Estudo da coordenação de relés de sobrecorrente e modelagem de proteção adaptativa considerando Geração Distribuída em Sistemas de Distribuição

Abstract

There is a growing increase in the use of Distributed Generation based on alternative sources to supply the population's electricity consumption. However, in spite of the many advantages that this practice provides, there are some precautions that must be taken, especially with regard to the protection aspect of the transmission and distribution systems. This work accomplishes the verification of the impacts that the insertion of Distributed Generation can cause in the coordination of the overcurrent relays and a model of relay with adaptive adjustment to minimize these effects. Initially, a 13-bus IEEE standard distribution system was modeled in the ATPDraw software with all its main elements as source, loads, transmission lines and power transformers. Then, two coordinated cascaded overcurrent relays were added to the system and their respective actuation times and coordinating margins were obtained for minimum and maximum short-circuit currents. Finally, an adaptive protection method has been proposed to adapt relay coordination for several scenarios, in which a control block receives as parameters the maximum and minimum short circuit currents for each topology and modifies the downstream relay setting. as needed while maintaining selectivity and speed of protection. Resumo: Existe um crescente aumento do uso da Geração Distribuída com base em fontes alternativas para suprir o consumo de energia elétrica da população. No entanto, apesar das diversas vantagens que essa prática proporciona, existem alguns cuidados que devem ser tomados, principalmente no que diz respeito ao aspecto da proteção dos sistemas de transmissão e distribuição de energia. Este trabalho realiza a verificação dos impactos que a inserção de Geração Distribuída pode causar na coordenação dos relés de sobrecorrente e uma modelagem de relé com ajuste adaptativo para minimizar esses efeitos. Inicialmente, foi realizada a modelagem de um sistema de distribuição padrão do IEEE de 13 barras no software ATPDraw com todos os seus elementos principais como fonte, cargas, linhas de transmissão e transformadores de potência. Em seguida, foram adicionados ao sistema dois relés de sobrecorrente em cascata coordenados e obtidos seus respectivos tempos de atuação e margens de coordenação para correntes de curto-circuito mínima e máxima. Os mesmos testes foram realizados considerando a operação de gerações distribuídas conectadas em alguns pontos do sistema. Por fim, foi proposto um método de proteção adaptativa capaz de adequar a coordenação dos relés para diversos cenários, na qual um bloco de controle recebe como parâmetros as correntes de curto-circuito máxima e mínima para cada topologia e modifica o ajuste do relé a jusante conforme necessário, mantendo a seletividade e a velocidade da proteção.