Estimação de Fasores para Proteção de Sistemas Elétricos Baseada em Mínimos Quadrados e Morfologia Matemática

This work proposes a new technique for phasor estimation applied in microprocessor numerical relays for distance protection of transmission lines, based on the recursive least squares method and called least squares modified random walking. The phasor estimation methods have compromised their performance, mainly due to the DC exponential decaying component present in fault currents. In order to reduce the influence of the DC component, a Morphological Filter (FM) was added to the method of least squares and previously applied to the process of phasor estimation. The presented method is implemented in MATLABr and its performance is compared to one-cycle Fourier technique and conventional phasor estimation, which was also based on least squares algorithm. The methods based on least squares technique used for comparison with the proposed method were: forgetting factor recursive, covariance resetting and random walking. The techniques performance analysis were carried out by means of signals synthetic and signals provided of simulations on the Alternative Transient Program (ATP). When compared to other phasor estimation methods, the proposed method showed satisfactory results, when it comes to the estimation speed, the steady state oscillation and the overshoot. Then, the presented method performance was analyzed by means of variations in the fault parameters (resistance, distance, angle of incidence and type of fault). Through this study, the results did not showed significant variations in method performance. Besides, the apparent impedance trajectory and estimated distance of the fault were analysed, and the presented method showed better results in comparison to one-cycle Fourier algorithm

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Propõe-se neste trabalho uma nova técnica de estimação fasorial, a ser utilizada em relés numéricos microprocessados digitais para proteção de distância de linhas de transmissão, baseada no método dos mínimos quadrados recursivo, denominada mínimos quadrados em caminhada aleatória modificada. Os métodos de estimação fasorial têm seu desempenho comprometido devido, principalmente, à componente DC de decaimento exponencial presente nas correntes de falta. Para reduzir a influência da componente DC, agregou-se ao método de mínimos quadrados um Filtro Morfológico (FM) aplicado previamente ao processo de estimação fasorial. O método apresentado foi implementado em ambiente MATLABr e o seu desempenho comparado aos métodos convencionais de estimação fasorial, também baseados em mínimos quadrados, e ao algoritmo de Fourier de um ciclo. Os métodos baseados na técnica de mínimos quadrados utilizados para comparação com o método proposto foram: recursivo ponderado, com reinicialização da covariância e caminhada aleatória. As análises de desempenho das técnicas foram realizadas por meio de sinais sintéticos e sinais oriundos de simulações no Alternative Transient Program (ATP). Em comparação aos demais métodos de estimação fasorial, o método proposto apresentou resultados satisfatórios no que se refere à velocidade de resposta, oscilação em regime permanente e percentual de overshoot. Em seguida, o método proposto teve seu desempenho analisado frente às variações nos parâmetros de falta (resistência, distância, ângulo de incidência e tipo de falta). Nesse estudo, constatou-se que o método não sofreu variações significativas em seus resultados. Além disso, analisou-se a trajetória da impedância aparente e distância estimada da falta, ao qual o método proposto apresentou melhores resultados em comparação ao algoritmo de Fourier de um ciclo