Orientador : Prof. Dr. Roman Kuiava / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 29/08/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Sistemas de energia / Resumo: Esta dissertac¸ ˜ao apresenta um estudo dos poss'ýveis impactos da inserc¸ ˜ao de
gerac¸ ˜ao distribu'ýda (GD) baseada em geradores s'ýncronos na estabilidade transit ' oria
angular de sistemas de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao. Para a realizac¸ ˜ao deste estudo 'e
proposta uma metodologia de an' alise baseada em 'ýndices num' ericos normalizados e
gr 'aficos em escala de cores atrav'es dos quais se pretende avaliar simultaneamente,
de forma clara e objetiva, um conjunto elevado de resultados num' ericos oriundos de
um universo pr 'e-determinado de respostas transit ' orias no dom'ýnio do tempo. Estes
resultados num' ericos s˜ao obtidos atrav'es da soluc¸ ˜ao de um conjunto de equac¸ ˜oes
alg 'ebrico-diferenciais que descrevem o comportamento din ˆamico do sistema el ' etrico
de potˆ encia, sendo utilizados para tal os softwares ANAREDE e ANATEM, ambos
desenvolvidos pelo CEPEL/Eletrobr'as. Por meio destes softwares s˜ao geradas as
respostas num' ericas das vari 'aveis de interesse do sistema frente 'a aplicac¸ ˜ao de grandes
perturbac¸ ˜oes (eventos). Para cada uma das perturbac¸ ˜oes simuladas 'e observado
o comportamento do ˆangulo do rotor de cada grupo de geradores de grande porte,
ligados aos sistemas de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao, por um per'ýodo aproximado de 10
segundos. A partir desta gama de resultados s˜ao extra'ýdos quatro 'ýndices de desempenho,
atrav'es dos quais s˜ao avaliados diferentes aspectos do comportamento
transit ' orio do sistema el ' etrico de potˆ encia: o M'aximo Desvio Angular absoluto do rotor
em relac¸ ˜ao ao Centro de In ' ercia do sistema ('ýndice MDACI), o M'aximo Desvio Angular
absoluto do ˆangulo do rotor em relac¸ ˜ao ao ponto de equil'ýbrio pr ' e-falta Individual
de cada gerador de grande porte ('ýndice MDAID), a Integral do erro absoluto entre o
ˆangulo do rotor no tempo e seu valor em regime permanente p' os-falta ('ýndice ITAE-ts)
e o Tempo Cr'ýtico de abertura dos dispositivos de protec¸ ˜ao do sistema de transmiss ˜ao
('ýndice TC). Os valores dos 'ýndices de desempenho s˜ao por fim expostos de maneira
a mapear, usando uma escala de cores, os resultados de cada centro de gerac¸ ˜ao
para cada contingˆencia (perturbac¸ ˜ao) considerada. A metodologia proposta 'e ent˜ao
aplicada na avaliac¸ ˜ao dos poss'ýveis impactos da inserc¸ ˜ao de GD sobre um sistema de
gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao. Para isto, 'e utilizado como sistema-teste uma parte do sistema
de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao brasileiro referente 'a Regi˜ao Sul, contendo 33 barras, 7 centros
de gerac¸ ˜ao, 9 centros de carga e 26 linhas de transmiss˜ao. Para a GD inserida
junto 'a rede de distribuic¸ ˜ao 'e utilizado um modelo de gerador s'ýncrono de polos lisos
acoplado a uma turbina a vapor. S˜ao considerados conjuntos de testes distintos considerando
diferentes n'ýveis de penetrac¸ ˜ao e diferentes locais para a inserc¸ ˜ao de GD. Os
resultados expostos em mapas de cores e seus 'ýndices normalizados permitiram uma
r 'apida identificac¸ ˜ao dos centros de gerac¸ ˜ao mais afetados positiva e negativamente
com a inserc¸ ˜ao de GD. O 'ýndice ITAE-ts mostrou-se o mais sens'ývel entre todos os
'ýndices utilizados, sendo que a inserc¸ ˜ao de GD afetou, em geral, positivamente os resultados
deste 'ýndice sugerindo uma melhora na atenuac¸ ˜ao de oscilac¸ ˜oes transit ' orias.
A metodologia proposta se mostrou promissora, podendo facilmente ser utilizada pelas
concession' arias de energia el ' etrica para estudos de planejamento e operac¸ ˜ao do
sistema.
Palavras-chave: Gerac¸ ˜ao distribu'ýda. Estabilidade transit ' oria. 'Indices de desempenho / Abstract: This dissertation presents a study of the possible impacts of the inclusion of distributed
generation (DG) based on synchronous generators at transient stability of power
generation and transmission systems. For this study we propose an analysis methodology
based on standard numerical indices and graphics in color scale by which it
intends to simultaneously evaluate, clearly and objectively, a large set of numerical
results from a predetermined universe of time domain transient responses. These numerical
results are obtained by solving a set of differential-algebraic equations that
describes the dynamic behavior of electric power system. ANAREDE and ANATEM
softwares are used in this solution, both developed by CEPEL / Eletrobr 'as. These
softwares generates numerical responses for the interest variables of the system by
application of large disturbances (events). For each disturbance simulated we observe
the behavior of rotor angle of each large generators set for approximately 10 seconds.
From this range of results four performance indices are extracted, evaluating different
aspects of the electric power system transient behavior: the Maximum Absolute rotor
Angle Deviation relative to the system center of inertia (MDACI index), the Maximum
Absolute rotor Angle Deviation relative to the Individual equilibrium point of each large
generator before fault(MDAID index), the Integral time-multiplied Absolute Error of rotor
angle relative to its value in steady state after fault (ITAE-ts index) and the Critical
clearing Time for the transmission system protective devices (TC index). The performance
indices values are finally exposed in a map using a color scales, using each
generation center results for each considered contingency (disturbance). The proposed
methodology is used to evaluate the possible impacts of DG inclusion over a
generation and transmission system. Testing the metodology, a part of the generation
and transmission system related to the Brazilian South Region is used, containing 33
buses, 7 generation centers, 9 load centers and 26 transmission lines. A model of
flat pole synchronous generator connected to a steam turbine is used as DG inserted
along the distribution system. Different sets of tests, considering different penetration
levels and different locations for DG insertion are simulated. The results shown in color
maps and their normalized indices allowed rapid identification of DG inserting most affected
generation centers, both positively and negatively. The ITAE-ts index was found
to be the most sensitive of all indices, where DG insertion in general positively affected
the results of the index suggesting improvement in transient oscillations attenuation.
The proposed methodology is promising and can easily be used by electric utilities for
planning and system operation studies.
Key words: Distributed generation. Transient stability. Performance indices.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/36912 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Romani, Maurício |
| Contributors | Kuiava, Roman, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 122f. : il., tabs., grafs., color., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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