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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2022.tde-09022023-154226
Document
Author
Full name
Antônio Eduardo Ceolin Momesso
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Asada, Eduardo Nobuhiro (President)
Arioli, Fernanda Caseno Trindade
Júnior, José Carlos de Melo Vieira
Santo, Silvio Giuseppe Di
Souza, Benemar Alencar de
Title in Portuguese
Uma proposta de proteção adaptativa com religadores em sistemas de distribuição de energia elétrica
Keywords in Portuguese
Coordenação
Fusível
Proteção autoadaptativa
Religador
Sistema de distribuição
Abstract in Portuguese
A pesquisa e aplicação de novas tecnologias de comunicação e computação permitem modernizar o sistema elétrico, beneficiando a qualidade e continuidade dos serviços prestados. Somado a isso, há a necessidade de tornar os sistemas elétricos mais seguros e confiáveis, por meio do desenvolvimento de novos métodos de proteção que considerem novas funcionalidades. Essa modernização possibilita que os equipamentos de proteção se adéquem às mudanças que ocorrem no sistema elétrico, podendo ser através de ajustes automáticos, ou seja, sem a intervenção humana, o que proporciona menor risco de falhas e maior segurança. No entanto, tais avanços devem conciliar com os equipamentos analógicos já presentes nos sistemas de proteção, como os fusíveis. Nesse sentido, este trabalho propõe o estudo de um religador autoadaptativo para a proteção dos sistemas de distribuição, considerando a presença de fusíveis. Para isso, propõe-se um ajuste automático do múltiplo de tempo, visando a coordenação com os diferentes equipamentos de proteção a jusante, e um ajuste automático da corrente de pick-up, para uma melhor sensibilidade do equipamento. O software utilizado para a implementação e simulação computacional foi o Power Systems Computer Aided DesignElectro Magnetic Transient Design and Control (PSCADTM-EMTDCTM). O sistema de ajuste autoadaptativo proposto foi aplicado em religadores para proteção de fase e neutro. Além disso, foram modeladas as chaves fusíveis, que são equipamentos analógicos amplamente utilizados em sistemas de distribuição. Uma vez estruturados os modelos e rotinas necessários, foram realizados estudos nos sistemas de teste de distribuição de 34 e 134 barras, a fim de avaliar e demonstrar o desempenho do equipamento em questão. A flexibilidade proporcionada pelos ajustes propostos, que permitem a incorporação de novas lógicas e mudanças na tomada de decisão, resultou em um método autoadaptativo com bom desempenho frente a diferentes localizações, tipos e impedâncias de faltas. Também resultou em melhor coordenação entre os dispositivos de proteção. Os resultados comparados com a proteção convencional mostraram um ganho de desempenho significativo com o sistema autoadaptativo.
Title in English
A proposal for adaptive protection with reclosers in electric power distribution systems
Keywords in English
Coordination
Distribution systems
Fuse
Recloser
Self-adaptive protection
Abstract in English
Research and application of new communication and computing technologies allow the modernization of the electric system, which benefits the quality and continuity of the services provided. Added to this, there is a need to make electrical systems safer and more dependable, through the development of new protection methods that consider new functionalities. This modernization enables the protective equipment to adapt to the changes that occur in the electrical system and can be done through automatic adjustments, i.e., without human intervention, which provides less risk of failure and increased security. However, such advances must reconcile with the analog equipment already present in the protection systems, such as fuses. In this sense, this work proposes the study of a self-adaptive recloser for the protection of distribution systems, considering the presence of fuses. For that, an automatic adjustment of the time multiple, aiming at the coordination with the different downstream protection equipment, and an automatic adjustment of the pick-up current, for better sensitivity of the equipment, are proposed. The software used for the implementation and computational simulation was the Power Systems Computer Aided Design – Electro Magnetic Transient Design and Control (PSCADTM-EMTDCTM). The proposed self-adaptive adjustment system was applied in reclosers for phase and earth protection. Furthermore, the fuse switches, which are analog equipment widely used in distribution systems, were modeled. Once the necessary models and routines were structured, studies were performed in the 34-bus and 134-bus distribution test systems, to evaluate and demonstrate the performance of the equipment in question. The flexibility provided by the proposed adjustments, which allow the incorporation of new logics and changes in decision making, resulted in a self-adaptive method with a satisfactory performance against different fault locations, types, and impedances. It also resulted in better coordination between protective devices. The results compared with conventional protection showed a significant performance gain with the self-adaptive system.
 
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Publishing Date
2023-02-13
 
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