Development of an FPGA-based real-time power system simulator for traveling wave-based protective relay validation

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Leal, Marcos Sérgio Rodrigues
• Orientador(a): Costa, Flávio Bezerra
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Simulação em tempo real; hardware-in-the-loop; Programa EMTP; Relés digitais; Proteção de ondas viajantes; FPGA; DSP; Arquitetura RIO
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27982

Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um simulador digital em tempo real de sistemas de potência utilizando uma plataforma customizada de baixo custo baseada em FPGA do inglês, field-programmable gate array, adequada para realizar a validação em tempo real de métodos de proteção aplicados a linhas de transmissão baseadas em ondas viajantes. A descrição do simulador se desenvolve a partir das etapas de modelagem, implementação e simulação de um sistema de transmissão, que é usado para destacar a capacidade do simulador de representar fenômenos transitórios de alta freqüência em linhas de transmissão. Assim, inicialmente, o equacionamento matemático dos modelos implementados bem como o desenho geral do solver, que é desenvolvido tomando como referência o programa de transitórios eletromagnéticos (EMTP), são apresentados. Em seguida, são apresentadas as características do simulador, como a arquitetura de hardware, software de desenvolvimento, estratégias de comunicação, interface gráfica, módulos de entrada/saída e exportação de dados, bem como os estágios de implementação do sistema de teste. Adicionalmente, neste trabalho propõe-se a implementação de um relé protótipo usando um dispositivo de hardware baseado em DSP do inglês, digital signal processing, executando um esquema de proteção baseado na teoria ondas viajantes, além de sua integração em malha fechada com a simulação. Uma interface gráfica (GUI do inglês, graphical user interface) é desenvolvida para que os parâmetros de simulação sejam definidos, incluindo as condições para aplicação de faltas elétricas, e monitorar a dinâmica do sistema de potência utilizado como estudo de caso. Simulações offline obtidas do Matlab/Simulink são usadas para validar os resultados em tempo real.