Avaliação da proteção de distância em dois terminais em linhas de transmissão de interconexão de parques eólicos

Abstract

RESUMO: Em 2023, a geração eólica no Brasil representou 13,1% da matriz energética, tornando-se a segunda maior fonte de geração de energia. A crescente integração de parques eólicos ao Sistema Interligado Nacional (SIN) traz desafios significativos para a proteção do sistema, devido às características específicas das correntes de curto-circuito desses geradores. A baixa inércia dos geradores eólicos resulta em contribuições de curto-circuito breves e de baixo nível, afetando a capacidade dos relés de proteção de atuar corretamente em sistemas com alta penetração de energia eólica. Este trabalho aborda os impactos da inserção de aerogeradores DFIG (Doubly Fed Induction Generator) na proteção de distância, avaliando o desempenho do relé MHO em várias condições de falta. Para avaliar o comportamento da proteção de distância, foram realizadas simulações no software ATPDraw, comparando o desempenho dos relés de proteção nos terminais local e remoto em diferentes cenários de falta. Os resultados indicaram que o relé local teve dificuldades em atuar corretamente em muitos cenários de falta, enquanto o relé remoto apresentou um desempenho melhor para faltas com baixa resistência, mas teve dificuldades na presença de alta resistência de falta. A presença de fontes eólicas altera significativamente a impedância de falta vista pelo relé, destacando a necessidade de ajustes específicos na proteção de distância para a integração eficiente dessas fontes de energia no sistema elétrico.

ABSTRACT: In 2023, wind power generation in Brazil accounted for 13.1% of the energy matrix, becoming the second largest source of energy generation. The increasing integration of wind farms into the National Interconnected System (SIN) poses significant challenges for power system protection due to the specific characteristics of short-circuit currents of these generators. The low inertia of wind generators results in brief and low-level short-circuit contributions, affecting the ability of protection relays to operate correctly in systems with high penetration of wind energy. This study addresses the impacts of the insertion of DFIG (Doubly Fed Induction Generator) wind turbines on distance protection, evaluating the performance of the MHO relay under various fault conditions. To assess the behavior of distance protection, simulations were performed using the ATPDraw software, comparing the performance of protection relays at local and remote terminals in different fault scenarios. The results indicated that the local relay had difficulties in operating correctly in many fault scenarios, while the remote relay performed better for low-resistance faults but had difficulties in the presence of high-resistance faults. The presence of wind power sources significantly modifies the fault impedance seen by the relay, highlighting the need for specific adjustments in distance protection for the efficient integration of these energy sources into the electrical system.