Sistema Híbrido de Detecção e Localização de Faltas Permanentes em Sistemas de Distribuição Urbanos e Rurais: Desenvolvimento Metodológico, Implementação e Projeto Piloto

Início: 1 de outubro de 2010.

Conclusão: 30 de setembro de 2013.

Neste projeto de pesquisa, propõe-se um novo e original esquema híbrido para localização de faltas em Sistemas Elétricos de Distribuição Urbanos e Rurais (SEDUR). A formulação matemática a ser desenvolvida e posteriormente construída numericamente será determinística. Os objetivos do projeto são:

- Refinamento do estudo de efeitos quantitativos e qualitativos nas metodologias clássicas de localização de faltas em SEDUR;

- Desenvolvimento de formulação determinística de localização de faltas para SEDUR;

- Desenvolvimento de um novo software de localização de faltas para SEDUR;

- Instalação dos equipamentos desenvolvidos em vários sistemas pilotos; e

- Avaliação comparativa de novo software de localização de faltas com outras metodologias existentes.

A localização de faltas em sistemas elétricos é uma área de pesquisa de importância estratégica para diversos setores da sociedade. Companhias fornecedoras de energia elétrica necessitam detectar e localizar faltas no sistema elétrico de modo a isolar o(s) elemento(s) faltoso(s) em um tempo mínimo. Este diagnóstico impede o alastramento do distúrbio pelo sistema e capacita equipes de manutenção à resolução / reparação do(s) equipamento(s) faltoso(s), possibilitando assim a retomada da operação normal do sistema em um tempo mínimo.

Empresas e indústrias consumidoras de energia elétrica têm também um grande interesse na localização precisa e rápida de faltas no sistema elétrico. Faltas ou equipamentos faltosos no sistema podem impedir o fornecimento normal de energia elétrica, fato que ocasiona perdas econômicas substanciais às empresas consumidoras.

Por sua vez, o público em geral mede a qualidade do fornecimento de energia elétrica entre outros pela continuidade de seu fornecimento. Sabe-se ainda que faltas não localizadas podem fornecer um risco à população, já que a corrente de falta pode atingir níveis extremamente perigosos. Assim, pode-se dizer que a localização de faltas no sistema elétrico em tempo mínimo é de interesse geral da sociedade e o estudo de metodologias de solução deste problema o grande motivador do projeto de pesquisa em andamento.

Existem diversas metodologias atualmente utilizadas para a localização de faltas em sistemas de distribuição. Os métodos clássicos utilizam relés de proteção e cálculos simples, baseados em ondas viajantes, sistemas especialistas ou impedância aparente.

Entretanto, estas metodologias nem sempre são adequadas para todos os tipos de sistemas elétricos e suas possíveis condições de operação. Fenômenos como assimetria e não transposição de linhas, arcos elétricos em uma falta, faltas com resistência elevada ou impedância não-linear e ramais mono e bifásicos, dificultam os processos.

Empiricamente, pode-se averiguar que estas variáveis tendem a influenciar de forma significativa o processo de localização de faltas, principalmente quando se utilizam métodos baseados em medidas de apenas um terminal.

Desta forma, faz-se necessário um estudo mais aprofundado da influência destes fenômenos, caracterizando-os matematicamente de forma que seja possível agregar este conhecimento no desenvolvimento de novas metodologias de localização de faltas. A utilização de ondas viajantes e impedância aparente para localização de faltas em sistemas elétricos de distribuição não é exatamente uma novidade. Entretanto, diversos aspectos da mesma mantém-se intocados, entre eles destacam-se: Influência da resistência de falta; Influência de faltas com resistência variáveis; Influência de faltas nãolineares de alta impedância ; Influência da assimetria de linhas e desequilíbrio de cargas, que possuem influência direta nas matrizes de transformação modal utilizadas nas metodologias baseadas em ondas viajantes. Estas variáveis estocásticas referentes às faltas devem ser melhor analisadas e a sua influência nas metodologias de localização de faltas deve ser mitigada, de forma que uma operação econômica e ótima do sistema de potência no geral seja possível.

Sistemas elétricos rurais apresentam um desafio maior para a localização de faltas que os urbanos, pois possuem características topológicas bastante diferentes que os tornam susceptíveis a diferentes tipos de faltas. Em sistemas urbanos, o alimentador e os ramais são trifásicos. Estes sistemas possuem ainda alimentadores subterrâneos. Em sistemas subterrâneos, faltas fase - terra, mais comuns em sistemas aéreos, não são predominantes, verificando-se uma percentagem maior de faltas envolvendo mais de uma fase. Ainda, diferentemente de sistemas de distribuição aéreos, em sistemas subterrâneos o efeito capacitivo é bastante elevado e deve ser levado em conta pelo método de localização de faltas. Em sistemas de distribuição rurais, existem ramais/laterais mono e bifásicos, a topologia é radial e a possibilidade de faltas não permanentes é bastante elevada. Todas estas características tornam estes sistemas mais complexos, sendo necessário um estudo dirigido.

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Proponente:Cooperativa de Eletrificação de Ibiúna e Região – CETRIL

Cooperada: Empresa Força e Luz João Cesa Ltda – EFLJC

Cooperada: Empresa força e Luz de Urussanga Ltda – EFLUL

Cooperada: Cooperativa de Eletricidade de Gravatal – CERGRAL

Cooperada: Cooperativa de Eletrificação da Região do Alto Paraíba – CEDRAP

Cooperada: Cooperativa de Eletrif. e Desenvolv. Região de Itu Mairinque – CERIM

Cooperada: Cooperativa de Eletrif. Rural de Itaí-Paranapanema-Avaré – CERIPA

Cooperada: Cooperativa de Eletrificação Rural da Região de Promissão – CERPRO

Cooperada: Cooperativa de Eletrificação e Distribuição da Região de Itariri – CEDRI

Cooperada: Cooperativa de Eletrificação Rural de Arapoti Ltda – CERAL-DIS

Cooperada: Cooperativa de Eletrificação Rural de Resende – CERES

Cooperada: Cooper. Eletrif. e Desenv. da Região de S. José do Rio Preto – CERRP

Cooperada: Cooper. Eletrif. da Região de Itapecerica da Serra – CERIS

Cooperada: Cooper. Eletrif. e Desenv.. da Região de Mogi das Cruzes – CERMC

Cooperada: Cooper. Eletrif. e Desenv. Rural Região de Novo Horizonte – CERNHE

Cooperada: Cooperaliança – ALIANÇA

Executoras: A Vero Domino Consultoria e Pesquisa / UFRGS / Reason / Faculdade SATC