O SISTEMA DE POTÊNCIA ANALISADO

1 INTRODUÇÃO

A função do sistema de proteção é detectar a ocorrência de faltas ou condições anormais ao sistema elétrico de potência, e removê-las o mais rápido possível. Tal sistema deve retirar de operação apenas o elemento sob falta, visando uma maior continuidade no fornecimento de energia elétrica. A interrupção no fornecimento de energia elétrica deve então ser minimizada ou, se possível, evitada.

Na proteção de linhas de transmissão são utilizadas diversas classes de relés. Os mais freqüentemente empregados são os relés de distância que calculam a impedância aparente da linha entre a localização do relé e o ponto em que a falta ocorreu. Como a impedância por quilômetro da linha de transmissão pode ser considerada constante, através do cálculo da impedância aparente, o relé aponta a distância da falta na linha.

Os relés de impedância digital encontram uma certa dificuldade na estimativa correta da localização da falta devido a ruídos introduzidos pela falta sob forma de componentes CC e harmônicos de alta freqüência presentes nos sinais de tensão e corrente, acarretando erros na estimativa das impedâncias reais.

Um algoritmo baseado na modelagem do sistema de transmissão por meio de equações diferenciais de primeira ordem, formuladas através dos parâmetros resistência e indutância da linha a ser protegida, foi desenvolvido nesse trabalho. Nessa abordagem não é necessário que a entrada do algoritmo seja puramente senoidal, admitindo a presença do componente CC na linha como parte da solução do problema, quando da ocorrência de uma falta ou algum distúrbio no sistema. No entanto, esta solução não acomoda a existência de harmônicos. Uma solução para este problema seria a inclusão da capacitância em paralelo do modelo em questão, tornado-o mais complexo. Assim, a equação diferencial de primeira ordem será utilizada para determinar os parâmetros do sistema sob condição de falta e imprecisões para determinadas situações são esperadas.

Os fundamentos teóricos utilizados no desenvolvimento do algoritmo estudado são citados na literatura em trabalhos de Phadke & Thorp (1988), Johns & Salman (1995) e Horowitz & Phadke (1992). Na realidade, esta idéia não é recente. Ranjbar & Cory (1975), propuseram um método que utilizava o modelo de uma linha de transmissãoRL-série resultando em uma equação diferencial de 1a ordem, com seus limites de integração definidos previamente. Tal técnica também foi estudada por Smolinski (1979), onde o autor propõe um algoritmo para o cálculo da impedância baseado no modelo PI da linha de transmissão, onde foi incluído o elemento capacitivo, resultando assim, numa equação de segunda ordem conforme sugerido no parágrafo anterior. No entanto, o esforço computacional foi aumentado consideravelmente. Breingan, Chen & Gallen (1979) sugeriram o uso de um algoritmo para o cálculo da impedância baseado num modelo RL-série da linha onde os efeitos introduzidos pela capacitância em derivação fossem filtrados utilizando-se um filtro passa-baixa, resultando em uma aproximação aceitável da impedância. Jeyasuray & Smolinski (1983), apresentam um estudo comparativo entre diversos tipos de algoritmos para a determinação da impedância aparente da linha, e baseado nestes estudos, concluíram que a combinação de filtros com o algoritmo baseado na equação diferencial da linha apresentavam o melhor resultado na implementação deste em tempo real. O