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Title in Portuguese: Sistema de proteção adaptativa aplicado a redes de distribuição e microrredes em média tensão
Author: Sampaio, Felipe Carvalho
Advisor(s): Leão, Ruth Pastôra Saraiva
Co-advisor(s): Sampaio, Raimundo Furtado
Keywords: Engenharia elétrica
Geração distribuida de energia elétrica
Metaheurísticas
Optimization
Microgrid
Issue Date: 22-Nov-2019
Citation: SAMPAIO, F. C. Sistema de proteção adaptativa aplicado a redes de distribuição e microrredes em média tensão. 2019. 144 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: A demanda por fontes de energia elétrica limpas e renováveis fez surgir novos conceitos para o sistema elétrico, como o de geração distribuída e o de microrredes. Apesar de trazerem diversos benefícios ao sistema elétrico, a geração distribuída e as microrredes causam grandes impactos na operação do sistema de distribuição de energia elétrica, sendo o impacto no sistema de proteção um dos mais relevantes. Este trabalho propõe um sistema de proteção adaptativa capaz de mitigar os impactos da operação de microrredes no sistema de proteção. O sistema é aplicado à proteção de sobrecorrente direcional e propõe uma nova metaheurística para o cálculo dos ajustes, o algoritmo do morcego direcional fuzzy adaptativo. A metaheurística proposta é validada utilizando os dados de três redes de referência: rede 3 barras, rede 9 barras e rede 30 barras. O desempenho do algoritmo foi comparado com o do Algoritmo Genético, Otimização por Enxame de Partículas, Evolução Diferencial, Algoritmo do Morcego e Algoritmo do Morcego Direcional. Os resultados demonstraram que o algoritmo apresentou alta velocidade de convergência, alta robustez, esforço computacional praticável e proveu baixa descoordenação ao sistema de proteção. O sistema de proteção adaptativa foi testado em uma microrrede em média tensão em vários cenários de topologia da rede, de conexão de geração distribuída e nos modos de operação conectada e desconectada da rede de distribuição. O desempenho do sistema proposto foi comparado ao de um sistema de proteção com ajustes fixos otimizados. Os resultados demonstram que o sistema proposto apresentou melhor desempenho quando comparado ao sistema com ajustes fixos, tornando o sistema de proteção mais rápido e mais confiável.
Abstract: The demand for renewable and clean energy sources rose new electrical systems concepts, as distributed generation and microgrids. Although they bring many benefits for the electrical system, distributed generation and microgrids cause huge impacts in the operation of electrical distribution systems, being the impact on protection system one of the most relevant. This work presents an adaptive protection system to mitigate the microgrid operation impact on protection system. The system is applied to directional overcurrent protection relays and propose a new metaheuristic for optimal settings calculation, the Fuzzy-Adaptive Directional Bat Algorithm (FDBA). The algorithm is validated using the data of three benchmark grids: 3-bus, 9-bus and 30-bus grids. The proposed algorithm performance is compared against the performance of Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Differential Evolution, Bat Algorithm and Directional Bat Algorithm. The results demonstrate that FDBA presented high convergence speed, low discoordination, high robustness and acceptable computational burden. The adaptive protection system was tested in a microgrid under different scenarios of grid topology, distributed generation connection and grid connection: grid-connected and island. The proposed system performance was compared against a fixed optimal settings protection system performance. The results showed that the proposed system presented better performance, allowing more speed and lower risk of discoordination for the protection system.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/48581
metadata.dc.type: Dissertação
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