Metodologia para solução do problema de planejamento do sistema de proteção e controle em sistemas de distribuição de energia elétrica com geração distribuída renovável - Reiz, Cleberton [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
O planejamento do sistema de proteção tem se tornado mais complexo com a crescente integração de novas tecnologias e conceitos no sistema de distribuição de energia elétrica (SDEE), como recursos energéticos distribuídos e o conceito de redes inteligentes. Por exemplo, a integração da geração distribuída eleva as correntes de curto-circuito do sistema e pode promover o fluxo bidirecional, interferindo na coordenação e seletividade dos equipamentos que compõem o sistema de proteção. Apesar disso, a integração da geração distribuída oferece a oportunidade de reduzir o número de clientes interrompidos durante faltas por meio da operação ilhada dessas tecnologias com partes das cargas que seriam desenergizadas. Nesse sentido, a alocação otimizada dos dispositivos de controle e proteção pode melhorar os índices de qualidade, enquanto uma parametrização otimizada melhora o tempo de resposta do sistema de proteção e assegura sua adequada operação. A proposta desse trabalho é dedicada a resolução simultânea dos problemas de alocação e coordenação dos dispositivos de proteção e controle por meio de um método de otimização de dois níveis, onde os problemas supracitados são representados como tarefas de alto e baixo nível, nessa ordem. As proteções incluem relés de sobrecorrente sem e com restrição de tensão, religadores, fusíveis e relés de frequência, enquanto os componentes de controle utilizados são as chaves automáticas remotamente controladas. Em função da não linearidade dos problemas em estudo, meta-heurísticas são aplicadas para resolver apropriadamente cada caso. A abordagem é aplicada a SDEEs com geradores distribuídos incluindo geração distribuída renovável, estações de carregamento de veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia elétrica, buscando representar as redes modernas de distribuição e avaliar o impacto dessas tecnologias no planejamento do sistema de proteção e controle. Os resultados evidenciam as vantagens em se resolver os problemas de alocação e coordenação simultaneamente e interesse do método proposto em formar microrredes para maximizar a continuidade no fornecimento de energia do SDEE.

The protection system planning has become more complex with the increasing integration of new technologies and concepts in power distribution networks, such as distributed energy resources and smart grids. For example, integrating distributed generation increases the system's short-circuit currents and may promote bidirectional flow, interfering with the coordination and selectivity of the protection system. Despite this, the integration of distributed generation offers the opportunity to reduce the number of customers interrupted during faults by islanding these technologies with part of distribution network loads. In this sense, optimizing control and protection device allocation can improve quality indices, and optimized parameterization improves the response time of the protection system, ensuring its proper operation. This work focuses on optimizing the allocation and coordination problems through a two-level optimization method, representing these problems as upper and lower-level tasks in that order. Protections include overcurrent relays with and without voltage restriction, reclosers, fuses and frequency relays, while the control components used are remote-controlled automatic switches. Due to the non-linearity of the problems under study, metaheuristics are applied to solve each case appropriately. The approach is applied to distribution networks with distributed generators, including distributed renewable generation, electric vehicle charging stations, and electrical energy storage systems, seeking to represent modern distribution networks and evaluate the impact of these technologies in planning the protection and control system. The results show the advantages of solving the allocation and coordination problems simultaneously and the interest of the proposed method in forming microgrids to maximize continuity in the energy supply of the distribution network.
Methodology for solving the protection and control system planning problem in power distribution systems with renewable distributed generation
Keywords: Geração distribuída; Microrredes; Proteção do sistema de potência; Relés digitais; Sistema de distribuição de energia elétrica; Digital relays; Distributed generation; Electrical distribution system; Microgrids; Power system protection