Tese
Inclusão de proteção contra colapso de tensão de sistemas de potência em relês de subtensão
Inclusion of protection against power system voltage collapse in under-voltage relays
Registration in:
FERNANDES, Luiz Augusto Pereira. Inclusion of protection against power system voltage collapse in
under-voltage relays. 2011. 106 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
Author
Fernandes, Luiz Augusto Pereira
Institutions
Abstract
In recent decades it has been observed the occurrence of voltage
collapse phenomenon in several electric power systems around the world. This can be
explained by the increase of generation to meet growing consumption without concomitant
investment in transmission lines.
It is usual to increment the active power transmission capability
through the inclusion of reactive support devices. Due to excessive use of this resource, the
load busses can become too capacitive. This implies in increase the risk of voltage collapse in
these busses, even without transgressing the undervoltage limits.
In this scenario the voltage collapse may occur without the
actuation of a undervoltage load shedding scheme. In this case it is necessary to improve the
undervoltage relay which can be achieved by the inclusion of a load shedding logic based on
a voltage collapse proximity indicator.
This work proposes a load shedding algorithm based on bus
loading margins. In the context of electric power system protection, such methodology should
be included in undervoltage digital relays that operate in load busses with capacitive power
factor.
The operation of the proposed algorithm is illustrated through
simulations of situations favorable to voltage collapse using a reduced electric power system,
represented by the Thevenin equivalent circuit coupled to a load bus, as well as the IEEE 14-
bus power system. Doutor em Ciências Nas últimas décadas tem sido observada a ocorrência do
fenômeno de colapso de tensão em vários sistemas elétricos de potência ao redor do mundo.
Isto pode ser explicado pelo aumento da geração para atender ao crescente consumo sem o
concomitante investimento em linhas de transmissão.
É usual aumentar a capacidade de transmissão de potência ativa
por meio da inclusão de dispositivos de suporte de reativos. Devido ao uso excessivo deste
recurso as barras de carga podem tornar-se muito capacitivas. Isto implica em majorar o risco
de colapso de tensão nestas barras, mesmo sem transgressão do limite de subtensão.
Neste cenário o colapso de tensão pode ocorrer sem atuação do
esquema de desligamento de carga por subtensão. Neste caso é necessário melhorar o relê de
subtensão o que pode ser conseguido pela inclusão de uma lógica de desligamento de carga,
baseada em um indicador de proximidade do colapso de tensão.
Este trabalho propõe um algoritmo de desligamento de carga
baseado na margens de carregamento das barra de carga. No contexto da proteção do sistema
elétrico de potência tal metodologia deve ser incluída em relês digitais de subtensão que
operam em barras de carga com fator de potência capacitivo.
A operação do algoritmo proposto é ilustrada através de
simulações de situações propícias ao colapso utilizando um sistema elétrico de potência,
reduzido representado pelo circuito equivalente de Thevenin acoplado a uma barra de carga,
assim como o sistema de 14 barras do IEEE.