Simulação híbrida em redes de distribuição de energia elétrica com variação de frequência

Abstract

A smart grid é uma rede de eletricidade em que as ações de todos os usuários são integradas inteligentemente a fim de distribuir eficientemente as fontes de eletricidade sustentáveis, econômicas e seguras. O emprego de sensoriamento, processamento embarcado e comunicação digital devem tornar as modernas redes de eletricidade observáveis, controláveis, automatizadas e totalmente integradas. Pequenas unidades computacionais, em pontos estratégicos nos alimentadores de distribuição e nas cargas ativas, devem prover recursos tecnológicos para automação da distribuição em cooperação com as tecnologias convencionais de proteção existentes nas subestações. O desenvolvimento dessas unidades computacionais com modelos de dados e protocolos de comunicação fundamentados em padrões internacionais garante o suporte à segurança e interoperabilidade do sistema, mas representa um desafio a ser superado devido à sua inovação tecnológica. Portanto, a análise do comportamento dessas unidades computacionais deve utilizar a simulação de Hardware-In-the-Loop como um mecanismo de estudo das situações normais e críticas de operação. Assim, propõe-se o desenvolvimento de uma técnica hibrida para simulação do transitório em sistemas de distribuição, combinando a alta taxa de amostragem dos modelos no domínio do tempo para monitoramento de tensão e corrente com a velocidade de processamento dos algoritmos que operam os modelos fasoriais em regime quase-estacionário, ou permanente. Os resultados obtidos em uma rede de distribuição real na situação de curtocircuito demonstram a eficácia da metodologia proposta.

The smart grid is an electricity network in which the actions of all users are intelligently integrated in order to efficiently distribute sustainable, economical and safe sources of electricity. The use of sensing, embedded processing and digital communication should make modern electricity networks observable, controllable, automated and fully integrated. Small computational units, at strategic points in the distribution feeders and active loads, must provide technological resources for automation of the distribution in cooperation with the conventional protection technologies existing in the substations. The development of these computational units with data models and communication protocols based on international standards guarantees support for the system's security and interoperability, but represents a challenge to be overcome due to their technological innovation. Therefore, the analysis of the behavior of these computational units should use the Hardware-In-the-Loop simulation as a mechanism for studying normal and critical operating situations. It is thus proposed the development of a hybrid technique for simulating the transient in distribution systems, combining the high sampling rate of models in the time domain for monitoring voltage and current with the processing speed of the algorithms that operate the phasor models. quasi-stationary, or permanent. The results obtained in a real distribution network in the short-circuit situation demonstrate the effectiveness of the proposed methodology.