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A demanda pela confiabilidade dos serviços de distribuição de energia elétrica aumentou nas últimas duas décadas, seja pela modernização da carga ou por atualizações na regulação do setor elétrico, a qual estabeleceu índices de continuidade e qualidade às distribuidoras, vinculando inclusive tais métricas à manutenção da continuidade da concessão de distribuição das empresas. A proteção elétrica da distribuição possui um papel capital neste cenário, já que um equipamento de proteção mal dimensionado ou ajustado poderá provocar falsas atuações e desligamentos desnecessários, gerando impactos ao consumidor e ao desempenho global da concessionária de distribuição. Para se realizar um estudo de proteção apropriado, o engenheiro de proteção precisa conhecer adequadamente os parâmetros físicos e elétricos dos circuitos de distribuição a ser protegidos, bem como possuir base sólida em relação aos conceitos, equipamentos e filosofias de proteção das redes de distribuição. Este trabalho consiste no emprego do modelo Mamdani, baseado em sistemas fuzzy, para determinação do valor de pick-up da função de sobrecorrente temporizada 51 em circuitos de distribuição. A metodologia que se propõe recebe o estado da corrente de carga e dos valores de curto circuito da zona de proteção, ajusta um valor razoável de pick-up automaticamente e garante a continuidade dos serviços de distribuição, possibilitando à proteção manter-se sensível até ao final de sua zona de proteção. Para cálculo de fluxo de potência, por meio do qual é possível determinar a corrente de carga em todas as barras do alimentador, foi utilizada a ferramenta chamada Fluxo de Potência de Equação Única Generalizada, do inglês Generalised Single-Equation Load Flow – GESELF. Para cálculo das correntes de curto circuito foi utilizado um algoritmo originalmente aplicado à ferramenta de simulação e análise de redes de distribuição GridLAB-D. Os testes e análise de resultados foram realizados utilizando-se dois sistemas. Primeiro, foi utilizado o sistema teste de 34 barras do IEEE, cujo nível de tensão primário no transformador da subestação de 2,5 MVA é 69 kV, sendo seu nível de tensão secundário de 24,9 kV. O segundo sistema utilizado foi o alimentador Cidade 2 da Companhia Campolarguense de Energia – COCEL, que opera em nível de tensão de 13,8 kV e possui pouco mais de 16 km de extensão total. Foram simuladas faltas diversas no sistema teste da Companhia Campolarguense e no sistema teste de 34 barras do IEEE, todas as repostas da ferramenta fuzzy restaram adequadas para garantir a operação normal do sistema, já que satisfizeram a inequação fundamental da proteção 51.
The demand for reliability of electricity distribution services has increased in the last two decades, either by the modernization of the load or by updates in the regulation of the electric sector, which established continuity and quality indices to the distributors, including linking such metrics to the maintenance of continuity of the distribution concession of the companies. The electrical protection of the distribution plays a key role in this scenario, since poorly sized or adjusted protection equipment can cause false actuations and unnecessary disconnections, generating impacts to the consumer and the overall performance of the distribution concessionaire. In order to carry out an appropriate protection study, the protection engineer must be familiar with the physical and electrical parameters of the distribution circuits to be protected, as well as having a solid base in relation to the concepts, equipment and protection philosophies of distribution networks. This work consists of the use of the Mamdani model, based on fuzzy systems, to determine the pick-up value of the time overcurrent function 51 in distribution circuits. The proposed methodology receives the load current status and the short-circuit values of the protection zone, sets a reasonable pick-up value automatically and ensures the continuity of the distribution services, allowing the protection to remain sensitive until end of its protection zone. For the calculation of the power flow, through which it is possible to determine the load current in all the feeder buses, the Generalized Single Equation Load Flow (GESELF) was used. To calculate the short-circuit currents, an algorithm applied to distribution network simulation and analysis tool was used – GridLAB-D. Testing and analysis of results were performed using two systems. First, the IEEE 34-bar test system was used, whose primary voltage level in the 2.5 MVA substation transformer is 69 kV, its secondary voltage level being 24.9 kV. The second system used was the “Cidade 2” feeder of the Energy Company of Campo Largo – COCEL, which operates at a voltage level of 13.8 kV and has a little more than 16 km of total extension. Several faults were simulated in the COCEL test system and in the 34 bar IEEE test system, all fuzzy tool responses were adequate to guarantee the normal operation of the system, since they satisfied the fundamental inequality of the protection 51.
Banca Examinadora
Orientador (a): Cresencio Silvio Segura Salas (Lactec)
Membro da Banca: Lucio de Medeiros (Lactec)
Membro da Banca: Germano Lambert Torres (PS Soluções)
Palavra(s)-Chave: Proteção da distribuição, redes elétricas inteligentes, sistemas fuzzy, Mamdani.
Keywords: Distribution protection, intelligent electrical networks, fuzzy systems, Mamdani.
