Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento e a implementação de um algoritmo de proteção piloto de linhas de transmissão de energia elétrica cuja detecção de faltas é baseada em coeficientes de biweight midcorrelation entre as correntes dos terminais. O algoritmo apresentado foi primeiramente comparado com outras soluções baseadas em correlações encontradas na literatura mediante simulações com sinais de falta gerados no programa de transitórios eletromagnéticos Alternative Transients Program (ATP). Os resultados indicam que o método proposto pode detectar faltas de diferentes tipos e com diversas resistências na linha protegida com rapidez de milissegundos e é capaz de diferenciar faltas internas de faltas externas com robustez, conforme evidenciado principalmente em casos sob as condições desafiadoras de saturação dos transformadores de corrente, medidas ruidosas e desalinhamento entre as amostras de corrente dos terminais. Em complemento, foram analisados os efeitos de variações na frequência de amostragem e na resistência de falta nas respostas do método. Além disso, a solução proposta teve sua performance avaliada em um caso contendo oscilação de potência em um sistema de máquina síncrona (MS) contra barra infinita, em casos de falta simulados em linhas de transmissão com características diversas e em um caso de faltas simultâneas. Também, foram investigadas as influências das condições de weak infeed e outfeed, da componente unidirecional da corrente e da modelagem da linha protegida nas respostas do algoritmo. Em seguida, o algoritmo foi implementado e validado experimentalmente por meio de testes em tempo real conduzidos com um esquema de hardware-in-the-loop (HiL) composto por uma caixa de testes Omicron CMC 256 e um intelligent electronic device (IED) baseado na norma IEC 61850, que embarca a lógica do método. Além dos sinais de falta provenientes das simulações realizadas com o ATP, utilizou-se, também, medições de correntes registradas por equipamentos de campo durante oito faltas reais ocorridas em quatro linhas de transmissão existentes do Sistema Interligado Nacional nos testes experimentais do método apresentado. Todas os resultados e análises realizadas indicam que o algoritmo proposto nesta pesquisa constitui uma alternativa que, através de comparações com técnicas similares, se mostrou eficiente e robusta para a proteção piloto de linhas de transmissão, que é uma técnica que vem sendo cada vez mais utilizada em subestações de energia modernas.

This research presents developing and implementing a pilot protection algorithm for power transmission lines whose fault detection is based on biweight midcorrelation coefficients between the line terminals currents. The presented algorithm was first compared with other solutions based on correlations found in the literature through simulations with fault signals generated in the electromagnetic transient program Alternative Transients Program (ATP). The results indicate that the proposed method can rapidly detect faults of different types and resistances in the protected line within milliseconds and can differentiate internal from external faults with robustness, as evidenced mainly in cases under the challenging conditions of saturation of the current transformers, noisy measurements, and misalignment between the protected lines terminals. In addition, the effects of variations in the sampling frequency and fault resistance on the method responses were analyzed. Furthermore, the proposed solution had its performance evaluated in a case containing power oscillation in a synchronous generator versus an infinite bus system, in internal fault cases on transmission lines with different characteristics, and in a scenario regarding simultaneous faults. Besides, the influences of the weak infeed and outfeed conditions, the fault currents unidirectional component, and the protected lines modeling in the algorithms behavior were also investigated. Then, the algorithm was experimentally implemented and validated through real-time tests conducted with a hardware-in-the-loop (HiL) arrangement composed of an Omicron CMC 256 test set and an IEC 61850-based custom intelligent electronic device (IED), which embeds the methods logic. In addition to the simulated faults current signals, field measurements recorded during eight actual faults in four existing transmission lines were also used in the algorithms real-time experiments. All obtained results and performed analyses indicate that the algorithm proposed in this research constitutes an alternative that, through comparisons with similar techniques, proved efficient and robust for the pilot protection of transmission lines, a technique that has been increasingly used in modern power substations.