Recentes avanços em relação aos dispositivos semicondutores utilizados no processo de conversão CA/CC levaram à aplicação de conversores fonte de tensão, do inglês Voltage Source Converter (VSC), na transmissão de energia elétrica em altas tensões e corrente contínua, do inglês High Voltage Direct Current (HVDC). Uma das vantagens da utilização de VSCs é simplificr o processo de criação de redes HVDC com múltiplos terminais, identificadas pela sigla em inglês Multi-terminal HVDC (MTDC). Entretanto, a severidade das faltas em linhas CC, aliada à fragilidade dos conversores, exige a utilização de algoritmos capazes de identificar corretamente a ocorrência de faltas em um reduzido intervalo de tempo. Neste sentido, este trabalho tem por objetivo a elaboração de uma nova metodologia de proteção que possa ser aplicada na proteção primária de sistemas HVDC, especialmente para redes MTDC. Para tanto, foi elaborado um modelo detalhado de rede MTDC com três terminais e, a partir dos dados obtidos por meio de extensivas simulações de falta, foram identificadas características dos sinais de corrente na linha CC capazes de auxiliar na proteção da rede. Pela utilização da Transformada wavelet, análise de componentes principais e sistemas Genético-Fuzzy, foi possível a elaboração de um algoritmo de proteção sem comunicação, rápido, confiável e seletivo para utilização em redes MTDC. Adicionalmente, foi realizada a implementação em hardware do algoritmo proposto, evidenciando sua aplicabilidade em sistemas reais. A metodologia proposta foi capaz de garantir seletividade, confiabilidade e velocidade de atuação ao sistema de proteção, identificando corretamente faltas nos condutores CC em menos de 1,5 ms. / Recent progress regarding semiconductor devices used in AC/DC conversion led to the use of Voltage Source Converters (VSC) in High Voltage Direct Current (HVDC) power transmission systems. AN advantage of using VSCs it to simplify the creation of Multi-terminal HVDC (MTDC) networks. However, the severity of DC faults, combined with the converters vulnerability, requests the use of algorithms able to correctly identify fault occurrences in a short period of time. Therefore, this work aims to elaborate a new primary protection methodology that could be applied to HVDC systems, especially in MTDC networks. For this purpose, a detailed three terminals MTDC network has been modeled and, through extensive computational faulty simulations, DC current characteristics that are able to assist network protection methods were identified. By means of the wavelet transform, principal component analysis and genetic fuzzy systems, it was possible to develop a fast, reliable an selective non-unit protection for MTDC grids. Moreover, the proposed algorithm was implemented in hardware, emphasizing its applicability in actual systems. The proposed methodology was able to ensure selectivity, reliability and speed of operation, correctly identifying DC faults in less than 1.5 ms.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-26042018-105556 |
| Date | 24 August 2017 |
| Creators | Rui Bertho Junior |
| Contributors | Denis Vinicius Coury, José Carlos de Melo Vieira Júnior, Madson Cortes de Almeida, Silvio Giuseppe Di Santo, Damásio Fernandes Júnior, Mário Oleskovicz |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Elétrica, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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