Grid integration analysis for wind power with induction generators

A geraÃÃo eÃlica vem se destacando entre as fontes alternativas e tem experimentado um elevado Ãndice de pene- traÃÃo ao longo dos anos. Assim, a conexÃo elÃtrica de parques eÃlicos precisa ser analisada detalhadamente a fim de evitar ou minimizar os efeitos que os problemas inerentes desse tipo de fonte, geraÃÃo eÃlica, podem causar em sistemas elÃtrico de potÃncia (SEP) e com isso preservar os indicadores de qualidade de tensÃo e confiabilidade. Este trabalho trata da integraÃÃo de centrais eÃlicas em SEP, equipadas com aerogeradores de velocidade fixa com gerador de induÃÃo de rotor em gaiola (AVF-SCIG) e aerogeradores de velocidade variÃvel com gerador de induÃÃo duplamente alimentado (AVV-DFIG). Os limites de inserÃÃo de geraÃÃo eÃlica, i.e., a quantidade de potÃncia que o parque eÃlico pode fornecer ao ponto comum de conexÃo (PCC) tendo que atender certos critÃrios da integraÃÃo, sÃo obtidos considerando aspectos estÃticos e transitÃrios da conexÃo de centrais eÃlicas. A topologia adotada para representar, de maneira simplificada, as caracterÃsticas locais de conexÃo entre o parque eÃlico e o SEP, assim como caracterizar a inserÃÃo de geraÃÃo eÃlica a partir dos parÃmetros do PCC, à o modelo mÃquina barra-infinita (MBI). Ao longo do texto tambÃm sÃo apresentados os modelos empregados para representar tanto o aerogerador quanto o parque eÃlico em estudos de sistemas de potÃncia, os principais critÃrios especificados para a conexÃo desse tipo de fonte em SEP e as principais questÃes que tratam do problema de inserÃÃo de geraÃÃo eÃlica. As anÃlises tÃm por objetivo avaliar como a inserÃÃo de geraÃÃo eÃlica à impactada por critÃrios tÃcnicos que consideram aspectos estÃticos e transitÃrios da conexÃo de centrais eÃlicas, pela tecnologia empregada na conversÃo de energia, pela estratÃgia de controle/operaÃÃo e pelas caracterÃsticas do PCC. Os resultados obtidos permitem definir quais as condiÃÃes mais severas à inserÃÃo de geraÃÃo eÃlica. Para estas anÃlises sÃo considerados os critÃrios da mÃxima variaÃÃo de tensÃo admissÃvel no ponto de conexÃo da central eÃlica, a margem de potÃncia relativamente à mÃxima potÃncia transferÃvel ao sistema elÃtrico e a capacidade de sustentaÃÃo durante faltas.The wind generation has stood out among the alternative sources and has experienced a high rate of penetration through the years. Thus, the electrical connection of wind power generation must be analyzed in detail to avoid or minimize the problems inherent this type of source can cause in electric power systems (SEP) and thereby preserve the voltage quality indicators and reliability. This paper deal about the integration of wind farms in SEP, equipped with squirrel-cage induction generator based fixed speed wind turbines (AVV-SCIG) and doublyfed induction generator based variable speed wind turbines (AVV-DFIG). The limits of integration of wind energy generation, i.e., the amount of power that the wind farm can provide the point-of-common-connection (PCC) while complying with certain interconnections requirements, are obtained considering static and transient aspects of the connection of wind farms. The topology adopted to represent, in a simplified way, the local characteristics of the connection between the wind farm and the SEP, as well as characterize the integration of wind generation from the parameters of the PCC, is the single machine infinite-bus system (MBI). Throughout the text also are presents the models used to represent the wind turbine and wind farm in studies of power systems, the main criteria specified to connection of this type of source in SEP and the main issues dealing with the problem of integration of generation wind. The analyzes aim to assess how the wind energy generation is impacted by technical criteria that consider static and transient aspects of the connection of wind farms, the technology used in energy conversion, the control strategy/operation and the characteristics of PCC. The results obtained allow to define which the stricts conditions for the integration of wind energy generation. For these analyzes are considered the criteria of the maximum allowable voltage variation at the connection point of the wind farm, the power range for the maximum transferable power to the electrical system and the fault ride through capability