Caracterização e modelagem de oscilações de potência para testes em relés de distância

dc.creatorJohnny Souza Andrade
dc.date.accessioned2021-02-10T19:42:34Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:26:14Z
dc.date.available2021-02-10T19:42:34Z
dc.date.issued2020-12-15
dc.description.abstractSystemic disturbances that affect the load-generation balance may cause rotor angle acceleration or delay of the synchronous generators in relation to the synchronous frequency, giving rise to power swings. The impact of this phenomenon on the transmission line terminals consists essentially of fluctuations in voltage and current values, which may cause improper actuation of the distance function (ANSI 21) in protective relays. In order to prevent this situation, the phenomenon detection and decision-making is done through specific functions designed for power swing blocking (ANSI 68) and out-of-step tripping (ANSI 78). In order to analyze the occurrence of the phenomenon and enable the execution of tests of algorithms of functions 68-78, we performed the characterization of the main quantities that are affected during power swings, and the analytical and numerical equation of two models designed for voltage and current signals generation. The characterization included implementation in MATLAB® and validation in the Alternative Transients Program (ATP) of instantaneous and phasor quantities current, voltage, active power, reactive power, impedance and impedance velocity during oscillations. Power swing signals generation in non-commercial software is generally limited as time, impedance velocity, and trajectory parameters may not be available. The two models (test systems) equated in this work allow simulation of stable, unstable and in special, editable trajectory power swings, which can be parameterized by the user. The reading of the generated signals and the subsequent decision making (blocking, unblocking or tripping) is performed by the protection functions 68-78, implemented through the algorithms “Concentric Characteristics Method” and “Swing Center Voltage Method”, which are compared. The results were satisfactory in the simulated cases, since the instantaneous signals generated were able to perform the parameterized impedance path and both algorithms could correctly identify the phenomenon.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/34979
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectImpedância (Eletricidade)
dc.subjectRelés elétricos
dc.subject.otherBloqueio por oscilação de potência
dc.subject.otherModelo de oscilação de potência
dc.subject.otherPerda de sincronismo
dc.subject.otherTaxa de variação da impedância
dc.subject.otherTrajetória da impedância
dc.titleCaracterização e modelagem de oscilações de potência para testes em relés de distância
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Clever Sebastião Pereira Filho
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8189440518085762
local.contributor.referee1Alberto Resende De Conti
local.contributor.referee1Francisco Ricardo Abrantes Couy Baracho
local.contributor.referee1Adriano Peres de Morais
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8700807891225586
local.description.resumoAs perturbações sistêmicas que afetam o balanço carga-geração podem ocasionar a aceleração ou o atraso do ângulo do rotor dos geradores síncronos em relação à frequência síncrona, dando origem às oscilações de potência. O impacto deste fenômeno nos terminais das linhas de transmissão consiste essencialmente em flutuações dos valores de tensão e corrente, podendo ocasionar atuação indevida da função de distância (ANSI 21) em relés de proteção. De forma a impedir esta situação, a detecção do fenômeno e a tomada de decisão são feitas por meio de funções específicas destinadas ao bloqueio (ANSI 68) e disparo (ANSI 78) por oscilação de potência. Com o objetivo de se analisar a ocorrência do fenômeno e possibilitar a execução de testes de algoritmos das funções 68-78, foram realizados neste trabalho a caraterização das principais grandezas que são afetadas durante oscilações de potência e o equacionamento analítico e numérico de dois modelos de teste destinados à geração de sinais de tensão e corrente. A caracterização compreendeu implementação no MATLAB® e validação no Alternative Transients Program (ATP) das grandezas instantâneas e fasoriais corrente, tensão, potência ativa, potência reativa, impedância e velocidade da impedância, durante oscilações. A geração de sinais de oscilação de potência em softwares não-comerciais é geralmente limitada, pois a parametrização de tempos, velocidades de impedância e trajetórias podem não estar disponíveis. Os dois modelos (sistemas teste) equacionados neste trabalho possibilitam simulação de oscilações de potência estáveis, instáveis e em especial com trajetórias editáveis, de forma parametrizável pelo usuário. A leitura dos sinais gerados e a posterior tomada de decisão (bloqueio, desbloqueio ou trip) é realizada pelas funções de proteção 68-78, implementadas por meio dos algoritmos “Método das Características Concêntricas” e “Método da Variação da Tensão do Centro Elétrico”, os quais são comparados. Os resultados obtidos demonstraram-se satisfatórios, nos diversos casos simulados, dado que os sinais instantâneos gerados conseguiram realizar a trajetória de impedância parametrizada e o fenômeno pôde ser corretamente identificado por ambos algoritmos.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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