Evaluation of the performance of the volt-watt and volt-var control functions in photovoltaic inverters integrated in the distribution networks

This dissertation addresses some of the major operational problems faced by distribution system operators due to the high integration of photovoltaic (PV) generators, such as overvoltages and excessive tap counts in step voltage regulators (SVR). These situations are continually being studied, since they can cause voltage quality problems and damage in SVRs. The overvoltage problem can be caused by a significant injection of active power from the PV generation to the network. Moreover, the rapid and significant variations in PV generator active power associated with cloud transients result in an increase of voltage regulator tap counts, which can affect the useful life of device. In this context, the smart inverters Volt-Watt and Volt-Var control functions have been added in recent studies to mitigate the overvoltages. This work shows how Volt-Watt and Volt-Var control functions mitigate the overvoltage and voltage regulation problems in distribution networks with PV generation. Time series power flow simulations on LV and MV single feeders with PV solar plant have been performed in high and low solar variability scenarios.Esta dissertação aborda alguns dos principais problemas operacionais enfrentados pelos operadores de redes de distribuição devido à elevada integração de geradores fotovoltaicos (FV), tais como sobretensões e comutações excessivas de tape nos autotransformadores reguladores de tensão. Essas situações estão sendo continuamente estudadas, tendo em vista que podem causar problemas de qualidade de tensão e reparos em reguladores de tensão. O problema da sobretensão pode ser causado por uma injeção significativa de potência ativa da geração FV à rede. Paralelamente, as variações rápidas e significativas na potência ativa injetada pelo gerador FV, associadas com os transitórios de nuvens, podem resultar no aumento excessivo de comutações de tape no regulador de tensão, que podem acabar diminuindo a vida útil e aumentar a quantidade de manutenções realizadas nestes equipamentos. Neste contexto, surgiram as funções de controle Volt-Watt e Volt-Var prensentes nos inversores FV inteligentes, que foram adicionadas em estudos recentes para mitigar as sobretensões. Este trabalho mostra como as funções de controle Volt-Watt e Volt-Var mitigam os problemas de sobretensão e regulação de tensão em redes de distribuição com presença de geradores FV. Simulações de fluxo de potência de séries temporais em alimentadores simples de BT e MT com presença da geração FV foram realizadas em cenários de alta e baixa variabilidade solar