Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Martins, Renata Mota
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/001300000xtvk
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/28696
Resumo: There has been a growth in the development of distributed energy resources in recent years. The additional penetration of these resources is causing problems of overvoltage at the connection point, for the reverse active power flow. Other problems such as increased technical losses, thermal overload of the conductors and increased taps of voltage regulators are being reported in the literature. Mitigation proposals for the overvoltage problem involving control by the own inverters of distributed generation are being widely discussed. However, the use of these types of control is not completely consolidated. Issues involving the location, configuration of the control functions, fairness in the participation of each distributed generation unit in the voltage regulation ancillary service, impacts on energy losses and elements of the distribution system still need to be evaluated and defined. Thus, we seek to analyze the effects of Volt-var control by intelligent inverters on the power quality of medium and low voltage systems. Two test systems were studied, the IEEE 33 bus system, and a low voltage secondary system. For the simulations in the IEEE 33 bus system, three load situations were considered: system with loads with inductive, unitary and capacitive power factor, all with voltage control in two simultaneous buses, where different slopes of the Volt-var curve were analyzed in both the inverters. For this system, the effects on the connection point voltage, energy losses, substation power factor, and the participation of each inverter in voltage control were analyzed. For the low voltage system, loads with inductive power factor were considered, and with photovoltaic distributed generation at all points in the system. The Volt-var control was employed in all inverters and different operating modes of the Volt-var control were analyzed, and compared with the traditional solution of reconducting the circuit. For this system, the impacts on voltages, losses, currents and the participation of each inverter in the control were analyzed. All simulations were done in OPENDSS and Python in Quasi-static time series mode for 24 hours. According to the results obtained, with the Volt-var control it was possible to mitigate the problems of undervoltage and overvoltage in medium and low voltage systems. Volt-var control can be beneficial for the power factor in the substation. However, it can result in increased technical losses, and increased currents in conductors. It was verified that there is no fair participation of the inverters for the voltage control.
id UFSM_58fd2a25e406a2c5ab28fcfc222691dd
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/28696
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaicaImpact of reactive and voltage control (Volt-var) in distribution systems with high penetration of photovoltaic distributed generationControle Volt-varGeração distribuída fotovoltaicaQualidade de tensãoSistemas de distribuição de energia elétricaVolt-var controlPhotovoltaic distributed generationVoltage qualityElectrical power distribution systemsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThere has been a growth in the development of distributed energy resources in recent years. The additional penetration of these resources is causing problems of overvoltage at the connection point, for the reverse active power flow. Other problems such as increased technical losses, thermal overload of the conductors and increased taps of voltage regulators are being reported in the literature. Mitigation proposals for the overvoltage problem involving control by the own inverters of distributed generation are being widely discussed. However, the use of these types of control is not completely consolidated. Issues involving the location, configuration of the control functions, fairness in the participation of each distributed generation unit in the voltage regulation ancillary service, impacts on energy losses and elements of the distribution system still need to be evaluated and defined. Thus, we seek to analyze the effects of Volt-var control by intelligent inverters on the power quality of medium and low voltage systems. Two test systems were studied, the IEEE 33 bus system, and a low voltage secondary system. For the simulations in the IEEE 33 bus system, three load situations were considered: system with loads with inductive, unitary and capacitive power factor, all with voltage control in two simultaneous buses, where different slopes of the Volt-var curve were analyzed in both the inverters. For this system, the effects on the connection point voltage, energy losses, substation power factor, and the participation of each inverter in voltage control were analyzed. For the low voltage system, loads with inductive power factor were considered, and with photovoltaic distributed generation at all points in the system. The Volt-var control was employed in all inverters and different operating modes of the Volt-var control were analyzed, and compared with the traditional solution of reconducting the circuit. For this system, the impacts on voltages, losses, currents and the participation of each inverter in the control were analyzed. All simulations were done in OPENDSS and Python in Quasi-static time series mode for 24 hours. According to the results obtained, with the Volt-var control it was possible to mitigate the problems of undervoltage and overvoltage in medium and low voltage systems. Volt-var control can be beneficial for the power factor in the substation. However, it can result in increased technical losses, and increased currents in conductors. It was verified that there is no fair participation of the inverters for the voltage control.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESHouve um crescimento no desenvolvimento de recursos energéticos distribuídos nos últimos anos. A penetração adicional desses recursos está causando problemas de aumento de tensão no ponto de conexão, devido ao fluxo de potência ativa reverso. Outros problemas como o aumento das perdas técnicas, sobrecarga térmica dos condutores e aumento da comutação dos taps dos transformadores estão sendo relatados na literatura. Propostas de mitigação para o problema de sobretensão envolvendo o controle pelos próprios inversores das gerações distribuídas estão sendo amplamente discutidas. Entretanto, o emprego destes tipos de controle não está completamente consolidado. Questões envolvendo a localização, configuração das funções de controle, justiça na participação de cada unidade de geração distribuída no serviço ancilar de regulação de tensão, impactos nas perdas de energia e em elementos do sistema de distribuição ainda precisam ser avaliados e definidos. Desta forma, busca-se analisar nesta dissertação os impactos do controle Volt-var por inversores fotovoltaicos na qualidade de energia dos sistemas de média e baixa tensão. Para isso foram estudados dois sistemas teste, sendo o sistema IEEE 33 barras, e um sistema secundário de baixa tensão. Para as simulações no sistema IEEE 33 barras foram consideradas três situações de carga: sistema com cargas com fator de potência indutivo, unitário e capacitivo, todos com controle de tensão em duas barras simultâneas, onde foram analisadas diversas inclinações da curva Volt-var em ambos os inversores. Para este sistema foram analisados os impactos na tensão do ponto de conexão, nas perdas de energia, no fator de potência da subestação, e participação de cada inversor no controle de tensão. Para o sistema de baixa tensão foram consideradas as cargas com fator de potência indutivo, e com geração distribuída fotovoltaica em todos os pontos do sistema secundário. O controle Volt-var foi empregado em todos os inversores e foram analisados diferentes modos de operação do controle, e comparados com a solução tradicional de recondutoramento do circuito. Para este sistema foram analisados os impactos nas tensões, nas perdas, nas correntes e a participação de cada inversor no controle. Todas as simulações foram feitas no OPENDSS e Python no modo Quasi-static time series para 24 horas. De acordo com os resultados obtidos, com o controle Volt-var foi possível mitigar os problemas de subtensão e sobretensão nos sistemas de média e baixa tensão. O controle Volt-var pode ser benéfico para o fator de potência na subestação. No entanto, pode resultar no aumento das perdas técnicas, e aumento das correntes nos condutores. Foi verificado que não há participação justa dos inversores para o controle de tensão.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaMarchesan, Gustavohttp://lattes.cnpq.br/4254867243649147Cardoso Junior, GhendyBellinaso, Lucas VizzottoVieira, João Paulo AbreuMartins, Renata Mota2023-04-14T14:41:24Z2023-04-14T14:41:24Z2023-02-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/28696ark:/26339/001300000xtvkporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-04-14T14:41:24Zoai:repositorio.ufsm.br:1/28696Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2023-04-14T14:41:24Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
Impact of reactive and voltage control (Volt-var) in distribution systems with high penetration of photovoltaic distributed generation
title Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
spellingShingle Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
Martins, Renata Mota
Controle Volt-var
Geração distribuída fotovoltaica
Qualidade de tensão
Sistemas de distribuição de energia elétrica
Volt-var control
Photovoltaic distributed generation
Voltage quality
Electrical power distribution systems
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
title_full Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
title_fullStr Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
title_full_unstemmed Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
title_sort Impacto do controle de tensão e potência reativa (Volt-var) em sistemas de distribuição com alta penetração de geração distribuída fotovoltaica
author Martins, Renata Mota
author_facet Martins, Renata Mota
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Marchesan, Gustavo
http://lattes.cnpq.br/4254867243649147
Cardoso Junior, Ghendy
Bellinaso, Lucas Vizzotto
Vieira, João Paulo Abreu
dc.contributor.author.fl_str_mv Martins, Renata Mota
dc.subject.por.fl_str_mv Controle Volt-var
Geração distribuída fotovoltaica
Qualidade de tensão
Sistemas de distribuição de energia elétrica
Volt-var control
Photovoltaic distributed generation
Voltage quality
Electrical power distribution systems
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Controle Volt-var
Geração distribuída fotovoltaica
Qualidade de tensão
Sistemas de distribuição de energia elétrica
Volt-var control
Photovoltaic distributed generation
Voltage quality
Electrical power distribution systems
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description There has been a growth in the development of distributed energy resources in recent years. The additional penetration of these resources is causing problems of overvoltage at the connection point, for the reverse active power flow. Other problems such as increased technical losses, thermal overload of the conductors and increased taps of voltage regulators are being reported in the literature. Mitigation proposals for the overvoltage problem involving control by the own inverters of distributed generation are being widely discussed. However, the use of these types of control is not completely consolidated. Issues involving the location, configuration of the control functions, fairness in the participation of each distributed generation unit in the voltage regulation ancillary service, impacts on energy losses and elements of the distribution system still need to be evaluated and defined. Thus, we seek to analyze the effects of Volt-var control by intelligent inverters on the power quality of medium and low voltage systems. Two test systems were studied, the IEEE 33 bus system, and a low voltage secondary system. For the simulations in the IEEE 33 bus system, three load situations were considered: system with loads with inductive, unitary and capacitive power factor, all with voltage control in two simultaneous buses, where different slopes of the Volt-var curve were analyzed in both the inverters. For this system, the effects on the connection point voltage, energy losses, substation power factor, and the participation of each inverter in voltage control were analyzed. For the low voltage system, loads with inductive power factor were considered, and with photovoltaic distributed generation at all points in the system. The Volt-var control was employed in all inverters and different operating modes of the Volt-var control were analyzed, and compared with the traditional solution of reconducting the circuit. For this system, the impacts on voltages, losses, currents and the participation of each inverter in the control were analyzed. All simulations were done in OPENDSS and Python in Quasi-static time series mode for 24 hours. According to the results obtained, with the Volt-var control it was possible to mitigate the problems of undervoltage and overvoltage in medium and low voltage systems. Volt-var control can be beneficial for the power factor in the substation. However, it can result in increased technical losses, and increased currents in conductors. It was verified that there is no fair participation of the inverters for the voltage control.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-04-14T14:41:24Z
2023-04-14T14:41:24Z
2023-02-15
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/28696
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/26339/001300000xtvk
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/28696
identifier_str_mv ark:/26339/001300000xtvk
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.br
_version_ 1847153464147181568