Sistema de proteção direcional para microrredes com somente medição de corrente

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014.Relés de sobrecorrente são amplamente utilizados na proteção de sistemas elétricos. Em sistemas de transmissão é comum o uso de relés direcionais em razão do fluxo de potência nas linhas e transformadores ser possível nos dois sentidos em situações normais ou de falta. Em sistemas de distribuição, por outro lado, os relés não direcionais são mais utilizados. Quando existem fontes de geração distribuída conectadas à rede de distribuição, o sentido das correntes de falta medidas pelos relés pode possuir sentido para frente (entre relé e o equipamento protegido) ou sentido reverso (entre geração e relé). Os relés direcionais de sobrecorrente tradicionais usam como referência um fasor de tensão para estimar o sentido da falta, isso requer medições de corrente e de tensão fazendo com que essa aplicação em redes de distribuição tenha custo mais elevado em relação aos relés não direcionais. Este trabalho propõe uma abordagem de identificação direcional de faltas com somente medição de corrente para coordenação de relés em sistemas com topologia malhada com a presença de geração distribuída. O sistema de proteção proposto permite a garantia de seletividade da proteção em sistemas de distribuição com fluxo em ambos sentidos das linhas de transmissão com a aplicação de faltas trifásicas e monofásicas-terra. A metodologia de proteção direcional é desenvolvida sequencialmente para um sistema teste baseado em um sistema real. Posteriormente, o desempenho e a eficiência da ferramenta de proteção direcional são avaliados através da aplicação a outro sistema de teste. Os resultados obtidos demonstram que a utilização do sistema de proteção direcional com somente medição de corrente em redes de distribuição é viável e promissora na questão da seletividade e coordenação de relés.Abstract : Overcurrent relays are widely used for power system protection. In transmission systems the use of directional relays is common due to the power ow in power lines and transformers be possible in both ways in normal or fault situations. In distributions systems, however, the non-directional relays are more used. When distributed generation sources are connected to the distribution network, the direction of the fault current measured by the relay can be forward (between the relay and the protected equipment) or in reverse direction (between generation and relay). Traditional overcurrent directional relays rely on a reference voltage phasor for estimating the direction of the fault, for that reason they require current and voltage measurements increasing the cost of their application with respect to non-directional relays. This work proposes an approach for identifying the direction of faults with only current measurements for relay coordination on systems with meshed topology in the presence of distributed generation. The proposed protection system oers the guarantee of protection selectivity in distribution systems with ow in both directions of the lines. The methodology of directional protection is developed sequentially for a test system based on a real system. Subsequently the performance and eciency of the directional protection tool is evaluated through its application to other electrical system. Single phase and three phase faults have been simulated and the results demonstrate that the use of the directional protection system with only current measurement in distribution networks is feasible and a promising approach for selectivity and coordination of relays