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dc.creatorBrolese, Roan Roberto
dc.date.accessioned2024-09-17T15:14:33Z
dc.date.available2024-09-17T15:14:33Z
dc.date.issued2024-07-12
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/33039
dc.description.abstractWith the increasing integration of photovoltaic (PV) systems for micro and mini generation connected to the distribution grid, both at medium voltage (MV) and low voltage (LV) levels, new methodologies for analyzing and controlling voltage levels and reactive power flow are required. These needs arise from the changes in voltage levels in distribution lines and the increase in charges for excess reactive power paid by consumers. In this context, grid-connected PV systems must monitor their voltage levels and maintain a minimum power factor (PF) of 0.92 at the point of common coupling (PCC). This study aims to develop a model for analyzing and controlling voltage levels and power factor in units with micro and mini distributed photovoltaic generation. The study presents the use of volt-var and volt-watt control models, combined with active power factor control, achieved through monitoring the output power of intelligent inverters in PV systems and the voltage level at the PCC. Additionally, it considers the use of battery energy storage systems (BESS) at consumer units and in the distribution network as support. To this end, simulations were conducted in OpenDSS using a Python algorithm, utilizing an IEEE 34-node circuit with the addition of an LV network. In this test circuit, thirty new loads were implemented, fifteen MV and fifteen LV, connected to the MV and LV networks of the circuit. In ten of these loads, five in each voltage class, and selected randomly, PV systems were installed together with BESS. Furthermore, a BESS was implemented at the end of the distribution network to assist in controlling voltage levels and reactive power flow. The test simulations were executed in daily mode with a 15-minute interval. After the test simulations, the algorithm was implemented in a real distribution network model, PAL 16. This network has MV and LV circuits with a variety of consumers connected at both voltage levels. In this network, PV systems were installed at consumers with higher demand, allowing greater generation capacity in these systems, with consumers dispersed throughout the distribution network. For analysis purposes, PV systems were also installed concentrated near each other and close to the origin of the network feeder, aiming to highlight the benefits of the control model. The results showed a reduction in reactive power flow and the maintenance of voltage levels in the monitored lines. This reduction in reactive power flow is due to the active management of the power factor, which parametrizes the intelligent inverters and, consequently, promotes the injection of reactive power by the generators themselves to support their loads. The implementation of voltage control modes, combined with the active power factor control in intelligent inverters, demonstrated effectiveness in maintaining voltage levels and power factor in the monitored lines.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectSistemas PVpor
dc.subjectFator de potênciapor
dc.subjectVolt-varpor
dc.subjectVolt-wattpor
dc.subjectControle de tensãopor
dc.subjectControle ativo de fator de potênciapor
dc.subjectOpen DSSpor
dc.subjectPV power plantseng
dc.subjectPower factoreng
dc.subjectVoltage controleng
dc.subjectActive power factor controleng
dc.titleAnálise e controle dos níveis de tensão e fator de potência em redes de distribuição com sistemas fotovoltaicos conectadospor
dc.title.alternativeAnalysis and control of voltage levels and power factor in MV and LV grids with connected PVeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoCom 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.por
dc.contributor.advisor1Sperandio, Mauricio
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8051956713222836por
dc.contributor.referee1Benetti, Marcelo Azevedo
dc.contributor.referee2Santos, Moises Machado
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5825677576930435por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Elétricapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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