Localização de faltas em linhas de transmissão : estudo de caso comparativo dos méodos de reatância simples, sequência negativa e ondas viajantes

Abstract

A localização rápida e precisa de faltas em linhas de transmissão é fundamental para reduzir o tempo de restabelecimento do serviço, minimizar perdas operacionais e aumentar a confiabilidade do sistema elétrico. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo analisar e comparar três métodos amplamente utilizados para localização de faltas: reatância simples, sequência negativa e ondas viajantes. A escolha desses métodos baseou-se na relevância prática, na viabilidade de implementação com os dados disponíveis e na sua aplicabilidade em diferentes condições operacionais. A avaliação foi realizada com dados reais fornecidos pela CPFL-Transmissão, referentes a eventos registrados entre janeiro e outubro de 2025, cuja localização das faltas foi previamente confirmada por equipes de campo. Dois eventos, um monofásico e um bifásico, foram analisados de forma detalhada, enquanto os demais foram estudados com menor profundidade, mantendo-se a mesma metodologia para verificar o comportamento dos métodos ao longo de toda a base de dados. Os resultados mostraram que o método de ondas viajantes apresentou o melhor desempenho, com erro percentual médio de 0,61% entre todos os casos analisados e erro médio de 520 metros quando foram excluído faltas com alta impedância. Entretanto, sua aplicação foi limitada a 68% dos eventos devido à necessidade de equipamentos específicos para a detecção das frentes de onda. O método de sequência negativa obteve o segundo melhor desempenho e destacou-se por não exigir equipamentos adicionais, embora dependa de informações provenientes de ambos os terminais da linha. Já o método de reatância simples, apesar da menor precisão, demonstrou grande praticidade e utilidade em análises iniciais ou em situações com restrições de dados e equipamentos.

The fast and accurate location of faults in transmission lines is essential to reduce service restoration time, minimize operational losses and enhance the reliability of the power system. In this context, The objective of this study is to analyze and compare three widely used methods for fault location: simple reactance, negative sequence and traveling waves. The selection of these methods was based on their practical relevance, feasibility of implementation with the available data, and applicability under different operational conditions. The evaluation was conducted using real data provided by CPFL Transmiss˜ao, pertaining to events recorded between January and October 2025, where fault locations had been previously confirmed by field teams. Two events, one single-phase and one two-phase, were analyzed in detail, while the others were studied with less depth, maintaining the same methodology to assess the behavior of the methods across the entire dataset. The results indicated that the traveling waves method exhibited the best performance, with an average percentage error of 0.61% across all cases analyzed and an average error of 520 meters when faults with high impedance were excluded. However, its application was limited to 68% of the events due to the need for specific equipment to detect wave fronts. The negative sequence method achieved the second best performance and stood out for not requiring additional equipment, although it depends on information from both sides of the transmission line. The simple reactance method, despite its lower accuracy, proved to be highly practical and useful in initial analyses or situations with limited data and equipment.