Wavelet-based directional protection supported by a wavelet-based fault classifier

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Leal, Mônica Maria
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Directional protection
Fault classifier
Wavelet transform
Clarke transform
Transmission line protection
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/30107
Resumo: Para garantir a segurança do sistema de potência é essencial proteger o sistema de forma rápida e precisa. Neste trabalho, uma proteção direcional baseada na transformada wavelet é apresentada usando apenas o primeiro nível de decomposição da tranformada. Os coeficientes escalas são usados como substitutos para a transformada de Fourier a fim de recrIar a proteção direcional convencional. As equações de torque foram matematicamente redefinidas para o domínio wavelet usando tensões e correntes amostradas. Com respeito a ativação da proteção, os coeficientes wavelet são usados para uma rápida detecção dos transitórios induzidos pela falta a fim de reduzir o tempo de operação do relé, enquanto que os coeficientes escalas são usados como ativador de backup de acordo com a proteção de sobrecorrente. Avaliações provaram a viabilidade de reconstruir a proteção direcional convencional pelo uso da transformada wavelet discreta redundante (TWDR) e mostraram a rápida operação da proteção proposta comparada à proteção direcional tradicional baseada na transformada de Fourier. Como nova funcionalidade da proteção direcional, a unidade de sequência negativa pode ser usada para identificar a direcionalidade das faltas trifásicas mesmo diante de um severo afundamento de tensão sem o uso de memória adicional, como é realizado na proteção convencional. Além disso, um classificador de faltas usando transformada wavelet discreta redundante - TWDR com bordas aplicado as componentes modais de Clarke foi desenvolvido para dar suporte à proteção direcional. A metodologia proposta utiliza um simples fluxo lógico baseado em limiares e requer as medições de correntes de apenas um terminal. O uso das energias dos coeficientes wavelets da TWDR com bordas implica num método rápido e preciso devido à extração dos componentes de alta frequência e do efeito de borda. Os resultados sobre o classificador de faltas comprovam a potencialidade do classificador em identificar corretamente todos os dez tipos de faltas de forma rápida e precisa dando o suporte necessário para a proteção direcional proposta.
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O uso das energias dos coeficientes wavelets da TWDR com bordas implica num método rápido e preciso devido à extração dos componentes de alta frequência e do efeito de borda. Os resultados sobre o classificador de faltas comprovam a potencialidade do classificador em identificar corretamente todos os dez tipos de faltas de forma rápida e precisa dando o suporte necessário para a proteção direcional proposta.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESFast and accurate protections are required to ensure the safety of the power system. In this research, a new directional protection based on wavelet transfom is described by using only the first wavelet decomposition level. The scaling coefficients are used in replacement of the Fourier transform in order to recreate the conventional directional protection. The torque equations were mathematically redefined in the wavelet domain by using sampled voltages and currents. Regarding the protection activation, the wavelet coefficients are used for fast detection of fault-induced transients (wavelet activators) in order to reduce the relay operating time, whereas the scaling coefficients are used for backup activation in accordance with the overcurrent protection (wavelet overcurrent activators). Evaluations have proved the feasibility to rebuild the conventional directional protection by using the real-time stationary wavelet transform (RT-SWT), which has provided better performance and faster operating time than the conventional protection based on the discrete Fourier transform (DFT). As new functionalities to the directional protection, the wavelet-based negative sequence unit can be used to identify the fault directionality to three-phase faults, even with severe voltage sags without memory strategies, which is not possible with the conventional protection. In addition, a real-time fault classification method using the real time boundary stationary wavelet transform (RT-BSWT) applied to modal components of the Clarke transform was developed to support the directional protection. The proposed classifier uses a simple threshold-based logic flow and requires three-phase current measurements from only one terminal. Furthermore, by using the wavelet coefficients energy of RT-BSWT, this classifier is fast and accurate due to the extraction of high-frequency components and the border effect. The fault classifier results have shown it is accurate and fast to identify all of the ten fault types successfully supporting the directional protection needs.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃOCosta, Flávio BezerraRibeiro, Ricardo Lúcio de AraújoLopes, Felipe VigolvinoVieira Júnior, José Carlos de MeloStrunz, KaiLeal, Mônica Maria2020-09-18T18:00:23Z2020-09-18T18:00:23Z2020-08-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfLEAL, Mônica Maria. Wavelet-based directional protection supported by a wavelet-based fault classifier. 2020. 115f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/30107info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2020-09-20T07:50:42Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/30107Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2020-09-20T07:50:42Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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