Methodologies for analysis, management and mitigation of resonance in wind parks [recurso eletrônico] = Metodologias para análise, gerenciamento e mitigação de ressonância em parques eólicos
Andres de Jesus Arguello Guillen
TESE
Inglês
T/UNICAMP Ar38m
[Metodologias para análise, gerenciamento e mitigação de ressonância em parques eólicos]
Campinas, SP : [s.n.], 2022.
1 recurso online (191 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientadores: Walmir de Freitas Filho, Ricardo Torquato Borges
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Resumo: A conexão de parques eólicos no sistema de potência continua a crescer e substituir fontes de geração tradicionais. Apesar das suas múltiplas vantagens, os parques eólicos também podem criar impactos técnicos adversos na qualidade de energia elétrica, tais como introduzir novas ressonâncias...
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Resumo: A conexão de parques eólicos no sistema de potência continua a crescer e substituir fontes de geração tradicionais. Apesar das suas múltiplas vantagens, os parques eólicos também podem criar impactos técnicos adversos na qualidade de energia elétrica, tais como introduzir novas ressonâncias ao circuito. Este fenômeno pode ocasionar funcionamento inadequado e danificar componentes do parque eólico e da rede, o que se traduz em perdas financeiras para os operadores do parque e da rede. Há dois tipos de ressonâncias problemáticas que são ocasionadas pela interação dos componentes do parque com os componentes da rede: ressonâncias fracamente amortecidas, e ressonâncias instáveis. Na maioria dos casos, estas ressonâncias são investigadas com múltiplas simulações altamente detalhadas que requerem informação abundante do sistema e dos geradores, e devem ser feitas por engenheiros especializados. Mesmo que este tipo de análise entregue resultados detalhados e precisos, requer muito tempo e alto custo econômico. Em resposta a este cenário, o objetivo principal desta tese de doutorado é desenvolver uma série de metodologias baseadas em gráficos e equações simples para melhorar a antecipação, detecção, e mitigação de tais ressonâncias em parques eólicos com geradores Tipo-III (gerador de indução duplamente alimentado) ou Tipo-IV (conectado via inversor). Primeiramente, é proposto um gráfico para analisar o risco de ressonâncias fracamente amortecidas no ponto de conexão entre o parque e a rede, com informações do parque que estão facilmente disponíveis na prática. Outra metodologia gráfica é desenvolvida para monitorar a sobrecarga de componentes dentro do parque eólico por ressonâncias harmônicas. Um terceiro método é proposto para detectar o risco de ressonâncias subsíncronas em parques eólicos durante a fase de planejamento, e para monitorar a margem de estabilidade do parque em tempo real durante sua operação. Estes métodos propostos são úteis em estudos iniciais, para descartar rapidamente casos sem risco de ressonância, sem efetuar simulações computacionais. Assim, estudos mais detalhados são feitos apenas nos poucos casos em que os estudos de triagem indicam potencial risco de ressonância. Finalmente, é proposta uma metodologia para sintonizar filtros passivos para mitigação de distorções harmônicas no parque. Este método apresentou melhor custo-benefício que outras técnicas de sintonização existentes na literatura e utilizadas tipicamente na prática
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Abstract: The connection of wind parks to the power system continues to grow and replace traditional generation sources. However, despite its many advantages, wind parks can also create adverse technical impacts to the electrical power quality, such as introduce new resonances to the circuit. This...
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Abstract: The connection of wind parks to the power system continues to grow and replace traditional generation sources. However, despite its many advantages, wind parks can also create adverse technical impacts to the electrical power quality, such as introduce new resonances to the circuit. This type of phenomenon can cause malfunctions and damages on both wind park and grid components, which translates to financial losses for the park operator and the utility. There are two main types of problematic resonances that can be caused by the interaction of wind park components with the grid: weakly damped resonances and unstable resonances. In most cases, these resonances are investigated with multiple highly detailed simulations that require abundant information from the system and the generators and must be conducted by specialized engineers. Even though such analysis provides detailed, precise results, it is time consuming and costly. In response to this scenario, the main goal of this PhD thesis is to develop a series of methodologies based on charts and simple equations to improve the anticipation, detection, and mitigation of such resonances in wind parks with Type-III (doubly fed induction generators) or Type-IV (full-converter) generators. Initially, one chart is proposed to assess the risk of a weakly damped resonance at the point of common coupling (PCC) between the grid and the wind park by using only information from the park that is readily available in practice to engineers. Another chart-based method is developed to help monitor the risk of a resonance causing component overload inside the park. A third method is proposed to detect the risk of unstable subsynchronous resonances during wind park planning and to monitor the stability margin of the park in real time during its operation. These approaches based on charts and simple equations are useful on first-screening studies, to quickly filter out cases with no risk of resonances without running any computer simulation. More detailed studies should be conducted only for the few cases where the screening indicates a potential risk of resonance. Finally, a method is developed to design a passive harmonic filter to mitigate harmonic distortions in the park. This design method is proved to reach more cost-effective solutions than other design methods that exist in literature and that are typically used in practice
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Freitas Filho, Walmir de, 1971-
Orientador
Borges, Ricardo Torquato, 1989-
Coorientador
Pomilio, José Antenor, 1960-
Avaliador
Dotta, Daniel, 1978-
Avaliador
Rosas, Pedro Andre Carvalho
Avaliador
Monaro, Renato Machado
Avaliador
Methodologies for analysis, management and mitigation of resonance in wind parks [recurso eletrônico] = Metodologias para análise, gerenciamento e mitigação de ressonância em parques eólicos
Andres de Jesus Arguello Guillen
Methodologies for analysis, management and mitigation of resonance in wind parks [recurso eletrônico] = Metodologias para análise, gerenciamento e mitigação de ressonância em parques eólicos
Andres de Jesus Arguello Guillen