Localização de falta de alta impedância em sistemas de distribuição: uma abordagem no domínio da frequência e estimação de parâmetros através do MMQP
Resumo
A localização de faltas de alta impedância ainda representa um desafio para os engenheiros
de proteção das distribuidoras de energia elétrica. Tal desafio permanece como um
ponto bastante crítico e de forte preocupação para as empresas, uma vez que este tipo de
falta pode provocar sérios danos. Este trabalho apresenta uma formulação analítica para
localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia, com base
na estimação dos parâmetros do sistema utilizando os sinais de tensão e corrente registrados
na barra da subestação pelo relé digital de proteção. O método proposto baseia-se em
modelos no domínio de frequência, considerando a representação do comportamento da
falta de alta impedância através de fontes DC, diodos em antiparalelo, e uma resistência
de arco elétrico. O modelo proposto é um sistema algébrico sobredeterminado formado
por equações não lineares, em que a solução é obtida através de um estimador de Mínimos
Quadrados Ponderados. Uma variável de controle para análise residual é proposta e
aplicada para a seleção da melhores estimativas. O método proposto considera no equacionamento
matemático o efeito capacitivo das redes de distribuição aéreas. A técnica
proposta para identificação da seção faltosa baseia-se no comportamento das estimativas
de distância da falta, onde através do coeficiente de determinação (R2) calculado,
identifica-se a seção correta com base na baixa aderência das estimativas ao coeficiente.
A validação é feita através de simulações numéricas utilizando o sistema teste de 13 barras
e 34 barras do IEEE, um sistema de distribuição real da Distribuidora de Energia RGE
Sul e uma falta real de alta impedância registrada a partir de um relé digital. Resultados
de testes comparativos com modelos disponíveis no estado-da-arte destacam a exatidão
da técnica proposta, indicando potencial para a aplicação em sistemas reais. Foram obtidos
erros médios na estimativa da distância da falta abaixo de 0; 500% considerando a
presença de faltas lineares fase-terra, enquanto que para faltas de alta impedância o erro
médio ficou abaixo de 1; 678%. Foram considerados a variabilidade existente na falta de
alta impedância e os efeitos das capacitâncias de linha na modelagem do sistema e nos
equacionamentos matemáticos aplicados.
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