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Ajuste de fator de potência da geração eólica como controle preventivo no contexto de estabilidade de tensão de sistemas elétricos de potência
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/65580
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Kuiava, Roman, 1982- | - |
| Autor(es): dc.contributor | Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | - |
| Autor(es): dc.creator | Silva, Victor Raul Neumann, 1960- | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2020-09-24T17:27:12Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2020-09-24T17:27:12Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2020-02-11 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2020-02-11 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2019 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://hdl.handle.net/1884/65580 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/65580 | - |
| Descrição: dc.description | Orientador: Prof. Dr. Roman Kuiava | - |
| Descrição: dc.description | Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 11/11/2019 | - |
| Descrição: dc.description | Inclui referências: p. 116-124 | - |
| Descrição: dc.description | Área de concentração: Sistemas de Energia | - |
| Descrição: dc.description | Resumo: Esta pesquisa visa o desenvolvimento de uma estratégia de controle preventivo de estabilidade de tensão de sistemas elétricos de potência (SEP) a partir do ajuste do fator de potência de geradores eólicos. Entre as questões estudadas, destaca-se o fenômeno do colapso de tensão que é uma condição extrema que ocorre em sistemas que tenham esgotado os recursos de potência reativa. São analisadas as causas que podem ocasionar este fenômeno, e como detectá-las. Ao adotar a teoria das bifurcações para explicar tal fenômeno, foram identificadas as abordagens matemáticas necessárias para fundamentar a formulação de um índice de sensibilidade da margem de carregamento ao fator de potência de geradores eólicos, que é utilizado no desenvolvimento da estratégia de controle preventivo de tensão. Como o principal recurso da proposta é a utilização da geração eólica como suporte adicional de potência reativa ao sistema, é abordada sua modelagem matemática e discutidas suas tecnologias atuais, e devido à crescente importância dos parques eólicos na matriz de geração de energia elétrica em diversos países como, por exemplo, no Brasil, este tese propõe que esta estratégia de controle preventivo seja utilizada como uma atividade de apoio à programação da operação do sistema elétrico. Esta estratégia é baseada em ações eficazes que se fundamentam no ranqueamento dos parques eólicos que impactam mais significativamente na margem de carregamento e na maximização da distância ao colapso de tensão do sistema, a partir do ajuste otimizado do fator de potência dos parques eólicos ranqueados. Um índice de sensibilidade é proposto para obter este ranqueamento, cuja formulação matemática é baseada em uma aproximação linear das equações de balanço de potência na vizinhança do ponto de máximo carregamento, e na formulação para um fator de potência modificado aproximado que visa superar o problema da descontinuidade da expressão do fator de potência convencional quando a potência reativa é nula. O sistema utilizado para testar esta proposta é um sistema de 56 barras preparado com dados reais atuais do subsistema NE (Nordeste) do Sistema Interligado Nacional (SIN) do Brasil, que inclui 22 parques eólicos com 234 aerogeradores, que compõem um total de de 600 MW de capacidade instalada. Os resultados obtidos em simulações realizadas para distintos cenários dos patamares de cargas Pesada, Média e Leve do subsistema NE do SIN, mostram a aplicabilidade das ações eficazes de controle preventivo de tensão propostas, indicando os parques eólicos, juntamente com os ajustes de seus fatores de potência, previsto como um dos modos de controle na operação dos parques eólicos, que podem contribuir mais significativamente para a maximização da distância ao colapso de tensão do sistema a partir de um ajuste adequado de seu fator de potência, e assim contribuir para a melhoria da estabilidade estática de tensão. Palavras-chave: Colapso de tensão. Estratégia de controle preventivo. Estabilidade de tensão. Fator de potência modificado aproximado. Geração eólica. Margem de carregamento. Maximização da distância ao colapso de tensão. Sensibilidade. Teoria das bifurcações. | - |
| Descrição: dc.description | Abstract: This research aims to develop a strategy of voltage stability preventive control of electric power systems (SEP) from the power factor adjustment of wind generators. Among the issues studied, there is the phenomenon of voltage collapse, which is an extreme condition that occurs in systems that have depleted reactive power resources. The causes that can provoke this phenomenon are analyzed, and how to detect them. By adopting the theory of bifurcations to explain this phenomenon, the mathematical approaches necessary to support the formulation of a load margin sensitivity index to the wind generator power factor, which is used in the development of the preventive voltage control strategy, were identified. As the main feature of the proposal is the use of wind generation as additional support of reactive power to the system, its mathematical modeling is discussed and its current technologies are discussed, and due to the growing importance of wind farms in the electric power generation matrix in several countries, as in Brazil, for example, this thesis proposes that this preventive control strategy be used as an activity to support the operation programming of the electric system. This strategy is based on effective actions that are based on the ranking of wind farms that most significantly impact the loading margin and maximizing the distance to voltage collapse of the system by optimizing the power factor adjustment of ranked wind farms. A sensitivity index is proposed to obtain this ranking, whose mathematical formulation is based on a linear approximation of the power balance equations in the vicinity of the maximum load point, and on the formulation for an approximate modified power factor that aims to overcome the problem of discontinuity of conventional power factor expression when reactive power is zero. The system used to test this proposal is a 56-bus system prepared with actual current data from the NE (Northeast) subsystem of Brazil's National Interconnected System (SIN), which includes 22 wind farms with 234 wind turbines, which make up a total of 600 MW of installed capacity. The results obtained in simulations performed for different scenarios of the Heavy, Medium and Light load levels of the NE subsystem, show the applicability of the proposed effective preventive voltage control actions, indicating the wind farms, together with the adjustments of their power factors, predicted as one of the control modes in wind farm operation, which can contribute most significantly to maximizing the distance to voltage collapse by properly adjusting its power factor, and thereby contributing to the improvement of static voltage stability. Keywords: Approximate modified power factor. Bifurcation theory. Loading margin. Maximizing the distance to voltage collapse. Sensitivity. Preventive control strategy. Voltage collapse. Voltage stability. Wind generation. | - |
| Formato: dc.format | 153 p. : il. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Energia eólica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Teoria da bifurcação | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Engenharia Elétrica | - |
| Título: dc.title | Ajuste de fator de potência da geração eólica como controle preventivo no contexto de estabilidade de tensão de sistemas elétricos de potência | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - Rede Paraná Acervo | |
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