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Nova Tecnologia Localiza Faltas por Ondas Viajantes em Apenas um Terminal

Método permite identificar local das faltas utilizando dados das ondas viajantes em um único terminal da linha de transmissão

Localizar faltas com exatidão, de maneira rápida e em tempo real são imperativos para as concessionárias de energia, principalmente as transmissoras. Aprimoramentos na aplicação de ondas viajantes para esse fim garantiram precisão na identificação do ponto de falta em um vão de torre, trazendo economia de tempo na localização do defeito e redução de custos com equipes de manutenção e pagamentos de parcelas variáveis (Pvs). 

Um dos métodos mais utilizados é aquele que se baseia em ondas viajantes medidas nos dois terminais, o DETWFL - Double-Ended Traveling-Wave-Fault-Locating. Contudo, a SEL também tem trabalhado com uma estratégia que se baseia na detecção de ondas viajantes de apenas um terminal, utilizando para isso métodos de análise avançados das reflexões provenientes da falta.
A solução vai ao encontro de uma limitação do método DETWFL que necessita de uma rede de comunicação para que os dados das ondas viajantes possam ser transmitidos. Nesse caso, os equipamentos transmitem os dados das ondas viajantes entre os dois terminais e entre um computador central por meio de redes de comunicação. Além da necessidade de redes de comunicação, é preciso haver sincronismo de tempo (via GPS) nos dois terminais, porém, como o sinal  é gerado por equipamentos diferentes podem ocorrer erros no cálculo da localização de defeitos. 
Paulo Lima, engenheiro de Aplicação e Suporte Técnico da SEL, destaca que embora ofereça bons resultados, esse método é mais custoso e necessita da instalação de equipamentos nos dois terminais da linha. “Com o método de localização de faltas com apenas um terminal, ganha-se independência tanto de ter que instalar um equipamento em cada um dos lados, quanto de ter sincronismo de tempo e canal de comunicação entre os terminais”, conta Paulo Lima.
O método SETWFL – Single-Ended Traveling-Wave-Fault-Locating usa a diferença dos tempos entre a primeira onda viajante proveniente da falta e a primeira reflexão, medidos no terminal local. A Figura 1 mostra o diagrama de Bewley para uma falta em F em uma linha de comprimento LL. 

Figura 1
Fig. 1. Diagrama de Bewley explicando o novo método SETWFL proposto pela SEL

A falta está a uma distância m (km ou mi) do Terminal Local, L, e a uma distância LL – m (km ou mi) do Terminal Remoto, R. Considere a Barra B atrás do Terminal Local, L, como sendo uma barra de terminação de uma linha conectada ao Terminal Local, L. Uma onda viajante de corrente gerada no ponto da falta F chega no Terminal Local, L, no instante t1. Uma parcela da mesma é refletida, trafega de volta para a falta, reflete de volta na falta e, então, retorna para o Terminal Local, L, no instante t4. Durante o intervalo de tempo t4 – t1, a onda viajante percorreu uma distância de 2m.
O método funciona bem se identificar corretamente o primeiro retorno da falta (instante t4, neste exemplo). O desafio é encontrar a onda viajante que seja a primeira reflexão da falta entre todas as outras ondas viajantes que podem chegar no terminal local, incluindo as ondas viajantes que são provenientes de trás do relé (t2 na Fig 1) ou de barramentos a frente do relé (t3 e t6 na Fig 1). “O equipamento da SEL identifica as reflexões corretas da falta de um terminal utilizando para isso vários recursos como a comparação entre as várias ondas refletidas para identificar a reflexão correta. Os algoritmos realizam esses cálculos em tempo real, de maneira automática”, completa Lima.

Inovação
Segundo Lima, o novo método SETWFL utiliza ondas viajantes de corrente no terminal local e um algoritmo, capaz de identificar todas as frentes de onda e determinar qual é a primeira reflexão da falta. “Para uma determinada falta, podem ser registradas 10 chegadas de ondas viajantes no terminal local. Dentre essas, o algoritmo irá eleger as possíveis reflexões do ponto de falta. Posteriormente, o sistema realiza a comparação entre as diferenças de tempo entre cada uma e determina qual delas veio da falta, utilizando-a para localização do ponto de defeito”, diz.
Utilizando como referência a Figura 2, que mostra um exemplo de falta em uma configuração do sistema de potência pode-se descrever o sistema da seguinte forma: 
- t1 é o instante de chegada da primeira onda viajante incidente proveniente da falta.
- t2 é o instante de chegada de uma onda viajante proveniente de trás do relé e, portanto, não é o primeiro retorno da falta devido a diferença de polaridade.
- t3 é o instante de chegada de uma onda viajante que trafegou desde a falta até o terminal remoto e do terminal remoto até o terminal local.
- t4 é o instante de chegada da primeira onda viajante refletida da falta. Este é o tempo que o algoritmo SETWFL tem de usar para obter uma estimação correta da localização de falta.
- t6 é o instante de chegada de uma onda viajante que trafegou desde a falta até o terminal local, do terminal local até terminal remoto, e do terminal remoto de volta até o terminal local.
O método SETWFL aproveita as vantagens do fato de que muitas ondas viajantes chegando no terminal da linha fornecem informações para identificar a primeira reflexão da falta, incluindo as ondas viajantes refletidas dos elementos da rede externos à linha. Assim, através da análise da diferença de tempo entre as diversas frentes de ondas registradas, o algoritmo determina qual a onda viajante é proveniente da falta.

Figura 2
Fig. 2. Múltiplas ondas viajantes têm de criar uma sucessão de ondas viajantes coerentes para uma falta considerando a localização dos terminais da linha

A tecnologia inédita é utilizada para linhas de transmissão, independente da tensão e já está sendo comercializada e implementada por inúmeras empresas ao redor do mundo. 

Tecnologia e Literatura Técnica
Uma das soluções da SEL empregadas para se obter os benefícios da localização de faltas por um terminal é o SEL-T400L que oferece proteção de linhas no domínio do tempo. Esse dispositivo inteligente utiliza grandezas incrementais e ondas viajantes com uma alta taxa de amostragem – 1 MHz e atuação em 1 ms (16 vezes mais rápido que relés que utilizam fasores de tensão e corrente). Para conhecer todas as especificações, consulte: https://selinc.com/pt/products/T400L/
Para saber mais sobre o novo método de localização de faltas por um terminal, a SEL disponibiliza o artigo “Localização de Faltas Precisa e Econômica Baseada no Princípio das Ondas Viajantes sem Comunicações”, solicite ao marketing_br@selinc.com


Fonte:  Jornal Interface Ed. 43