Resumo: A busca por melhoria na confiabilidade do suprimento aliada às questões de sustentabilidade ambiental e à necessidade de maior flexibilidade no planejamento e na operação dos sistemas de distribuição de energia elétrica tem impulsionado o ressurgimento e o desenvolvimento da operação de trechos da rede de distribuição isolados do sistema interligado principal, configuração também conhecida na literatura como microrredes. Microrredes podem operar conectadas ou ilhadas do sistema-tronco da concessionária local. Uma manobra comum na operação de microrredes consiste na sincronização ou reconexão ao sistema principal, quando ocorre a mudança do modo de operação ilhado para o modo de operação em paralelo. Essa manobra operativa deve ser feita de modo que os transitórios eletromagnéticos e eletromecânicos experimentados pelos diversos equipamentos envolvidos sejam os mais suaves possíveis, a fim de resguardar sua segurança e integridade. Tradicionalmente, tal procedimento é feito via realimentação em malha fechada, que atua no controle automático dos geradores da microrrede até que a tensão sobre o elemento de reconexão seja reduzida a ponto que os transitórios observados não sejam danosos aos equipamentos envolvidos. Tais métodos, todavia, apresentam desvantagens, quer pela necessidade de infraestrutura de comunicação entre o ponto de reconexão e os geradores, o que aumenta a complexidade particularmente em sistemas ilhados compostos por múltiplos geradores, quer pela necessidade de interrupção momentânea dos geradores da microrrede para que seja feita a reconexão ao sistema principal. Nesta dissertação é discutido um método alternativo, que consiste em propiciar a sincronização em malha aberta baseada na redução nos níveis de transitórios causada pela inclusão de uma impedância em série com o elemento de reconexão. A metodologia para determinação do valor de impedância necessário é apresentada, juntamente com os modelos empregados nas simulações nas quais se baseiam a determinação de tal impedância. Posteriormente, a metodologia proposta é aplicada em um estudo de caso. Os resultados de simulações computacionais obtidos sugerem que o método é eficaz, pois permite que o sistema ilhado seja sincronizado à rede principal no sistema teste investigado para todo o espaço de pontos de operação prática possíveis. Ver menos

Abstract: The need for improved reliability in electricity supply combined with environmental and sustainability concerns and the need for greater flexibility in the planning and operation of electric power distribution systems has driven the resurgence and development of the operation of portions of the distribution network isolated from the bulk interconnected power system, a configuration known in the literature as microgrid. Microgrids can operate either islanded from or connected to the distribution system of the local utility. A common maneuver in microgrid operation consists of its synchronization or reconnection back to the interconnected power system when it changes from the islanded operating mode to the grid-connected one. This transition maneuver must be carried out in such a way that the electromagnetic and electromechanical transients faced by the equipment involved are as smooth as possible, to safeguard their safety and integrity. This procedure is traditionally done via closed-loop feedback control, which acts in the automatic controls of the microgrid generators (automatic voltage regulators and speed governor) until the voltage across the reconnection switching element is reduced to the point that the resulting transients are not harmful to the equipment involved. Such approaches, however, have disadvantages, either because of the need for communication infrastructure between the point of reconnection and the generators, which increases the complexity, particularly in islanded systems composed of multiple generators, or because of the need for momentary interruption of the microgrid generators so that reconnection to the main system can be done offline. In this thesis, an alternative method is discussed, which consists of an open-loop synchronization maneuver through the inclusion of a series impedance with the reconnection element, aiming at a reduction in transient levels. The methodology for designing the required impedance value is presented, with the models used in the simulations in which the determination of such impedance is based. Then, the proposed methodology is applied in a case study. The computational simulation results obtained suggest that the open-loop synchronization method is effective, as it allows the islanded system to be successfully synchronized back to the bulk power system for all the operation points analyzed in a space covering all possible practical operation conditions. Ver menos