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Title: Proteção de linhas de transmissão aéreas de sistemas LCC-HVDC monopolares baseada em ondas viajantes utilizando um terminal
Authors: Silva Júnior, Francisco Canindé da
Keywords: Linhas de Transmissão;Sistemas LCC-HVDC;Ondas Viajantes;Proteção com Um Terminal
Issue Date: 3-Aug-2018
Citation: SILVA JÚNIOR, Francisco Canindé da. Proteção de linhas de transmissão aéreas de sistemas LCC-HVDC monopolares baseada em ondas viajantes utilizando um terminal. 2018. 96f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: In general, the conventional direct current transmission lines systems, LCC (Line Commutated Converter) systems, present great lengths, which increase the fault occurrence rate and, consequently, the demands on the protection methods. A transmission line protection with fast actuation is indispensable, because avoid damage in the system’s assets, loss of stability and increase the capacity of electrical energy transmission. Currently, the protection methods with potential to become the quickest existing are the traveling wave-based methods. In this work, the traveling wave theory and the traveling wave-based protection principles are investigates and, at the end, it is proposed an one-terminal traveling wave-based protection scheme for overhead transmission lines of monopolar LCC-HVDC (High Voltage Direct Current) systems. The proposed method is based on the arrival time of the first and second traveling waves on just one line terminal. Therefore, presents the advantage of not needing communication system and data synchronization between the line ends as required in the two-terminal traveling wave-based methods. The sampling frequency impact on the proposed method is considered, which, in general, is not realized by the one-terminal traveling wave-based methods. Expressions to determine the minimum sampling frequency for that the method works correctly are presented in order to avoid excessives sampling rates. In addition, classical problems regarding to the one-terminal traveling wave-base methods, such as faults very close to the line ends and the existing error in the estimated propagation velocity of the traveling waves on the transmission lines, are analyzed and solutions to such problems are presented. The proposed method evaluation is realized by means of computational simulations. The results demonstrate the fast action of the proposed scheme, the existence of protection zones on the protected line and that the proposed scheme not need of the knowledge of the traveling wave propagation velocity, which makes the method immune to the inaccuracies in the traveling wave velocity estimation and independent of the transmission line electrical parameters.
Portuguese Abstract: De uma maneira geral, as linhas dos sistemas convencionais de transmissão em corrente contínua, sistemas LCC (do inglês, Line Commutated Converter), apresentam grandes comprimentos, o que acaba aumentando a taxa de ocorrência de faltas e, consequentemente, as exigências sobre os métodos de proteção. Proteções de linhas de transmissão com atuações rápidas são imprescindíveis, pois evitam danos aos ativos do sistema e a perda de estabilidade, além de incrementarem a capacidade de transmissão de energia elétrica. Atualmente, os métodos de proteção com potencial para se tornarem os mais rápidos existentes são os baseados em ondas viajantes. Neste trabalho, a teoria sobre ondas viajantes e os princípios das proteções baseadas em ondas viajantes são investigados e, ao final, é proposto um esquema de proteção baseado em ondas viajantes com um terminal para linhas de transmissão aéreas de sistemas LCC-HVDC (do inglês, High Voltage Direct Current) monopolares. O método proposto se baseia no tempo de chegada da primeira e segunda onda sobre um único terminal da linha. Portanto, apresenta a vantagem de não necessitar de sistemas de comunicação e sincronização de dados entre os terminais da linha tal como requisitados pelos métodos baseados em ondas viajantes com dois terminais. O impacto da frequência de amostragem sobre o método proposto é analisado, o que, em geral, não é realizado por métodos baseados em ondas viajantes com um terminal. Equacionamentos para determinar a mínima frequência de amostragem necessária para que o método opere corretamente são apresentados a fim de se evitar excessivas taxas de amostragem. Além disso, problemas clássicos referentes a métodos baseados em ondas viajantes com um terminal a saber, faltas próximas às barras e o erro existente na velocidade de propagação estimada das ondas sobre as linhas de transmissão, são analisados e soluções a tais problemas são apresentadas. A validação do método proposto é realizada por meio de simulações computacionais. Resultados demonstram a rápida velocidade de atuação do esquema proposto, a existência de zonas de proteção sobre a linha protegida e que não é necessário o conhecimento da velocidade de propagação das ondas, o que torna o método imune às imprecisões na estimação da velocidade das ondas e independente dos parâmetros elétricos da linha.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25960
Appears in Collections:PPGEE - Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação

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