blackout. From a stateof seemingly stable operating conditions, the grid can fast derail intoan uncontrollable state due to cascading failures. Transmission linesbecome automatically disconnected due to power flow redirections andparts of the grid become isolated and islands are formed. An islandedsub-grid incapable of maintaining safe operation conditions experiencesa blackout. A widespread blackout is a rare, but an extremely costlyand hazardous event for society.During recent years, many methods to prevent these kinds of eventshave been suggested. Controlled islanding has been a commonly suggestedstrategy to save the entire grid or parts of the grid from a blackout.Controlled islanding is a strategy of emergency control of a powergrid, in which the grid is intentionally split into a set of islanded subgridsfor avoiding an entire collapse. The key point in the strategy is todetermine appropriate separation boundaries, i.e. the set of transmissionlines separating the grid into two or more isolated parts.The power grid exhibits highly nonlinear response in the case oflarge failures. Therefore, this thesis proposes a new controlled islandingmethod for power grids based on the nonlinear Koopman Mode Analysis(KMA). The KMA is a new analyzing technique of nonlinear dynamicsbased on the so-called Koopman operator. Based on sampled data followinga disturbance, KMA is used to identify suitable partitions of thegrid.The KMA-based islanding method is numerically investigated withtwo well-known test systems proposed by the Institute of Electrical andElectronics Engineers (IEEE). By simulations of controlled islanding inthe test system, it is demonstrated that the grid’s response following afault can be improved with the proposed method.The proposed method is compared to a method of partitioning powergrids based on spectral graph theory which captures the structural propertiesof a network. It is shown that the intrinsic structural propertiesof a grid characterized by spectral graph theory are also captured by theKMA. This is shown both by numerical simulations and a theoreticalanalysis.