Avaliação da proteção e estabilidade transitória de sistema de distribuição com recursos energéticos distribuídos

Abstract

A conexão de recursos energéticos distribuídos (REDs) em sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE) traz novas questões técnicas que devem ser analisadas e debatidas pelas distribuidoras e pelos operadores do sistema. Compreender os impactos no comportamento dinâmico do SDEE, causados pela integração dos REDs, é fundamental para garantir a operação dentro dos critérios de qualidade e segurança estabelecidos pelos órgãos reguladores. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta a avaliação da proteção e estabilidade transitória de um sistema de distribuição desbalanceado, composto por uma versão modificada do sistema de 34 nós do IEEE, sendo conectados um gerador síncrono (GS) e quatro plantas de geração solar fotovoltaica (PVs). Além disso, foram implementadas funções de proteção satisfazendo os requisitos de desempenho quanto a seletividade, confiabilidade e sensibilidade, de forma a garantir a segurança do sistema. Através de simulações no programa DIgSILENT PowerFactory, a estabilidade transitória e a influência do sistema de proteção foram avaliados considerando diferentes eventos, os quais incluem faltas, operação de religador, ilhamento e variação no número de PVs conectadas no sistema. Limites operacionais relacionados a tensão, frequência e esforços torcionais no GS são levados em consideração nos casos simulados. Os resultados mostram mudanças no perfil de tensão ao longo do alimentador frente à variação da quantidade de PVs conectadas no sistema, e que o sistema é capaz de permanecer ilhado quando a carga do alimentador é próxima da geração. Ainda, considerando o esquema de prote- ção implementado, foi possível atender os limites operacionais em grande parte dos casos simulados.

The connection of distributed energy resources (DERs) in power distribution systems (PDSs) brings new technical issues that must be analyzed and discussed by power distribution utilities and system operators. Understanding the impacts on the dynamic behavior of the PDS, caused by the integration of the DER, is fundamental to guarantee the operation within the quality and safety criteria established by regulatory agencies. Within this context, this work presents the evaluation of protection and transient stability of an unbalanced distribution system, composed of a modified version of the 34-node IEEE system, with a synchronous generator (SG) and four photovoltaic solar generation plants connected (PVs). In addition, protection functions have been implemented to satisfy the performance requirements in terms of selectivity, reliability and sensitivity, in order to guarantee the safety of the system. Through simulations in the DIgSILENT PowerFactory program, the transient stability and the influence of the protection system were evaluated considering different events, which include faults, recloser operation, islanding and variation in the number of PVs connected to the system. Operational limits related to voltage, frequency and torsional efforts in the SG are taken into account in the simulated cases. The results show changes in the voltage profile along the feeder due to the variation in the number of PVs connected in the system and that the system is able to remain islanded when the feeder load is close to generation. Still, considering the protection scheme implemented, it was possible to atend the operational limits in most of the simulated cases.