Localização de faltas em redes coletoras usando otimização metaheurística e estimativa das correntes dos aerogeradores

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Moyolema, Byron Orlando Palate
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Electrical power systems; Energia eólica; Fault location; Optimization; Otimização matemática; Proteção de sistemas elétricos; Sistemas elétricos de potência; Wind energy
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-05032026-102634/

Este trabalho tem como objetivo a proposição de uma metodologia para o desenvolvimento de um localizador de faltas em sistemas elétricos, com ênfase em parques eólicos. O sistema desenvolvido tem como finalidade identificar os pontos de falta para diversos tipos de curtos-circuitos que possam ocorrer em um parque eólico, garantindo, assim, a continuidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores finais. A análise de sinais em sistemas elétricos, especialmente em contextos como os parques eólicos, é desafiadora devido à presença de múltiplos componentes nos sinais de corrente e tensão, que podem incluir não apenas a componente fundamental e harmônicos, mas também componentes não periódicas que dificultam a aplicação convencional da Transformada de Fourier (FFT). A presença de componentes não periódicas nos sinais pode fazer com que a análise espectral falhe, comprometendo a precisão na localização de faltas. Para lidar com essas complexidades, a metodologia proposta é estruturada em duas etapas. Na primeira etapa, são calculados os fasores dos sinais de tensão e corrente na barra coletora, onde estão localizados os dispositivos de medição. Para isso, os sinais de tensão e corrente passam por um processo de filtragem, utilizando o filtro passa-baixa para eliminar componentes de alta frequência, e o método de Prony é aplicado para modelar e remover as componentes exponenciais e não periódicas. Além disso, é aplicada a FFT para converter os sinais do domínio do tempo para o domínio da frequência, calculando os fasores em módulo e ângulo. Na segunda etapa, propõe-se um algoritmo de localização de faltas baseado em meta-heurísticas, cuja função objetivo é otimizada para determinar os pontos de falta, a distância e a resistência associada ao curto-circuito. Este algoritmo é dividido em duas fases: na primeira, considera-se a instalação dos dispositivos de medição nos aerogeradores, permitindo a estimativa dos pontos de falta durante um evento de curto-circuito. Na segunda fase, a presença dos dispositivos de medição é descartada, e o algoritmo estima os valores da corrente pós-falta dos AEs, utilizando modelos preditivos para simular a dinâmica da falta na contingência. Por fim, a metodologia proposta é validada por meio de cenários de faltas simulados aplicados a um parque eólico, em redes aéreas e subterrâneas. Os resultados obtidos demonstram a eficácia do localizador de faltas, determinando a resistência, o trecho afetado e a distância até o ponto de falta. Embora tenha sido identificado um pequeno erro, a localização do trecho já forneceu informações suficientes para identificar o local do problema.