Este trabalho propõe uma nova metodologia para a solução do problema de coordenação de relés direcionais de sobrecorrente em sistemas de transmissão em malha. São utilizadas informações sobre a atuação do relé como dispositivo de proteção principal (ou retaguarda local no caso de se considerar o relé de distância) e também de sua atuação como proteção de retaguarda remota, fornecendo uma base mais sólida para definição dos ajustes. A partir de uma série de critérios determinados de acordo com a instalação, define-se uma área de ajuste do relé, diretamente sobre sua curva de atuação. Sobre esta área, aplica-se um método de otimização capaz de encontrar o melhor ajuste possível para o dispositivo em análise. A metodologia é aplicada sem a necessidade de uma análise topológica do sistema, sendo que as informações da localização do relé e sua integração com os outros dispositivos de proteção são resumidas durante o estudo de curto-circuito, que fornece os dados de entrada para a metodologia. O algoritmo resume os critérios de coordenação em pontos de referência, de modo que a análise é feita relé a relé, eliminando assim problemas comuns como o de tratamento de banco de dados e ganhando em agilidade e simplicidade no tratamento do problema. A resposta fornecida é bastante intuitiva, sendo fácil entender os resultados obtidos e quais seriam as implicações caso na prática sejam necessárias adequações à instalação. / This work proposes a new methodology to solve the problem of coordination of directional overcurrent relays in meshed transmission systems. Using information about the operation of the directional relay as primary protection (or local backup, in the case of considering the distance relay) and also its role as remote backup protection, the methodology provides a more solid basis for defining settings. Based on a series of criteria determined in accordance with the installation, an area of relay feasible settings is defined directly over their time-overcurrent curve. On this area, an optimization method is applied to find the best possible setting for the device under analysis. The method is applied without the need for topological analysis of the system, and the information of the relay location and its integration with other protective devices are summarized during the short circuit study, which provides the input data for the methodology. The algorithm summarizes the criteria of coordination in landmarks and the analysis is performed relay by relay, thus common problems are eliminated, such as database treatment, gaining agility and simplicity in treating the problem. The answer provided is extremely intuitive, making it easy to understand the results and what would be the implications in case of, in practice, be necessary to perform adjustments to fit with the installation.

Este trabalho propõe uma nova metodologia para a solução do problema de coordenação de relés direcionais de sobrecorrente em sistemas de transmissão em malha. São utilizadas informações sobre a atuação do relé como dispositivo de proteção principal (ou retaguarda local no caso de se considerar o relé de distância) e também de sua atuação como proteção de retaguarda remota, fornecendo uma base mais sólida para definição dos ajustes. A partir de uma série de critérios determinados de acordo com a instalação, define-se uma área de ajuste do relé, diretamente sobre sua curva de atuação. Sobre esta área, aplica-se um método de otimização capaz de encontrar o melhor ajuste possível para o dispositivo em análise. A metodologia é aplicada sem a necessidade de uma análise topológica do sistema, sendo que as informações da localização do relé e sua integração com os outros dispositivos de proteção são resumidas durante o estudo de curto-circuito, que fornece os dados de entrada para a metodologia. O algoritmo resume os critérios de coordenação em pontos de referência, de modo que a análise é feita relé a relé, eliminando assim problemas comuns como o de tratamento de banco de dados e ganhando em agilidade e simplicidade no tratamento do problema. A resposta fornecida é bastante intuitiva, sendo fácil entender os resultados obtidos e quais seriam as implicações caso na prática sejam necessárias adequações à instalação. / This work proposes a new methodology to solve the problem of coordination of directional overcurrent relays in meshed transmission systems. Using information about the operation of the directional relay as primary protection (or local backup, in the case of considering the distance relay) and also its role as remote backup protection, the methodology provides a more solid basis for defining settings. Based on a series of criteria determined in accordance with the installation, an area of relay feasible settings is defined directly over their time-overcurrent curve. On this area, an optimization method is applied to find the best possible setting for the device under analysis. The method is applied without the need for topological analysis of the system, and the information of the relay location and its integration with other protective devices are summarized during the short circuit study, which provides the input data for the methodology. The algorithm summarizes the criteria of coordination in landmarks and the analysis is performed relay by relay, thus common problems are eliminated, such as database treatment, gaining agility and simplicity in treating the problem. The answer provided is extremely intuitive, making it easy to understand the results and what would be the implications in case of, in practice, be necessary to perform adjustments to fit with the installation.

A proteção de sistemas de energia elétrica possui papel extremamente importante no aspecto de garantir o fornecimento de energia de maneira segura e confiável. Assim, a ação indevida ou a não atuação deste sistema de proteção pode causar danos materiais ou econômicos tanto para as concessionárias quanto para os consumidores de energia elétrica. Dessa forma, o sistema de proteção deve estar bem ajustado para que possa garantir suas funções, sendo sensível, seletivo, confiável e rápido. Para tanto, uma boa coordenação entre os relés de proteção deve ser estabelecida. No caso de um sistema de transmissão, o qual costuma ser um sistema malhado, a proteção é comumente realizada por relés de distância aliados a relés de sobrecorrente com unidade direcional, sendo que estes funcionam como elemento de retaguarda daqueles. O processo de ajuste desses relés é um trabalho muito difícil e demorado, que pode ainda estar sujeito a erros do engenheiro de proteção responsável pelo estudo. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia baseada na otimização por enxame de partículas que obtenha automaticamente os ajustes desses relés de forma a garantir a coordenação e seletividade entre eles, tornando assim o processo de ajuste mais rápido e preciso. Dessa forma, essa metodologia pode constituir uma ferramenta de auxílio muito favorável ao engenheiro de proteção. Além disso, como em todo problema de otimização, a função objetivo e as restrições foram definidas de maneira a retratar o problema de coordenação envolvendo tanto os relés de distância quanto os direcionais de sobrecorrente. A metodologia foi aplicada a dois sistemas, um fictício com 16 relés e um sistema de transmissão real com 44 relés, sendo que em ambos os casos ela apresentou resultados bastante satisfatórios proporcionando ajustes bem coordenados. / Electrical power systems protection has a very important role in the aspect of ensuring energy supply with safety and reliability. Thus, improper action or non-actuation of this protection system can cause materials and/or economics damages to electricity utilities as well as ordinary energy consumers. Therefore the protection system must be well adjusted so it can ensure its functions and thus being sensible, selective, reliable and fast. In order to achieve these characteristics, the protective relays must be well coordinated. In the case of meshed transmission systems, the protection is generally performed by distance relays as primary protection associated with directional overcurrent relays as backup protection. The process of adjusting these relays is very tough, slow and it can even be subject to the protection engineer mistakes. In this context, this work aims to develop a particle swarm optimization based methodology that can automatically obtain these relays adjusts so they can ensure relays coordination and selectivity, and then make this setting process faster and more precise. Thus, this methodology may provide a very favorable tool to aid the protection engineer. Moreover, as in any optimization problem, the objective function and the constraints were defined to represent the coordination problem involving both distance and directional overcurrent relays. The methodology was applied to two systems, a fictitious with 16 relays and a real transmission system with 44 relays, and in both cases it showed satisfactory results providing well-coordinated settings.

A proteção de sistemas de energia elétrica possui papel extremamente importante no aspecto de garantir o fornecimento de energia de maneira segura e confiável. Assim, a ação indevida ou a não atuação deste sistema de proteção pode causar danos materiais ou econômicos tanto para as concessionárias quanto para os consumidores de energia elétrica. Dessa forma, o sistema de proteção deve estar bem ajustado para que possa garantir suas funções, sendo sensível, seletivo, confiável e rápido. Para tanto, uma boa coordenação entre os relés de proteção deve ser estabelecida. No caso de um sistema de transmissão, o qual costuma ser um sistema malhado, a proteção é comumente realizada por relés de distância aliados a relés de sobrecorrente com unidade direcional, sendo que estes funcionam como elemento de retaguarda daqueles. O processo de ajuste desses relés é um trabalho muito difícil e demorado, que pode ainda estar sujeito a erros do engenheiro de proteção responsável pelo estudo. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia baseada na otimização por enxame de partículas que obtenha automaticamente os ajustes desses relés de forma a garantir a coordenação e seletividade entre eles, tornando assim o processo de ajuste mais rápido e preciso. Dessa forma, essa metodologia pode constituir uma ferramenta de auxílio muito favorável ao engenheiro de proteção. Além disso, como em todo problema de otimização, a função objetivo e as restrições foram definidas de maneira a retratar o problema de coordenação envolvendo tanto os relés de distância quanto os direcionais de sobrecorrente. A metodologia foi aplicada a dois sistemas, um fictício com 16 relés e um sistema de transmissão real com 44 relés, sendo que em ambos os casos ela apresentou resultados bastante satisfatórios proporcionando ajustes bem coordenados. / Electrical power systems protection has a very important role in the aspect of ensuring energy supply with safety and reliability. Thus, improper action or non-actuation of this protection system can cause materials and/or economics damages to electricity utilities as well as ordinary energy consumers. Therefore the protection system must be well adjusted so it can ensure its functions and thus being sensible, selective, reliable and fast. In order to achieve these characteristics, the protective relays must be well coordinated. In the case of meshed transmission systems, the protection is generally performed by distance relays as primary protection associated with directional overcurrent relays as backup protection. The process of adjusting these relays is very tough, slow and it can even be subject to the protection engineer mistakes. In this context, this work aims to develop a particle swarm optimization based methodology that can automatically obtain these relays adjusts so they can ensure relays coordination and selectivity, and then make this setting process faster and more precise. Thus, this methodology may provide a very favorable tool to aid the protection engineer. Moreover, as in any optimization problem, the objective function and the constraints were defined to represent the coordination problem involving both distance and directional overcurrent relays. The methodology was applied to two systems, a fictitious with 16 relays and a real transmission system with 44 relays, and in both cases it showed satisfactory results providing well-coordinated settings.