Analysis of differential protection applied to lines interconnecting inverter-based resources

Abstract

Fontes de energia renovável conectadas por conversores eletrônicos, como turbinas eólicas Tipo IV e plantas fotovoltaicas, apresentam comportamento de corrente de falta significativamente diferente daquele observado em geradores síncronos. A resposta transitória dessas fontes às faltas depende dos controles do conversor, dos limitadores de corrente, dos algoritmos de sincronização, da proteção dos semicondutores e dos requisitos de código de rede. Essas características podem afetar funções tradicionais de proteção de linhas de transmissão, especialmente quando a linha protegida está conectada a um recurso baseado em inversor (IBR). Esta dissertação avalia a aplicação da proteção diferencial no plano alfa e de uma Estratégia de Mapeamento de Corrente (CMS), previamente proposta na literatura, a linhas de transmissão conectadas a turbinas eólicas Tipo IV. A CMS não è proposta como uma lógica original neste trabalho; ela è adotada de estudos anteriores e analisada em um novo contexto de aplicação, envolvendo correntes de falta limitadas pelo conversor e circulação de corrente de sequência zero pela conexão aterrada do transformador. Simulações de transientes eletromagnéticos foram realizadas no EMTP para diferentes tipos de falta, resistências de falta e localizações ao longo da linha. Os resultados mostram que a corrente de sequência zero associada ao transformador do lado do IBR pode afetar a seleção de fases nos elementos segregados de proteção. A remoção dessa componente das correntes de fase do lado do IBR melhora a identificação das fases faltosas, enquanto a proteção baseada em CMS fornece uma representação alternativa das grandezas diferenciais no plano alfa.