Uma nova proposta para detecção de faltas de alta impedância envolvendo a ruptura do condutor

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Stein, Henrique
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4890
Resumo: As redes aéreas de distribuição de energia elétrica são sujeitas à ações de natureza climática, humana e animal. Essas ações podem causar a interrupção do fornecimento de energia pela atuação do sistema de proteção. Nesse contexto, as proteções convencionais atuam sempre que detectam uma sobrecorrente ou um surto de tensão no sistema, os quais podem ser causados por um curto-circuito, por fuga de corrente em isoladores ou por excesso de carga, entre outros fatores. Porém, existem situações em que esses dispositivos convencionais não atuam. Uma delas ocorre, por exemplo, quando um condutor da rede primária se rompe e entra em contato com alguma superfície que apresente uma resistência elétrica elevada. Esse evento é denominado Falta de Alta Impedância (FAI). Nesse tipo de falta, a corrente elétrica resultante, dependendo do terreno, pode alcançar valores próximos aos nominais, fazendo com o que os dispositivos de proteção não sejam sensibilizados. Esse problema é de muita importância, já que o condutor caído se mantém energizado, colocando em risco a vida de pessoas e animais que venham a passar no local. Diante disso, muitos estudos vêm sendo realizados para desenvolver metodologias capazes de detectar as FAIs. Entretanto, ainda não existe nenhum método robusto o suficiente para detectar faltas de alta impedância em todas as condições operacionais possíveis. Além disso, a maior parte das metodologias existentes são economicamente inviáveis para implantação em larga escala. Sendo assim, este trabalho propõe uma nova técnica para detecção de FAIs que utiliza apenas os valores de corrente amostrados na subestação de energia, a qual conta com um detector de transitórios que, por sua vez, serve como gatilho para o processo de identificação da fase de buildup, característica exclusiva das formas de onda das correntes neste tipo de falta. O algoritmo proposto foi implementado no ambiente MATLAB R e testado com base em simulações realizadas no software EMTP-ATP para obtenção dos sinais de corrente utilizando modelos computacionais de simulação de FAIs encontrados na literatura. Para fins de comparação e comprovação da eficácia do método proposto, este teve sua resposta comparada com aquela obtida através de uma metodologia fundamentada na análise da corrente de sequência negativa da rede para diferentes situações de falta. Os resultados obtidos demonstram que a técnica proposta é robusta e eficaz para detecção de FAIs, uma vez que a mesma classificou corretamente a ocorrência de faltas de alta impedância na grande maioria dos casos analisados e não atuou falsamente diante de eventos transitórios comuns ao sistema, tais como energização de transformadores e chaveamento de banco de capacitores, entrada e saída de cargas.
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Uma delas ocorre, por exemplo, quando um condutor da rede primária se rompe e entra em contato com alguma superfície que apresente uma resistência elétrica elevada. Esse evento é denominado Falta de Alta Impedância (FAI). Nesse tipo de falta, a corrente elétrica resultante, dependendo do terreno, pode alcançar valores próximos aos nominais, fazendo com o que os dispositivos de proteção não sejam sensibilizados. Esse problema é de muita importância, já que o condutor caído se mantém energizado, colocando em risco a vida de pessoas e animais que venham a passar no local. Diante disso, muitos estudos vêm sendo realizados para desenvolver metodologias capazes de detectar as FAIs. Entretanto, ainda não existe nenhum método robusto o suficiente para detectar faltas de alta impedância em todas as condições operacionais possíveis. Além disso, a maior parte das metodologias existentes são economicamente inviáveis para implantação em larga escala. Sendo assim, este trabalho propõe uma nova técnica para detecção de FAIs que utiliza apenas os valores de corrente amostrados na subestação de energia, a qual conta com um detector de transitórios que, por sua vez, serve como gatilho para o processo de identificação da fase de buildup, característica exclusiva das formas de onda das correntes neste tipo de falta. O algoritmo proposto foi implementado no ambiente MATLAB R e testado com base em simulações realizadas no software EMTP-ATP para obtenção dos sinais de corrente utilizando modelos computacionais de simulação de FAIs encontrados na literatura. Para fins de comparação e comprovação da eficácia do método proposto, este teve sua resposta comparada com aquela obtida através de uma metodologia fundamentada na análise da corrente de sequência negativa da rede para diferentes situações de falta. Os resultados obtidos demonstram que a técnica proposta é robusta e eficaz para detecção de FAIs, uma vez que a mesma classificou corretamente a ocorrência de faltas de alta impedância na grande maioria dos casos analisados e não atuou falsamente diante de eventos transitórios comuns ao sistema, tais como energização de transformadores e chaveamento de banco de capacitores, entrada e saída de cargas.Overhead lines of the power distribution networks are subject to climate, human and animal actions. These actions may cause the power supply to be interrupted by the protection system acting. In this context, conventional protections act whenever they detect an overcurrent or a voltage surge in the system, which may be caused by a short circuit, leakage current in isolators or overcharge, among other factors. However, there are situations where these conventional devices do not work. One of these occurs, for example, when a conductor of the primary network breaks and comes into contact with a surface that has a high electrical resistance. This event is called High Impedance Fault (HIF). In this type of fault, the resulting electric current, depending on the terrain, can reach values close to the nominal, so that the protection devices are not sensitized. This problem is very important as the fallen driver remains energized, endangering the lives of people and animals passing by. Given this, many studies are being conducted to develop methodologies capable of detecting the HIFs. However, there is no robust method yet to detect high impedance faults under all possible operating conditions. In addition, most existing methodologies are economically unviable for large scale deployment. Thus, this work proposes a new technique for detecting FAIs that uses only the current values sampled at the power substation, which has a transient detector that, in turn, serves as a trigger for the phase identification process. of buildup, a unique feature of current waveforms in this fault type. The proposed algorithm was implemented in the MATLAB R environment and tested based on simulations performed in the EMTP-ATP software to obtain current signals using computer simulations of FAIs found in the literature. For purposes of comparison and proving the effectiveness of the proposed method, its response was compared to that obtained through a methodology based on the analysis of the negative sequence current of the network for different fault situations. The results show that the proposed technique is robust and effective for detecting FAIs, since it correctly classified the occurrence of high impedance faults in the vast majority of cases analyzed and did not act falsely in the event of transient events common to the system, such as transformer energization and capacitor bank switching, input and output of loads.porUniversidade Federal do PampaMestrado Acadêmico em Engenharia ElétricaUNIPAMPABrasilCampus AlegreteCNPQ::ENGENHARIASEngenharia elétricaRedes de distribuição de energia elétricaSistema elétrico de potênciaProteção de sistemas elétricosElectrical engineeringElectricity distribution networksElectric power systemProtection of electrical systemsUma nova proposta para detecção de faltas de alta impedância envolvendo a ruptura do condutorinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIPAMPAinstname:Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)instacron:UNIPAMPAORIGINALHenrique Stein - 2019.pdfHenrique Stein - 2019.pdfapplication/pdf9760642https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/4890/1/Henrique%20Stein%20-%202019.pdf93213a39086a69f01d27788fc6b54c05MD51TEXTHenrique Stein - 2019.pdf.txtHenrique Stein - 2019.pdf.txtExtracted texttext/plain131258https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/4890/3/Henrique%20Stein%20-%202019.pdf.txt9af2a0ba1d3ad7309354add35120929dMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81866https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/4890/2/license.txt43cd690d6a359e86c1fe3d5b7cba0c9bMD52riu/48902020-03-05 03:04:02.201oai:repositorio.unipampa.edu.br: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ório InstitucionalPUBhttp://dspace.unipampa.edu.br:8080/oai/requestsisbi@unipampa.edu.bropendoar:2020-03-05T06:04:02Repositório Institucional da UNIPAMPA - Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)false
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