Transformador de estado sólido no controle de fluxo de potência em redes de distribuição

Abstract

O transformador de estado sólido tem se apresentado como uma ferramenta indispensável na construção das novas redes elétricas inteligentes, uma vez que essa nova estrutura de rede altera o layout tradicional, viabilizando a conexão de fontes de energia descentralizadas. Contudo, essa conexão de sistemas de geração distribuída na rede originou a bidirecionalidade do fluxo de potência, resultando em um novo panorama para as atividades de operação e manutenção das redes para as distribuidoras de energia. A análise dos possíveis impactos técnicos gerados na rede de distribuição deve ser realizada, com o intuito de garantir um nível de qualidade energética dentro dos padrões estabelecidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL. Dentre os impactos, destacam-se a elevação do nível de tensão e a alteração do fator de potência, ambos, produzidos pelo excesso de potência injetada na rede por este novo cenário de geração de energia. Nesse contexto, esta dissertação tem como principal objetivo analisar o comportamento de uma rede de distribuição genérica com penetração de geração distribuída e avaliar o perfil de tensão diante de diferentes níveis de inserção dessa geração na rede. As características de ajuste de tensão instantânea e capacidade de interação com sistemas de armazenamento que o transformador de estado sólido possui foram empregadas no auxílio da regulação dos níveis de tensão que se apresentaram fora dos padrões determinados pela resolução 794/2018 da ANEEL, quando um alto nível de geração distribuída foi inserido na rede.

The solid state transformer has been presented as an essential tool in the construction of new intelligent electric grids, since this new network structure changes the traditional layout, making possible the connection of decentralized energy sources. However, this connection of distributed generation systems in the network created the bidirectionality of the power flow, resulting in a new panorama for the power distributors concerning the networks activities of operation and maintenance. The analysis of the possible technical impacts generated in the distribution network should be carried out with the purpose of guaranteeing a level of energy quality within the standards established by the National Electric Energy Agency (ANEEL). Among the impacts, we highlight the elevation of the voltage level and the change in the power factor, both produced by the excess power injected into the grid by this new energy generation scenario. In this context, the main objective of this dissertation is to analyze the behavior of a generic distribution network with distributed generation penetration and to evaluate the voltage profile before different levels of insertion of this generation in the network. The solid state transformer has instantaneous voltage adjustment characteristics and interaction capacity with storage systems, which were used to aid in the regulation of voltage levels that were out of the standards determined by ANEEL resolution 794/2018, when a high level of distributed generation was inserted into the network.