Análise e controle dos níveis de tensão e fator de potência em redes de distribuição com sistemas fotovoltaicos conectados
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Date
2024-07-12Primeiro membro da banca
Benetti, Marcelo Azevedo
Segundo membro da banca
Santos, Moises Machado
Metadata
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Com o aumento da inserção de sistemas fotovoltaicos (PV) de micro e minigeração conectados à rede de distribuição, tanto em média tensão (MT) quanto em baixa tensão (BT), são necessárias novas metodologias de análise e controle dos níveis de tensão e fluxo de reativos. Essas necessidades decorrem das alterações dos níveis de tensão nas linhas de distribuição e do aumento dos encargos por excedentes de reativos pagos pelos consumidores. Nesse cenário, sistemas PV conectados à rede devem monitorar seus níveis de tensão e manter um fator de potência (FP) mínimo de 0,92 no ponto de conexão comum (PCC). Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo de análise e controle dos níveis de tensão e fator de potência de unidades com geração fotovoltaica de micro e minigeração distribuída. O estudo apresenta a utilização de modelos de controle de tensão volt-var e volt-watt, em conjunto com um controle ativo de fator de potência, realizado por meio da leitura da potência de saída dos inversores inteligentes dos sistemas PV e do nível de tensão no PCC. Além disso, considera a utilização de sistemas de armazenamento de energia a bateria (SAEB) das unidades consumidoras e da rede de distribuição como suporte. Para tanto, foram realizadas simulações no OpenDSS por meio de um algoritmo em Python, utilizando um circuito IEEE 34 nós com o acréscimo de uma rede BT. Nesse circuito teste, foram implementadas trinta novas cargas, sendo quinze MT e quinze BT, conectadas nas redes MT e BT do circuito. Em dez destas cargas, cinco em cada classe de tensão e de forma aleatória, foram inseridos sistemas PV em conjunto com SAEB. Ainda nesse circuito, foi implementado um SAEB ao final da rede de distribuição para auxiliar no controle dos níveis de tensão e do fluxo de potência reativa. As simulações de teste foram executadas em modo diário com um intervalo de 15 minutos. Após as simulações teste, o algoritmo foi implementado em um modelo real de rede de distribuição, PAL 16. Esta rede possui circuitos MT e BT com uma variedade de consumidores conectados em ambas as tensões. Nessa rede, foram implementados sistemas PV nos consumidores com maior demanda, permitindo maior capacidade de geração nesses sistemas, com os consumidores localizados de forma dispersa ao longo da rede de distribuição. Para fins de análise, também foram implementados sistemas PV concentrados próximos entre si e próximos à origem do alimentador da rede, com o objetivo de salientar os benefícios do modelo de controle. Os resultados mostraram redução do fluxo de potência reativa e a manutenção dos níveis de tensão nas linhas monitoradas. Essa redução de fluxo de potência reativa deve-se à gestão ativa do fator de potência, que parametriza os inversores inteligentes e, consequentemente, promove a injeção de reativos pelos próprios geradores para a operação de suas cargas. A implementação dos modos de controle de tensão, em conjunto com o controle ativo de fator de potência nos inversores inteligentes, demonstrou eficácia na manutenção dos níveis de tensão e fator de potência nas linhas monitoradas.
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