Nos sistemas de distribuição, a grande ramificação, radialidade, heterogeneidade, dinâmica das cargas e demais particularidades, impõem dificuldades à localização de faltas, representando um desafio permanente na busca por melhores indicadores de continuidade e confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. A regulação incisiva dos órgãos do setor, a penetração de geração distribuída e a tendência de modernização trazida pelas redes inteligentes, demandam detalhados estudos para readequação dos sistemas elétricos a conjuntura atual. Neste contexto, esta tese propõe o desenvolvimento de uma metodologia para localização de faltas em sistemas de distribuição empregando a capacidade dos medidores inteligentes de monitoramento e de aquisição de tensão em diferentes pontos da rede elétrica. A abordagem proposta baseia-se na estimação, por ferramentas de aprendizado de máquina, das impedâncias de sequência zero e positiva entre os pontos de alocação dos medidores inteligentes e de ocorrência de falta, e do estado de sensibilização destes medidores frente a correntes de falta. Assim, calculando-se as respectivas distâncias elétricas em função das impedâncias estimadas e definidas as direções das mesmas em relação a topologia da rede, busca-se identificar o ponto ou área com maior sobreposição de distâncias elétricas como o local ou a região de maior probabilidade da falta em relação aos medidores inteligentes. Para tanto, faz-se uso combinado de ferramentas convencionais e inteligentes pela aplicação dos conceitos de análise de sistemas elétricos, diagnóstico dos desvios de tensão, e classificação de padrões por meio da técnica de aprendizado de máquina denominada Árvore de Decisão. Os resultados obtidos pela aplicação desta metodologia demonstram que o uso de informações redundantes fornecidas pelos medidores inteligentes minimiza os erros de estimação. Além disso, para a maior parte dos casos testados o erro absoluto máximo de localização da falta se concentra entre 200 m e 1000 m, o que reduz a busca pelo local de ocorrência da falta pelas equipes de manutenção da rede elétrica. / In distribution systems, the dense branching, radial pattern, heterogeneity, dynamic of the loads, and other characteristics create several difficulties in defining the fault location, representing a great challenge in the search for better continuity and reliability indicators of the electrical energy supply. The intense government regulations, the increasing use of distributed generation, and the trend towards modernization via smart grids require a detailed study in order to upgrade the current systems. In this context, this thesis proposes a methodology development for fault location in distribution systems with the use of smart meters monitors and the acquisition of voltage at different points in the electrical network. The proposed method is based on the estimation, using machine learning, of the state of awareness of smart meters across the fault currents and of the zero and positive sequence impedance between the location of these meters and of the fault occurrence. Therefore, by calculating the electrical distances as a function of the estimated impedances and defining its the direction in relation to the network topology, the point/region with the biggest superposition of the electrical distances can be assigned as the point/region with the highest probability of fault occurrence in relation to the smart probes. For this purpose, a machine learning technique named decision tree is used to apply concept analyses to the electrical systems, diagnosis of voltage deviations, and pattern recognition of the electrical systems. The results obtained by the application of this methodology demonstrate that the use of redundant information provided by the smart meters minimizes estimation errors. In addition, for most of the cases tested, the maximum absolute error of the fault location is concentrated between 200 m and 1000 m, which reduces the search for the fault location by the maintenance teams of the electrical network.

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Jozué Vieira Filho / Banca: Arturo Suman Bretas / Resumo: Neste trabalho é proposta uma técnica de otimização para alocar medidores dispersos de tensão em alimentadores radiais aéreos de distribuição baseada na metaheurística Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP), com o objetivo de melhorar o desempenho de algoritmos de localização de faltas que utilizam informações esparsas de tensão e, simultaneamente, fazer o controle em tempo real do nível de tensão do alimentador operando sob diferentes cenários. No modelo de programação proposto para alocar os medidores considera-se a natureza estocástica das variáveis envolvidas no problema relacionado com o estudo de contingências em sistemas de energia elétrica, ou seja: carregamento dos transformadores da rede no instante de ocorrência da falta, impedância de falta, probabilidade de falhas e erros de medição dos medidores dispersos de tensão, probabilidade de ocorrer qualquer um dos tipos de faltas possíveis, entre outros. O modelo da função objetivo contempla a localização de faltas com boa precisão para qualquer algoritmo que utiliza medições esparsas de tensão e os menores valores de magnitudes de tensão no alimentador, operando em condições normais ou sob contingências. Apresentam-se resultados de testes com a metodologia proposta para dois alimentadores reais de distribuição de energia elétrica. O primeiro alimentador é de médio porte, tensão nominal de 13,8 kV e possui 134 barras. O segundo alimentador é de grande porte, tensão nominal de 11,4 kV e possui 3287 barras. / Abstract: This work proposes an optimization technique to allocate voltage measurement devices on radial overhead electric power distribution feeders based on Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) metaheuristic, aiming at improving the performance of algorithms for fault location using sparse voltage information, while making the real time control of the feeder's operating voltage under different scenarios. The proposed programming model to allocate the devices considers the nature of the stochastic variables involved in the problem with the study of contingencies in electric power systems: loading of the network transformers at time of occurrence of failure, fault impedance, probability of failures and errors of measurement of dispersed voltage devices, likelihood that any of the possible types of faults occur, among others. The model's objective function includes the faults location procedure with good precision for any algorithm that uses sparse measurements of voltage and the lowest values of the magnitudes of voltage feeder, operating under normal conditions or contingencies. Test results with the proposed methodology applied to simulated data of two real life feeders are presented. The first feeder is medium size, rated voltage of 13.8 kV and has 134 bars. The second feeder is large, rated voltage of 11.4 kV and has 3287 bars. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-27Bitstream added on 2014-06-13T19:14:29Z : No. of bitstreams: 1 watanabe_l_me_ilha.pdf: 2840433 bytes, checksum: dfba204f1b82da88aa2da2eca31e1d20 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Nos últimos anos, tem havido um grande interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas, pois se preocupam cada vez mais com a segurança, havendo assim, a necessidade de supervisão e monitoramento dos sistemas para que as falhas sejam evitadas ou sanadas o mais rápido possível. Determinados parâmetros em sistemas reais como massa, rigidez e amortecimento, podem variar devido ao aparecimento de falhas ou ao próprio desgaste natural dos componentes. Um aparecimento de trincas pode provocar perdas econômicas ou até conduzir a situações perigosas com paradas abruptas das máquinas e/ou equipamentos. Através do auxílio de modelos teóricos bem definidos, métodos de identificação de parâmetros, observadores de estado e auxílio à decisão foi possível desenvolver uma metodologia para detecção e localização de trincas em estruturas reticuladas, dando ênfase às tridimensionais. Foi possível detectar e localizar a trinca já no seu início e acompanhar sua propagação para uma possível parada programada. Foi utilizada a metodologia dos observadores de estado, que pode reconstruir os estados não medidos ou os valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Foi construída uma estrutura reticulada no Laboratório para validação da metodologia desenvolvida e os resultados foram bastante satisfatórios / In recent years there has been a great interest of industry in developing new techniques for detection and location of faults, because they worry more about security, so there is the need for supervision and monitoring systems so that failures are avoided or remedied as soon as possible. Certain parameters in real systems such as mass, stiffness and damping can vary due to some failures to own or wear and tear of components. An appearance of cracks can cause economic loss or even lead to dangerous situations with abrupt stopping of machines and/or equipment. Through the aid of well-defined theoretical models, methods of parameter identification, state observers and aid the decision was possible to develop a methodology for detecting and locating cracks in frame structures, emphasizing the three-dimensional. It was possible to detect and locate the crack already in its early stages and monitor its spread to a possible shutdown. Methodology was applied for observer status, which can reconstruct the unmeasured states or values from points of difficult access in the system. A reticulated structure was built at the Laboratory for validation of the methodology and the results were very satisfactory

Muitas habilidades são requeridas aos engenheiros para o sucesso no âmbito do desenvolvimento de produtos. O constante lançamento de novos produtos, associado às crescentes exigências dos clientes e usuários exigem abordagens sistemáticas e proativas da engenharia de projeto. Dado que muitas falhas têm origens prematuras no ciclo de desenvolvimento, ferramentas de identificação de modos de falhas são usadas a fim de prevenir essas ocorrências. Mesmo o método mais tradicional e difundido, a Análise de Modo e Efeitos de Falha (FMEA), não é suficiente por si só. Nesse contexto, esta pesquisa objetivou avaliar o potencial de identificação de falhas potenciais da metodologia Determinação Antecipada de Falha (AFD). Essa ferramenta é derivada da Teoria de Solução Inventiva de Problemas (TRIZ) e recomendada na literatura por encorajar a criatividade sistemática em sua abordagem, porém inexistia a comprovação de sua eficácia. Dessa forma, na metodologia deste trabalho, foram desenvolvidos experimentos por meio de um minicurso teórico-prático sobre ambas ferramentas de predição de falhas (FMEA e AFD) direcionados a alunos de graduação em engenharia para capacitação e aplicação das metodologias. Os estudantes são acessíveis e bastante utilizados nas pesquisas de engenharia de projeto para validações de métodos. Os resultados foram colhidos por meio de formulários ao longo da atividade e embasaram esta pesquisa. Do total de 105 alunos de cinco universidades de Curitiba-PR, a uma significância de 5% e precisão de 9,5%, observou-se que ambas as ferramentas foram bem avaliadas. Comparada à FMEA, a ferramenta AFD foi mais recomendada para o desenvolvimento de produto (59%), enquanto que 61% sugeriram a FMEA para resolução de casos complexos. Embora a AFD tenha sido avaliada como mais robusta (50%) e tão eficiente quanto a FMEA, 60% dos estudantes afirmaram que a FMEA é de mais fácil utilização. Apesar disso, nas aplicações práticas, a AFD mostrou melhores resultados na identificação de falhas e causas potenciais, em 71% dos casos. Esses resultados evidenciaram as potencialidades, e também limitações, da metodologia AFD, mostrando-se um método alternativo e, ainda, pouco explorado na área de desenvolvimento de produto. / Many skills are required for the success of engineers in product development. The constant launch of new products, coupled with the increasing demands of customers and users, requires systematic and proactive approaches to design engineering. Because many faults have premature origins in the development cycle, failure mode identification tools are used to prevent such occurrences. Even the most traditional and widespread method, the Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), is not enough by itself. In this context, this research aimed to evaluate the potential of identification of faults by Anticipatory Failure Determination (AFD) methodology. This tool is derived from the Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ) and recommended in the literature for encouraging systematic creativity in its approach, but its evidence of effectiveness was inexistent. Thus, in the methodology of this work, experiments were developed through a theoretical-practical mini-course on both fault prediction tools (FMEA and AFD) directed to undergraduate students in engineering for training and application of methodologies. Students are accessible and widely used in design engineering surveys for method validations. The results were collected through forms throughout the activity and supported this research. From the total of 105 students from five universities in Curitiba-PR, at a significance of 5% and accuracy of 9.5%, it was observed that both tools were well evaluated. Compared to FMEA, the AFD tool was more recommended for product development (59%), while 61% suggested FMEA for complex case resolution. Although AFD was rated as more robust (50%) and as effective as FMEA, 60% of students said that FMEA is easier. Nevertheless, in practical applications, AFD showed a better results in the identification of failures and potential causes in 71% of the cases. These results evidenced the potentialities, and also counterparts, of the AFD methodology, showing an alternative method and, still, little explored in the area of product development.

Muitas habilidades são requeridas aos engenheiros para o sucesso no âmbito do desenvolvimento de produtos. O constante lançamento de novos produtos, associado às crescentes exigências dos clientes e usuários exigem abordagens sistemáticas e proativas da engenharia de projeto. Dado que muitas falhas têm origens prematuras no ciclo de desenvolvimento, ferramentas de identificação de modos de falhas são usadas a fim de prevenir essas ocorrências. Mesmo o método mais tradicional e difundido, a Análise de Modo e Efeitos de Falha (FMEA), não é suficiente por si só. Nesse contexto, esta pesquisa objetivou avaliar o potencial de identificação de falhas potenciais da metodologia Determinação Antecipada de Falha (AFD). Essa ferramenta é derivada da Teoria de Solução Inventiva de Problemas (TRIZ) e recomendada na literatura por encorajar a criatividade sistemática em sua abordagem, porém inexistia a comprovação de sua eficácia. Dessa forma, na metodologia deste trabalho, foram desenvolvidos experimentos por meio de um minicurso teórico-prático sobre ambas ferramentas de predição de falhas (FMEA e AFD) direcionados a alunos de graduação em engenharia para capacitação e aplicação das metodologias. Os estudantes são acessíveis e bastante utilizados nas pesquisas de engenharia de projeto para validações de métodos. Os resultados foram colhidos por meio de formulários ao longo da atividade e embasaram esta pesquisa. Do total de 105 alunos de cinco universidades de Curitiba-PR, a uma significância de 5% e precisão de 9,5%, observou-se que ambas as ferramentas foram bem avaliadas. Comparada à FMEA, a ferramenta AFD foi mais recomendada para o desenvolvimento de produto (59%), enquanto que 61% sugeriram a FMEA para resolução de casos complexos. Embora a AFD tenha sido avaliada como mais robusta (50%) e tão eficiente quanto a FMEA, 60% dos estudantes afirmaram que a FMEA é de mais fácil utilização. Apesar disso, nas aplicações práticas, a AFD mostrou melhores resultados na identificação de falhas e causas potenciais, em 71% dos casos. Esses resultados evidenciaram as potencialidades, e também limitações, da metodologia AFD, mostrando-se um método alternativo e, ainda, pouco explorado na área de desenvolvimento de produto. / Many skills are required for the success of engineers in product development. The constant launch of new products, coupled with the increasing demands of customers and users, requires systematic and proactive approaches to design engineering. Because many faults have premature origins in the development cycle, failure mode identification tools are used to prevent such occurrences. Even the most traditional and widespread method, the Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), is not enough by itself. In this context, this research aimed to evaluate the potential of identification of faults by Anticipatory Failure Determination (AFD) methodology. This tool is derived from the Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ) and recommended in the literature for encouraging systematic creativity in its approach, but its evidence of effectiveness was inexistent. Thus, in the methodology of this work, experiments were developed through a theoretical-practical mini-course on both fault prediction tools (FMEA and AFD) directed to undergraduate students in engineering for training and application of methodologies. Students are accessible and widely used in design engineering surveys for method validations. The results were collected through forms throughout the activity and supported this research. From the total of 105 students from five universities in Curitiba-PR, at a significance of 5% and accuracy of 9.5%, it was observed that both tools were well evaluated. Compared to FMEA, the AFD tool was more recommended for product development (59%), while 61% suggested FMEA for complex case resolution. Although AFD was rated as more robust (50%) and as effective as FMEA, 60% of students said that FMEA is easier. Nevertheless, in practical applications, AFD showed a better results in the identification of failures and potential causes in 71% of the cases. These results evidenced the potentialities, and also counterparts, of the AFD methodology, showing an alternative method and, still, little explored in the area of product development.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MelindaCSC_DISSERT.pdf: 967257 bytes, checksum: 22530a2989a1b62dc6a9df7bffa70ed3 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The electric energy is essential to the development of modern society and its increasing demand in recent years, effect from population and economic growth, becomes the companies more interested in the quality and continuity of supply, factors regulated by ANEEL (Ag?ncia Nacional de Energia El?trica). These factors must be attended when a permanent fault occurs in the system, where the defect location that caused the power interruption should be identified quickly, which is not a simple assignment because the current systems complexity. An example of this occurs in multiple terminals transmission lines, which interconnect existing circuits to feed the demand. These transmission lines have been adopted as a feasible solution to suply loads of magnitudes that do not justify economically the construction of new substations. This paper presents a fault location algorithm for multiple terminals transmission lines - two and three terminals. The location method is based on the use of voltage and current fundamental phasors, as well as the representation of the line through its series impedance. The wavelet transform is an effective mathematical tool in signals analysis with discontinuities and, therefore, is used to synchronize voltage and current data. The Fourier transform is another tool used in this work for extract voltage and current fundamental phasors. Tests to validate the location algorithm applicability used data from faulty signals simulated in ATP (Alternative Transients Program) as well as real data obtained from oscillographic recorders installed on CHESF s lines. / A energia el?trica ? indispens?vel para o desenvolvimento da sociedade moderna e sua crescente demanda nos ?ltimos anos, fruto dos crescimentos populacional e econ?mico, fez com que as concession?rias se tornassem mais comprometidas com a qualidade e a continuidade do fornecimento, fatores que s?o regulamentados pela ANEEL (Ag?ncia Nacional de Energia El?trica). Para que esses fatores sejam atendidos quando ocorre uma falta permanente no sistema, faz-se necess?ria, primeiramente, uma r?pida localiza??o do defeito causador da interrup??o da energia, o que n?o ? uma tarefa t?o simples devido ? complexidade dos sistemas atuais. Um exemplo disso ocorre nas linhas de transmiss?o com m?ltiplos terminais, que interligam circuitos existentes com objetivo de atender ? demanda. Nestas linhas, deriva??es para atender a cargas de porte que n?o justificam economicamente a constru??o de novas subesta??es s?o adotadas como medidas vi?veis para aliviar outros circuitos. Este trabalho prop?e um algoritmo de localiza??o de faltas que ? aplicado em linhas de transmiss?o com m?ltiplos terminais dois e tr?s terminais. O m?todo de localiza??o baseia-se no uso de fasores fundamentais de tens?o e corrente, bem como na representa??o da linha atrav?s de sua imped?ncia s?rie. A Transformada Wavelet ? uma ferramenta matem?tica eficaz na an?lise de descontinuidades de sinais e, por este motivo, ? utilizada na sincroniza??o dos dados de tens?o e corrente oriundos de faltas. A transformada de Fourier ? outra ferramenta utilizada neste trabalho para extra??o dos fasores fundamentais de tens?o e corrente. Para testar e validar a aplicabilidade do algoritmo de localiza??o, utilizaram-se dados de sinais faltosos simulados no ATP (Alternative Transients Program) e tamb?m dados reais obtidos de registradores oscilogr?ficos instalados em linhas da CHESF.

As faltas podem ocorrer em diversos componentes de um sistema elétrico de potência, dentre os quais as linhas de transmissão se destacam como elementos susceptíveis. Devido a suas dimensões físicas, ambiente de operação e interconexão com outros sistemas, a localização exata de uma falta em uma linha de transmissão não é trivial dificultando a tarefa das equipes de manutenção para recomposição do fornecimento de energia. Neste contexto, este trabalho apresenta uma metodologia computacional desenvolvida em ambiente MATLAB® para diagnóstico de faltas em linhas de transmissão baseada na análise de transitórios de alta freqüência nas tensões do sistema. A abordagem desenvolvida neste trabalho inicialmente utiliza a equação de Park para achar a tensão zero, direta e em quadratura e posteriormente detectar a ocorrência da falta através do coeficiente de diferenças. Posteriormente, a teoria de ondas viajantes associada à transformada wavelet contínua são utilizadas objetivando determinar a frequência característica do sinal transitório, a qual é relacionada com o local da falta. Para validar o algoritmo de localização proposto foram realizadas diversas simulações de faltas com o programa ATP (Alternative Transient Program) utilizando dados de uma linha aérea real. A efetividade da abordagem proposta foi avaliada considerando a resistência de falta, o ângulo de incidência da falta e a impedância de curto-circuito do sistema. Os resultados promissores demonstraram a aplicabilidade da formulação proposta para localização faltas em linhas de transmissão aéreas utilizando medições oscilográficas digitais de apenas um terminal. / Faults can occur in several components of an electric power system, among which the transmission line stands out. Due to its physical dimensions, operating environment and interconnection systems, the exact transmission line fault location is non-trivial hindering maintenance crew system restoration. In this context, this work presents a computational methodology developed in MATLAB® environment for fault diagnosis on transmission lines based on voltage high frequency transient analysis. Thus, the approach adopted in this work use firstly the Park equations to find the zero, direct and quadrature voltage and then detect the fault occurrence through the difference coefficient. After, the traveling wave theory associated with continuous wavelet transform application is used for determining the characteristic frequency of the transient signal, which is correlated with the fault location. To validate the proposed fault location algorithm, several fault simulations were executed using ATP software using real overhead line data. The proposed fault location scheme performance was evaluated considering the fault resistance, inception fault angle and short-circuit impedance of the system. The promising results demonstrate the applicability of the proposed formulation for fault location in overhead transmission lines, using one terminal digital oscillographic measurement.

A detecção de um tipo particular de falta, denominado de alta impedância, tem sido há muito tempo um desafio para a engenharia de proteção. Por outro lado, se a detecção é realizada com sucesso, ações preventivas e de manutenção devem ser tomadas para evitar prejuízos potenciais. Nesse contexto, os métodos de localização de faltas assumem importante papel, pois contribuem para a rápida restauração do sistema. Entretanto, os métodos clássicos, em particular as formulações a um terminal, não consideram modelos realísticos de faltas de alta impedância na sua formulação. Este tipo de falta se caracteriza pelo contato de um condutor energizado com uma superfície de elevada resistência elétrica, em que o comportamento da tensão em função da corrente apresenta uma característica não linear. Desta forma, esta tese propõe uma nova formulação para a localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia elétrica, com medições a um terminal, que considere tal efeito. A formulação é proposta para estimar a distância da falta em linhas de distribuição utilizando o método de estimação por mínimos quadrados, desenvolvendo um modelo no domínio do tempo do sistema elétrico e um modelo de falta de alta impedância composto por diodos antiparalelos. Mediante o modelo do sistema elétrico, é possível estimar a distância da falta, juntamente com os parâmetros da falta de alta impedância, usando sinais provenientes de um terminal, como um problema de otimização. Primeiramente, não considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo linear no domínio do tempo é obtido e um estimador de mínimos quadrados linear é proposto. Posteriormente, considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo não linear no domínio do tempo é obtido e um algoritmo de descida é proposto para a estimação dos parâmetros. Os estudos de caso foram realizados no sistema de 13 barras da IEEE modelado no Alternative Transient Program. Em todas as condições simuladas, os resultados obtidos mostraram um desempenho similar da técnica proposta com ou sem a consideração da capacitância das linhas, sendo assim, por simplicidade, optou-se pela desconsideração da capacitância. Os resultados evidenciaram que a técnica de localização de faltas proposta não mostra diferença no seu desempenho com variações do ângulo de incidência da falta e melhora quando o carregamento do sistema diminui. O erro relacionado à estimativa da distância da falta mostra-se, em geral, superior ao erro cometido ao estimar os parâmetros da falta de alta impedância. Por outro lado, os estudos de caso mostram um grande potencial para aplicar a técnica proposta como um detector e classificador de faltas de alta impedância. / High impedance fault location has always been a challenge for protection engineering. On the other hand, if this task is successfully realized maintenance action could be performed in order to avoid potential injuries. For an effective protection scheme the high impedance fault location should be performed, but a lack of research on this area is noted. This thesis proposes a new analytical formulation for high impedance fault location in power systems. The approach is developed in time domain, considering a high impedance fault model composed by two antiparallel diodes. Using this model, the fault distance and fault parameters are estimated as a minimization problem, allowing the location of the fault using one terminal signals. Firstly, the line capacitance is not considered and a linear model in time domain is obtained. In this case, the linear least square estimator is used for parameter estimation. In a second moment, the line capacitance is considered and a non-linear model in time domain is obtained. Hence, a steepest descent based estimator is proposed in order to estimate the parameters. Studies were carried out with the IEEE 13 bus modeled in the Alternative Transient Program. In view of the test results, the non-consideration of line capacitance resulted in similar accuracy in relation to its consideration. The method also is insensitive to the fault inception instant and the reduction of system load reduces the errors related to the estimations. The error related to fault distance estimation is in general greater than the estimation of the high impedance fault parameters. On the other hand, case studies shows the great potential of the technique as a high impedance fault detector method.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / This paper presents an automatic fault location method in transmission lines based on the Travelling Waves Theory (TWT) using the Stockwell Transform (ST) to determine the travelling waves propagation time and the dominant frequency of transient signals generated by faults. The method considers the case where there is no communication between terminals or loss of synchronism between the devices responsible for estimating the location of faults using, therefore, only data from one terminal. Single-phase faults only involving one of the phases and the earth area evaluated, which occur in the first half of a transmission line of unknown parameters. It is observed that the method (i) wasnât sensitive to fault resistance variations and inception angle and (ii) the obtained results presented errors between 0,10% and 5,82% for faults that occurred between 7km and 99km from the monitoring terminal. To improve the accuracy of estimating the fault location, an Artificial Neural Network (ANN) of the type MLP (Multi-Layer Perceptron) is designed, and trained with characteristics extracted from the faulty signals using ST. The ATP (Alternative Transient Program) software was adopted for simulation of a three phase transmission line which voltage signals were sampled at 200kHz. The simulations were performed exploring 1280 combinations of the following parameters: fault locations, fault resistances and inception angle. The method was developed using the software MATLABÂ. According to the obtained results, the combination of ST with ANN presented better results than the application of ST and TWT. Such improvement is highlighted for the estimation of fault location at greater distances from the monitoring terminal, with errors between 0,02% and 1,56% for faults that occurred between 7km and 99km from the monitoring terminal. / Este trabalho apresenta um mÃtodo automÃtico de localizaÃÃo de faltas em linhas de transmissÃo baseado na Teoria das Ondas Viajantes (TOV) utilizando a Transformada de Stockwell (TS) para determinaÃÃo dos tempos de propagaÃÃo das ondas viajantes e da frequÃncia dominante dos sinais transitÃrios gerados pelas situaÃÃes de falta. O mÃtodo considera o caso em que nÃo hà comunicaÃÃo entre terminais ou hà perda de sincronismo entre os equipamentos responsÃveis pela estimaÃÃo da localizaÃÃo das faltas utilizando, portanto, dados provenientes de apenas um terminal. Consideram-se faltas monofÃsicas envolvendo uma das fases e a terra, as quais ocorrem na primeira metade de uma linha de transmissÃo de parÃmetros desconhecidos. Observa-se que o mÃtodo (i) nÃo se mostrou sensÃvel a variaÃÃes de resistÃncia de falta e Ãngulo de incidÃncia e (ii) os resultados obtidos apresentam erros entre 0,10% e 5,82% para faltas que ocorreram entre 7km e 99km do terminal de monitoramento. Para a melhoria da precisÃo na estimaÃÃo da localizaÃÃo das faltas foi projetada uma Rede Neural Artificial (RNA) do tipo MLP (Multi-Layer Perceptron), treinada a partir de caracterÃsticas dos sinais faltosos extraÃdas atravÃs da TS. Foram utilizados os sinais trifÃsicos de tensÃo amostrados na frequÃncia de 200kHz gerados a partir de simulaÃÃes no software ATP (Alternative Transiente Program), no qual foram realizadas 1280 simulaÃÃes explorando diversas localizaÃÃes e resistÃncias de falta e Ãngulo de incidÃncia. O mÃtodo foi aplicado utilizando o software MATLABÂ. De acordo com os resultados obtidos, a combinaÃÃo da TS e RNA projetada apresentou melhores resultados do que a aplicaÃÃo da TS e TOV, destacando-se na estimaÃÃo da localizaÃÃo de faltas que ocorreram a maiores distÃncias do terminal de monitoramento, com erros entre 0,02% e 1,56% para faltas que ocorreram entre 7km e 99km do terminal de monitoramento.

Este trabalho traz a aplicação da transformada wavelet (TW) para analisar os transitórios de alta freqüência em um sistema de transmissão causados por uma falta sustentada, com o objetivo de se determinar a precisa localização da mesma. A TW, ferramenta matemática empregada neste trabalho, é uma transformação linear muito parecida com a transformada de Fourier, com uma importante diferença: ela permite a localização no tempo de diferentes componentes de freqüência de um dado sinal. Esta localização permite a detecção no tempo da ocorrência de distúrbios abruptos, tais como os transitórios ocasionados por situações de faltas. Os sinais de ondas viajantes geradas pela ocorrência da falta aparecem como distúrbios superpostos aos sinais de freqüência fundamental que são registrados pelos relés. Processando-se estes sinais pelo emprego da TW, esta pode revelar o tempo de propagação dos sinais analisados entre o ponto de ocorrência do distúrbio e a localização física do relé. Conseqüentemente, dispondo-se do intervalo de tempo entre as ondas sobre uma dada linha de transmissão, a distância do ponto de falta pode então ser facilmente determinada, sendo esta a filosofia adotada neste trabalho. O problema delineado é abordado através da implementação prática de um algoritmo computacional. Nesta implementação, o usuário pode escolher a técnica de localização a ser empregada, utilizando-se de dados registrados em um ou em ambos os terminais da linha, conforme a sua necessidade e/ou disponibilidade dos recursos necessários. Com o objetivo de testar e validar a aplicabilidade do algoritmo de localização de faltas, utilizou-se de dados de sinais faltosos obtidos através de simulações do software ATP (Altenative Transients Program), levando-se em conta vários tipos de falta em diferentes localizações ao longo da linha, com diferentes ângulos de incidência, resistências de falta, freqüência de amostragem do sinal, etc. Também foi verificada a influência do acoplamento mútuo em caso de circuitos duplos de transmissão. Os resultados alcançados pelo algoritmo são promissores e demonstram uma ótima precisão e aplicabilidade do método proposto. / This work presents a wavelet transform (WT) application to analyze the high frequency transients in a transmission line caused by a fault, with the purpose of determining its accurate location. The WT is very similar to Fourier Transform (FT), with an important difference: it allows the time determination of different frequency components of a signal. This skill allows the detection of the time of the disturbance occurrence, such as fault transients. The traveling waves generated by the fault occurrence appear as superimposed disturbances on the power frequency signals recorded by the relay. By processing these signals using the WT, the propagation time between the fault point and the relay location can be determined. Consequently, the distance of the fault point can be easily calculated. The delineated problem is boarded through the practical implementation of a computational algorithm. In this implementation, the user can choose the location technique to be employee, using data registered in one or both the terminals of the line, according to the necessity and/or availability of the data. In order to evaluate the applicability of the proposed scheme, the simulation of the transmission line in a faulty condition was utilized. This work makes use of a digital simulator of a faulted EHV (Extra High Voltage) transmission lines known as Alternative Transients Program (ATP). A typical transmission line from CESP (Companhia Energética de São Paulo) were utilized. The simulated data obtained was very close to that found in practice. This study takes into account single phase to ground faults, phase-to-phase faults, phase-phase to ground and three phase faults. The data set was composed of various fault situations considering different fault locations, fault resistances and fault inception angles. The influence of the sampled rate used was also verified as well as the mutual coupling in case of double transmission circuits. The test results reached for the algorithm are promising and demonstrate a highly satisfactory degree of accuracy and applicability of the proposed method.