Wavelet-based systems for frequency monitoring and islanding detection of AC microgrids

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Paiva, Sâmara de Cavalcante
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Detecção de ilhamento
Estimação de frequência
Microrredes
Sistemas de potência
Transformada wavelet contínua
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31267
Resumo: The modern distribution system widely uses renewable energy sources (RESs) as a distributed generation that introduces problems like unintentional islanding, protection concerns, and reverse power flow. The RES intermittent characteristics can cause frequency deviations that could result in systems instabilities. In general, hierarchical structures implement power flow control management of these microgrids, composed of primary, secondary, and tertiary control layers. The primary control layer consists of inner current and voltage control loops, typically implemented via droop control loops, for the purpose of maintaining stabilization of frequency and voltage amplitudes, as well as power-sharing. The principal drawbacks of droop control approaches are steady-state frequency and voltage deviations. For that reason, the secondary control layer is introduced to mitigate these deviations. The accurate knowledge of microgrid frequency deviations permits the implementation of proper frequency restoration. Besides, those microgrids could operate in the connected or islanding modes. Islanding or fault occurrences must be detected and treated to ensure system stability. This way, the continuous wavelet transform is employed to develop a hybrid islanding detection and a frequency monitor to fulfill the microgrid requirements related to a secure islanding detection and a frequency restoration. In this thesis, the development of both systems is carried out, with the effectiveness of proposed methods evaluated and validated through experimental results.
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The principal drawbacks of droop control approaches are steady-state frequency and voltage deviations. For that reason, the secondary control layer is introduced to mitigate these deviations. The accurate knowledge of microgrid frequency deviations permits the implementation of proper frequency restoration. Besides, those microgrids could operate in the connected or islanding modes. Islanding or fault occurrences must be detected and treated to ensure system stability. This way, the continuous wavelet transform is employed to develop a hybrid islanding detection and a frequency monitor to fulfill the microgrid requirements related to a secure islanding detection and a frequency restoration. In this thesis, the development of both systems is carried out, with the effectiveness of proposed methods evaluated and validated through experimental results.Os sistemas modernos de distribuição utilizam fontes de energias renováveis (FER) como geração distribuída que acarretam problemas nos sistemas de proteção, ilhamentos não-intencionais e reversibilidade no fluxo de potência. As características intermitentes das FER podem provocar desvios de frequência e, consequentemente, instabilidades na rede elétrica. Em geral, estruturas de controle hierárquicas implementam o gerenciamento do fluxo de potência dessas microrredes. Ele é normalmente composto por três camadas de controle, denominadas de: primário, secundário e terciário. A camada de controle primário é responsável pela implementação das malhas internas, utilizadas para regulação das tensões e correntes dos sistemas de geração distribuída. Elas são tipicamente implementadas por meio técnicas de controle por controle por decaimento e tem como finalidade, a manutenção da estabilidade de tensão e de frequência desses sistemas. Eles também são responsáveis pela distribuição de potência entre os elementos da microrrede. As principais desvantagens do controle por decaimento referem-se aos desvios de frequência e de tensão verificados em regime permanente. Para compensar esses desvios, é inserida uma camada de controle secundário responsável pela restauração dos valores de tensão e de frequência nos pontos de acoplamento. O conhecimento preciso dos desvios de frequência da microrrede permite a implementação da restauração efetiva da sua frequência de operação. Além disso, essas microrredes podem operar nos modos conectado ou ilhado. Desta forma, para manter a integridade do sistema, ocorrência de ilhamentos ou faltas devem ser detectadas e tratadas para assegurar a estabilidade do sistema. Neste sentido, a transformada wavelet contínua se mostra uma ferramenta útil para implementação de um sistema de detecção da ocorrência de ilhamentos. Esse sistema pode ser concebido segundo diferentes metodologias, dentre as quais, destaca-se o sistema híbrido, composto pela integração de sistemas passivos e ativos. O referido sistema é capaz de monitorar a frequência da rede elétrica, e por meio deste, gerar informação suficiente para promover a identificação segura de condições de ilhamento. Nesta tese, utiliza-se as potencialidades da transformada wavelet contínua para o desenvolvimento dos sistemas de detecção e identificação da condição de ilhamento e o do monitoramento da frequência das microrredes. A eficácia dos métodos propostos é avaliada e validada por meio de resultados experimentais, obtido em uma microrrede CA, experimental.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃORibeiro, Ricardo Lucio de Araújohttp://lattes.cnpq.br/9106802416617010http://lattes.cnpq.br/6628177274865696Costa, Flávio Bezerrahttp://lattes.cnpq.br/7510091283933216Zapata, Josep Maria GuerreroSilva, Kleber Melo ehttp://lattes.cnpq.br/8795500242651581Michels, Leandrohttp://lattes.cnpq.br/9232567042677107Silveira, Luiz Felipe de Queirozhttp://lattes.cnpq.br/4139452169580807Paiva, Sâmara de Cavalcante2021-01-14T23:24:18Z2021-01-14T23:24:18Z2020-10-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfPAIVA, Sâmara de Cavalcante. Wavelet-based systems for frequency monitoring and islanding detection of AC microgrids. 2020. 125f. 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