Avaliação de métodos de estimação fasorial para uso na proteção de distância em linhas com compensação série

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Chaves, Thalita Faheina
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU)
Texto Completo: https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/6967
Resumo: This work aims to evaluate phasor estimation methods applied in transmission lines with series compensation, used in numerical relays for distance protection in transmission lines. Comparisons were made between five phasor estimation algorithms: Full Cycle Discrete Fourier Transform (FDFT), Modified Cosine, Digital Mimic Filter with FDFT, Guo Algorithm and the algorithm developed by CAMPOS (2016). In the first part of this work, analytical signals containing undesirable components were generated, using MATrix LABoratory software (MATLAB®). The phasor estimation methods were evaluated using performance indexes. For one of the signals, containing subharmonic and decaying DC components, the Campos method presented better results, with lower values in 78% of the cases for the index that quantifies the oscillation of the response in time and in 100% of the cases for the index that quantifies the percentage of overshoot, while the FDFT method was the one that had the worst result and was more susceptible to the subharmonic frequencies. Regarding the index that quantifies the speed of convergence in the phasor estimation, the combination of the mimic filter with FDFT method presented lower mean values. Then, a database was created, obtained through the modeling of a transmission line with series compensation and fault simulation using Alternative Transients Program (ATP) software. The location of the series capacitor banks, the degree of compensation, incidence angle and fault type location were varied, totaling 288 cases. The results obtained in the ATP were used as input signals for the MATLAB®, where the autopolarized MHO type distance relay was modeled and where the phasor estimation algorithms extracted the fundamental voltage and current components. In the analysis of the results, the performance of the algorithms was compared through the apparent impedance trajectory, number of cycles required for fault distance estimation and tripping time. In conclusion of this comparison, it is observed that all algorithms are affected by the unwanted components introduced by the presence of series compensation in the line, since there is a reduction in the value of the apparent impedance that can cause a protection malfunction
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For one of the signals, containing subharmonic and decaying DC components, the Campos method presented better results, with lower values in 78% of the cases for the index that quantifies the oscillation of the response in time and in 100% of the cases for the index that quantifies the percentage of overshoot, while the FDFT method was the one that had the worst result and was more susceptible to the subharmonic frequencies. Regarding the index that quantifies the speed of convergence in the phasor estimation, the combination of the mimic filter with FDFT method presented lower mean values. Then, a database was created, obtained through the modeling of a transmission line with series compensation and fault simulation using Alternative Transients Program (ATP) software. The location of the series capacitor banks, the degree of compensation, incidence angle and fault type location were varied, totaling 288 cases. The results obtained in the ATP were used as input signals for the MATLAB®, where the autopolarized MHO type distance relay was modeled and where the phasor estimation algorithms extracted the fundamental voltage and current components. In the analysis of the results, the performance of the algorithms was compared through the apparent impedance trajectory, number of cycles required for fault distance estimation and tripping time. In conclusion of this comparison, it is observed that all algorithms are affected by the unwanted components introduced by the presence of series compensation in the line, since there is a reduction in the value of the apparent impedance that can cause a protection malfunctionO presente trabalho tem como objetivo avaliar métodos de estimação fasorial aplicados em linhas de transmissão com compensação série, utilizados em relés numéricos para proteção de distância em linhas de transmissão. Foram feitas comparações entre cinco algoritmos de estimação de fasores: método Fourier de Um Ciclo (FDFT), Cosseno Modificado, Mímico com Fourier de Um Ciclo, algoritmo de Guo e o algoritmo desenvolvido por CAMPOS (2016). Na primeira parte do trabalho, foram gerados sinais analíticos contendo componentes de frequência não fundamentais, utilizando o software MATrix LABoratory (MATLAB®). Os métodos foram avaliados usando índices de desempenho. Para um dos sinais, contendo componentes sub-harmônicas e DC de decaimento exponencial, o método de Campos apresentou melhor resultado, com menores valores em 78% dos casos para o índice que quantifica a oscilação da resposta no tempo e em 100% dos casos para o índice que quantifica o percentual de overshoot, enquanto o método FDFT foi o que teve o pior resultado e se mostrou mais susceptível às frequências sub-harmônicas. Já em relação ao índice que quantifica a velocidade de convergência na estimação fasorial, a combinação do filtro mímico com o método de Fourier de um ciclo apresentou menores valores de médias. Em seguida, foi criado um banco de dados, obtido através da modelagem de uma linha de transmissão com compensação série e simulação de faltas via software Alternative Transients Program (ATP). Foram variadas a localização dos bancos de capacitores série, o grau de compensação, localização, ângulo de incidência e tipo de falta, totalizando 288 casos. Os resultados obtidos no ATP foram usados como sinais de entrada para o MATLAB®, onde foi modelado o relé de distância tipo MHO autopolarizado e onde os algoritmos de estimação de fasores extraíram as componentes fundamentais de tensão e corrente. Na análise dos resultados, o desempenho dos algoritmos foi comparado através da trajetória da impedância aparente, do número de ciclos requeridos para estimação da distância de falta e do tripping time. Como conclusão dessa comparação, tem-se que todos os algoritmos são afetados pelas componentes indesejadas introduzidas pela presença de compensação série na linha, visto que há uma redução no valor da impedância aparente que pode provocar um mau funcionamento da proteçãoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal Rural do Semi-ÁridoBrasilCentro de Engenharias - CEUFERSAPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaSantos, Alana Kelly Xavier06154051425http://lattes.cnpq.br/4184864506074526Moura, Ailson Pereira de10463593391http://lattes.cnpq.br/7100954284070403Moura, Adriano Aron Freitas de02458723373http://lattes.cnpq.br/7699437598190399Chaves, Thalita Faheina2022-04-29T14:45:53Z2019-03-282022-04-29T14:45:53Z2019-02-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfChaves (2019) (CHAVES, 2019)https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/6967porCHAVES, Thalita Faheina. Avaliação de métodos de estimação fasorial para uso na proteção de distância em linhas com compensação série. 2019. 119 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2019.CC-BY-SAhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.pt_BRinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU)instname:Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)instacron:UFERSA2023-10-30T20:27:23Zoai:repositorio.ufersa.edu.br:prefix/6967Repositório Institucionalhttps://repositorio.ufersa.edu.br/PUBhttps://repositorio.ufersa.edu.br/server/oai/requestrepositorio@ufersa.edu.br || admrepositorio@ufersa.edu.bropendoar:2023-10-30T20:27:23Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU) - Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)false
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