Um novo método para supressão de ferrorressonância em um IEEE 33

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3381 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Embora a integração de uma geração distribuída (GD) em um sistema de distribuição (DS) tenha vários benefícios, ela pode vir acompanhada de alguns problemas, como a ferrorressonância. Portanto, as investigações de ferrorressonância em um DS integrado com multi-DGs foram identificadas como uma lacuna de pesquisa. Para tanto, este artigo apresenta um novo método para mitigar a ferrorressonância em redes de distribuição, após o qual foi investigada a ferrorressonância em um barramento DS radial IEEE-33 integrado com multi-DGs. Aqui, o limitador de derivação RLC é apresentado como um método para mitigar a ferrorressonância, incluindo uma abordagem de projeto para ajustar suas dimensões para caber no sistema. As investigações revelaram que este shunt dependia do detector de sequência negativa para conectá-lo ao sistema durante a ferrorressonância. Por fim, a eficácia e superioridade do método proposto foram demonstradas comparando-se seu resultado com os obtidos por outros métodos de mitigação de ferrorressonância existentes e utilizados na literatura.

Com os crescentes temores globais sobre o esgotamento dos combustíveis fósseis, incluindo as consequências ambientais de seu uso, a adoção da Geração Distribuída (GD) tem sido retratada como a solução ideal1. Notavelmente, a disseminação da GD contribuiu com inúmeras vantagens para o sistema elétrico, o meio ambiente e os consumidores2,3. Além disso, o custo das perdas na rede elétrica eleva a conta dos consumidores. Como resultado, os GDs são considerados um benefício significativo para os consumidores em termos de redução de custos por meio da redução de perdas no sistema elétrico4,5. Além disso, os GDs renováveis ​​contribuem para mitigar o problema do aquecimento global e dos gases de efeito estufa, além de reduzir as emissões6,7. Portanto, espera-se que até 2050, a energia nominal gerada a partir de fontes de energia renováveis ​​seja responsável por metade da eletricidade energética mundial8. Além disso, as GDs apoiaram a expansão do mercado de energia e os investimentos nas redes elétricas9, sendo uma excelente solução para o congestionamento das linhas de transporte10. Eles também são empregados para reduzir as perdas de energia do sistema, melhorar a qualidade da energia e aumentar a confiabilidade do sistema11,12. No entanto, os benefícios diferem dependendo do tipo de DG. Além disso, embora os DGs tenham inúmeras vantagens, alguns problemas surgiram devido ao seu uso. Como resultado, um esforço considerável é gasto para investigar e resolver a maioria dos problemas. Atualmente, quatro tipos de DGs foram identificados. O primeiro tipo injeta somente potência ativa, o segundo tipo injeta tanto potência ativa quanto reativa, o terceiro tipo injeta somente potência reativa e o quarto tipo injeta potência real a menos que consuma potência reativa13. Assim, devido às vantagens deste sistema, vários estudos têm sido realizados sobre o efeito dos GDs em uma rede para demonstrar seus esforços.

Entre esses estudos, a Ref.1 descreveu um método de controlador para melhorar a estabilidade de sincronização de DGs baseados em inversores em uma rede durante condições de falha. Seu modelo foi baseado na determinação da deflexão de frequência fixa máxima. No entanto, a Ref.14 introduziu o papel de integrar GDs do tipo vento na seção de transmissão para reduzir o custo de geração de eletricidade e emissões de CO2. Eles também demonstraram o custo de investir em energia eólica, incluindo seu papel na melhoria do mercado de eletricidade. Em contraste, enquanto a Ref.15 discutiu os métodos para integrar GDs com veículos elétricos em um Sistema de Distribuição (DS) para melhorar as métricas de desempenho do sistema, a Ref.16 desenvolveu uma abordagem metodológica para determinar o equilíbrio de energia ideal entre estações centralizadas e GDs. Além disso, a Ref.17 apresentou um algoritmo para intensificar um sistema de proteção baseado em relés de proteção de distância em condições de falta em malhas circulares com alta penetração de GDs. Em outro estudo, enquanto a Ref.7 explicou o uso de um conversor de matriz estabilizador para controlar o fluxo de potência bidirecional causado por GDs, a Ref.18 empregou GDs para melhorar o perfil de tensão de DS. A Ref.19 também apresentou um projeto de filtro do tipo C para mitigar os harmônicos causados ​​por GDs renováveis, enquanto as Refs.19,20 apresentaram a contribuição de GDs baseados em inversores para suportar a resposta dinâmica de um sistema e respostas de recuperação de frequência nas possíveis menor tempo. Em seguida, a Ref.8 apresentou a implementação de GDs regenerativos em DS, incluindo os procedimentos para controlá-los em condições de baixa tensão; Ref.22 apresentou melhorias na tensão e frequência do DS integrado com GDs baseados em inversor ajustando a impedância das linhas do sistema, e Ref.23 discutiu o uso de sistemas de armazenamento de energia da bateria, em conjunto com GDs baseados em inversores, para melhorar transientes estabilidade do sistema.