Proteção de linhas de transmissão de sistemas VSC-HVDC utilizando limitadores de corrente de falta

Autor: Mourinho, Fabricio Andrade
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Druh dokumentu: Dissertação de Mestrado
Popis: Tecnologias HVDC que utilizam conversores do tipo fonte de tensão, o VSC-HVDC, ainda não são completamente difundidas e aplicadas no Brasil, em contraste com outros países que começaram a estudar e empregar este tipo de transmissão. Comparado com o HVDC tradicional, o VSC-HVDC é uma tecnologia de transmissão mais eficiente e pode superar deficiências encontradas na transmissão em corrente contínua convencional. O VSC-HVDC pode ser utilizado de maneira mais eficiente nas novas redes de energia, para alimentar ilhas, integração de geração eólica, renovação das linhas em centros urbanos, aplicações multiterminais e conexão com sistemas fracos. Por se tratar de uma tecnologia recente, o VSC-HVDC ainda não é amplamente adotado e uma das principais limitações da utilização destes sistemas é a sua fragilidade diante faltas na linha de corrente contínua. Neste contexto, limitadores de corrente de falta (LCF) podem ser utilizados para minimizar o impacto das faltas. A ação dos limitadores é benéfica ao sistema durante condições de falta, contudo, ainda assim é necessária a atuação do sistema de proteção para extinguir a condição faltosa. Portanto, este trabalho visa propor e avaliar um novo esquema de proteção que opere de maneira seletiva e confiável para sistemas VSC-HVDC na presença de LCF baseados em materiais supercondutores ou LCF indutivos. Para tanto, foram implementadas quatro funções de proteção tradicionais das linhas em CC, a saber: direcional de corrente, diferencial, sobrecorrente com restrição de tensão e ondas viajantes, e ainda, foi proposta uma nova função de proteção, a de condutância, a qual apresentou o menor tempo de identificação de falta, considerando as faltas mais severas. Adicionalmente, foi avaliado o comportamento destas funções quando o sistema apresenta os LCF em série com a linha. Foi demonstrado que é possível extrair os benefícios dos LCF sem deteriorar a qualidade dos resultados das funções de proteção, o que aumenta a segurança e confiabilidade dos sistemas VSC-HVDC, uma vez que os impactos das faltas são minimizados e as mesmas são identificadas em um curto intervalo de tempo.
HVDC technology based on voltage source converters, VSC-HVDC, are not yet fully disseminated and applied in Brazil, in contrast to other countries that have begun to study and widely employ this type of transmission technology. When compared with traditional HVDC systems, VSC-HVDC systems are more efficient and can overcome the challenges encountered in the conventional direct current transmission. The VSC-HVDC can be used more efficiently in the new energy networks to feed islands, integration of wind generation, renewal of lines in urban centers, multiterminal applications and connection with weak systems. Because it is a recent technology, VSC-HVDC is not yet widely adopted and a major limitation of using these systems is their weakness against faults in the DC line. In this context, fault current limiters (FCL) can be used to minimize the impact of faults. The action of the limiters is beneficial to the system during fault conditions, however, the use of protection schemes to detect the fault and extinguish the faulty condition is still required. Therefore, this work aims to propose and evaluate a new protection scheme operating in selective and reliable way for VSC-HVDC systems in the presence of FCL based in superconductor materials or inductive FCL. To reach such a goal, in this work it has been implemented four traditional DC lines protection functions, namely: directional current, differential, overcurrent with voltage restraint and traveling waves, and also proposed a new protection function, which is based on the conductance. This last protection function has presented the lowest detection time, when considering the most severe faults. In addition, it was evaluated the behavior of these functions when the system presents the FCL in series with the DC line. It has been shown that it is possible to extract the benefits of FCL without deteriorating the quality of the results of the protection functions, which increases the safety and reliability of the VSC-HVDC systems, since the impact of faults is minimized and they are identified in a short time.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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