Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-05T12:38:46Z No. of bitstreams: 1 2016_AlfredoMiguelPianetaEscudero.pdf: 3029900 bytes, checksum: a90bedf1eff29217006b113b0287ba44 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-08-25T21:24:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AlfredoMiguelPianetaEscudero.pdf: 3029900 bytes, checksum: a90bedf1eff29217006b113b0287ba44 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T21:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AlfredoMiguelPianetaEscudero.pdf: 3029900 bytes, checksum: a90bedf1eff29217006b113b0287ba44 (MD5) / Apresenta-se neste trabalho a implementação e testes de uma nova função de proteção diferencial numérica de baixa impedância para barramentos, na qual os conceitos da proteção diferencial tradicional são mapeados para a teoria da transformada wavelet. Para tanto, energias de operação e restrição são calculadas utilizando os coeficientes wavelet e escala obtidos a partir dos sinais de corrente medidos no sistema monitorado. Tradicionalmente, a operação da proteção de barramentos se baseia nos elementos filtrados, ou seja, nos fasores fundamentais, o que resulta em atrasos adicionais nas atuações da proteção. Neste trabalho, utilizam-se elementos instantâneos para reduzir os tempos de atuação. O critério de operação da proteção se baseia nas lógicas de atuação 1-de-1 e 2-de-2, as quais têm sido amplamente empregadas em relés reais disponíveis no comércio. Para avaliar a função de proteção proposta, diferentes condições de operação de um sistema de barra dupla de 230 kV foram simulados no AlternativeTransientsProgram (ATP). Os resultados obtidos revelam que o esquema de proteção diferencial de barramentos proposto opera de forma seletiva em casos de faltas internas e externas ao barramento, resultando em tempos de atuação menores que 1 milissegundo, mesmo quando aplicado em subestações com configurações complexas e flexíveis. Além o esquema garante a operação estável durante condições de saturação de transformadores de corrente para faltas externas, considerada a situação mais adversa que pode afetar a proteção de barramentos, levando a eventuais operações indevidas da mesma. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents the implementation and test of a new numerical lowimpedance busbar differential protection function, in which the fundamentals of traditional differential protection are adapted to the wavelet transform domain. In order to do so, operating and restraint energies are computed using the wavelet and scaling coefficients obtained from the current signals measured in the monitored system. Traditionally, the differential protection is based on filtered elements, i.e., in fundamental phasors, what results in additional operation delays. In this work, instantaneous elements are used in order to reduce the protection operation time. The 1-out-of-1 and 2-out-of-2 operating tripping logics are used, which have been widely applied in actual numerical relays commercially available. To evaluate the proposed protection function, different operating conditions of a 230 kV double busbar arrangement were simulated in the Alternative Transients Program (ATP). The obtained results reveal that the proposed busbar protection scheme is selective in cases of faults internal and external to the monitored busbar, resulting in protection operation times less than 1millisecond, even when it is applied in substations with complex and flexible topologies.Also the protection scheme remains stable operations during external faults with external fault saturation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-01-25T13:46:03Z No. of bitstreams: 1 2016_IvoSilveiradosSantosFilho.pdf: 4860494 bytes, checksum: 701691a41b43a4fb44c64498adb91839 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-14T18:48:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_IvoSilveiradosSantosFilho.pdf: 4860494 bytes, checksum: 701691a41b43a4fb44c64498adb91839 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T18:48:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_IvoSilveiradosSantosFilho.pdf: 4860494 bytes, checksum: 701691a41b43a4fb44c64498adb91839 (MD5) / Apresentam-se nessa dissertação os resultados da primeira implementação em hardware dos algoritmos de proteção diferencial de transformadores pesquisados no âmbito do Laboratório de Proteção de Sistemas Elétricos – LAPSE da Universidade de Brasília. Foram desenvolvidos dois dispositivos: um hardware microprocessado e um SOC (System on a Chip) em FPGA (Field Programmable Gate Array). Por intermédio de casos simulados no software ATP (Alternative Transient Program), foram testados os comportamentos das funções diferenciais de fase (87T), de sequência negativa (87Q) e de falta à terra restrita (87REF), bem como o bloqueio por harmônicos capaz de detectar correntes de inrush. Os resultados obtidos indicam desempenho satisfatório no que concerne à velocidade e robustez verificados em dispositivos disponíveis no mercado. Além disso, o trabalho desenvolvido apresenta metodologia de desenvolvimento de hardware que pode ser aplicada a outros algoritmos de proteção de sistemas de potência desenvolvidos no LAPSE, além da proteção diferencial de transformadores, permitindo a verificação de suas eficácias frente a situações reais ou simuladas. / The results of the first hardware implementation of the transformer differential protection algorithms researched in the scope of the Electrical Systems Protection Laboratory - LAPSE of the University of Brasilia are presented in this dissertation. Two devices were developed: a microprocessor-based hardware and a FPGA (Field Programmable Gate Array) SOC (System on a Chip). Through simulated cases in software ATP (Alternative Transient Program), the behavior of the phase differential function (87T), the negative sequence (87Q) and restricted earth fault (87REF) have been tested, as well as a blocking harmonic module able to detect inrush currents. The results indicate satisfactory performance with regard to the speed and robustness verified in devices available in the market. In addition, the developed work presents methodology of hardware development that can be applied to other algorithms of protection of power systems developed in the LAPSE, besides the differential protection of transformers, allowing the verification of their efficacies through real or simulated situations.

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.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-02T18:42:24Z No. of bitstreams: 1 2016_MariaLeonorSilvadeAlmeida.pdf: 6245659 bytes, checksum: 6fb9b47e04d1afb99cf5ac2c2ac6eca4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-08T19:25:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_MariaLeonorSilvadeAlmeida.pdf: 6245659 bytes, checksum: 6fb9b47e04d1afb99cf5ac2c2ac6eca4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T19:25:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_MariaLeonorSilvadeAlmeida.pdf: 6245659 bytes, checksum: 6fb9b47e04d1afb99cf5ac2c2ac6eca4 (MD5) / Propõe-se na presente tese um novo algoritmo de proteção diferencial para linhas de transmissão baseado em um inovador plano alfa de potências complexas incrementais, o qual emprega uma característica de restrição simplesmente definida por seu semiplano esquerdo. Para tanto, e considerando o emprego da memória de tensão de sequência positiva desenvolvida, o algoritmo proposto calcula as potências complexas incrementais em cada uma das fases em ambos os terminais da linha. Como a potência é analisada por fase, é possível identificar automaticamente a fase defeituosa, permitindo, assim, o trip segregado por fase. O algoritmo proposto ainda incorpora uma função que detecta a ocorrência de distúrbios e outra que identifica a ocorrência de chaveamentos, assegurando então a correta operação durante situações de manobras no sistema de potência protegido. Ademais, a proteção diferencial de potência apresentada utiliza uma estratégia simples – quecombina a restrição de harmônicas com um detector de falta externa – capazde evitar a operação inadequada em situações de curto-circuito externo que levem à saturação dos transformadores de corrente. A fim de validar o desempenho do algoritmo, empregou-se o softwareAlternativeTransientsProgram(ATP) para simular uma linha de transmissão, de 500kV e 200km, quando submetida a diversas condições de operação. As simulações realizadas foram divididas em análises transitórias – nasquais se avalia o comportamento da proteção durante situações de curto-circuito e durante manobras de chaveamento na linha – eanálises de sensibilidade paramétrica, nas quais se investiga a influência de cada um dos parâmetros envolvidos no curtocircuito durante o regime permanente de falta. Por fim, realizou-se uma avaliação comparativa da proteção diferencial de potência proposta com a tradicional proteção diferencial de corrente (fundamentada nos elementos de fase e de sequência). Os resultados obtidos revelam que o algoritmo proposto provê uma alternativa apropriada, eficiente, segura e rápida para proteção da linha de transmissão. / The present thesis proposes a new transmission line differential protection algorithm basedon an innovative incremental complex power alpha plane, in which the restraint characteristicis defined simply as its left complex half-plane. In order to do so, and using memorized positivesequence voltage, the proposed algorithm calculates incremental complex power for each phaseat both terminals of the line. As the power is computed for each phase, it is possible to automaticallyidentify the faulty phase, thus allowing the trip segregated by phase. The proposedalgorithm also incorporates a function that detects disturbances nearby the line and anotherfunction that identifies line switching maneuvers, providing correct line protection for differentmaneuver conditions of the protect system. Furthermore, the presented power differential protectionuses a simple strategy - which combines harmonic restriction with an external faultdetector - able to avoid improper operation in situations of external fault with the presence ofsaturated current transformers. Aiming to evaluate the performance of the proposed algorithm,a wide variety of fault scenarios are simulated for a 500 kV transmission line 200 km long usingthe software Alternative Transients Program (ATP). The performed simulations were dividedinto transient analysis – in which the performance of the proposed algorithm during fault situationsand switching maneuvers are evaluated – and parametric sensitivity analysis, in whichthe influence of each variable is analyzed for the fault steady state. Finally, it was performedcomparative evaluation between the proposed power differential protection and the current differential protection traditional (based on the phase and sequence elements). The obtainedresults reveal that the proposed algorithm is an appropriate, efficient, safe and fast alternativefor protection of transmission line.