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Título: Simulação e Controle de Manobras de Ilhamento de um Autoprodutor de Energia Elétrica
Autor(es): Caetano, Lenita Bodart Guimarães
Orientador: Fardin, Jussara Farias
Data do documento: 27-Jul-2018
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: O crescimento populacional, tecnológico e econômicofaz com que haja um crescimento constantedautilização de energia elétrica, já que a vida moderna é dependente de energia. Visando maior autonomia das redes de energia, observa-sea necessidade dainclusão de novas fontes de energia acompanhada de sistemas de gerenciamento que garantam um fornecimento e um consumo de energia eficiente e confiável.Neste contexto, destaca-se o conceito de microrrede, que são redes constituídas por fontes geradoras de energia,cargas elétricas e elementos armazenadoresque funcionam em paralelo com a rede principal estando aptas também a operarem no modo isolado (também chamado de ilhado). A operação correta de uma microrrede envolve o projeto e desenvolvimento de um sistema de controle capaz de corrigir errosna tensão e na frequência mantendo o sistema estável, seja em modo conectado ou ilhado.Neste trabalho, a simulação da microrredede uma usina siderúrgicae de seus controles éapresentado. O sistema elétrico queserá avaliadoé de uma central termoelétrica de umausina siderúrgica, constituída basicamentepor geradores síncronosacionados por turbinas a vapor,cargas do processo e os controles responsáveis por manter a operação estável. Estes controles são oscontroles de excitação, de carga e frequência(também chamado de controle suplementar) e de sincronismo. Esta usina, através de gases oriundos de processos siderúrgicos, é capaz de produzir toda a energia necessária para suprir sua demanda, sendo então autossuficiente em potênciaelétrica. Além disso, ela também está apta a operar isolada da rede elétrica da concessionária. Este sistema proposto será simulado usando o softwarePSCAD a fim de comprovara eficiência dos controlesde excitação, suplementar e sincronismoaplicadosem uma microrrede frenteàs manobras operacionais praticadasatualmente naplanta siderúrgica. Existem 10 manobras operacionais distintas que podem ser praticadas nesta planta, porém a mais crítica é a de ilhamento, ou seja, aquela que efetua o procedimento de desconexão do sistema com a rede da concessionária e mantem este sistema operando no modo ilhado ou isolado.Esta é a manobra que será avaliada neste trabalho, que apresentará propostas de melhorias para que esta manobra seja feita de forma mais eficiente. As melhorias consistem em calcular o melhor valor de regulação droopdentro do controle de carga e frequência em cada gerador e um novo modelo de sistema de excitação para alguns geradores. Estes pontos propostos são importantes visto que a energia gerada passa a ser utilizada de forma mais eficiente dentro das diretrizes internas da usina e a significativa melhora dos sinais de tensão e frequência, obtendo variações aceitáveis durante os transitórios analisados.
The population growth, technological and economic causes that there is a constant growth of the use of electric energy, since modern life is dependent on energy. Aiming for bigger autonomy of the energy networks, it is necessary to include new sources of energy accompanied by management systems that guarantee an efficient and reliable supply and consumption of energy. In this context, the concept of microgrids, which are networks made up of energy-generating sources, electric charges and storage elements that work in parallel with the main grid and are also capable of operating in isolated (also called island) mode. Correct operation of a microgrid involves the design and development of a control system capable of correcting errors by keeping the system stable, either in connected or island mode.In this work, the simulation of the microgrid and its controls is presented. The electrical system to be evaluated is a thermoelectric plant of a steel company, consisting basically of synchronous generatorsdriven bysteam turbines, process loads and controlsresponsible for maintaining stable operation. These controls are theexcitation, load and frequency (also called supplementary control) and synchronismcontrols. This plant, through gases from steelmaking processes, is able to produce all the energy needed to supply their demandand is therefore self-sufficient in electrical power. In addition, it is also capable of operating isolated from the main grid. This proposed system will be simulated using the PSCAD software toprove the efficiency of the excitation, supplementary and synchronism controls applied in a microgrid front of the operational maneuvers currently practiced in the steel plant. There are 10 different operational maneuvers thatcan be practiced in this plant, but the most critical is that of islanding, that is, the one that performs the disconnection procedure of the system with the utility grid and maintains this system operating in islanded or isolated mode. This is the maneuver that will be evaluated in this work, which will present proposals for improvements so that this maneuver is done more efficiently.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/10702
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