Detecção e classificação de faltas em linhas coletoras de parque eólicos onshore

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Otomura, Sólon Sadamitsu
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: adaptive thresholding; classificação de faltas; collector line; detecção de faltas; fault classification; fault detection; limiar adaptativo; linha coletora; parque eólico; windfarm
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-26022026-101933/

O impulso da transição energética global e a expansão da geração eólica impõem novos desafios à proteção de sistemas de potência, especialmente devido às características dos Recursos Baseados em Inversores, predominantes nos aerogeradores modernos. Nas linhas coletoras de parques eólicos onshore, fatores como o comportamento dinâmico da geração, a limitação das correntes de curto-circuito imposta pela suportabilidade térmica dos componentes eletrônicos e a dinâmica de controle dos conversores comprometem a eficácia das proteções convencionais. Consequentemente, funções de proteção como sobrecorrente e direcional podem falhar em garantir sensibilidade e seletividade adequadas. Nesse contexto, esta dissertação propõe uma metodologia integrada para a detecção e classificação de faltas em linhas coletoras, fundamentada no processamento de sinais via Transformada de Stockwell e na análise do módulo da Derivada Discreta de Energia. O método emprega uma abordagem de limiar adaptativo baseada na operação de dilatação da morfologia matemática, conferindo robustez a ruídos e variações operacionais, aliada a um módulo lógico combinacional que correlaciona componentes simétricas e torque incremental para assegurar a correta confirmação de faltas internas. A classificação do tipo de falta é realizada no domínio do tempo, por meio do monitoramento da evolução da energia nas fases envolvidas. O desempenho da metodologia foi validado em um sistema teste baseado em um parque eólico real localizado na região Nordeste do Brasil. Foram realizadas simulações computacionais abrangendo diversos cenários, variando parâmetros de falta como resistência, localização, ângulo de incidência e tipo de defeito e o ponto de operação do parque, considerando diferentes fatores de potência e níveis de geração. Adicionalmente, todos os cenários foram submetidos a reduções na taxa de amostragem, partindo de 512 pontos por ciclo (ppc) até a taxa de 32 ppc, permitindo a comparação direta com as proteções convencionais do parque, que operam a 64 ppc. Por fim, para testar a robustez a ruídos, aplicou-se Ruído Branco Gaussiano com níveis de SNR de 50, 40 e 30 dB em todos os cenários, sob a taxa crítica de 32 ppc. Os resultados demonstraram que o método proposto apresenta elevada acurácia, atingindo 99,97% na detecção e 99,76% na classificação no pior cenário. Tais índices refletem a segurança e a confiabilidade da abordagem, que superou as limitações das proteções tradicionais de sobrecorrente e direcional, mesmo sob baixas taxas de amostragem e condições críticas de operação.