A Classificação de Faltas Via TDQ

Universidade de Brasília – UnB

Faculdade de Tecnologia – Departamento de Engenharia Elétrica

CLASSIFICAÇÃO DE FALTAS VIA TRANSFORMADA DE PARK

Diego Eduardo de Oliveira Simões da Cunha

ORIENTADOR: Felipe Vigolvino Lopes

Relatório – Trabalho de Conclusão de Curso 1

Engenharia Elétrica

Brasília, 15 de março de 2016

Sumário

1)        Introdução        3

2)        Metodologia        3

2.1        Detecção de faltas em SEPs via TDQ        3

2.2        Algoritmo proposto        5

i)        Geração de correntes virtuais sem falta e aplicação da TDQ;        5

ii)        Processamento das correntes de eixo direto e de sequencia zero;        5

iii)        Identificação das fases envolvidas na falta.        5

3)        Resultados iniciais        6

3.1        Sistema simulado        6

3.2        Algoritmo inicial – limiares pré-definidos experimentalmente        6

4)        Automatização dos limiares das energias para classificação das faltas        8

5)        Novos resultados        9

5.1        Algoritmo atual – energias normalizadas e a inserção de filtros anti-aliasing e mímico        9

6)        Conclusões e novas metas        11

7)        Referências bibliográficas        11

1. Introdução

Os sistemas elétricos de potência (SEPs) representam grandes e complexas redes, o que exige técnicas e estudos cada vez mais precisos e refinados para construir, manter e operar tais equipamentos. Além disso, são expostos a condições adversas e imprevisíveis que podem levar a situação de falha ou má operação, causando transtornos e problemas a todos que dependem da energia elétrica.

Os sistemas de proteção desempenham um papel importante para a segurança dos equipamentos elétricos interligados às linhas de transmissão (LTs). Sabe-se que os relés de proteção funcionam a partir da identificação das fases envolvidas no distúrbio, o que torna o processo de classificação indispensável.

Nos últimos tempos, o método para a detecção rápida de faltas baseado na transformada de Park (TDQ) foi proposto para fins de localização de faltas de defeitos em LTs via teoria das ondas viajantes. Além disso, permite sua aplicação no diagnóstico de faltas independente da taxa de amostragem utilizada.

No trabalho de conclusão de curso 1 foi proposto a síntese desse algoritmo de classificação de faltas via MATLAB, juntamente com a simulação de faltas de um sistema elétrico de potência desenvolvido em ATPDraw. Posteriormente, foi testado outros critérios e limiares para o algoritmo de classificação de faltas.

1. Metodologia

1.  Detecção de faltas em SEPs via TDQ

A transformada de Park foi proposta em 1929 com o intuito de facilitar o estudo de máquinas elétricas síncronas de pólos salientes. Esta permite a geração de eixos referenciais girantes, que podem ser analisadas como sinais constantes. Por isso, a TDQ tem sido utilizada também em técnicas e métodos de localização de faltas baseados na teoria das ondas viajantes.

Os eixos referenciais girantes são denominados eixo direto e em quadratura. A corrente de eixo direto Id e a corrente de eixo em quadratura Iq são calculadas por:

[pic 1]

sendo,

[pic 2]

onde, k é a k-ésima amostra dos sinais, Ia Ib, e Ic são as correntes de fase do SEP, ,   é a frequência angular nominal do SEP,  o período de amostragem dos sinais e  é o ângulo de fase da corrente Id.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Nota-se que, estando o eixo direto e em quadratura em sincronismo com as correntes do SEP, as correntes de eixo direto e em quadratura, não variam durante o regime permanente, portanto, são constantes. Entretanto, durante as faltas, Id e Iq apresentam variações relevantes, cuja a amplitude, depende do grau de desbalanceamento entre as fases.

Para contornar o problema da formulação original da TDQ que impossibilita a análise individual das correntes do SEP, é necessário a criação de correntes de fase virtuais sem falta em função de ϴa e Im.

[pic 7]

Figura 1 - Aplicação da TDQ para diagnóstico de faltas em LT

Tabela 1 - Sinais de entrada e saída da TDQ

1. Algoritmo proposto

O algoritmo proposto é dividido em três etapas, sendo elas:

...