Proteção de linhas de transmissão com pouco mais de meio comprimento de onda

Abstract

Muitos têm sido os estudos voltados para buscar soluções não convencionais para a transmissão de grandes blocos de energia a longas distâncias no Brasil e no mundo. Nesta área, um tópico que vem sendo bastante discutido é a utilização de linhas de transmissão em corrente alternada (AC) com pouco mais de meio comprimento de onda. As publicações acerca do tema datam desde a década de 1940 ao redor do mundo, sendo que no Brasil, os primeiros trabalhos relacionados ao tema foram publicados a partir de 1981. Apesar da transmissão em pouco mais de meio comprimento de onda ter sido muito estudada em diversos aspectos, não há relatos de uma avaliação ampla e aprofundada com respeito ao desempenho dos esquemas de proteção para esta tecnologia na literatura. Com base na pesquisa existente, pode-se verificar que o comportamento das tensões e correntes frente a curtos-circuitos em linhas desta natureza é bastante diferente daquele encontrado em linhas com dimensões convencionais, o que pode afetar significativamente a operação dos relés de proteção que a monitoram. Este trabalho apresenta uma análise sobre os principais aspectos dos sistemas de proteção de uma linha de transmissão com pouco mais de meio comprimento de onda, visando determinar a viabilidade do uso de funções disponíveis em relés comerciais ou na literatura para sua operação confiável e segura. São feitas avaliações detalhadas do comportamento das grandezas de tensão e corrente para faltas ao longo da linha, do desempenho de algoritmos de estimação de fasores, do desempenho de algoritmos de seleção de fases, do desempenho da proteção de distância e do desempenho de algoritmos de localização de faltas. Ao final, conclui-se que as principais funções de proteção disponíveis no mercado e algumas alternativas reportadas na literatura não são capazes de fornecer um esquema de proteção confiável e seguro para essa tecnologia. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In the last decade, many studies have been directed towards finding unconventional solutions for bulk power transmission over very long distances. In this area, the use of AC transmission lines little longer than a half-wavelength has been thoroughly discussed. Literature on the subject from all around the world dates back to the 1940s, whereas, in Brazil, the researches regarding this technology have been reported since 1981. Even though power transmission in half-wavelength has been widely studied in many aspects, the literature brings no reports of an extensive and thorough analysis regarding the performance of protection schemes for this technology. Based on existing research, it can be seen that current and voltage waveforms originated from fault occurrences in transmission lines little longer than a half-wavelength are very different from those found in lines with conventional lengths, what can significantly affect the operation of protective relays. This dissertation presents a thorough analysis on the main aspects of protection systems of a transmission line little longer then a half-wavelength, aiming to determine the viability of using protective functions available in commercial relays or in the literature for its safe and reliable operation. Evaluations regarding phasor estimation algorithms performance, faulted phase selection algorithms, distance protection performance and fault location algorithms performance were made. In the end, it is concluded that the main protection functions available on the market and some alternatives reported in the literature fail to provide a safe and reliable protection scheme for this technology.