Diseño de un algoritmo de protección avanzado para microrredes AC interconectadas a un sistema de distribución tradicional

Abstract

En las últimas décadas, el creciente interés en las formas de generación renovables ha impulsado el desarrollo de topologías de sistemas eléctricos locales que aprovechan los recursos energéticos disponibles, dando lugar al concepto de microrredes. Estas innovadoras topologías presentan amplios beneficios, especialmente al considerar los actuales requisitos energéticos y las deficiencias en el suministro de energ´ıa el´ectrica, como se evidencia en zonas no interconectadas en Colombia. No obstante, la integración de nuevas tecnologías en los sistemas eléctricos conlleva desafíos técnicos que pueden afectar su implementación. Uno de estos desafíos se asocia a las modificaciones en el comportamiento en falla de los sistemas con penetración de microrredes, debido a la inclusión de fuentes de generación basadas en inversores (IBRs en inglés). Estas fuentes presentan un comportamiento en falla significativamente diferente al de las fuentes tradicionales de generación. Las modificaciones en el comportamiento en falla exigen la implementación de nuevos esquemas de protección que respondan a los requisitos emergentes, caracterizados principalmente por su adaptabilidad. En esta tesis se presenta el proceso de investigación desarrollado para proponer una estrategia de protecciones innovadora. Esta estrategia capitaliza la controlabilidad de las fuentes de generación basadas en inversores para mejorar el rendimiento de las funciones de direccionalidad. Además, se fundamenta en dos esquemas de protección, uno asociado a la detección especializada de condiciones de falla y otro a la coordinación online. (Texto tomado de la fuente).

In recent decades, the growing interest in renewable forms of generation has led to the development of local electrical system topologies that harness available energy resources, giving rise to the concept of microgrids. These innovative topologies offer extensive benefits, particularly in addressing current energy requirements and deficiencies in electrical power supply, as observed in non-interconnected areas in Colombia. However, the integration of new technologies into electrical systems poses technical challenges that may impact their implementation. One such challenge is associated with modifications in the fault behavior of systems with microgrid penetration due to the inclusion of inverter-based generation sources (IBRs). These sources exhibit significantly different fault behavior compared to traditional generation sources. Modifications in fault behavior necessitate the implementation of new protection schemes that respond to emerging requirements, characterized primarily by adaptability. This thesis presents a research process aimed at proposing an innovative protection strategy that leverages the controllability of inverter-based generation sources to enhance the performance of directionality functions. It is based on two protection schemes: one associated with specialized fault condition detection, and the other with online coordination. The characteristics of the protection strategy are demonstrated through simulations and experimental setups for real-time simulations, highlighting its benefits.