Traveling Wave Mathematical Study for Fault Location Applications on HVDC Transmission Lines
Transitórios eletromagnéticos, ondas viajantes, localização de faltas, sistemas de potência, linhas de transmissão em corrente contínua
Nesta tese de qualificação de doutorado, apresenta-se um estudo matemático sobre o fenomeno de ondas viajantes para aplicações em métodos de localização de faltas em linhas de transmissão em corrente contínua, do inglês High Voltage Direct Current (HVDC). Realiza-se uma revisão bibliográfica do estado da arte dos métodos de localização de faltas baseados na teoria de ondas viajantes. Dessa revisão, conclui-se que cada método é afetado por ao menos um de quatro fontes de erros e/ou dificuldades práticas de aplicação, são essas a dependência de: sincronização de dados, dos parâmetros elétricas da linha de transmissão, de quantidades de modo zero, e da deteção da onda viajante refletida pela falta. Visando encontrar soluções que superam tais dificuldades, apresentam-se expressões analíticas que visam representar as ondas viajantes lançadas por curtos-circuitos e as alterações de amplitude e polaridade que acontecem nas descontinuidades da linha de transmissão, por exemplo, no ponto de falta e na terminação do sistema. Essas fórmulas são obtidas em função dos parâmetros elétricos da linha de transmissão (impedância de surto de sequência zero e positiva) e das condições do curtocircuito (resistência de falta e tensões de pré-falta). O equacionamento matemático é avaliado por meio de faltas em um modelo benchmark do Comitê Nacional Brasileiro de Produção e Transmissão de Energia Elétrica (CIGRE) que representa o sistema bipolar brasileiro de alta tensão em corrente contínua do Rio Madeira usando o Alternative Transients Program (ATP). Das análises realizadas, observou-se que a onda viajante transmitida da falta possui características particulares de amplitude e polaridade que a destaca das demais. Sendo assim, propõe-se que o seu pode eliminar as fontes de erros e dificuldades práticas de aplicação dos métodos de localização de faltas encontrados na literatura. Dessa forma, o método proposto não necessitará de sensores adicionais além dos disponíveis no sistema HVDC. Portanto, a solução pode ser facilmente aplicada em campo para complementar as soluções que já são utilizadas.