No âmbito das redes de distribuição ativas, nas quais há uma massiva presença de Recursos Energéticos Distribuídos (REDs) e cargas críticas, o rápido e eficaz diagnóstico de faltas, envolvendo as etapas de detecção, classificação e localização de faltas, é essencial para a operação segura e confiável do sistema. A maioria dos trabalhos da literatura recente se limita a propostas que atendem à etapa de localização. Inserido nesse contexto, esta tese apresenta uma proposta de um sistema integrado de diagnóstico de faltas que contempla essas três etapas. Primeiro, a detecção das faltas é feita a partir da energia dos sinais de corrente obtidos na saída dos alimentadores de distribuição e processados via Transformada de Stockwell (TS). Como novidade, os limiares de detecção das fases são adaptados em conformidade com a variação do perfil de geração-carga do alimentador. Esses limiares adaptativos também são usados na etapa de classificação das faltas. Segundo, para a localização de faltas, uma proposta de alocação de indicadores de falta (IF) é apresentada de modo a otimizar a busca do local da falta, bem como melhorar os indicadores de continuidade do serviço de distribuição de energia elétrica. Uma abordagem prática para a determinação da região faltosa a partir do estado desses dispositivos é conjuntamente proposta. Por fim, para a identificação da seção de linha faltosa, um método baseado em medições esparsas de tensão e no algoritmo de compressive sensing é explorada. Como aprimoramento desse método, utilizam-se as informações da fase faltosa obtidas do classificador de faltas, bem como, se disponível, as informações da região faltosa. Testes de detecção, classificação e localização de faltas foram realizados usando o sistema do IEEE de 34 nós, modificado para considerar a inclusão da geração distribuída (GD), mostraram alto desempenho da metodologia proposta em diversos cenários testados, incluindo variações de potência de injeção das unidades de GD e ruídos de medição.

Distribution system fault diagnosis has seen significant changes due to the introduction of Distributed Energy Resources (DERs) and critical loads that make the distribution system active. Consequently, the fast and effective fault diagnosis carried out in steps of fault detection, classification, and location is a priority for these systems' safe operation and reliability. However, most works in the recent literature are limited to proposals that meet the localization step. In this context, this thesis proposes an integrated fault diagnosis system that includes these three steps. Initially, fault detection is made from the energy of the current signals measured at the sending end of the distribution feeder and processed via Stockwell Transform (ST). As a novelty, the phase detection thresholds are adapted according to the feeder's generation-load profile variation. These adaptive thresholds support the fault classification procedures. Secondly, for the fault location step, a proposal for the optimal placement of fault indicators is presented to optimize the search time of fault location and improve the reliability indices of utilities. Furthermore, a practical approach to determine fault zones from the state of these devices is jointly proposed. Finally, a method based on sparse voltage measurements and a compressive sensing algorithm is explored to identify the faulty line section. The faulty phase information obtained from the fault classifier and the faulty zone information can improve the performance of the fault location technique. Fault detection, classification, and location tests were performed using the IEEE 34-Node Test Feeder, modified to consider the inclusion of Distributed Generation (DG), showing a high performance of the proposed methodology in several tested scenarios, including DG unit injection power variations and measurement noises.