Proteção contra perda de sincronismo de geradores síncronos baseada na derivada da potência elétrica

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Oliveira, Robson Almir de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Electric power generation; Estabilidade de SEP; Geração de energia elétrica; Out of step protection; Power system stability; Proteção contra perda de sincronismo; Real Time Digital Simulation; Simulação digital em tempo real
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-27052022-081651/

O sistema elétrico de potência deve ser capaz de operar mesmo quando sujeito a eventos de grandes impactos. A resposta a estes eventos envolve uma grande excursão do ângulo do rotor dos geradores, que pode resultar em separação do sistema, em que as ilhas formadas podem ou não se manter em sincronismo. A proteção contra perda de sincronismo (PPS) vem para prover a adequada separação do sistema bem como para proteger os equipamentos da operação fora de sincronismo. Em geradores, a PPS visa evitar severos problemas mecânicos e térmicos, e se baseia na medição da impedância durante o evento, em que a resistência medida (equivalente à potência ativa) tem seu sinal invertido. No entanto, foram identificados casos reais de falha da PPS em que ocorre a perda do sincronismo e a resistência medida não inverte o sinal. Isso ocorre quando há cargas com controle de potência constante próximas a geradores, como no sistema de corrente contínua que interliga a usina de Itaipu 50 Hz ao sistema elétrico brasileiro e demais conexões com os sistemas elétricos paraguaio e argentino. Neste sentido, este trabalho propõe uma nova metodologia baseada na derivada da potência elétrica para identificar perda de sincronismo quando o gerador apresenta parte da potência constante bem como para casos em que a perda de estabilidade leva à queda da frequência do gerador. Os resultados revelaram a capacidade do método em detectar a perda de sincronismo em diversas condições de defeito e a sua segurança em não atuar em situações de oscilações estáveis. Além disso, a proteção desenvolvida foi implementada em um relé comercial e validada por meio de simulações em tempo real, utilizando um Real Time Digital Simulator.