O avanço tecnológico e a modernização do sistema elétrico de potência trouxeram vários benefícios para uma operação mais robusta. Neste avanço tecnológico surgiram os relés digitais baseados em microprocessador que possuem diversas funcionalidades, dentre elas o ajuste imediato de seus parâmetros. Tal função permite adotar vários ajustes conforme alterações na rede. Porém, realizar a correção dos parâmetros do dispositivo de proteção de sobrecorrente de forma manual, não apenas torna a rede mais vulnerável a falhas humanas, diminuindo a segurança, como também pode ser inviável dependendo do tamanho do sistema. Portanto, um sistema automático seria uma solução para essa dificuldade. Desta forma, este trabalho propõe um ajuste adaptativo, por meio da Lógica Fuzzy, da corrente de pick-up do relé de sobrecorrente. Para tanto, duas variáveis foram levadas em consideração, a corrente pré-falta e a variação da corrente, onde, através da regra de inferência fuzzy, foram definidos diversos conjuntos de termos da variável corrente de pick-up (saída). A implementação e simulação deste equipamento foram realizadas no software Alternative Transients Program - The Electromagnetic Transients Program (ATP-EMTP) tendo em vista se tratar de uma plataforma computacional de livre acesso e utilização a todos aqueles que se interessem pelo tema. Neste trabalho, foram implementados os relés de sobrecorrente temporizados de tempo inverso e instantâneo, com e sem a unidade direcional. Também foi elaborado um sistema de teleproteção para realizar a coordenação dos equipamentos. Uma vez estruturados tais modelos, foram feitos estudos em sistemas teste do IEEE no sentido de demonstrar e avaliar o desempenho dos relés implementados. Os resultados obtidos mostraram as vantagens da utilização do sistema fuzzy implementado, uma vez que ele é capaz de eliminar diferentes tipos de faltas, além de aumentar a velocidade de atuação em sistemas com geração intermitente e com variação de carga. / The technological advance and modernization of the electric power system have brought several benefits for a more robust operation. In this technological advance, microprocessor-based digital relays have emerged with several functionalities, among them the real-time adjustment of their parameters. This function allows to make various adjustments according to changes in the network. However, performing the correction of the overcurrent protection device parameters manually, not only makes the network more vulnerable to human failure, but also may be unfeasible depending on the size of the system. Therefore, an automatic system would be a solution to this difficulty. In this way, this work proposes an adaptive adjustment, through the Fuzzy Logic, of the pick-up current of the overcurrent relay. For that, two variables were taken into account, the pre-fault current and the current variation, in which, through the fuzzy inference rule, several sets of terms of the current variable of pick-up (output) were defined. The implementation and simulation of this equipment was carried out in the software Alternative Transients Program - The Electromagnetic Transients Program (ATP-EMTP) in order to be a computer platform of free access and use to all those who are interested in the subject. In this work, the inverse time and instantaneous overcurrent relays were implemented, with and without the directional unit. A teleprotection system was also developed to carry out equipment coordination. Once these models were structured, studies were done on IEEE test systems in order to demonstrate and evaluate the performance of the implemented relays. The results have confirmed the advantages on the use of fuzzy system, since it was able to eliminate different types of faults, besides increasing the speed of operation in systems with intermittent generation and with variation of load.

O avanço tecnológico e a modernização do sistema elétrico de potência trouxeram vários benefícios para uma operação mais robusta. Neste avanço tecnológico surgiram os relés digitais baseados em microprocessador que possuem diversas funcionalidades, dentre elas o ajuste imediato de seus parâmetros. Tal função permite adotar vários ajustes conforme alterações na rede. Porém, realizar a correção dos parâmetros do dispositivo de proteção de sobrecorrente de forma manual, não apenas torna a rede mais vulnerável a falhas humanas, diminuindo a segurança, como também pode ser inviável dependendo do tamanho do sistema. Portanto, um sistema automático seria uma solução para essa dificuldade. Desta forma, este trabalho propõe um ajuste adaptativo, por meio da Lógica Fuzzy, da corrente de pick-up do relé de sobrecorrente. Para tanto, duas variáveis foram levadas em consideração, a corrente pré-falta e a variação da corrente, onde, através da regra de inferência fuzzy, foram definidos diversos conjuntos de termos da variável corrente de pick-up (saída). A implementação e simulação deste equipamento foram realizadas no software Alternative Transients Program - The Electromagnetic Transients Program (ATP-EMTP) tendo em vista se tratar de uma plataforma computacional de livre acesso e utilização a todos aqueles que se interessem pelo tema. Neste trabalho, foram implementados os relés de sobrecorrente temporizados de tempo inverso e instantâneo, com e sem a unidade direcional. Também foi elaborado um sistema de teleproteção para realizar a coordenação dos equipamentos. Uma vez estruturados tais modelos, foram feitos estudos em sistemas teste do IEEE no sentido de demonstrar e avaliar o desempenho dos relés implementados. Os resultados obtidos mostraram as vantagens da utilização do sistema fuzzy implementado, uma vez que ele é capaz de eliminar diferentes tipos de faltas, além de aumentar a velocidade de atuação em sistemas com geração intermitente e com variação de carga. / The technological advance and modernization of the electric power system have brought several benefits for a more robust operation. In this technological advance, microprocessor-based digital relays have emerged with several functionalities, among them the real-time adjustment of their parameters. This function allows to make various adjustments according to changes in the network. However, performing the correction of the overcurrent protection device parameters manually, not only makes the network more vulnerable to human failure, but also may be unfeasible depending on the size of the system. Therefore, an automatic system would be a solution to this difficulty. In this way, this work proposes an adaptive adjustment, through the Fuzzy Logic, of the pick-up current of the overcurrent relay. For that, two variables were taken into account, the pre-fault current and the current variation, in which, through the fuzzy inference rule, several sets of terms of the current variable of pick-up (output) were defined. The implementation and simulation of this equipment was carried out in the software Alternative Transients Program - The Electromagnetic Transients Program (ATP-EMTP) in order to be a computer platform of free access and use to all those who are interested in the subject. In this work, the inverse time and instantaneous overcurrent relays were implemented, with and without the directional unit. A teleprotection system was also developed to carry out equipment coordination. Once these models were structured, studies were done on IEEE test systems in order to demonstrate and evaluate the performance of the implemented relays. The results have confirmed the advantages on the use of fuzzy system, since it was able to eliminate different types of faults, besides increasing the speed of operation in systems with intermittent generation and with variation of load.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T22:58:46Z No. of bitstreams: 1 JAMILE PINHEIRO NASCIMENTO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 2146495 bytes, checksum: e397e112357d55c0badad1a62f5324cf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T22:58:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JAMILE PINHEIRO NASCIMENTO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 2146495 bytes, checksum: e397e112357d55c0badad1a62f5324cf (MD5) Previous issue date: 2014-08 / Um algoritmo de proteção adaptativa para solucionar o problema da proteção de sistemas com geração distribuída é proposto. O algoritmo modifica as configurações dos relés de forma on-line, utilizando como informação de entrada, os estados dos disjuntores. Ao final, constatou-se que mesmo com a entrada ou saída dos geradores distribuídos, o sistema de distribuição continuou a ser protegido. Para validar o algoritmo utilizou-se um sistema-teste do IEEE e o Real Time Digital Simulator (RTDS). / An adaptive protection algorithm to solve protecting systems with distributed generation problem is proposed. The algorithm modifies relays settings on on-line form, using circuit breakers state as input information. At the end, it was found that even with the input or output of distributed generators, distribution system continued to be protected. To validate the algorithm it was used an IEEE test system and the Real Time Digital Simulator (RTDS).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims to optimize the coordination of microprocessor-based directional overcurrent relays in power systems using Binary Integer Programming (BIP). Two new mathematical models of BIP are presented. The first determines only the Time Multiplier of each relay, while the second determines simultaneously the Time Multiplier and Current Multiplier of each relay. These models have a great advantage over the Linear Programming (LP) and Nonlinear Programming (NLP) models to determine the relay settings directly within the range provided by these instead of the LP and NLP which use continuous variables. Thus, it avoids the rounding of settings to the closest values available in the relays, which can cause failures in coordination. Still, the algorithms used to solve these BIP models do not require an initial guess, unlike what happens in NLP, and the search from getting trapped in local minima. This paper presents the NLP and LP models considered and the necessary changes in order to obtain the two new BIP models. To validate the new mathematical models of coordination of overcurrent relays and compare them with the models which use continuous variables, the proposed methodology is applied in phase and earth protection of two test systems of different sizes considering whether or not the instantaneous unit of each relay. The results are evaluated in terms of the Objective Function, the obtained settings and operating times of relays for faults within the zone of primary protection. Thus, it is shown that the proposed models have the ability to determine the optimal solution of the problem in a reduced computational time and without the need to make any changes to the final solution. These models can also integrate a software aid to decision making by the protection engineer, allowing to interact in the construction of mathematical model to customize the final solution. / Este trabalho visa otimizar a coordenação de relés de sobrecorrente direcionais microprocessados em sistemas elétricos de potência com o auxílio da Programação Inteira Binária (PIB). Dois novos modelos matemáticos de PIB são apresentados. O primeiro determina somente o Multiplicador de Tempo de cada relé, enquanto que o segundo determina simultaneamente o Multiplicador de Tempo e o Multiplicador de Corrente de cada relé. Esses modelos possuem como grande vantagem em relação aos modelos de Programação Linear (PL) e de Programação Não Linear (PNL) a determinação dos ajustes dos relés diretamente dentro da faixa por estes disponibilizada, ao contrário desses últimos que utilizam variáveis contínuas. Dessa forma, evita-se o arredondamento dos ajustes para os valores mais próximos disponíveis nos relés, o que pode causar falhas na coordenação. Ainda, os algoritmos destinados à resolução desses modelos de PIB não necessitam de um valor inicial, ao contrário do que ocorre na PNL, e evita-se que a solução fique estagnada em ótimos locais durante o processo de busca. Este trabalho apresenta os modelos de PNL e PL considerados e as alterações necessárias para que se obtenha os dois novos modelos de PIB. Para validar os novos modelos de coordenação de relés de sobrecorrente e compará-los com os modelos que utilizam variáveis contínuas, a metodologia proposta é aplicada na proteção de fase e de neutro de dois sistemas teste de diferentes portes considerando, ou não, a unidade instantânea de cada relé. Os resultados são avaliados em termos da Função Objetivo, dos ajustes obtidos e dos tempos de operação dos relés para faltas dentro da zona de proteção primária. Desse modo, é demonstrado que os modelos propostos têm a capacidade de determinar a solução ótima do problema em um tempo computacional reduzido e sem a necessidade de se realizar quaisquer modificações na solução final. Esses modelos podem, ainda, integrar um software de auxílio à tomada de decisões por parte do engenheiro de proteção, permitindo a interação na construção do modelo matemático para que a solução final seja personalizada.