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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Methodologies for assessment of emerging power quality impacts on modern power distribution systems = Metodologias para análise de impactos emergentes na qualidade de energia dos modernos sistemas de distribuição de energia elétrica
Title Alternative: Metodologias para análise de impactos emergentes na qualidade de energia dos modernos sistemas de distribuição de energia elétrica
Author: Borges, Ricardo Torquato, 1989-
Advisor: Freitas Filho, Walmir de, 1971-
Abstract: Resumo: Os sistemas modernos de distribuição de energia elétrica (SMDEE) estão migrando de uma estrutura passiva, não supervisionada para uma estrutura ativa e supervisionada devido à integração de geradores distribuídos, dispositivos de medição e monitoramento distribuídos, novas classes de cargas tais como veículos elétricos e eletrodomésticos modernos baseados em eletrônica de potência, e dispositivos de armazenamento de energia. Estas mudanças não estão restritas ao sistema da concessionária (e.g., monitoramento extensivo da rede), mas se estendem também aos dispositivos utilizados pelo consumidor final (e.g., eletrodomésticos modernos baseados em eletrônica de potência, geradores fotovoltaicos, veículos elétricos). Apesar das diversas vantagens técnicas (e.g., redução das perdas, melhoria da eficiência energética) e ambientais (e.g., redução da poluição atmosférica), estes desenvolvimentos têm o potencial de criar vários novos impactos na qualidade de energia elétrica (QEE) dos sistemas de distribuição. Este cenário tem atraído atenção das concessionárias de distribuição ao redor do mundo, especialmente devido à falta de informação de como avaliar e gerenciar estes novos impactos na QEE. Neste contexto, o principal objetivo desta tese de doutorado é investigar de forma detalhada dois novos impactos na QEE: o impacto do aumento excessivo da tensão neutro-terra no painel de entrada do consumidor e das distorções de alta frequência no sistema de distribuição. Um método passivo, baseado em medições, é desenvolvido para determinar os fatores que contribuem para o aumento da tensão neutro-terra do consumidor (a maior causa de incidentes relativos a stray voltage). O método proposto apresenta três vantagens principais em relação a métodos existentes. Primeira, o teste pode ser realizado sem a necessidade de manipular (chavear) nenhuma carga e, portanto, sem causar nenhum inconveniente ao consumidor. Segunda, os resultados obtidos podem ser empregados para monitorar a qualidade do sistema de aterramento envolvido, tais como neutro interrompido e aterramento de má qualidade no consumidor. Terceira, o método dispensa a necessidade de medir as tensões de neutro e, portanto, é possível eliminar a difícil tarefa de estabelecer um ponto de referência para a tensão. Com relação às distorções de alta frequência (DAF), foram conduzidos estudos analíticos, simulações computacionais, experimentos em laboratório e medições em campo a fim de fornecer, para a comunidade científica e para as concessionárias de distribuição, um entendimento detalhado do comportamento das distorções de alta frequência e de sua propagação pela rede da concessionária. Adicionalmente, um circuito equivalente capaz de modelar as DAF é proposto, validado e empregado para analisar alguns fenômenos relacionados à propagação das DAF. Estes estudos referentes às distorções de alta frequência são realizados considerando-se principalmente DAF produzidas por inversores presentes em geradores fotovoltaicos

Abstract: Modern power distribution systems (MPDS) are migrating from a passive, non-supervised structure to an active, supervised structure due to the integration of distributed generators, distributed metering and monitoring devices, new types of loads, such as electrical vehicles and modern electronic appliances, and energy storage devices. Such changes are not limited to the utility system (e.g., extensive network monitoring), but are also extended to customer devices (e.g., modern power electronic based appliances, photovoltaic generators, electric vehicles). In spite of many technical (e.g., loss reduction, energy efficiency improvement) and environmental (e.g., reduction on air pollution) advantages, these developments may potentially create a number of new adverse power quality (PQ) impacts on distribution systems. This scenario has attracted the attention of distribution utilities around the world, especially due to the lack of information on how to evaluate and manage these new PQ concerns. In such context, the main goal of this PhD thesis is to investigate in detail two new PQ concerns: the impact of excessive neutral-to-earth voltage rise at customer service panel and of high frequency waveform distortions on distribution systems. A passive, measurement-based, method for determining the contributors to a customer¿s neutral-to-earth voltage (the main cause of stray voltage incidents) has been developed. The proposed method has three main advantages over existing methods. First, the test can be performed without switching off any load and, therefore, without causing inconvenience to the customer. Second, the obtained results can be employed to monitor the grounding conditions of the system involved, such as broken neutral and poor customer grounding. Third, the method does not require measuring neutral voltages and, therefore, the difficult task of establishing a voltage reference point is eliminated. Regarding the high frequency distortions (HFD), analytical studies, computer simulations, lab experiments and field measurements have been conducted to provide the scientific community and distribution utilities with a comprehensive understanding of the behavior of high frequency waveform distortions and of their propagation characteristics into the utility grid. Furthermore, an equivalent circuit model is proposed, validated, and subsequently employed to analyze some of the phenomena associated with HFD propagation. These studies associated with high frequency waveform distortions are conducted mainly with HFD emitted by inverters found in photovoltaic generators
Subject: Sistemas de energia elétrica - Distribuição
Energia elétrica - Distribuição - Controle de qualidade
Geração de energia fotovoltaica
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: BORGES, Ricardo Torquato. Methodologies for assessment of emerging power quality impacts on modern power distribution systems = Metodologias para análise de impactos emergentes na qualidade de energia dos modernos sistemas de distribuição de energia elétrica. 2017. 1 recurso online (135 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/330682>. Acesso em: 2 set. 2018.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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