Aperfeiçoamento da representação de linhas de transmissão de energia elétrica por elementos discretos de circuitos: aplicação em estudos de transitórios eletromagnéticos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Leon Colqui, Jaimis Sajid
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Transitórios eletromagnéticos; Modelos de linhas de transmissão; Modelo a parâmetros discretos; Parâmetros constantes; Parâmetros dependentes da frequência; Domínio da frequência; Domínio do tempo; Electromagnetic transients; Transmission line models; Lumped parameter models; Frequency-dependent parameters; Time domain
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/204546

Este trabalho apresenta o aperfeiçoamento dos modelos a parâmetros discretos que são amplamente empregados na representação de linhas de transmissão e estudo dos transitórios eletromagnéticos. Os modelos aperfeiçoados são baseados no modelo da cascata de circuitos PI, que podem ser representados com os parâmetros elétricos constantes ou variáveis em relação à frequência. Quando o modelo é representado com os parâmetros constantes, oscilações espúrias estão presentes nas simulações de transitórios eletromagnéticos. Essas oscilações são caracterizadas por picos errôneos nas respostas transitórias que podem levar a interpretações incorretas pelos usuários. Nesse contexto, uma representação de circuito PI modificado é empregado para reduzir as oscilações espúrias nas respostas transitórias de modo satisfatório. Esse circuito modificado consiste em colocar uma resistência de amortecimento artificial em paralelo ao ramo RL de cada seção de circuito PI clássico. Adicionalmente, uma metodologia de otimização é proposta para selecionar apropriadamente a resistência de amortecimento do circuito PI modificado para reduzir as oscilações espúrias para qualquer linha de transmissão sem distorcer a resposta transitória. Quando o modelo é representado com os parâmetros variáveis em relação à frequência, empregam-se circuitos equivalentes R-L organizados em blocos dentro de cada seção de circuito PI clássico para reproduzir a variação com a frequência nos parâmetros longitudinais da linha de transmissão. Uma representação precisa do modelo em uma faixa de frequência especificada, depende do número de circuitos PI e do número de elementos R-L a serem usados. Portanto, uma metodologia de otimização é proposta para selecionar apropriadamente o número de circuitos PI e o número de elementos R-L que representaram o modelo da linha de transmissão para uma determinada faixa de frequência. Esses dois modelos aperfeiçoados foram implementados nos softwares Matlab/Simulink e ATP/ATPDraw nos quais oferecem a possibilidade de agregar novos componentes em suas amplas bibliotecas de componentes elétricos. Os modelos aperfeiçoados foram validados por meio de distintos cenários de simulação envolvendo diversos fenômenos transitórios. Esses softwares foram empregados como referência para a validação dos modelos propostos nesta tese. Os resultados mostram que as respostas transitórias obtidas com os modelos aperfeiçoados estão em boa concordância com os modelos tradicionais empregados na representação de linhas de transmissão, sendo uma alternativa para o estudo de transitórios eletromagnéticos em sistemas elétricos de energia.