Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5380_1.pdf: 1131407 bytes, checksum: 4deb3be1eee15abf9f09452d14ce9a30 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Oferecer serviços de qualidade, atendendo às exigências legais, sempre buscando a satisfação do cliente, é a meta de todas as empresas concessionárias que prestam serviços de distribuição de energia elétrica. Neste sentido, o presente trabalho propõe-se a desenvolver o modelo do Auto-Regulador Magnético de Tensão (ARMT) e avaliar o seu desempenho frente às variações de tensão em um sistema elétrico de distribuição em 13,8 kV, possibilitando assim uma nova alternativa para a melhoria deste sistema, além das soluções utilizadas atualmente. O modelo computacional desenvolvido no programa EMTP-ATP, consiste basicamente em um reator saturado e um capacitor série, e apresentase como uma alternativa viável para a regulação de tensão principalmente devido a velocidade de atuação durante fenômenos transitórios. Além de atuar na regulação da tensão do sistema elétrico de distribuição quando em regime permanente, o ARMT apresenta-se como uma alternativa para controlar o afundamento de tensão das cargas conectadas a montante do equipamento durante a ocorrência de um curto-circuito devido a presença do conjunto reator linear e saturado em sua constituição. Os benefícios da utilização do ARMT para esta situação foram avaliados a partir das análises em regime transitório do equipamento

Neste trabalho são exploradas as potencialidades e efeitos de possíveis aplicações do UPFC (Unified Power Flow Controller) em redes elétricas. Este recente equipamento da família FACTS, apesar de mais complexo, apresenta rapidez e versatilidade de respostas que podem justificar sua aplicação em redes elétricas. São apresentados modelos matemáticos deste dispositivo, para regime permanente e transitório, utilizando transformações para coordenadas ortogonais. Com base nas respostas obtidas, durante as simulações das aplicações estudadas, pode-se constatar que a tensão série e seu posicionamento angular, introduzidos pelo UPFC, desempenham um importante papel no controle rápido e eficiente do fluxo de potência. Como contribuição deste trabalho, explorou-se a conexão do conversor shunt ao enrolamento terciário de autotransformadores, demonstrando a viabilidade do controle do fluxo de potência nestes equipamentos de transformação. O esquema proposto, instalado em transformadores em paralelo, eleva a disponibilidade de operação do UPFC, aumentando a flexibilidade operativa do sistema em implementações práticas. Através da formulação apresentada, o transformador de acoplamento shunt, convencionalmente utilizado pelo UPFC, apresenta dimensões reduzidas. Foi também examinada a possibilidade de limitação de correntes de curto-circuito, equilibrados ou não, com a ação dos controles do UPFC, particularmente, aprofundando a análise do seu desempenho mais eficiente diante de curtos monofásicos. Os resultados satisfatórios obtidos permitem considerar a viabilidade de limitação destas correntes como um subproduto interessante da atuação deste dispositivo FACTS. / In this thesis, the UPFC (Unified Power Flow Controller) various capabilities and effects for possible network applications, are studied. Although its structure is relatively more complex, when compared to the other FACTS controllers, its fast response and versatility can justify its application within the network. By utilising the orthogonal co-ordinates transform both the steady-state and transient mathematical models of the UPFC, are presented herein. Based on the results obtained and regarding the applications studied, it can be stated that the UPFC series voltage along with its phase angle play an important role for the fast and efficient control of the power flow. As a contribution of the present work, it has been proposed the connection of the shunt converter to the tertiary winding of autotransformers, demonstrating in this way the feasibility for controlling the power flow over such transforming assets. The proposed scheme, which regards two paralleled transformers, offers the UPFC a high operation availability increasing the system operative flexibility in actual implementations. By means of the proposed approach, the shunt coupling transformer, usually utilised in a classical UPFC configuration, presents a reduced size. Also, by utilising the UPFC control actions, it has been examined the possibility of short-circuit limitation over balanced and unbalanced circuits. Particularly, it has been analysed the UPFC most efficient performance towards line-to-ground faults. The satisfactory results obtained lead to consider the UPFC feasibility in limiting such currents; this, as an interesting by-product of this FACTS device action.

As novas tecnologias FACTS aplicadas ao sistema de transmissão, com base em eletrônica de potência, podem também ser úteis à distribuição. Para tal é preciso conduzir um procedimento de consolidação da utilização e do desempenho destas, para sua aplicação sem riscos. Neste trabalho, dois aspectos serão contemplados. O primeiro se refere à aplicação do dispositivo FACTS atuando como um capacitor série. Em se tendo controle de módulo e da fase da tensão inserida em série com a linha pode-se fazê-la comportar-se como uma queda em uma reatância série capacitiva ou indutiva. O controle dessa reatância série (aumentando/diminuindo) permitirá a aplicação do conceito de compensação série em qualquer ponto do sistema de distribuição, provendo benefícios de um controle contínuo da tensão e também do controle do fluxo de carga no sistema independente da corrente. O segundo aspecto refere-se ao uso dos dispositivos na conexão de alimentadores controlando a potência ativa entre eles. Para esta operação outro dispositivo UPFC, com conceito similar ao descrito acima, entretanto atuando na fase da tensão entre 2 barras, comporta-se como um transformador defasador com variação contínua de ?taps?, podendo controlar a potência ativa entre os alimentadores. A aplicação destas tecnologias propiciarão vários benefícios para a expansão da distribuição tais como, flexibilização do uso da rede, interligação de alimentadores permitindo manobras de blocos de energia sem ?pisca?, ajuste contínuo do suporte de reativos durante a operação, controle dinâmico do fluxo de potência. O objetivo deste trabalho é estudar a aplicabilidade da tecnologia FACTS e estender este conceito para aplicação em sistemas de distribuição e conduzir simulações digitais em redes de distribuição (15kV) identificando o desempenho e os benefícios atingidos. O programa de simulação utilizado é o ATP (Alternative Transients Program). / The new FACTS technologies applied to the transmission system, based on power electronics, can also be useful to the distribution. For that, it is necessary to drive a procedure to consolidate the use and the performance for their application without risks. In this work two aspects will be approached. The first refers to the application of a FACTS device acting as series compensator. This device will be able to control the voltage in module and phase in order to act as a voltage drop in a serie reactance with capacitive or inductive features. The control of this series reactance (increasing/ decreasing) will allow the application of series compensation concept to any point of the distribution system, providing the benefits of continuous control of the voltage added to the load flow control in the system independent of the current. The second aspect refers to its use in the connection of two feeders controlling the active power between them. For this operation other device, UPFC, with similar concept as described previously, acts mainly in the phase of the injected voltage in the line, performing as a phase-shift with continuous taps variation and is able to control the active power flow between feeders. The application of this technology will provide several benefits for the distribution expansion, such as, a greater flexibility in the use of the network, connection of feeders without load flow interruption, continuous adjust of reactive power during the operation and dynamic control of power flow. The purpose of this work is to study the applicability of the FACTS technology, to extend this concept for the application in the distribution system by using digital simulations in distribution network up to 15kV identifying the performance and the reached benefits.

Neste trabalho são exploradas as potencialidades e efeitos de possíveis aplicações do UPFC (Unified Power Flow Controller) em redes elétricas. Este recente equipamento da família FACTS, apesar de mais complexo, apresenta rapidez e versatilidade de respostas que podem justificar sua aplicação em redes elétricas. São apresentados modelos matemáticos deste dispositivo, para regime permanente e transitório, utilizando transformações para coordenadas ortogonais. Com base nas respostas obtidas, durante as simulações das aplicações estudadas, pode-se constatar que a tensão série e seu posicionamento angular, introduzidos pelo UPFC, desempenham um importante papel no controle rápido e eficiente do fluxo de potência. Como contribuição deste trabalho, explorou-se a conexão do conversor shunt ao enrolamento terciário de autotransformadores, demonstrando a viabilidade do controle do fluxo de potência nestes equipamentos de transformação. O esquema proposto, instalado em transformadores em paralelo, eleva a disponibilidade de operação do UPFC, aumentando a flexibilidade operativa do sistema em implementações práticas. Através da formulação apresentada, o transformador de acoplamento shunt, convencionalmente utilizado pelo UPFC, apresenta dimensões reduzidas. Foi também examinada a possibilidade de limitação de correntes de curto-circuito, equilibrados ou não, com a ação dos controles do UPFC, particularmente, aprofundando a análise do seu desempenho mais eficiente diante de curtos monofásicos. Os resultados satisfatórios obtidos permitem considerar a viabilidade de limitação destas correntes como um subproduto interessante da atuação deste dispositivo FACTS. / In this thesis, the UPFC (Unified Power Flow Controller) various capabilities and effects for possible network applications, are studied. Although its structure is relatively more complex, when compared to the other FACTS controllers, its fast response and versatility can justify its application within the network. By utilising the orthogonal co-ordinates transform both the steady-state and transient mathematical models of the UPFC, are presented herein. Based on the results obtained and regarding the applications studied, it can be stated that the UPFC series voltage along with its phase angle play an important role for the fast and efficient control of the power flow. As a contribution of the present work, it has been proposed the connection of the shunt converter to the tertiary winding of autotransformers, demonstrating in this way the feasibility for controlling the power flow over such transforming assets. The proposed scheme, which regards two paralleled transformers, offers the UPFC a high operation availability increasing the system operative flexibility in actual implementations. By means of the proposed approach, the shunt coupling transformer, usually utilised in a classical UPFC configuration, presents a reduced size. Also, by utilising the UPFC control actions, it has been examined the possibility of short-circuit limitation over balanced and unbalanced circuits. Particularly, it has been analysed the UPFC most efficient performance towards line-to-ground faults. The satisfactory results obtained lead to consider the UPFC feasibility in limiting such currents; this, as an interesting by-product of this FACTS device action.

As novas tecnologias FACTS aplicadas ao sistema de transmissão, com base em eletrônica de potência, podem também ser úteis à distribuição. Para tal é preciso conduzir um procedimento de consolidação da utilização e do desempenho destas, para sua aplicação sem riscos. Neste trabalho, dois aspectos serão contemplados. O primeiro se refere à aplicação do dispositivo FACTS atuando como um capacitor série. Em se tendo controle de módulo e da fase da tensão inserida em série com a linha pode-se fazê-la comportar-se como uma queda em uma reatância série capacitiva ou indutiva. O controle dessa reatância série (aumentando/diminuindo) permitirá a aplicação do conceito de compensação série em qualquer ponto do sistema de distribuição, provendo benefícios de um controle contínuo da tensão e também do controle do fluxo de carga no sistema independente da corrente. O segundo aspecto refere-se ao uso dos dispositivos na conexão de alimentadores controlando a potência ativa entre eles. Para esta operação outro dispositivo UPFC, com conceito similar ao descrito acima, entretanto atuando na fase da tensão entre 2 barras, comporta-se como um transformador defasador com variação contínua de ?taps?, podendo controlar a potência ativa entre os alimentadores. A aplicação destas tecnologias propiciarão vários benefícios para a expansão da distribuição tais como, flexibilização do uso da rede, interligação de alimentadores permitindo manobras de blocos de energia sem ?pisca?, ajuste contínuo do suporte de reativos durante a operação, controle dinâmico do fluxo de potência. O objetivo deste trabalho é estudar a aplicabilidade da tecnologia FACTS e estender este conceito para aplicação em sistemas de distribuição e conduzir simulações digitais em redes de distribuição (15kV) identificando o desempenho e os benefícios atingidos. O programa de simulação utilizado é o ATP (Alternative Transients Program). / The new FACTS technologies applied to the transmission system, based on power electronics, can also be useful to the distribution. For that, it is necessary to drive a procedure to consolidate the use and the performance for their application without risks. In this work two aspects will be approached. The first refers to the application of a FACTS device acting as series compensator. This device will be able to control the voltage in module and phase in order to act as a voltage drop in a serie reactance with capacitive or inductive features. The control of this series reactance (increasing/ decreasing) will allow the application of series compensation concept to any point of the distribution system, providing the benefits of continuous control of the voltage added to the load flow control in the system independent of the current. The second aspect refers to its use in the connection of two feeders controlling the active power between them. For this operation other device, UPFC, with similar concept as described previously, acts mainly in the phase of the injected voltage in the line, performing as a phase-shift with continuous taps variation and is able to control the active power flow between feeders. The application of this technology will provide several benefits for the distribution expansion, such as, a greater flexibility in the use of the network, connection of feeders without load flow interruption, continuous adjust of reactive power during the operation and dynamic control of power flow. The purpose of this work is to study the applicability of the FACTS technology, to extend this concept for the application in the distribution system by using digital simulations in distribution network up to 15kV identifying the performance and the reached benefits.

Orientador: Jose Sanches Mantovani / Resumo: Neste trabalho propõe-se um método para a localização de faltas que, em conjunto com a lógica de um relé diferencial numérico, deve ser usado para proteção de linhas de transmissão com compensação série controlada por tiristores (TCSC). Este método visa solucionar o problema de localização de faltas melhorando a precisão dos algoritmos que utilizam medições de sinais de tensão e corrente numa terminação da linha de transmissão. O cálculo da distância entre a terminação da linha de transmissão e o ponto de incidência da falta é realizado utilizando dois procedimentos: um para faltas produzida no trecho entre a terminação local da linha de transmissão e o TCSC; e o outro para faltas no trecho entre o TCSC e a terminação remota. A detecção do trecho de incidência da falta é obtido usando as medições de escorregamento angular dos sinais de corrente em ambos os extremos da linha de transmissão e a medição da resistência de falta no extremo local, que é variável durante o intervalo de início até um ciclo depois da ocorrência da falta. A aplicação da lógica difusa na comparação destas medições permite detectar com precisão o trecho com falta. O método proposto foi testado usando um sistema teste da literatura onde múltiplos casos de faltas em diferentes pontos da linha de transmissão foram simulados. Os resultados mostram a capacidade do algoritmo em localizar precisamente a posição de ocorrência da falta. / Abstract: This paper proposes a methodology for locating faults in transmission lines with thyristor-controlled series compensation (TCSC) that are protected by numerical differential relays. The proposed methodology aims to overcome problems of fault location improving the accuracy of algorithms that use voltage and current measurement signals from a transmission line termination. The calculation of the distance between the transmission line termination and the fault incidence point employs two procedures: one for faults in the transmission line section limited by the local termination and TCSC; and other for faults in the section limited by the TCSC and remote termination. The detection of the fault incidence section is achieved using measurements of angular deviation for both transmission line terminations and the measurement of fault resistance in the local termination, which varies during the interval from the beginning to one cycle after the fault occurrence. The use of fuzzy logic for comparing these measurements permits the accurate detection of the fault incidence section. The proposed method is tested using a test system from literature system where multiple fault cases in different positions of the transmission line are simulated. The results show the algorithm capability to locate accurately the position of fault occurrence. / Mestre

A proteção diferencial é o esquema preferido para proteção de equipamentos e linhas de transmissão. A proteção diferencial exige que informações de todos terminais de zona sob proteção sejam usados para calcular a corrente diferencial. Se esta corrente excede um determinado limite significa que uma falta pode existir na zona protegida. Tais cálculos devem ser executados em cada terminal, consequentemente deve existir um rápido canal de comunicação entre todos os terminais de linha. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do algoritmo de uma proteção diferencial digital de linhas de transmissão com compensação em série. O algoritmo proposto foi implementado em Matlab e foi testado com os mais diferentes tipos de faltas simuladas no programa ATP (Alternative Transients Program). Os resultados comprovam o correto funcionamento do algoritmo. O uso de tecnologias atuais de sincronização por GPS (Global Positioning System) e transmissão de dados em banda larga, resolvem antigos problemas da implementação de proteções diferenciais em linhas de transmissão. / The differential protection is the preferred scheme to protect equipment and transmission lines. The differential protection needs information from all terminals of a protected zone to be used to calculate the differential current. If the current exceeds the threshold level, it means that a fault may exist in the protected zone. These computations must be made on each terminal, consequently a fast communication channel connecting all terminals must exist. This work presents the development of a digital differential protection algorithm for series compensated transmission lines. The algorithm was implemented in Matlab and it was tested with the most different variety of faults simulated with ATP (Alternative Transients Program) software. The results proved the correct operation of the algorithm. The use of modern technologies of synchronization such as GPS (Global Positioning System) and data transmission by wide band solved old problems presented by the implementation of differential protection in transmission lines.

Submitted by NELSON GIOVANNY ROMERO TAQUIRE (romero.taquire.nelson@gmail.com) on 2016-05-20T21:35:24Z No. of bitstreams: 1 NelsonGiovannyRomeroTaquire2016.pdf: 3534022 bytes, checksum: 59ecb7956af007830fd18b15c10562c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-24T13:42:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 taquire_ngr_me_ilha.pdf: 3534022 bytes, checksum: 59ecb7956af007830fd18b15c10562c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-24T13:42:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 taquire_ngr_me_ilha.pdf: 3534022 bytes, checksum: 59ecb7956af007830fd18b15c10562c2 (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / Fundação de Ensino, Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho propõe-se um método para a localização de faltas que, em conjunto com a lógica de um relé diferencial numérico, deve ser usado para proteção de linhas de transmissão com compensação série controlada por tiristores (TCSC). Este método visa solucionar o problema de localização de faltas melhorando a precisão dos algoritmos que utilizam medições de sinais de tensão e corrente numa terminação da linha de transmissão. O cálculo da distância entre a terminação da linha de transmissão e o ponto de incidência da falta é realizado utilizando dois procedimentos: um para faltas produzida no trecho entre a terminação local da linha de transmissão e o TCSC; e o outro para faltas no trecho entre o TCSC e a terminação remota. A detecção do trecho de incidência da falta é obtido usando as medições de escorregamento angular dos sinais de corrente em ambos os extremos da linha de transmissão e a medição da resistência de falta no extremo local, que é variável durante o intervalo de início até um ciclo depois da ocorrência da falta. A aplicação da lógica difusa na comparação destas medições permite detectar com precisão o trecho com falta. O método proposto foi testado usando um sistema teste da literatura onde múltiplos casos de faltas em diferentes pontos da linha de transmissão foram simulados. Os resultados mostram a capacidade do algoritmo em localizar precisamente a posição de ocorrência da falta. / This paper proposes a methodology for locating faults in transmission lines with thyristor-controlled series compensation (TCSC) that are protected by numerical differential relays. The proposed methodology aims to overcome problems of fault location improving the accuracy of algorithms that use voltage and current measurement signals from a transmission line termination. The calculation of the distance between the transmission line termination and the fault incidence point employs two procedures: one for faults in the transmission line section limited by the local termination and TCSC; and other for faults in the section limited by the TCSC and remote termination. The detection of the fault incidence section is achieved using measurements of angular deviation for both transmission line terminations and the measurement of fault resistance in the local termination, which varies during the interval from the beginning to one cycle after the fault occurrence. The use of fuzzy logic for comparing these measurements permits the accurate detection of the fault incidence section. The proposed method is tested using a test system from literature system where multiple fault cases in different positions of the transmission line are simulated. The results show the algorithm capability to locate accurately the position of fault occurrence.

A proteção diferencial é o esquema preferido para proteção de equipamentos e linhas de transmissão. A proteção diferencial exige que informações de todos terminais de zona sob proteção sejam usados para calcular a corrente diferencial. Se esta corrente excede um determinado limite significa que uma falta pode existir na zona protegida. Tais cálculos devem ser executados em cada terminal, consequentemente deve existir um rápido canal de comunicação entre todos os terminais de linha. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do algoritmo de uma proteção diferencial digital de linhas de transmissão com compensação em série. O algoritmo proposto foi implementado em Matlab e foi testado com os mais diferentes tipos de faltas simuladas no programa ATP (Alternative Transients Program). Os resultados comprovam o correto funcionamento do algoritmo. O uso de tecnologias atuais de sincronização por GPS (Global Positioning System) e transmissão de dados em banda larga, resolvem antigos problemas da implementação de proteções diferenciais em linhas de transmissão. / The differential protection is the preferred scheme to protect equipment and transmission lines. The differential protection needs information from all terminals of a protected zone to be used to calculate the differential current. If the current exceeds the threshold level, it means that a fault may exist in the protected zone. These computations must be made on each terminal, consequently a fast communication channel connecting all terminals must exist. This work presents the development of a digital differential protection algorithm for series compensated transmission lines. The algorithm was implemented in Matlab and it was tested with the most different variety of faults simulated with ATP (Alternative Transients Program) software. The results proved the correct operation of the algorithm. The use of modern technologies of synchronization such as GPS (Global Positioning System) and data transmission by wide band solved old problems presented by the implementation of differential protection in transmission lines.