Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raiane Silva (raianesilva@bce.unb.br) on 2017-07-14T19:53:35Z No. of bitstreams: 1 2017_LeticiaAlmeidaGama.pdf: 4514497 bytes, checksum: 98641e3487ba5fb1b92186acd1c75ff4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-30T22:26:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LeticiaAlmeidaGama.pdf: 4514497 bytes, checksum: 98641e3487ba5fb1b92186acd1c75ff4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T22:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LeticiaAlmeidaGama.pdf: 4514497 bytes, checksum: 98641e3487ba5fb1b92186acd1c75ff4 (MD5) Previous issue date: 2017-08-30 / Este trabalho apresenta a análise das trajetórias do elemento diferencial convencional no plano alfa, juntamente com a análise de um elemento diferencial incremental. A dedução analítica dos elementos de fase convencional e incremental, assim como a dedução dos elementos de sequência zero e negativa, é desenvolvida. Para avaliar o desempenho do algoritmo de proteção são realizadas análises transitórias, utilizadas para avaliar o comportamento da proteção principalmente durante a fase de transição entre a pré-falta e a falta, e análises de sensibilidade paramétrica, nas quais é possível avaliar a influência dos parâmetros do sistema elétrico durante o regime permanente de falta por meio das trajetórias no plano alfa. Estas análises foram realizadas por meio do software Alternative Transients Program (ATP) e considerando um sistema de uma linha de transmissão de 500 kV de 200 km de extensão. O sistema teste é simulado em várias condições de falta, para as quais, os parâmetros variam em uma ampla faixa de valores. Em geral são analisados os seguintes parâmetros: carregamento do sistema, força das fontes utilizando a variável SIR, resistência de falta, assim como a localização e os tipos de faltas. Os resultados obtidos evidenciam as vantagens do elemento incremental proposto, e confirmam o comportamento eficiente e apropriado exibido pelo algoritmo. Através destes resultados conclui-se que o algoritmo proposto pode se tornar uma alternativa segura para a proteção de linhas de transmissão. / This work presents an analysis of the trajectories of the conventional differential element on the alpha plane, along with the analysis of a incremental differential element. The analytical deduction of the conventional and incremental phase elements, as well as the deduction of the zero and negative sequence elements is developed. In order to evaluate the performance of the protection algorithm, it is performed transient analyzes, used to evaluate the protection behavior mostly through the transition between the pre fault and fault periods, and parametric sensitivity analyzes, in which it is possible to evaluate the influence of the electrical system parameters during the fault steady state through the trajectories in the alpha plane. These analyzes were carried out using the software Alternative Transients Program (ATP) and considering a 500 kV 200 km long transmission line system. The test system is simulated under several fault conditions in which, the parameters vary over a wide range of values. In general, system loading, source strength using the SIR variable, fault resistance, as well as location and types of faults were analyzed. The obtained results attest the advantages of the proposed incremental element, and confirm the efficient and appropriate behavior exhibited by the algorithm. Through these results it is concluded that the proposed algorithm can become a safe alternative for the protection of transmission lines.

Dissertação (mestrado)— Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-01-27T13:26:51Z No. of bitstreams: 1 2014_EdgarCarvalhoMolas.pdf: 4247800 bytes, checksum: 0bc80ccd9b507d9410a204cb86ed82d3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2015-02-10T16:39:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_EdgarCarvalhoMolas.pdf: 4247800 bytes, checksum: 0bc80ccd9b507d9410a204cb86ed82d3 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-10T16:39:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_EdgarCarvalhoMolas.pdf: 4247800 bytes, checksum: 0bc80ccd9b507d9410a204cb86ed82d3 (MD5) / Neste trabalho implementa-se um modelo de relé digital de proteção diferencial de linhas de transmissão, que utiliza o método de detecção de faltas baseado no plano alfa (plano- ). Emprega-se as unidades de fase e sequência para garantir mais sensibilidade à defeitos com elevada resistência de falta ou que ocorram em sistemas com fontes fracas. Aplica-se a técnica do plano- generalizado, que permite a proteção de sistemas com múltiplos terminais e o uso de lógicas adicionais para elevar a segurança do esquema de proteção. São utilizados: atraso de atuação nas unidades de sequência, eliminação da corrente capacitiva, restrição por componentes harmônicas e detecção de faltas externas. São deduzidos analiticamente os quocientes de regime permanente de falta do plano- relativos à operação de uma linha curta, visando identi car os parâmetros que afetam sua localização. Simulações no MATLAB com modelos simpli cados de linhas curtas e longas são utilizadas para observar as trajetórias dos quocientes em função da resistência de falta, da corrente capacitiva e da corrente de carga. O ATP (Alternative Transients Program) em conjunto com a MODELS para foi usado para simular, modelar e visualizar a dinâmica entre o sistema elétrico de potência e o relé de proteção implementado. Toda a modelagem, desde o sistema de potência até os componentes do relé de proteção, é descrita detalhadamente, seguida de testes para validar o modelo desenvolvido e veri car o desempenho da proteção diferencial. São realizadas análises no tempo, de curtoscircuitos em condições que podem afetar a detecção de faltas no plano- , bem como avaliações em regime permanente através do ATP, para veri car as diferenças resultantes da aplicação de um modelo mais completo da linha. Os resultados evidenciam que somente as unidades de fase não garantem a sensibilidade e segurança necessárias para a proteção de linhas de transmissão. As unidades de sequência, com sensibilidade muito superior, em conjunto com todas as lógicas adicionais, complementam as unidades de fase, formando um sistema de proteção rápido, sensível, con ável e seguro. _________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this study, a digital transmission line di erential protection relay, based on the alpha plane ( -plane), is implemented. Phase and sequence units are applied, in order to achieve high sensibility against high impedance faults and faults in systems with weak sources. The protection scheme uses the generalized alpha plane technique, that allows multiterminal systems protection through the -plane and additional logics that aim to increase security of the protection system. Sequence units trip delay, charging current compensation, harmonic restraint and external fault detection logics are employed. The analytic equations of the -plane ratios are deduced for internal faults in short lines in order to identify the parameters that have a ect their position ion the plane. Fault simulations are made through MATLAB using simpli ed transmission line models to verify the trajectories of the di erential elements according to certain parameters as the fault resistance, capacitive current and line loading. The ATP (Alternative Transient Program) and its MODELS environment are used as tools for modeling, simulating and visualizing the dynamic between the power system and the implemented relay. Each power system component and relay parts are described in details, followed by simulations to evaluate the developed model and to verify the di erential protection performance. Transitory and steady state analyses of hard-to-detect faults are made through ATP to demonstrate the di erences of using a complete long line model. The results show that the phase units alone are not enough to ensure the security and sensibility levels required to protect the transmission lines. The sequence units, that present much higher sensitivity, combined with the additional logics, complement the phase units, providing a fast, sensitive and reliable, protection system.