Você está aqui: Página Inicial curitiba Estrutura do Câmpus Diretorias Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação Mestrado e Doutorado CPGEI Edital de Defesas 2013 CPGEI (Mestrado): Janio Denis Gabriel-14/08/13

CPGEI (Mestrado): Janio Denis Gabriel-14/08/13

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 14/08/2013
das 14h00 até 17h00
Onde Sala C301
Nome do Contato Prof. Roger Gules
Participantes Prof. Roger Gules, Dr. Orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Roger Gules, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Alexandre Rasi Aoki, Dr. - UFPR
Prof. Fernando Cardoso Castaldo, Dr. - UTFPR
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Desenvolvimento do Protótipo de um Relé Digital para geração Distribuída com Integração para Redes Inteligentes

Resumo: Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de um relé digital aplicado à proteção da conexão de geração distribuída na rede elétrica, com foco em microgeração e minigeração proveniente de geradores síncronos, assíncronos e inversores. O relé digital contempla as principais funções de proteção exigidas pelo PRODIST e normas de acesso das concessionárias, incluindo algoritmos anti-ilhamento. O seu funcionamento se dá pela medição das grandezas elétricas no ponto de conexão entre a geração distribuída e a rede elétrica, filtragem digital dos sinais e processamento dos algoritmos das funções de proteção. Como num relé digital convencional, as funções de proteção podem ser configuradas individualmente, permitindo construção de expressões lógicas e de bloqueio. O protótipo pode ser monitorado e controlado localmente, através de uma aplicação instalada em um computador e utilizando a rede Ethernet. O protótipo permite controle remoto pela concessionária através de uma rede em malha instalada no sistema elétrico de distribuição, utilizando protocolo ZigBee. É apresentada uma revisão bibliográfica sobre os efeitos e os problemas da geração distribuída no sistema elétrico, contextualizando o futuro das nossas redes de distribuição em relação a situação de países mais desenvolvidos nesse tema. Em seguida, são apresentadas as principais técnicas de processamento digital de sinais para relés digitais e o funcionamento das funções de proteção. Os detalhes do desenvolvimento do hardware, estratégias para filtragem digital e implementação dos algoritmos de proteção são apresentados. Algumas técnicas no algoritmo de filtragem e nas funções de proteção, como utilização de um PLL (Phase Locked Loop) para sincronizar a janela móvel do filtro digital em um ciclo da rede e a medição de frequência trifásica utilizando a transformada de Clarke, são discutidos e avaliados. Os resultados dos testes de funcionamento do protótipo, realizados em laboratório, são apresentados. O relé digital contempla um conjunto de proteções que abrange as principais normas para o acesso de geração distribuída no Brasil, pode ser utilizado como proteção de retaguarda para sistemas já dotados de proteções internas, como inversores, além de possibilitar o controle remoto de geração distribuída através da rede em malha com protocolo ZigBee.
Palavras-chave: Geração distribuída. Relé digital. Proteção do sistema elétrico de potência. Redes sem fio em malha. Redes inteligentes.

Development of a Digital Relay for Distributed Generation with Integration to Smart Grids

Abstract: This research presents the development of a digital relay applied to protect the interconnection of distributed generation in the grid, focusing on micro and mini electricity generation plants from synchronous and asynchronous generators, and inverters. The digital relay contains the main protection functions required by PRODIST and utilities standards, including anti-islanding algorithms. Its operation is given by the measurement of electrical parameters at the point between the distributed generation and grid, followed by digital signal filtering and protection algorithms processing. Like a conventional digital relay, the protection functions can be individually configured, it’s possible to build logical and blocking expressions with them. The prototype can be monitored and controlled by a personal computer connected in the same local network. The computer must run an interface program. The prototype allow remote control by the utilities, this communication is done by a mesh network installed along the electric distribution system, using the ZigBee protocol. It’s presented a review about the effects and problems caused in the electrical power system by the distributed generation, giving the context of the future Brazilian distribution network in relation to the actual situation of more experienced countries on distributed generation. Following, it’s presented the main technics of digital signal processing applied to digital relays and operation of the protection functions. So then, the details of the hardware development, digital filtering strategies and the implementation of the protection algorithms are presented. Some technics applied to the filtering algorithms and protection function, as the usage of a phase looked loop for synchronizing the sliding-winding filtering with the grid and three-phase frequency measurement using Clarke’s transformation, are discussed and evaluated. The test results of the prototype operation are presented, the tests were done in laboratory. The digital relay contain a set of protection functions that covers the main standards of distributed generation access in Brazil, it’s possible to use as a backup protection for systems with protections embedded, as grid tie inverters, and the possibility of remote control of distributed generation through the mesh network with ZigBee protocol.
Keywords: Distributed generation. Digital relay. Power system protection. Wireless mesh networks. Smart grids.

Lista de publicações:

GABRIEL, J. D. ; WAGNER, R. ; ZAMBENEDETTI, V. C. ; GULES, R. ; LIPPMANN JR., L. ; SOLETTI, A. . Protective Equipment for Distributed Generation with Integration to Smart Grids. In: II Conference on Innovative Smart Grid Technologies - IEEE ISGT Latin America, 2013, São Paulo. Proceedings of the II Conference on Innovative Smart Grid Technologies - IEEE ISGT Latin America, 2013.

GABRIEL, J. D. ; ZAMBENEDETTI, V. C. ; GULES, R. ; LIPPMANN JR., L. ; SOLETTI, A. ; WAGNER, R. ; CARVALHO, V. . Equipamento de Proteção para Geração Distribuída com Integração para Smart Grid. In: X Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Elétrica - CBQEE, 2013, Araxá. Anais da X Conferência Brasileira de Qualidade de Energia Elétrica, 2013.

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