Modelização de Sistemas Fotovoltaicos em Regime Permanente: Aplicação ao Estudo de Modos de Controlo de Tensão

O objetivo deste trabalho é desenvolver modelos agregados de produção de natureza fotovoltaica que a partir da descrição topológica do parque possam ser utilizados em estudos de planeamento da rede elétrica em regime permanente. A validação destes modelos é efetuada a partir do valor da produção no ponto de ligação à rede bem como da tensão. São igualmente apresentados os diferentes modos de controlo de tensão disponíveis como seja regulação de tan(φ) e Voltage Droop Control. É desenvolvido um algoritmo que permite a simulação de controlo de tensão para Voltage Droop Control de modo a utilizar a capacidade de mobilização de reativa por parte de inversores pré-existente, mantendo a potência ativa gerada igual e alterando o fator de potência, contribuindo assim para um controlo do nível de tensão. Os modos de controlo de tensão são simulados de maneira a verificar o impacto causado em diferentes condições de ligação à rede elétrica, previamente modelizadas através do conhecimento da potência de curto-circuito do nó de ligação. O modelo desenvolvido foi aplicado a um caso de estudo real recorrendo a dados públicos disponíveis da Central de Amareleja

Comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde: estabilidade de tensão

Neste trabalho é efectuado, não só o diagnóstico em regime permanente, mas também o estudo, simulação e análise do comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde. Os estudos de estabilidade transitória desempenham um importante papel, tanto no planeamento como na operação dos sistemas de potência. Tais estudos são realizados, em grande parte, através de simulação digital no domínio do tempo, utilizando integração numérica para resolver as equações não-lineares que modelam a dinâmica do sistema e dependem da existência de registos reais de perturbação (ex: osciloperturbografia). O objectivo do trabalho será também verificar a aplicabilidade dos requisitos técnicos que as unidades geradoras devem ter, no que concerne ao controlo de tensão, estabelecidos na futura regulamentação europeia desenvolvida pela ENTSO-E (European Network Transmission System Operator for Electricity). De entre os requisitos analisou-se a capacidade das máquinas existentes suportarem cavas de tensão decorrentes de curto-circuitos trifásicos simétricos, Fault Ride Through, no ponto de ligação à rede. Identificaram-se para o efeito os factores que influenciam a estabilidade desta rede, em regime perturbado nomeadamente: (i) duração do defeito, (ii) caracterização da carga, com e sem a presença do sistema de controlo de tensão (AVR) em unidades de geração síncronas. Na ausência de registos reais sobre o comportamento do sistema, conclui-se que este é sensível à elasticidade das cargas em particular do tipo potência constante, existindo risco de perda de estabilidade, neste caso, para defeitos superiores a 5ms sem AVR. A existência de AVR nesta rede afigura-se como indispensável para garantir estabilidade de tensão sendo contudo necessário proceder a uma correcta parametrização.In this work it was done, not only the diagnosis in steady state, but also the study, simulation and analysis of the dynamic behavior of the electricity network on the island of São Vicente in Cape Verde. The transient stability studies play an important role, both in the planning and operation of power systems. Such studies are conducted, largely, through computer simulation in time domain, using numerical integration to solve the nonlinear equations that model the dynamics of the system and depend of the existence of real distress records (ex. osciloperturbography). The objective of this work will also verify the applicability of the technical requirements that generating units must have, regarding the control voltage, established by the future European regulations ENTSO-E (European Network Transmission System Operator for Electricity). Among the requirements it was analyzed the capacity of existing machines withstand voltage sag due to short-circuit three-phase symmetrical, Fault Ride Through, at the point of connection to the supply network. It was also identified the factors that influence the stability of the network, under disturbed, as follow: (i) duration of the fault, (ii) load characteristics, with and without the presence of the automatic voltage regulator (AVR) in synchronous generating units. In absence of real records of the system behavior, it is concluded that this is sensitive to the power load elasticity, particularity with constant power type , existing the risk oflosing stability, in this case, for faults greater than 5ms without AVR. The existence of AVR in this network it’s absolutely necessary to assure de voltage stability, doing for that a correct parameterization

Estratégias de controlo de tensão em redes de distribuição de baixa tensão

A necessidade de se promover políticas que visam a redução da dependência energética e uma redução significativa dos Gases de Efeito de Estufa levou a que, nas últimas décadas, se tenha assistido a um enorme desenvolvimento de unidades de micro-produção. No entanto a penetração elevada destas unidades de produção dispersa, numa integração puramente passiva, tem causado vários problemas. Este facto é ainda mais preocupante em redes de distribuição de baixa tensão onde existe pouca capacidade de monitorização e onde há um grau de conhecimento da rede muito pequeno. A juntar a este facto agrava-se a característica resistiva destas redes que cria um acoplamento direito entre potência activa e tensão, o que leva a que o excesso de potência proveniente da micro-produção gere um efeito de subida de tensão gravoso. Neste sentido a presente Dissertação propõe diferentes estratégias de controlo de tensão e a consequente avaliação do seu impacto na rede. As soluções apresentadas pressupõem dois cenários distintos: Num primeiro caso o conhecimento da rede é muito limitado o que leva ao recurso de soluções bastante simplificadas que, apesar de resolver o problema da sobretensão, implica um corte elevado de potência proveniente da micro-produção. No segundo caso admite-se um conhecimento total da rede, o que permite o desenvolvimento de uma solução óptima através da realização de um trânsito de potências trifásico de modo a identificar uma série de sinais de controlo a enviar a todos os recursos distribuídos. Nesta segunda fase é também explorada a possibilidade de se alterar as tomadas de transformadores em carga

Metodologias para testes de conformidade de modelos de geradores eólicos para controlo de tensão e de frequência em redes de energia elétrica

O principal objetivo desta dissertação é desenvolver uma metodologia que permita avaliar um modelo de um determinado gerador eólico, seus componentes, características e dinâmica de operação nas componentes de controlo de tensão e controlo de frequência. A metodologia de testes realizados teve como base os testes de conformidade de um operador de rede de transporte e do CEI (Comité Eletrotécnico Internacional) adaptada a este contexto. Nesses testes, não só a capacidade de continuar conectado à rede elétrica na presença de cavas de tensão -Fault Ride Through, mas também a capacidade de resposta a variações de frequência -Frequency Sensitive Mode- foram as principais características analisadas, sendo estas propriedades reconhecidas como fundamentais no perfil de um aerogerador para a sua contribuição para a segurança e estabilidade da rede elétrica. Com base nos resultados alcançados, é realizada uma apreciação do desempenho esperado do aerogerador com base nos requisitos estipulados pela legislação Portuguesa, Portaria nº73/2020, e é concluído se o mesmo se encontra conforme os parâmetros exigidos. Da análise dos resultados foi possível testar a conformidade dos modelos dos aerogeradores testados quando comparados com os requisitos definidos pelo código de rede.The main goal of this dissertation is the development of a methodology that allows to evaluate a model of a determined wind generator, their components, characteristics and dynamics of operation in relation to different types of control. These are grouped in voltage control and frequency control. The testing methodology developed was based on the conformity tests carried out by a transport system operator and IEC (International Electrotechnical Committee). In those tests not only the capacity of being connected to the grid during a voltage droop -Fault Ride Through (FRT)- but also the activation of the frequency sensitive mode (generator response to system frequency deviations) are the main characteristics analyzed, being these fundamental properties in the profile of a wind turbine for the contribution of safety and stability of the electric grid. Based on the results achieved, a performance assessment of the wind turbine is carried out based on the requirements stipulated by Portuguese legislation, Portaria No. 73/2020, and it is concluded whether it meets the required parameters. From the analysis of the results, it was possible to confirm whether the models tested were within the requirements defined by the network code

A produção distribuída não despachável como recurso da rede de distribuição - Enquadramento regulamentar

Com o aumento da potência instalada de produção distribuída nas redes de distribuição, o operador da rede de distribuição (ORD) tem sentido cada vez mais dificuldades perante cenários de contingências (fortuitas ou programadas) em operar e controlar estas mesmas redes. Posto isto, de forma a encontrar soluções para colmatar o problema enunciado, foi realizado numa primeira fase um estudo/análise aos regulamentos nacionais que regem a relação entre o ORD e os produtores distribuídos nas áreas técnicas, operacionais e comerciais, e numa segunda fase um estudo/análise aos regulamentos internacionais (Espanha, Reino Unido, Alemanha, Dinamarca, Holanda e Itália) sobre a mesma temática (benchmarking), por forma a identificar diferentes abordagens que permitam ao ORD utilizar os produtores distribuídos como recurso da rede de distribuição. Na fase de desenvolvimento da dissertação, dando seguimento ao benchmarking, aplicou-se um método de teoria de decisão (AHP) por forma a selecionar as melhores práticas detetadas na análise efetuada aos vários regulamentos, de acordo com os critérios selecionados e mais valorizados pelo ORD que permitam cumprir as funções que lhe estão adstritas em temos regulamentares. Selecionadas as melhores práticas, foi realizada uma validação, através de estudo estacionário de trânsito de potências, para as práticas do controlo de tensão da rede e do controlo/limitação de potência pelos produtores distribuídos, implementando-as em cenários de contingência de rede, constatando posteriormente os seus impactos na gestão da rede de distribuição