Sistema de proteção para microrredes de baixa tensão baseado em arquitetura multiagente considerando a ocorrência de ilhamentos

Abstract

Este trabalho propõe um esquema de proteção de microrredes de baixa tensão com presença de geração distribuída predominantemente composta por fontes de geração com interface de conexão via conversores estáticos. A estratégia de proteção proposta baseia-se na utilização de Sistemas Multiagentes, visando portar características versáteis a fim de exercer proteção de microrredes tanto em modo ilhado quanto em modo conectado à rede principal, além de possibilitar mudanças de topologia e a aplicação do conceito plug-and-play. Os agentes do sistema multiagente proposto analisam parâmetros de tensão, impedância e potência ativa para identificar a existência de falta na microrrede. Duas microrredes teste foram propostas para validação do sistema de proteção desenvolvido. A primeira foi criada e modelada com base em parâmetros referência do CIGRÉ, com modelagem da geração distribuída baseada em estudos sobre o comportamento de fontes de geração com interface via conversores estáticos na presença de curto-circuito. A segunda microrrede teste foi modelada com base em um sistema de distribuição real europeu. Ambas modelagens foram desenvolvidas no software MATLAB/SIMULINK. A arquitetura multiagente proposta é composta de três dimensões (organização, agentes e ambiente), possuindo uma estrutura descentralizada, e foi desenvolvida com o uso do framework JaCaMo, que consiste no desenvolvimento dos agentes na linguagem de programação JASON, utilizando a arquitetura BDI como estrutura interna de funcionamento. Simulações de diversas situações de falta foram realizadas para validação da estratégia de proteção proposta. Os resultados obtidos demonstram que sistemas multiagentes podem ser uma interessante ferramenta no desenvolvimento de sistemas de proteção complexos, como os exigidos pelas circunstâncias de operação de microrredes de baixa tensão com alta inserção de fontes de energia com interface via conversores estáticos.

Abstract: This work proposes a protection scheme for low voltage microgrids with distributed generation predominantly composed of inverter interfaced generation sources. The proposed protection strategy is based on the use of Multi-Agent Systems, aiming to provide versatile features in order to protect microgrids in islanded and grid-connected mode of operation. The protection scheme is also able to adapt to topology changes and is compatible with the plug-and-play concept. The agents of the proposed multi-agent system analyze voltage, impedance and active power parameters to identify the existence of a fault in the microgrid. Two test microgrids were proposed for simulation of the developed protection system. The first was created and modeled based on benchmark parameters of CIGRÉ. The distributed generation modeling was carried out based on current studies that propose discussions about the behavior of inverter-based distributed generation in the presence of faults. The second test microgrid was modeled based on a real european distribution system. Both test systems were modelled in MATLAB/SIMULINK software. The proposed multi-agent architecture is composed of three dimensions (organization, agents and environment), with a decentralized structure, and was developed using the JaCaMo framework. Therefore, the agents of the multi-agent system were developed in JASON programming language, using the BDI architecture as its internal structure. Simulations of several fault situations were performed to demonstrate the effectiveness of the proposed protection strategy. The results obtained demonstrate that multiagent systems can be an interesting tool in the development of complex protection systems, such as those required by inverter-dominated low voltage microgrids.