Proteção digital de geradores eólicos com conversores de potência de escala completa no contexto das smart grids

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dc.contributorUniversidade de São Paulo
dc.contributor.authorBataglioli, Rodrigo Pavanello
dc.date.accessioned2020-06-22T14:59:03Z
dc.date.available2020-06-22T14:59:03Z
dc.date.issued2018-09-28
dc.description.abstractConsiderando condições anormais que o Sistema Elétrico de Potência (SEP) está sujeito, a proteção de seus elementos é um tópico importante. Dentre os equipamentos a serem protegidos, destacam-se os geradores devido a representarem elevado custo de investimento e estarem sujeitos a multas por paradas não programadas. Desta forma, com base em pesquisa bibliográfica, observa-se que não existem estudos abrangentes para a proteção individual de máquinas síncronas aplicadas à geração eólica. Além disso, considerando o contexto das smart grids, a presença de baterias e a possibilidade da operação ilhada podem alterar a dinâmica das situações de falta. Portanto, faz-se necessário um estudo do comportamento dos aerogeradores em situações de falha, sabendo que o esquema de proteção depende do tipo de gerador e da maneira como este está conectado ao SEP. Neste sentido, esta pesquisa propôs incluir uma bateria para operar com um gerador eólico de velocidade variável de forma complementar, suavizando a potência de saída e tornando o sistema de conversão de energia eólica forte o suficiente para operar no modo ilhado. A metodologia estabelece vários tipos de falhas para investigar o comportamento da turbina eólica em tais condições. Para realizar as simulações de falta, foi utilizado um simulador digital de tempo real (RTDS®). Com base nisso, um esquema composto por funções de proteção convencionais foi especificado e testado usando o software MATLAB®. Além disso, simulações em laço fechado foram realizadas com relés comercial e universal. Os resultados obtidos com o esquema proposto são bastante promissores.
dc.description.abstractConsidering abnormal conditions to which the Electric Power System (EPS) may be subjected, the protection of its elements is an important topic. Among the equipments to be protected, the generators are highlighted, because they represent a high investment cost and are subjected to penalties for unscheduled stoppages. Hence, based on literature, it is observed that there are no comprehensive studies and standards for individual protection of Synchronous Generators (SGs) applied to Wind Energy Conversion System (WECS). Furthermore, considering the smart grids context, the presence of batteries and the possibility of island operation may change the dynamic of fault situations. Therefore, it is necessary to study and analyse the behavior of wind turbines in fault situations, knowing that the protection scheme is dependent on the generator type and the way it is connected to the EPS. In order to study these issues, this research proposed to include a battery to operate with a full-variable speed wind generator in a complementary way, smoothing the output power and making the WECS strong enough to operate in the island mode. The methodology establishes several fault types to investigate the wind turbine behavior in such conditions. In order to conduct the fault simulations, a real time digital simulator (RTDS®) was used. Based on this, a scheme composed by conventional protection functions were specified and tested using the MATLAB® software. Furthermore, hardware-in-the-loop simulations were performed with commercial and universal relays. Very good results in favor of the proposed scheme are presented.
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.doi10.11606/D.18.2018.tde-25092018-155933
dc.identifier.urihttp://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-25092018-155933/
dc.identifier.urihttp://repositorio.eesc.usp.br/handle/RIEESC/7099
dc.languagept
dc.rights.holderBataglioli, Rodrigo Pavanello
dc.subjectSmart Grid
dc.subjectOperação ilhada
dc.subjectSimulação em tempo real
dc.subjectGerador eólico
dc.subjectSistema de armazenamento de energia
dc.subjectConversor de potência
dc.subjectControle
dc.subjectProteção
dc.subjectSmart grid
dc.subjectReal-time simulation
dc.subjectProtection
dc.subjectPower converter
dc.subjectIsland operation
dc.subjectEnergy storage system
dc.subjectControl
dc.subjectWind generator
dc.titleProteção digital de geradores eólicos com conversores de potência de escala completa no contexto das smart grids
dc.title.alternativeDigital protection of wind generators with full- scale power converter in the smart grid context
dc.typeDissertação de Mestrado
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