Localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia : uma formulação no domínio espectral associada ao processamento de erros paramétricos

Abstract

Faltas de alta impedância criam desafios técnicos específicos no contexto da proteção de sistemas de potência. O desafio inicial consiste em detectar essas faltas. Contudo, se a falta for detectada com sucesso, ações de manutenção devem ser tomadas para evitar riscos à segurança da população. Assim, o seguinte desafio técnico consiste na localização dessas faltas, que contribui significativamente para o restabelecimento rápido e seguro do sistema. Embora a localização de faltas de alta impedância seja um tópico de extrema importância, poucos estudos são dedicados especificamente ao assunto. Por essa razão, este trabalho propõe uma formulação analítica para a localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição. Inicialmente, é desenvolvido um modelo matemático no domínio espectral, fundamentado na medição da impedância aparente, que incorpora características específicas desse tipo de falta. Usando esse modelo, a distância da falta é estimada através de um estimador de mínimos quadrados ponderados associado a um algoritmo de processamento de erros paramétricos. Esse algoritmo detecta a presença de erros de parâmetro com base no erro de medição composto na forma normalizada e corrige o modelo quando necessário. O desempenho da técnica proposta é avaliado através de estudos de caso comparativos realizados no alimentador de 13 nós do IEEE modelado no Alternative Transient Program. Os resultados obtidos destacam a validade da metodologia proposta, indicando o seu potencial para aplicação em sistemas de distribuição reais.

High impedance faults creates specific technical challenges in the context of power system protection. The initial challenge is to detect these faults. If the fault is detected successfully, maintenance actions must be taken to avoid further risk to the population. Thus, the following technical challenge after detection is the location of these faults, which contributes significantly to the fast and safe restoration of the system. Although high impedance faults location is a topic of great concern, few studies are specifically devoted to this subject. This work proposes an analytical formulation for the high impedance faults location in distribution systems. Initially, an apparent impedance-based model, which incorporates specific characteristics of this fault type, is developed in the spectral domain. Using this model, the fault distance is estimated through a weighted least squares estimator associated with a parametric error processing algorithm. This algorithm detects the presence of parameter errors based on the composed measurement error in normalized form and further corrects the model. The performance of the proposed technique is evaluated through comparative case studies performed on the IEEE 13 node test feeder modeled in the Alternative Transient Program. The test results are encouraging indicating the formulation’s potential for real-life applications.