doctoralThesis
One-terminal traveling wave-based protection for HVAC and HVDC transmission lines
Registro en:
FRANÇA, Rafael Lucas da Silva. One-terminal traveling wave-based protection for HVAC and HVDC transmission lines. Orientador: Flávio Bezerra Costa. 2023. 103f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
Autor
França, Rafael Lucas da Silva
Resumen
This work proposes developing one-terminal traveling wave-based transmission line protection methods for HVAC (High Voltage Alternating Current) and HVDC (High Voltage Direct
Current) systems. It considers the effect of the sampling frequency on the protection, which
until now has not been investigated for one-terminal methods. It addresses inaccuracies in wave
velocity estimations, which traditionally lead to problems in methods based on traveling waves,
and presents solutions to these problems. The proposed methods have been evaluated through
computer simulations. The proposed earth fault distance protection for HVAC transmission
lines was evaluated using an actual commercial relay with time-domain-based protection functions. The results related to the proposed earth fault distance protection for HVAC transmission
lines show that the proposed function, when associated with other existing protection functions,
can achieve a remarkable enhancement in the dependability and velocity of the transmission
line protection. The results concerning the method based on traveling wave reflections show
that it is possible to protect most point-to-point transmission lines quickly, without communication, and independent of the wave speed estimation. Finally, the results concerning distance
protection for meshed HVDC systems demonstrate the applicability of the proposed method for
such systems. The method showed an operating time below 2 ms for a line of 500 km in length.
This operating time meets the likely requirements that HVDC meshed systems will present.
Additionally, the method demonstrated selectivity for a 4-terminal system interconnected by
five transmission lines. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Este trabalho propõe o desenvolvimento de métodos de proteção de linha de transmissão
baseados em ondas viajantes de um terminal para sistemas ATCA (Alta Tensão em Corrente
Alternada) e ATCC (Alta Tensão em Corrente Contínua). O efeito da frequência de amostragem
na proteção é considerado, o que até agora ainda não foi investigado para métodos de um terminal. As imprecisões nas estimativas da velocidade das ondas, que classicamente são limitações
para métodos baseados em ondas viajantes, são abordadas e são apresentadas soluções para tal
problema. Os métodos propostos foram avaliados por meio de simulações computacionais. A
proteção proposta da distância para faltas envolvendo a terra para linhas de transmissão ATCA
foi avaliada utilizando um relé comercial real com funções de proteção baseadas no domínio
do tempo. Os resultados relacionados à proteção proposta da distância para faltas à terra para
linhas de transmissão ATCA mostram que a função proposta, quando associada a outras funções
de proteção existentes, pode alcançar um incremento bastante notável na confiabilidade e velocidade da proteção da linhas de transmissão. Os resultados relativos ao método baseado em
reflexão de ondas viajantes mostram que é possível proteger a maioria das linhas de transmissão ponto a ponto de uma forma rápida, sem necessidade de comunicação e independente da
estimativa da velocidade da onda. Finalmente, os resultados relativos à proteção da distância para sistemas de ATCC em malha demonstram a aplicabilidade do método proposto para
tais sistemas. O método apresentou um tempo de atuação inferior a 2 ms para uma linha de
500 km de comprimento. Esse tempo de atuação atende aos prováveis requisitos que sistemas
meshed ATCC apresentarão. Além disso, o método apresentou selectividade para um sistema
de 4-terminais interligados por 5 linhas de transmissão.