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Previous issue date: 2017-02-10 / CNPQ / A problem of electric power quality that always affects the consumers of the distribution
network are the harmonic distortions. Harmonic distortions arise from the presence of socalled harmonic sources, which are nonlinear equipment, i.e., equipment in which the voltage
waveform differs from the current. Such equipment injects harmonic currents in the network
generating distortions in the voltage waveform. Nowadays, the number of these equipment in
the electrical network has increased considerably. However, the increasing use of such
equipment over the network makes systems more vulnerable and prone to quality problems in
the supply of electricity to consumers. In addition, it is important to note that in the current
scenario, the generation of electricity from renewable sources, connected in the secondary
distribution network, is increasing rapidly. This is mainly due to shortage and high costs of
fossil fuels. In this context, the Photovoltaic Distributed Generation (PVDG), that uses the sun
as a primary source for electric energy generation, is the main technology of renewable
generation installed in distribution network. However, the PVDG is a potential source of
harmonics, because the interface of the PVDG with the CA network is carried out by a
CC/CA inverter, that is a highly nonlinear equipment. Thus, the electrical power quality
problems associated with harmonic distortion in distribution networks tend to increase and be
very frequent. One of the main indicators of harmonic distortion is the total harmonic
distortion of voltage ( ) used by distribution utilities to limit the levels of harmonic
distortion present in the electrical network. In the literature there are several deterministic
techniques to estimate . These techniques have the disadvantage of not considering the
uncertainties present in the electric network, such as: change in the network configuration,
load variation, intermittence of the power injected by renewable distributed generation.
Therefore, in order to provide a more accurate assessment of the harmonic distortions, this
dissertation has as main objective to develop a probabilistic methodology to estimate the level
of in secondary distribution networks considering the uncertainties present in the
network and PVDG connected along the network. The methodology proposed in this
dissertation is based on the combination of the following techniques: three-phase harmonic
power flow in phase coordinate via method sum of admittance, point estimate method and
series expansion of Gram-Charlier. The validation of the methodology was performed using
the Monte Carlo Simulation. The methodology was tested in European secondary distribution
network with 906 nodes of 416 V. The results were obtained by performing two case studies:
without the presence of PVDG and with the PVDG connection. For the case studies, the following statistics for nodal were estimated: mean value, standard deviation and the
95% percentile. The results showed that the probabilistic estimation of is more
complete, since it shows the variation of due to the uncertainties associated with
harmonic sources and electric network. In addition, they show that the connection of PV-DG
in the electric network significantly affects the levels of of the electric network. / Um problema de qualidade de energia elétrica que afeta os consumidores da rede de
distribuição secundária são as distorções harmônicas. As distorções harmônicas são
provenientes da presença das chamadas fontes de harmônicas que são equipamentos de
características não-lineares, ou seja, equipamentos em que a forma de onda da tensão difere
da de corrente. Tais equipamentos injetam correntes harmônicas na rede produzindo, portanto
distorções na forma de onda da tensão. Nos dias atuais, a quantidade desses equipamentos na
rede elétrica tem aumentado consideravelmente. Porém, o uso crescente desse tipo de
equipamento ao longo da rede torna os sistemas mais vulneráveis e propensos a apresentarem
problemas de qualidade no fornecimento de energia elétrica aos consumidores. Além disso, é
importante destacar que no cenário atual, a geração de energia elétrica a partir de fontes
renováveis, conectada na rede de distribuição secundária, está aumentando rapidamente. Isso
se deve principalmente devido a escassez e altos custos dos combustíveis fosseis. Neste
contexto, a Geração Distribuída Fotovoltaica (GDFV), que utiliza o sol como fonte primária
para geração de energia elétrica, é a principal tecnologia de geração renovável instalada na
rede de distribuição no Brasil. Contudo, a GDFV é uma potencial fonte de harmônica, pois a
interface da GDFV com a rede CA é realizada por um inversor CC/CA, que é um
equipamento altamente não-linear. Desde modo, os problemas de qualidade de energia
elétrica associados à distorção harmônica nas redes de distribuição tendem a aumentar e a
serem bem frequentes nos consumidores da rede de distribuição secundárias. Um dos
principais indicadores de distorção harmônica é a distorção harmônica total de tensão (
do inglês “Total Harmonic Distortion of Voltage”) utilizada pelas concessionárias de energia
elétrica para quantificar os níveis de distorção harmônica presentes na rede elétrica. Na
literatura técnica existem várias técnicas determinísticas para estimar a . Essas técnicas
possuem a desvantagem de não considerar as incertezas presentes na rede elétrica, tais como:
mudança na configuração da rede, variação de carga e intermitência da potência injetada pela
geração distribuída renovável. Portanto, a fim de fornecer uma avaliação mais precisa das
distorções harmônicas, este trabalho tem como principal objetivo desenvolver uma
metodologia probabilística para estimar o nível de em redes de distribuição secundária
considerando as incertezas presentes na rede e na GDFV conectada ao longo da rede. A
metodologia proposta nesta dissertação se baseia na combinação das seguintes técnicas: fluxo
de potência harmônico trifásico em coordenadas de fase via método de soma de admitância,
método de estimação por pontos e expansão em série de Gram-Charlier. Além disso, a validação da metodologia foi realizada utilizando a Simulação Monte Carlo. A metodologia
desenvolvida foi testada na rede de distribuição secundária europeia com 906 nós de 416 V.
Os resultados foram obtidos realizando dois casos de estudos: sem a presença de GDFV e
com a conexão de GDFV. Para ambos os casos de estudo as seguintes estatísticas do
nodal foram estimadas: valor médio, desvio padrão e o percentil de 95%. Os resultados
demonstraram que a estimação probabilística da é mais completa, pois mostra a
variação da devido às incertezas associadas com as fontes de harmônicas e as da rede
elétrica. Os resultados também mostram que a conexão da GDFV afeta significativamente os
níveis de da rede elétrica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede/1296 |
| Date | 10 February 2017 |
| Creators | SILVA, Elson Natanael Moreira |
| Contributors | RODRIGUES, Anselmo Barbosa, SILVA, Maria da Guia da |
| Publisher | Universidade Federal do Maranhão, PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET, UFMA, Brasil, DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA, instname:Universidade Federal do Maranhão, instacron:UFMA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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