| Summary: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === This Doctoral Thesis proposes a new methodology for transmission line protection
tolerant to power swings. The algorithm developed has the ability to detect, classify and
locate all fault types with and without power swings, including those that produce high values
of fault resistance. In a first step, it is proposed a fault distance estimator based on the leastsquare
curve fitting. The fault locator, for protection proposes, was modeled by a series R-L
circuit and differential equations. In a second step, the main causes and consequences of
power swings in transmission lines distance relays are introduced. Also in this context,
techniques to minimize these effects are presented. Besides, computer simulations of power
swings, with different fault scenarios, were carried out to realize comparative analyses
between the methods. The results show that none of the methods is efficient in all scenarios.
Hence, there is still some concern about the performance of the protection methods against
power swings. In a third step, it was developed an algorithm for numerical protection in
transmission lines immune to power swings. The detection and classification steps are based
on Mathematical Morphology. In order to obtain a safer operation of the relay, especially in
the boundaries of threshold set, a counting strategy was developed. The main innovation of
the work is based on difference of behavior of the exponentially decaying component (dc
component) during a fault and during a power swing. The dc component, obtained by means
of morphological filter, is used as a tripping criterion. Finally, in order to evaluate the
algorithm performance, tests with different fault and power swings scenarios were performed.
The results show that the technique has the speed and safety required even during power
swings due to the simplicity of the algorithm used in mathematical operations. === Neste trabalho propõe-se uma nova metodologia de proteção de linhas de transmissão,
tolerante as oscilações de potência. O algoritmo desenvolvido tem a capacidade de detectar,
classificar e localizar todos os tipos de faltas, com e sem a presença de oscilações de potência,
inclusive aquelas que produzem altos valores de resistência de falta. Em uma primeira etapa
com o emprego do método de ajuste de curvas por mínimos quadrados desenvolve-se um
estimador para localizar a posição das faltas. Para fins de proteção, este é modelado por meio
de um circuito R-L série representado por suas equações diferenciais. Em uma segunda etapa
são apresentadas as principais causas das oscilações de potência, bem como suas
consequências para os relés de distância de linhas de transmissão. Ainda neste contexto, são
apresentadas, analisadas e comparadas algumas técnicas destinadas a minimizar estes efeitos.
Essas técnicas foram testadas por meio de simulações computacionais, sob condições de
oscilação de potência com e sem a presença de curtos-circuitos, considerando-se diversos
valores de carregamento e frequências de oscilação. Os resultados mostraram que nenhum
método é totalmente eficiente para todos os cenários. Desse modo, ainda há algumas
incertezas sobre o desempenho das técnicas de proteção contra as oscilações de potência
existentes. Em uma terceira etapa, foi desenvolvido um algoritmo para proteção numérica de
linhas de transmissão imune as oscilações de potência. A metodologia faz uso da Morfologia
Matemática nas etapas de detecção e classificação das faltas. De modo a se obter uma maior
segurança na operação do relé, especialmente na região próxima ao limiar de operação,
incorporou-se uma estratégia de contagem diferente das tradicionais. A principal contribuição
do trabalho relaciona-se com a análise da diferença comportamental da componente
exponencial decrescente (componente dc) para uma situação de falta e de oscilação de
potência. Ou seja, a componente dc, obtida por meio de um filtro morfológico, é utilizada
como critério de disparo do relé de distância. Para avaliar o desempenho do algoritmo
desenvolvido, uma série de testes com diferentes cenários de faltas com e sem a presença de
oscilações de potência foram realizadas. Devido à simplicidade das operações matemáticas
utilizadas no algoritmo, a técnica apresenta segurança e velocidade na sua operação, mesmo
durante oscilações de potência.
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