Representação dinâmica da micro e minigeração distribuída e seu impacto na estabilidade do sistema elétrico do Rio Grande do Sul

Abstract

Com o contínuo avanço da micro e minigeração distribuída (MMGD) na matriz elé- trica brasileira, representado majoritariamente por solar fotovoltaica, seu impacto no desempenho dinâmico do Sistema Interligado Nacional (SIN) deve ser considerado. No contexto de estudos de planejamento do sistema brasileiro, ainda não há um modelo definido para representar a resposta dinâmica da MMGD. Por padrão, softwares como Organon e ANATEM convertem geradores sem modelos explicitamente definidos em injeções dependentes da tensão, considerando impedância constante. Dessa forma, não é possível reproduzir efeitos como desconexão ou cessação momentânea da MMGD, nem os requisitos definidos no cenário normativo nacional, o que pode comprometer a representatividade das simulações. Uma alternativa para melhorar a representação é a associação de relés aos geradores agregados, permitindo desconexão por frequência e por tensão. Outra possibilidade é o uso do modelo genérico DER_A, concebido para representar de forma agregada características relevantes da MMGD em estudos dinâmicos. Dessa forma, este trabalho tem por objetivo avaliar o impacto da MMGD na estabilidade do SIN e investigar o efeito da representação e da parametrização adotada para um cenário crítico no sistema do Rio Grande do Sul. São analisadas diferentes abordagens: carga líquida, modelo padrão por impedância constante, impedância constante com lógicas de relés e o modelo DER_A, todos implementados no ANATEM. Considerando limitações do DER_A original, são propostas e implementadas modificações para permitir múltiplos estágios de desconexão por tensão, lógica de desconexão por taxa de variação de frequência e coexistência de dispositivos, legados e modernos, sujeitos a normas distintas em um mesmo modelo agregado, chamados de DER_A_M1 e DER_A_M2. São simulados eventos de curtos-circuitos, abertura de linha sob falta e perda de interligação, em diferentes cenários de adequação normativa e penetração de MMGD. Os resultados indicam a importância de uma modelagem adequada da MMGD, especialmente quanto à desconexão e aos ajustes de proteção, além dos efeitos da premissa adotada para sua parametrização.

With the continuous growth of distributed energy resources (DER) in the brazilian power matrix, and specifically the solar photovoltaic generation, their impact on the dynamic performance of the Brazilian Interconnected Power System (BIPS) must be considered. In the context of power system planning studies, there is still no standardized model for representing the dynamic response of DER. By default, software such as Organon and ANATEM convert generators without explicitly defined models into voltage-dependent injections, assuming constant impedance behavior. Consequently, conditions such as DER disconnection or momentary cessation, as well as the requirements established in the national regulatory framework, cannot be represented, which may compromise the effectiveness of simulations. One alternative to improve the representation is the association of protective relays with aggregated generators, allowing frequency and voltagebased disconnection. Another possibility is the use of the generic DER_A model, designed to represent, in an aggregated manner, relevant DER characteristics in dynamic studies. Therefore, this work aims to evaluate the impact of photovoltaic DER on the stability of the Brazilian Interconnected Power System and to investigate the effect of the adopted representation in a critical scenario in the Rio Grande do Sul power system. Different approaches are analyzed: net load, the default constant impedance model, constant impedance with relay logics, and the DER_A model, all implemented in ANATEM. Considering limitations of the original DER_A model, modifications are proposed and implemented to allow multiple voltage-based disconnection stages, rate of change of frequency disconnection logic, and the coexistence of legacy and modern devices, subject to different standards within the same aggregated model, referred to as DER_A_M1 and DER_A_M2. Fault events, line tripping under fault conditions, and interconnection loss are simulated under different regulatory compliance and DER penetration scenarios. Results indicate the importance of an adequate DER representation, especially regarding disconnection behavior and protection settings, as well as the effects of adopted premises in the resulting simulations.