Estudos e soluções para o diagnóstico de faltas em sistemas de energia elétrica com fontes baseadas em inversores

Autor(es)

Moisés Junior Batista Borges Davi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2025-02-03

Membros da banca

Mario Oleskovicz; Denis Vinicius Coury; Karcius Marcelus Colaco Dantas; Silvio Giuseppe Di Santo; Kleber Melo e Silva

• Orientador: Mario Oleskovicz; Felipe Vigolvino Lopes

Resumo

Os impactos climáticos e o acelerado esgotamento das reservas de combustíveis fósseis têm evidenciado as gerações renováveis como solução para o atendimento de demandas energéticas atuais e futuras. Assim, tem sido notada uma massiva integração de fontes baseadas em inversores, do inglês Inverter-Based Resources (IBRs), nos sistemas elétricos do Brasil e do mundo. Neste novo cenário, as características operacionais atípicas das IBRs têm preocupado pesquisadores, visto que as funções de proteção e metodologias para o diagnóstico de faltas foram concebidas com base no comportamento de geradores convencionais, agora influenciado pela presença de IBRs no sistema. Mediante tal problemática, esta Tese propõe uma ferramenta completa para o diagnóstico de faltas em sistemas com IBRs, sendo englobadas metodologias para a detecção de distúrbios, classificação de faltas e localização das mesmas. A metodologia de detecção de distúrbios combina os potenciais da Transformada Wavelet Discreta e da Morfologia Matemática na criação de limiares autoajustáveis para sua tomada de decisão, dispensando quaisquer análises ou parametrizações pelo usuário. Já o método de classificação de faltas / seleção das fases envolvidas (com ou sem o envolvimento da terra) , opera com base em grandezas incrementais e limiares autoajustáveis, eliminando o processo de estimação fasorial e possibilitando decisões mais rápidas e confiáveis também sem a necessidade de ajustes pelo usuário. Finalizando o diagnóstico de faltas, a metodologia multimétodo de localização de faltas engloba uma proposta de modificação do método Takagi de sequência zero e proporciona uma redução expressiva dos erros nessa tarefa para sistemas com IBRs. Para a validação dos métodos desenvolvidos, foi considerada uma base de dados representativa de simulações obtidas de dois sistemas elétricos, com diferentes níveis de tensão e topologias de IBRs. A modelagem dos sistemas e IBRs foi conduzida no software PSCAD/EMTDC, sendo realizadas análises adicionais também no software MATLAB. As investigações, proposições e validações conduzidas, possibilitaram ultrapassar a fronteira do conhecimento sobre o tópico de diagnóstico de faltas em linhas de transmissão de sistemas com IBRs. Por fim, são sumarizadas e integradas as contribuições complementares desta Tese na análise de impactos de IBRs em sistemas de proteção e também na investigação de metodologias baseadas em aprendizagem de máquina para o diagnóstico de faltas em sistemas com IBRs, sendo fornecidos aprendizados e contribuições ao estado da arte em ambos os tópicos. (AU)

• Processo FAPESP: 22/00483-0 - Metodologia para diagnóstico de faltas em linhas de transmissão com alta penetração de geração eólica interfaceada por inversores
• Beneficiário: Moisés Junior Batista Borges Davi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado