Impactos na coordenação de relés com elementos 51P, 51Q E 51G em rede de distribuição de média tensão devido à conexão de parque eólico DFIG com diferentes níveis de potência
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Orientador(a): | |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35588 |
Resumo: | This paper presents the evolution of wind turbine generators, the regulations regarding fault ride-through or low voltage ride-through, the main types of wind turbine generators, and the characteristics of their short-circuit currents, which differ from those of synchronous generators. In more detail, it presents the DFIG wind turbine generator, which injects balanced short-circuit currents even during asymmetric short-circuits into the distribution network due to the adopted control strategy of the back-to-back convert. Then, the CIGRE distribution network is modeled and validated in the electromagnetic transient program PS SIMUL as well as the time-overcurrent relays with the phase element 51P, negative sequence element 51Q, and zero sequence element 51G, to verify the relays’ impact when the different penetration levels of the DFIG wind turbine generator generic model is connected to the distribution network. The analysis is made during system operation and short circuits on the buses. Only the phase elements of the relays that observe the contributions of the short-circuit currents from the wind turbine generator in an opposite direction when the wind turbine generator is not connected lose coordination. The solution for this is the addition of the directional phase element 67P. The negative and zero sequence elements of all the relays analyzed do not need to be adjusted independently of the power level of the DFIG wind turbine generator due to the suppression of the negative and zero sequence currents, even during asymmetric short circuits. Regarding the trip times of the relay elements, there are no considerable time variations as the wind turbine generator power increases. |
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Impactos na coordenação de relés com elementos 51P, 51Q E 51G em rede de distribuição de média tensão devido à conexão de parque eólico DFIG com diferentes níveis de potênciaImpacts on relays’ coordination with 51P, 51Q, and 51G elements at medium voltage distribution network due to the connection of DFIG wind power plant with different penetration levelRelés de proteçãoTurbinas eólicasEnergia elétrica - DistribuiçãoCurtos-circuitosFator de potênciaProtective relaysWind turbinesElectric power distributionShort circuitsElectric power factorCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIAEngenharia ElétricaThis paper presents the evolution of wind turbine generators, the regulations regarding fault ride-through or low voltage ride-through, the main types of wind turbine generators, and the characteristics of their short-circuit currents, which differ from those of synchronous generators. In more detail, it presents the DFIG wind turbine generator, which injects balanced short-circuit currents even during asymmetric short-circuits into the distribution network due to the adopted control strategy of the back-to-back convert. Then, the CIGRE distribution network is modeled and validated in the electromagnetic transient program PS SIMUL as well as the time-overcurrent relays with the phase element 51P, negative sequence element 51Q, and zero sequence element 51G, to verify the relays’ impact when the different penetration levels of the DFIG wind turbine generator generic model is connected to the distribution network. The analysis is made during system operation and short circuits on the buses. Only the phase elements of the relays that observe the contributions of the short-circuit currents from the wind turbine generator in an opposite direction when the wind turbine generator is not connected lose coordination. The solution for this is the addition of the directional phase element 67P. The negative and zero sequence elements of all the relays analyzed do not need to be adjusted independently of the power level of the DFIG wind turbine generator due to the suppression of the negative and zero sequence currents, even during asymmetric short circuits. Regarding the trip times of the relay elements, there are no considerable time variations as the wind turbine generator power increases.Este trabalho apresenta a evolução dos aerogeradores, as regulamentações acerca do fault ridethrough ou low voltage ride-through, os principais tipos de aerogeradores e as características de suas correntes durante os curtos-circuitos, que diferem das correntes de curto-circuito dos geradores síncronos. Em mais detalhes, apresenta-se o aerogerador DFIG que devido à estratégia de controle adotada pelo seu conversor back-to-back injeta correntes de curto-circuito equilibradas na rede de distribuição mesmo quando os curtos-circuitos são assimétricos. Em seguida, modela-se e valida-se a rede de distribuição do CIGRE no programa de transitórios eletromagnéticos PS SIMUL assim como modela-se os relés de sobrecorrente temporizados com os elementos de fase 51P, de sequência negativa 51Q e de sequência zero 51G para que se possa analisar os impactos nesses relés quando o modelo genérico do aerogerador DFIG, com diferentes níveis de potência, for conectado à rede de distribuição. A análise é feita durante a operação do sistema e na ocorrência de curtos-circuitos nas barras. Somente perdem a coordenação os elementos de fase dos relés que observam as contribuições das correntes de curto-circuito do aerogerador em um sentido oposto àquele quando o aerogerador não está conectado. A solução para isso é o acréscimo do elemento direcional de fase 67P. Os elementos das sequências negativa e zero de todos os relés analisados não necessitam ser ajustados independentemente do nível de potência do aerogerador DFIG devido à supressão das correntes das sequências negativa e zero mesmo durante os curtos-circuitos assimétricos. Com relação aos tempos de atuação dos elementos dos relés, não há variações de tempo consideráveis conforme o aumento da potência do aerogerador.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Sistemas de EnergiaUTFPRBenedito, Raphael Augusto de Souzahttps://orcid.org/0000-0001-7654-4205http://lattes.cnpq.br/0833483583130690Magrin, Fabiano Gustavo Silveirahttps://orcid.org/0000-0002-9605-5975http://lattes.cnpq.br/9621690093391286Ihlenfeld, Lucas Pioli Rehbein Kürtenhttps://orcid.org/0000-0002-9836-4755http://lattes.cnpq.br/1857015968585367Teixeira, Mateus Duartehttps://orcid.org/0009-0005-2871-5061http://lattes.cnpq.br/5119010524537021Benedito, Raphael Augusto de Souzahttps://orcid.org/0000-0001-7654-4205http://lattes.cnpq.br/0833483583130690Galindo, Martins Dario Gonçalves2024-12-09T20:32:57Z2024-12-09T20:32:57Z2024-09-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGALINDO, Martins Dario Gonçalves. Impactos na coordenação de relés com elementos 51P, 51Q e 51G em rede de distribuição de média tensão devido à conexão de parque eólico DFIG com diferentes níveis de potência. 2024. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35588porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2024-12-10T06:09:35Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/35588Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2024-12-10T06:09:35Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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Impactos na coordenação de relés com elementos 51P, 51Q E 51G em rede de distribuição de média tensão devido à conexão de parque eólico DFIG com diferentes níveis de potência Galindo, Martins Dario Gonçalves Relés de proteção Turbinas eólicas Energia elétrica - Distribuição Curtos-circuitos Fator de potência Protective relays Wind turbines Electric power distribution Short circuits Electric power factor CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA Engenharia Elétrica |
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This paper presents the evolution of wind turbine generators, the regulations regarding fault ride-through or low voltage ride-through, the main types of wind turbine generators, and the characteristics of their short-circuit currents, which differ from those of synchronous generators. In more detail, it presents the DFIG wind turbine generator, which injects balanced short-circuit currents even during asymmetric short-circuits into the distribution network due to the adopted control strategy of the back-to-back convert. Then, the CIGRE distribution network is modeled and validated in the electromagnetic transient program PS SIMUL as well as the time-overcurrent relays with the phase element 51P, negative sequence element 51Q, and zero sequence element 51G, to verify the relays’ impact when the different penetration levels of the DFIG wind turbine generator generic model is connected to the distribution network. The analysis is made during system operation and short circuits on the buses. Only the phase elements of the relays that observe the contributions of the short-circuit currents from the wind turbine generator in an opposite direction when the wind turbine generator is not connected lose coordination. The solution for this is the addition of the directional phase element 67P. The negative and zero sequence elements of all the relays analyzed do not need to be adjusted independently of the power level of the DFIG wind turbine generator due to the suppression of the negative and zero sequence currents, even during asymmetric short circuits. Regarding the trip times of the relay elements, there are no considerable time variations as the wind turbine generator power increases. |
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