Orientador: Madson Cortes de Almeida

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: O emprego de técnicas de localização de faltas em sistemas de energia elétrica permite melhorar a qualidade da energia entregue pelas concessionárias ao mesmo tempo em que aumentam a confiabilidade dos sistemas de energia. Atualmente, os relés de distância estão entre as técnicas automáticas...

Resumo: O emprego de técnicas de localização de faltas em sistemas de energia elétrica permite melhorar a qualidade da energia entregue pelas concessionárias ao mesmo tempo em que aumentam a confiabilidade dos sistemas de energia. Atualmente, os relés de distância estão entre as técnicas automáticas mais simples para a localização de faltas em sistemas de energia elétrica. Esses relés são capazes de estimar a distância entre o seu local de instalação e a falta. Os primeiros relés de distância foram desenvolvidos para a localização de faltas em linhas de transmissão, entretanto, na literatura é possível encontrar um grande número dessas metodologias voltadas às redes de distribuição de energia elétrica. Os relés de distância geralmente requerem apenas os fasores de tensão e corrente medidos pelo relé na subestação e parâmetros típicos das redes, tais como: tipos de cabos, configurações, comprimentos das linhas e, eventualmente, cargas. O que diferencia os relés de distância são o mecanismo de cálculo da posição da falta, o conjunto de dados requeridos e, consequentemente, a precisão da localização. No caso do Brasil, a maioria das concessionárias distribuidoras de energia utiliza somente a triagem de chamadas telefônicas dos consumidores para fazer a localização das faltas. Esta solução se deve a baixa automação dos sistemas e, principalmente, a deficiência na integração entre medidores e os sistemas SCADA. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de diferentes metodologias de relés de distância para a localização de faltas em sistemas de distribuição de energia elétrica. As técnicas estudadas foram selecionadas considerando o desempenho relatado na literatura e o tratamento dado às cargas. As técnicas selecionadas utilizam aproximações para as cargas, calculadas a partir das medidas realizadas na subestação ou desprezam completamente as cargas. Esta escolha se justifica, pois as cargas geralmente não estão disponíveis com precisão aceitável. Nos testes serão considerados os seguintes aspectos: (a) posição da falta, (b) resistência de falta, (c) carregamento da rede, (d) tipo da falta e (e) a presença de geradores distribuídos. Além disso, serão realizados testes nas redes de 21 e 134 barras do IEEE, originalmente apresentadas nas referências [1] e [2]. A rede de 21 barras foi utilizada, pois é a mais adotada na literatura para avaliar relés de distância e a rede de 134 foi utilizada, pois apresenta características como número de ramais e impedâncias das cargas e dos ramos muito diferentes das observadas na rede de 21 barras. Assim, o principal objetivo desta dissertação é avaliar os relés de distância em condições mais realistas do que aquelas apresentadas na literatura

Abstract: The use of techniques of fault location in electric power systems allows to improve power quality delivered by utilities and at the same time increase the reliability of power systems. Currently, distance relays are among the simplest automatic techniques for fault location in electric...

Abstract: The use of techniques of fault location in electric power systems allows to improve power quality delivered by utilities and at the same time increase the reliability of power systems. Currently, distance relays are among the simplest automatic techniques for fault location in electric power systems. These relays are capable of estimating the distance between its installation site and fault. The first distance relays have been developed for fault location in transmission lines, however, in the literature it is possible find a great number of these methodologies for distribution networks. Distance relays generally require only the phasor voltage and current measured by the relay in the substation and typical parameters of the networks, such as cable types, configurations, lengths of lines and eventually loads. What differentiate the distance relays is the mechanism for calculating the position of the fault, data set required and consequently the accuracy of localization. In Brazil, most of the energy distribution concessionaires uses only screening phone calls from consumers to make the location of faults. This solution is due to low automation systems, and especially the deficient integration between meters and SCADA systems. In this context, this paper presents a study of different methods of distance relays for fault location in power distribution systems. The techniques were selected considering the performance reported in the literature and the treatment of loads. The selected techniques use approximations to the loads, calculated from measurements performed in the substation or completely despise loads. This choice is justified because the loads are generally not available with acceptable accuracy. The tests will be considered the following aspects: (a) position of the fault, (b) fault resistance, (c) the network load, (d) type of fault and (e) the presence of distributed generators. In addition, tests will be performed on the networks of 21 and 134 bars of IEEE, originally presented in references [1] and [2]. A network of 21 bars was used because it is the most widely adopted in the literature to evaluate the distance relays and the network of 134 was used , because it has features like number of branches and impedance loads and branches very different from those observed in the network of 21 bars . Thus, the main objective of this dissertation is to evaluate the distance relays under more realistic conditions than those presented in the literature