BR112013008949B1

BR112013008949B1 - Método e sistema para determinar uma distância a falhas elétricas em uma rede de energia elétrica

Info

Publication number: BR112013008949B1
Application number: BR112013008949-0A
Authority: BR
Inventors: Charles J. Kim
Original assignee: Howard University; San Diego Gas & Electric Company
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2023-11-14
Also published as: ES2959091T3; US20120086459A1; WO2012051104A1; BR112013008949B8; EP2628252A1; JP2013542433A; CN103329451B; EP2628252A4; US8941387B2; EP2628252B1; AU2011313840B2; CA2814661A1; CA2814661C; CN103329451A; AU2011313840A1; BR112013008949A8; BR112013008949A2

Abstract

MÉTODO PARA DETERMINAR UMA DISTÂNCIA A FALHAS ELÉTRICAS EM REDES ELÉTRICAS, MÉTODO PARA DETERMINAR PARA DETERMINAR UMA DISTÂNCIA ATÉ UMA FALHA ELÉTRICA EM UMA REDE ELÉTRICA E SISTEMA PARA DETERMINAR DISTÂNCIA DE FALHA A presente invenção refere-se à detecção de falha e, mais especialmente, à determinação de localização de falha e/ou direção de falhas em redes elétricas. O método para determinar uma distância a falhas elétricas em redes elétricas compreende receber (202) uma for ma de onda elétrica através de uma linha de energia elétrica (109); determinar (204) uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais para a rede de energia elétrica, sendo que a pluralidade de parâmetros elétricos nominais é associada a um estado da rede de energia elétrica na ausência de p elo menos uma falha elétrica transitória na rede; amostrar (206) subsequentemente uma pluralidade de parâmetros elétricos da forma de onda elétrica quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existir na rede; determinar (208) uma pluralidade de indutâncias com base, pelo menos em parte, em uma comparação dos parâmetros elétricos nominais e a pluralidade de parâmetros elétricos amostrados, sendo que a pluralidade de indutâncias é representativa de indutâncias presentes na rede quando a pelo menos u ma falha elétrica transitória existir (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se à detecção de falha e, mais especialmente, à determinação de localização de falha e/ou direção de falhas em redes elétricas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Diversas abordagens foram usadas ao longo dos anos para detectar e/ou localizar falhas elétricas em redes elétricas. Em algumas dessas abordagens, um algoritmo de reatância é usado para detectar e/ou localizar as falhas. Mais especialmente, as magnitudes da tensão e corrente de fase com falha e o ângulo de fase entre a tensão e a corrente são determinados. Já que os dados de tensão e corrente são tipicamente obtido a partir de um dispositivo de amostragem de dados, o cálculo dos ângulos de fase e da diferença nos ângulos de fase exige um segmento sinusoidal puro de estado estável de tensão e corrente para pelo menos dois ciclos de energia (devido à exigência teórica do processamento de sinal digital no cálculo da magnitude e do ângulo de fase de um sinal digitalizado). Então, uma vez que esses valores são obtidos, uma determinação quanto à localização da falha pode ser realizada. Em outras palavras, as abordagens anteriores mencionadas acima devem aguardar até o início da falha através do período transiente do comportamento de falha para a ocorrência de uma corrente ou tensão de estado estável pós- falha e, somente então, após obter esses valores, calcular a magnitude e o ângulo de fase para a tensão e a corrente e, desse modo, localizar uma falha.

[003] Infelizmente, uma grande porção de falhas permanentes e as falhas mais transitórias/intermitentes (as quais são, com frequência, precursores de falhas permanentes) não produzem o comportamento de estado estável pós-falha longo desejado. Ao invés disso, essas falhas desaparecem rapidamente logo após um curto período transiente sem alcançar um estado estável. A maioria das falhas somente de curto período transiente, sendo essas permanentes, transitórias ou intermitentes, perdura por apenas uma extensão de tempo de ciclo. Por exemplo, falhas intermitentes de interrupção de isolamento subterrâneo (para cabo subterrâneo) ou de linhas de energia suspensas tipicamente perduram menos do que um ciclo, mais frequentemente por cerca de 1/2 ciclo ou menos. Essas falhas de subciclo, as quais podem resultar em falhas permanentes, precisam ser localizadas ou uma perda de serviço elétrico pode ocorrer à medida que as falhas intermitentes se desenvolvem em falhas permanentes. As abordagens de localização de falha convencionais descritas acima não podem localizar falhas de subciclo. De fato, na maioria dos casos, essas falhas são simplesmente ignoradas por essas abordagens anteriores. Portanto, a determinação de distância até tal falha de subciclo (intermitente ou permanente) não é tentada.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] São fornecidas abordagens que localizam falhas de subciclo (permanentes e intermitentes) em circuitos de potência elétrica. As abordagens descritas no presente documento empregam, às vezes, abordagens de injeção e calculam a impedância de fonte sob condições de falha. Então, faz-se um cálculo da indutância de linha em relação à localização da falha e essa indutância de linha pode ser multiplicada pelo fator de distância/indutância conhecido da linha para determinar a distância física real (por exemplo, em metros, pés, e assim em diante) de um dispositivo de medição até a falha. Adicionalmente, pode ser feita uma determinação quanto ao fato de a falha ser a montante ou a jusante do dispositivo de medição. Também pode ser feita uma determinação quanto ao fato de a falha estar na mesma ou em uma linha diferente no mesmo barramento, ou na mesma linha de barramento ou linha de barramento diferente de configuração multibarramento, com base, pelo menos em parte, em uma polaridade da indutância de fonte determinada.

[005] Em muitas dessas realizações, o cálculo de indutância de fonte e distância à falha é realizado usando-se os sinais de tensão e corrente medidos em, por exemplo, uma subestação (ou algum outro local adequado) e aplicando-se uma equação de diferencial de domínio de tempo para obter, de modo inverso, a indutância da forma de onda transiente representada pelos sinais. De modo vantajoso, as abordagens descritas no presente documento do não exigem informações anteriores relacionadas à impedância do circuito. Em relação a isso, a indutância de fonte de um circuito de subestação pode ser obtida e a indutância de fonte é usada para identificação de fase com falha e, consequentemente, para classificação de falhas. As abordagens descritas no presente documento podem utilizar análise de sinal de domínio de tempo visto que o próprio sinal, em estado transiente ou estacionário, revela o circuito e os componentes de circuito dos quais o sinal é obtido e analisado.

[006] A simplificação de um circuito e seu componente não altera, de modo significativo, o sinal considerando-se apenas a reatância (isto é, indutância e capacitância) do circuito, especialmente em circuito de potência no qual componentes de circuito são dominante reativos. Em alguns aspectos, a consideração apenas da reatância de um circuito na localização de falha fornece uma realização próxima de um circuito real. As abordagens de análise de circuito apenas de reatância descritas no presente documento apresentam vantagens adicionais. Por exemplo, essas abordagens fornecem a eliminação de resistores (tipicamente de cargas de consumidor) na análise de circuito, que torna a carga de abordagem independente.

[007] Nas abordagens de análise de sinal descritas no presente documento, a tensão e a corrente líquidas de falha são tipicamente consideradas e esses valores podem ser obtidos subtraindo-se a tensão e a corrente nominais da tensão e corrente defeituosas, respectivamente. Aplicar as presentes abordagens converte, na teoria, a condição de falha de curto circuito (que tem tensão zero entre a fase com falha e o terra) em uma fonte de tensão fictícia da mesma polaridade, mas negativa de valor nominal injetada na localização da falha. A condição de falha na localização de falha pode ser representada injetando-se a polaridade negativa da tensão em uma localização de falha potencial imediatamente antes do momento de início de falha. Sob essa abordagem de injeção, o circuito de condição de falha é considerado abastecido por duas: a fonte de alimentação principal de subestação e a fonte de tensão injetada. Um valor de circuito (tensão ou corrente) é obtido para o circuito de duas fontes usando-se o princípio de sobreposição adicionando-se seus valores de componente sob apenas uma fonte ativada com a outra fonte desativada, e vice versa. Visto que a presente abordagem utiliza o valor de falha líquida (tensão ou corrente), o mesmo considera apenas a fonte de tensão injetada como a única fonte de circuito de falha, mas ignora a fonte principal no valor de circuito cálculo. A quantidade da tensão injetada sob a condição de circuito reativo presumida é a mesma que o valor nominal no instante imediatamente antes do início da falha. De modo vantajoso, as abordagens descritas no presente documento precisam apenas de uma subestação ou algum outro valor de local medido adequado de tensão e corrente. Nenhuma informação adicional além dessas é necessária.

[008] Adicionalmente, as abordagens descritas no presente documento obtêm um cálculo da distância à falha que acomoda todos os tipos de conexões de banco de capacitor a barramentos de subestação, por exemplo, bancos de capacitor conectado em Y aterrados, bancos de capacitor não aterrados, e sem bancos de capacitor. Outros exemplos são possíveis. Adicionalmente, a distância à falha é expressa como um valor de indutância da subestação. Visto que o período de análise de localização de falha de subciclo contém o comportamento transiente de um circuito (e que contém, usualmente, outras frequências que não a frequência nominal de f= 60Hz), a magnitude da reatância (que tem uma magnitude definida como 2*(pi)*f*L (para indutância L) ou 1/(2*(pi)*f*C) (para uma capacitância C)) não pode ser aplicada. No entanto, com erros menores aceitos, a indutância determinada como uma distância à falha pode ser grosseiramente interpretada com uma reatância usando-se a definição para frequência nominal do circuito.

[009] As falhas de subciclo são, às vezes, falhas de linha única para terra. No entanto, as falhas de subciclo também podem ser falhas de linha para linha e todos os outros tipos de falhas. Entretanto, o cálculo de distância à falha é descrito no presente documento para todos os tipos de falha em um sistema de circuito de potência trifásico. Essas abordagens também podem ser usadas em outros tipos de sistemas elétricos.

[010] Em algumas dessas realizações, é recebida uma forma de onda elétrica sobre uma linha de energia elétrica. Uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é determinada para a rede de energia elétrica e uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é associada a um estado da rede de energia elétrica na ausência de pelo menos uma falha elétrica transitória na rede. Subsequentemente, uma pluralidade de parâmetros elétricos da forma de onda elétrica é amostrada quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. Uma pluralidade de indutâncias é determinada com base pelo menos em parte em uma comparação dos parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. Uma pluralidade de indutâncias é representativa de indutâncias presentes na rede quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. Uma pluralidade de indutâncias é analisada para determinar a distância a pelo menos uma falha elétrica.

[011] Os parâmetros elétricos amostrados podem estar relacionados a uma ampla variedade de condições líquida. Por exemplo, uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados pode ser tensões e correntes. Outros exemplos são possíveis.

[012] Em outros aspectos, um tipo de falha é determinado, com base pelo menos, em parte em uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. O tipo de falha pode ser uma falha de linha para terra e uma falha de linha para linha. Outros exemplos são possíveis.

[013] Em alguns outros aspectos, a comparação de uma pluralidade de parâmetros amostrados a uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é usada para determinar se ocorreu uma falha. Várias abordagens para análise também podem ser usadas. Por exemplo, a análise pode incluir multiplicar pelo menos parte de uma pluralidade de indutâncias de falha por uma característica de indutância conhecida da linha de energia para obter a distância física real (por exemplo, conforme medido em metros, pés, assim em diante) à falha transitória. A comparação também pode usar várias abordagens e operações matemáticas. Por exemplo, a comparação de uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados pode incluir a realização de uma subtração entre uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. Outros exemplos de análise e comparação são possíveis.

[014] A determinação de uma indutância de fonte pode ser realizada com base, pelo menos em parte, em uma comparação de uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. A determinação se a falha transitória está localizada em uma localização a montante ou uma localização a jusante pode ser realizada, pelo menos em parte, em uma polaridade das indutâncias de fonte determinadas.

[015] Em outras dessas realizações, é determinada uma distância a uma falha elétrica em uma rede elétrica. Pelo menos um primeiro parâmetro operacional líquida é determinado e o primeiro parâmetro operacional líquida está relacionado a uma primeira condição elétrica da rede na ausência de uma falha transitória. Pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida é determinado e o pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida está relacionado a uma segunda condição elétrica da rede na presença da falha transitória. Uma distância indutiva à falha é determinada, pelo menos em parte, com base em uma comparação do pelo menos um primeiro parâmetro operacional líquida ao pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida.

[016] A determinação do segundo parâmetro operacional líquida pode incluir amostragem de tensões elétricas ou correntes elétricas. Adicionalmente, um tipo de falha pode ser determinado com base, pelo menos em parte, em pelo menos um do pelo menos um primeiro parâmetro operacional líquida e o pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida. Podem ser inúmeros os tipos de falha. Por exemplo, o tipo de falha pode ser uma falha de linha para terra e uma falha de linha para linha. Outros exemplos de tipos de falha são possíveis. Em outros aspectos, a comparação é usada para determinar se ocorreu uma falha.

[017] Em ainda outras dessas realizações, um sistema para determinar distância à falha inclui uma interface e um processador. A interface inclui uma entrada e uma saída e está configurada para receber uma forma de onda elétrica sobre uma linha de energia elétrica na entrada.

[018] O processador está acoplado à interface. O processador está configurado para determinar uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais para a rede de energia elétrica e os parâmetros elétricos nominais associados a um estado da rede de energia elétrica na ausência de pelo menos uma falha elétrica transitória. O processador também está configurado para amostrar subsequentemente uma pluralidade de parâmetros elétricos da forma de onda de energia elétrica na entrada quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. O processador está adicionalmente configurado para determinar uma pluralidade de indutâncias com base pelo menos em parte em uma comparação dos parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. Uma pluralidade de indutâncias é representativa de indutâncias presentes na rede quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. O processador está configurado para analisar uma pluralidade de indutâncias para determinar a distância a pelo menos uma falha elétrica transitória e apresentar a distância na saída.

[019] Uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados pode ser uma ampla variedade de parâmetros como tensões elétricas e correntes elétricas. O processador também pode ser configurado para determinar um tipo de falha com base, pelo menos em parte, em uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. O tipo de falha pode ser uma falha de linha para terra e uma falha de linha para linha apenas para mencionar dois exemplos. Em outros aspectos, a comparação de uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados a uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é usada para determinar se ocorreu uma falha. Em outros exemplos, a distância a pelo menos uma falha transitória é determinada multiplicando-se pelo menos parte das indutâncias de falha por uma característica de indutância conhecida da linha de energia.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[020] A Figura 1 compreende um diagrama de bloco de um sistema que determina uma distância a uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 2 compreende um fluxograma de uma abordagem que determina uma distância a uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 3 compreende um diagrama de bloco de um aparelho que determina uma distância a uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 4 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; As figuras 5A e 5B compreendem diagramas de circuito de circuitos que mostram um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 6 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 7 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 8 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; As Figuras 9A, 9B e 9C compreendem diagramas de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 10 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 11 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 12 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 13 compreende um fluxograma que mostra um exemplo de uma abordagem que calcula uma distância a uma falha e determines tipo de falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 14 compreende um diagrama de características elétricas utilizadas para determinar distância à falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 15 compreende um diagrama de características elétricas utilizadas para determinar distância à falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 16 compreende um diagrama de características elétricas utilizadas para determinar distância à falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 17 compreende um diagrama de características elétricas utilizadas para determinar distância à falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 18 compreende um diagrama de características elétricas utilizadas para determinar distância à falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 19 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 20 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 21 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 22 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 23 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 24 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 25 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 26 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 27 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 28 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 29 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; A Figura 30 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção; e A Figura 31 compreende um diagrama de circuito de um circuito que mostra um exemplo de uma falha de acordo com várias realizações da presente invenção.

[021] Os técnicos no assunto observarão que elementos nas figuras são ilustrados para propósitos de simplicidade e clareza e não foram necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões e/ou posicionamento relativo de parte dos elementos nas figuras podem ser exagerados em relação a outros elementos para ajudar a aprimorar a compreensão de várias realizações da presente invenção. Além disso, elementos comuns, mas bem compreendidos, que são úteis ou necessários em uma realização comercialmente viável não são relatados com frequência para facilitar uma vista menos obstruída dessas várias realizações da presente invenção. Será adicionalmente observado que determinadas ações e/ou etapas podem ser descritas ou apresentadas em uma ordem particular de ocorrência, embora o técnico no assunto compreenda que tal especificidade em relação à sequência não é necessária, na prática. Também será compreendido que os termos e expressões usados no presente documento têm o significado ordinário conforme é acordado a tais termos e expressões em relação a suas respectivas correspondentes de pesquisa e estudo salvo se significados específicos forem apresentados no presente documento de outra forma.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[022] Agora, referindo-se à Figura 1, é descrito um exemplo de um sistema que determina uma distância a uma falha. O sistema inclui um gerador/transmissor elétrico 102 que transmite potência elétrica trifásica ao longo de linhas de transmissão 103 para uma subestação 104. A subestação 104 transforma (por exemplo, reduz) a tensão ou outras características da potência transmitida e abastece a potência para um consumidor 120 através das linhas de transmissão 109. O transformador de subestação 105 inclui bobinas primárias 106, 108, e 110 e bobinas secundárias 112, 114 e 116. As bobinas formam transformadores que transformam a potência recebida ao longo das linhas de entrada 103 para as linhas de saída (representado como A, B e C). Um dispositivo de monitoramento 118 monitora a potência e a saída da subestação 104 e determina a existência de uma falha elétrica 117 bem como a distância à falha 117.

[023] O gerador/transmissor elétrico 102 pode ser qualquer tipo de disposição de fonte de alimentação. Por exemplo, o gerador/transmissor elétrico 102 pode ser uma rede elétrica, uma usina elétrica, outra subestação, ou qualquer outro tipo de disposição que abasteça potência elétrica.

[024] O consumidor 120 pode ser uma residência, comércio, escritório, escola, ou qualquer outro tipo de consumidor de potência. Embora seja mostrado apenas um consumidor, será observado que outros consumidores também podem existir. Além disso, será compreendido que outras linhas de transmissão também podem existir e que essas podem ser dispostas em qualquer arquitetura ou configuração.

[025] O dispositivo de monitoramento 118 pode ter qualquer combinação de hardware e software de computador que seja usada para determinar a distância a uma falha, nesse exemplo, a falha elétrica 117. Será observado que a falha elétrica 117 é um exemplo de uma falha disposta em um local e que falhas elétricas podem existir em outros locais em qualquer lugar na Figura 1. A falha 117 pode ser uma falha intermitente, ou seja, uma falha constituída por eventos físicos que se manifestam ocasionalmente e de formas com frequência imprevisível em sistemas elétricos ou redes. Embora tenha a capacidade de detectar e localizar falhas transitórias/intermitentes, será observado que as abordagens descritas no presente documento podem localizar todos os tipos de falhas incluindo falhas permanentes.

[026] Quando ocorre uma falha intermitente/transitória em um sistema, o sistema pode produzir resultados errôneos e retorna a um estado normal. Para tomar um exemplo típico de falhas elétricas particulares que ocorrem em redes, um cabo subterrâneo pode ser danificado por água e um pequeno arco elétrico pode ser criado como um resultado da infiltração de umidade. Nesse exemplo, a falha dura apenas 1 ciclo mais ou menos e o estado normal é rapidamente restaurado como se nada tivesse acontecido após a umidade ser evaporada pelo arco curto.

[027] Em um exemplo da operação do sistema da Figura 1, uma forma de onda elétrica é recebida ao longo das linhas de energia elétrica 109 e no dispositivo de monitoramento 118. Uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é determinada para a rede de energia elétrica pelo monitor 108 e uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é associada a um estado da rede de energia elétrica na ausência de pelo menos uma falha elétrica transitória na rede. Subsequentemente, uma pluralidade de parâmetros elétricos da forma de onda de energia elétrica é amostrada quando a pelo menos uma falha elétrica transitória (por exemplo, a falha 117) existe na rede. Uma pluralidade de indutâncias é determinada pelo dispositivo de monitoramento 118 com base, pelo menos em parte, em uma comparação dos parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. Uma pluralidade de indutâncias é representativa de indutâncias presentes na rede quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. Uma pluralidade de indutâncias é analisada para determinar a distância a pelo menos uma falha elétrica 117.

[028] Os parâmetros elétricos amostrados podem estar relacionados a uma ampla variedade de condições líquida. Por exemplo, uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados pode ser tensões e correntes. Outros exemplos são possíveis. Um tipo de falha com base, pelo menos em parte, em uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados também pode ser determinada pelo dispositivo de monitoramento 118. O tipo de falha pode ser uma falha de linha para terra e uma falha de linha para linha. Outros exemplos são possíveis.

[029] Em alguns outros aspectos, a comparação de uma pluralidade de parâmetros amostrados a uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais pelo dispositivo de monitoramento 118 é usada para determinar se ocorreu uma falha. Várias abordagens para analisar também podem ser usadas pelo dispositivo de monitoramento 118. Por exemplo, a análise pelo dispositivo de monitoramento 118 pode incluir multiplicar pelo menos parte de uma pluralidade de indutâncias de falha por uma característica de indutância conhecida da linha de energia para obter a distância à falha transitória. A comparação pelo dispositivo de monitoramento 118 também pode usar diferentes abordagens e operações matemáticas. Por exemplo, a comparação de uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados pelo dispositivo de monitoramento 118 pode incluir realizar uma subtração entre uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. Outros exemplos de análise e comparação são possíveis.

[030] A determinação de uma indutância de fonte pelo dispositivo de monitoramento 118 pode ser realizada com base, pelo menos em parte, em uma comparação de uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. A determinação se a falha transitória está localizada em uma localização a montante ou uma localização a jusante pode ser realizada pelo dispositivo de monitoramento 118 com base, pelo menos em parte, em uma polaridade da indutância de fonte determinada.

[031] Em outro exemplo da operação do sistema da Figura 1, a distância à falha elétrica 117 em uma rede elétrica é determinada. Pelo menos um primeiro parâmetro operacional líquida é determinado pelo dispositivo de monitoramento 118 e o pelo menos um primeiro parâmetro operacional líquida está relacionado a uma primeira condição elétrica da rede na ausência de uma falha transitória. Pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida é determinado pelo dispositivo de monitoramento 118 e o pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida está relacionado a uma segunda condição elétrica da rede na presença da falha transitória. Uma distância indutiva à falha é determinada pelo dispositivo de monitoramento 118 com base, pelo menos em parte, em uma comparação do pelo menos um primeiro parâmetro operacional líquida ao pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida.

[032] A determinação do segundo parâmetro operacional líquida pelo dispositivo de monitoramento 118 pode incluir amostrar tensões elétricas ou correntes elétricas. Adicionalmente, um tipo de falha pode ser determinado pelo dispositivo de monitoramento 118 com base, pelo menos em parte, em pelo menos um do pelo menos um primeiro parâmetro operacional líquida e o pelo menos um segundo parâmetro operacional líquida. Podem ser inúmeros os tipos de falha. Por exemplo, o tipo de falha pode ser uma falha de linha para terra e uma falha de linha para linha. Outros exemplos são possíveis. Em outros aspectos, a comparação é usada para determinar se ocorreu uma falha. Além disso, uma determinação pode ser realizada quanto ao fato de a falha estar a montante ou a jusante do dispositivo de medição.

[033] Agora, referindo-se à Figura 2, é descrito um exemplo de uma abordagem para determinar uma distância a uma falha. Na etapa 202, uma forma de onda elétrica é recebida de uma linha de energia elétrica (por exemplo, uma linha em um sistema elétrico trifásico).

[034] Na etapa 204, uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é determinada para a rede de energia elétrica e uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais é associada a um estado da rede de energia elétrica na ausência de pelo menos uma falha elétrica transitória na rede.

[035] Na etapa 206, uma pluralidade de parâmetros elétricos da forma de onda elétrica é amostrada quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede.

[036] Na etapa 208, uma pluralidade de indutâncias é determinada com base, pelo menos em parte, em uma comparação dos parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. Uma pluralidade de indutâncias é representativa de indutâncias presentes na rede quando pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. Na etapa 210, uma pluralidade de indutâncias é analisada para determinar a distância a pelo menos uma falha elétrica.

[037] Agora, referindo-se à Figura 3, é descrito um exemplo de um aparelho configurado para determinar a distância a uma falha elétrica. O aparelho 302, que pode ser separado de ou integrado ao dispositivo de monitoramento inclui uma interface 304 e um processador 306.

[038] A interface 304 inclui uma entrada 308 e uma saída 310 e está configurada para receber uma forma de onda elétrica 312 de uma linha de energia elétrica na entrada 308.

[039] O processador 306 está acoplado à interface 304. O processador 306 está configurado para determinar uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais para a rede de energia elétrica e os parâmetros elétricos nominais associados a um estado da rede de energia elétrica na ausência de pelo menos uma falha elétrica transitória. O processador 306 também está configurado para amostrar subsequentemente uma pluralidade de parâmetros elétricos da forma de onda elétrica 312 na entrada 308 quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. O processador 306 está adicionalmente configurado para determinar uma pluralidade de indutâncias com base, pelo menos em parte, em uma comparação dos parâmetros elétricos nominais e uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. Uma pluralidade de indutâncias é representativa de indutâncias presentes na rede quando a pelo menos uma falha elétrica transitória existe na rede. O processador 306 está configurado para analisar uma pluralidade de indutâncias para determinar a distância 314 a pelo menos uma falha elétrica transitória e apresentar a distância 314 na saída 310.

[040] A pluralidade de parâmetros elétricos amostrados pode ser a ampla variedade de parâmetros como tensões elétricas e correntes elétricas. O processador 306 também pode ser configurado para determinar um tipo de falha com base, pelo menos em parte, em uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados. O tipo de falha pode ser uma falha de linha para terra e uma falha de linha para linha para mencionar dois exemplos. Em outros aspectos, a comparação de uma pluralidade de parâmetros elétricos amostrados a uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais realizada pelo processador 306 é usada para determinar se ocorreu uma falha. Em outros exemplos, a distância a pelo menos uma falha transitória é determinada pelo processador 306 multiplicando-se pelo menos parte das indutâncias de falha por uma característica de indutância conhecida da linha de energia.

[041] Referindo-se aos desenhos remanescentes (Figuras 5 a 31) desse pedido, será observado que várias indutâncias, fontes de alimentação, e outros elementos elétricos são mostrados. Os mesmos estão descritos em relação à Figura 4 e, em geral, não serão descritos novamente em relação às figuras remanescentes.

[042] Agora, referindo-se à Figura 4, uma subestação típica é servida de um ou mais transformadores, e um ou mais bancos de capacitor 401 estão conectados ao barramento de subestação. Do barramento, múltiplos circuitos operam para servir cargas (por exemplo, cargas de consumidor, residências, utensílios domésticos, comércios, assim em diante). Considerando uma subestação que serve apenas um circuito, a subestação e o circuito podem ser equivalentes a, em uma abordagem de parâmetro aglomerado, fontes sinusoidais trifásicas 402, 404 e 406, indutores de fonte trifásica 408, 410 e 412, e três indutores de linha 414, 416, e 418, ignorando todos os componentes resistivos.

[043] Referindo-se a tal sistema trifásico equivalente na Figura 4 onde uma falha de fase A para terra ocorre no local X, é descrita agora derivação de fórmula de distância à falha para cada uma da totalidade de classes de falhas. ES é uma fonte de tensão de fase e LS é uma indutância de fonte de fase ambas extraídas do transformador de subestação e C, com os outros dois, indicam o banco de capacitor. LF é uma indutância de fase do cabo (ou linha superior) de subestação até o ponto de falha imaginário (X) do circuito trifásico e LR é a indutância de fase do circuito do ponto de falha até o final do circuito.

[044] Todos os componentes resistivos do circuito, transformador e carga são ignorados na presente análise e cálculo de distância. O comutador S indica que os capacitores conectados em Y operam aterrados no nó ou não aterrados. Quando C é removido da Figura 4, então se torna o terceiro tipo de conexão de caso sem capacitor.

[045] Referindo-se à Figura 4 novamente, um transformador de corrente trifásica (CT) 420 e um transformador de tensão trifásica (PT) 422 são usados como as sondas para correntes e tensões trifásicas. A gravação de evento de dados na subestação é realizada usando-se as sondas com meio de gravação, telemedição ou de acesso remoto. Um CT e um PT na figura na fase C indicam coletivamente que as outras duas fases também são sondadas por tal CT e VT para suas tensões e correntes. A medição de subestação usando- se o dispositivo de gravação é conduzida tocando-se no barramento. Entretanto, a tensão medida é a tensão do barramento e a corrente medida é a corrente da fonte principal, que pode indicar a corrente combinada a múltiplos circuitos conectados ao barramento. Para uma subestação com um circuito trifásico, a corrente medida na subestação é a soma da corrente através do capacitor e aquela da corrente através do circuito, os dois últimos são usualmente desconhecidos e imensuráveis. Conforme estabelecido acima, a fórmula de distância à falha derivação ao ponto X (que é a indutância LF) realiza a tarefa usando apenas tensões e correntes medidas da subestação ou um local adequado medido.

[046] Agora referindo-se à fase A do circuito da Figura 4 e sua falha para terra ("falha AE") no local X, a fórmula para distância à falha LF é descrita em relação a três diferentes tipos de conexão de capacitor. Quando a falha AE ocorre no instante t=tF no local X com resistência à falha zero, a tensão em X no instante tF, Vax(tF), se torna zero. A tensão zero em X pode ser representada alternativamente como uma injeção da polaridade negativa da tensão considerada normal em tF, -Vax(tF), no local X ao sistema. Ademais, visto que apenas a alteração da tensão e corrente devido à falha é utilizada por muitas das abordagens descritas no presente documento (ao invés da tensão total tanto pela tensão injetada como pela tensão de fonte), aplicando o princípio de sobreposição, para o ponto de vista de tensão líquida, há apenas a tensão injetada no circuito como a única fonte após desativar as tensões de fonte sinusoidal do circuito. Para o caso do capacitor aterrado, essa abordagem de sobreposição de injeção de tensão para tensão líquida e análise de corrente converte o circuito da Figura 4 para aquele da Figura 5 A.

[047] Rearranjando o circuito da Figura 5 A, após eliminar as duas ramificações de fases B e C devido ao fato de que as mesmas são equivalentemente encurtadas em relação ao terra, isso leva a um circuito mais simplificado da Figura 5B, que tem apenas componentes de fase A de indutância de fonte (LS) e um capacitor C juntamente com a indutância de linha (LF) em relação à localização de falha X (LF).

[048] Referindo-se à Figura 5B, VaF e IaF são a tensão e corrente de falha de fase A líquidas, respectivamente, no barramento de subestação contribuído apenas pela fonte de tensão injetada. A tensão injetada em X é a mesma que a tensão normal no barramento no instante tF já que não há corrente fluindo através de LF na situação normal (sem falha). Em outras palavras, Vax(tF) = VaN(tF). A tensão e corrente de falha líquidas, VaF e IaF, estão indiretamente disponíveis do dispositivo de gravação de subestação subtraindo-se os valores nominais dos valores durante falha. Com a tensão injetada como a única fonte, o circuito da Figura 5B é a matéria de um problema de resposta transiente simples quando uma tensão de CC é comutada para o circuito no instante tF, que pode ser resolvido usando-se as abordagens de equação de diferencial de domínio de tempo ou abordagens de domínio de frequência (ou s-domínio) conforme conhecido pelo técnico no assunto.

[049] As abordagens descritas no presente documento para a determinação de localização de falha de subciclo e transitória utilizam equações de diferencial de domínio de tempo que fornecem implantação mais simples usando-se valores de dados de amostra. No entanto, a análise de s- domínio pode ser igualmente aplicável seguindo as mesmas etapas equivalentes descritas no presente documento. Ao considerar a abordagem de equação de diferencial de domínio de tempo, a fórmula de indutância de fonte é determinada, a partir da relação que VaF = -LS*dIaF (onde dlaF é o primeiro derivativo de IaF), como LS= - VaF /dlaF. Essa equação para indutância de fonte é estabelecida apenas durante a falha e pode ser usada como um discriminador para a presença e ausência de evento de falha. Sob condições normais (sem falha), LS é indeterminado ou zero devido a nenhuma tensão e corrente de falha líquida sob a situação. Referindo-se às Figuras 5A e 5B novamente, a equação de distância à falha para LF é: LF=[VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF], onde ddVaF é o segundo derivativo de VaF. Essa equação de distância à falha para uma falha de fase A para terra pode ser aplicada a outras falhas de linha para terra de fase usando simplesmente as variáveis das fases defeituosas. Entretanto, para falhas de fase B, a equação LF se torna [VbF+VbN(tF)]/[dIbF - C*ddVbF]. E, para falhas de fase C para terra, a equação é alterada para [VcF+VcN(tF)]/[dIcF - C*ddVcF].

[050] Quando o comutador S da Figura 4 está desconectado, os capacitores conectados em Y estão agora não aterrados, e o circuito para a condição de falha de fase A para terra é reduzido ao circuito da Figura 6. Conforme pode ser observado, no nó A das ramificações combinadas, visto que a corrente de falha líquida combinada de B e C flui para o nó A, a corrente através de LF é a soma dos três componentes de corrente de falha líquida (IaF + IbF + IcF) que, por sua vez, pode ser expressa como a corrente residual de falha líquida, IrF, que é, por definição, a soma de 3 correntes de falha líquida trifásicas. Então, a fórmula de distância à falha LF para uma falha de fase A em banco de capacitor não aterrado é LF=[VaF+VaN(tF)]/dIrF, onde dlrF é o primeiro derivativo de IrF. As fórmulas para fases B e C podem ser similarmente derivadas.

[051] Quando o componente de capacitor C é ignorado nas fórmulas nos casos de banco de capacitor aterrado e não aterrado, a única alteração à fórmula para uma situação onde não há banco de capacitor está no denominador: para falha de fase A para terra, o denominador é simplesmente dlaF. Entretanto, a distância à falha LF para uma falha de fase A para terra quando não há banco de capacitor é LF=[VaF+VaN(tF)]/dIaF. LF para outra fase pode ser computada usando-se a mesma fórmula, mas valores para a fase selecionada diferentes daqueles para a fase A.

[052] O caso de uma falha de linha para linha em envolvimento de terra é ilustrado na Figura 7 com elementos similares usados aos que foram usados em relação à Figura 4. Para determinar um exemplo, a distância à falha de linha para linha determinada na Figura 7 é para uma falha de fases A e B ("falha AB"). As fórmulas de distância de falha para outras falhas de linha para linha, falhas BC e CA, podem ser similarmente derivadas da mesma maneira que aquela para a falha AB. Com o nó de capacitor aterrado, o circuito sob falha no local X é agora simplificado em um circuito da Figura 8 com tensão de injeção, a tensão entre A e B em situação normal no momento de início de falha, Vabx(tF), e indutores e capacitores de fases A e B apenas. Conforme explicado no presente documento em relação à derivação de fórmula de falha de fase A para terra, a tensão de injeção Vabx(tF) é a mesma tensão de linha para linha normal no barramento no instante tF: VabN(tF)=Vabx(tF), onde VabN=VaN-VbN.

[053] Novamente referindo-se ao circuito da Figura 8, as duas equações de corrente nos dois nós A e B podem ser determinadas para serem usadas para equação LF: IalF=IaF-C*dVaF (no nó A) e IblF=IbF-C*dVbF (no nó B). A equação de tensão ao redor da malha principal, que não inclui os capacitores, leva à seguinte equação para LF: LF*[dIalF - dIblF]=[ VaF-VbF]- VabN(tF), onde dlalF e dlblF são os primeiros derivativos de IalF e IblF, respectivamente. Ao aplicar as relações que VaF-VbF=VabF e IblF= - IalF, a equação para LF pode ser determinada como: LF=[VabF-VabN(tF)] [2*(dIaF- C*ddVaF)]. Alternativamente, ao reduzir adicionalmente o circuito da Figura 8 para um circuito de malha única com LF's e LS's combinados, uma equação alternativa poderia ser determinada em um formato levemente diferente, mas similar de LF= [VabF-VabN(tF)]/[(dIabF-C*ddVabF)], onde IabF=IaF-IbF.

[054] O circuito para falha AB com banco de capacitor conectado em Y não aterrado pode ser simplificado no circuito mostrado na Figura 9A. Referindo-se à Figura 9A, os dois componentes conectados em Y, os indutores de fonte no nó n e os capacitores no nó n', podem ser convertidos em dois componentes Delta e adicionalmente em um componente paralelo de um indutor de 2*LS e um capacitor de C/2. O circuito simplificado é ilustrado na Figura 9B, que pode ser adicionalmente simplificado no circuito da Figura 9C combinando-se os dois LFs do circuito.

[055] Referindo-se à Figura 9C, combinando-se a equação de corrente no nó A, IalF=IabF/2- [C*dVabF]/2, e a equação de tensão na malha principal, VabF+2*LF*dIalF+VabN(tF)=0, a fórmula de distância à falha LF para falha AB sob condição de capacitor não aterrado pode ser determinada como LF= [VabF-VabN(tF)]/ [(dIabF-C*ddVabF)], que é igual àquela sob banco de capacitor aterrado. Ao ignorar o termo com capacitor C, a fórmula de falha AB para o caso sem banco de capacitor é determinada como LF= [VabF- VabN(tF)]/ dlabF.

[056] Os casos para uma falha de três linhas ("falha ABC") são similares à fórmula de falha AB no cálculo de distância à falha. Isso pode ser provado pela análise similar descrita para o caso de falha AB acima. A fórmula LF para distância à falha para falha ABC é idêntica àquela de falha AB (ou qualquer linha para linha) para cada um dos três casos de conexão de capacitor.

[057] A falha de fase AB para terra, "ABE falha" como típica, mas igualmente aplicável a outras falhas de linha para linha para terra, em um sistema de circuito trifásico é diagramada na Figura 10. O diagrama de circuito da Figura 10 pode ser reduzido àquele da Figura 11 com as duas tensões de injeção para a fase A e B com a mesma magnitude visto que os pontos X são unidos no mesmo ponto em ambas as linhas. As duas equações de tensão independentes ao redor da malha principal e da malha interna, respectivamente, geral duas fórmulas de distância à falha equivalentes para LF, cada uma idêntica àquela da falha de fase A (ou B) para terra. Especialmente, as duas equações de tensão equivalentes para LF são determinadas como: LF=[VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF]=[VbF+VbN(tF)]/[dIbF - CddVbF]. Uma simplificação adicional do diagrama de circuito produziu uma forma diferente de equação LF, mas seria apenas uma variação da fórmula aqui descrita. Entretanto, outras fórmulas alternativas em várias formas com termos diferentes podem ser possíveis, mas são as mesmas que aquelas explicitamente descritas no presente documento.

[058] Para o caso de capacitor não aterrado, o circuito de falha ABE pode ser diagramado em um circuito na Figura 12, e duas equações de tensão podem ser derivadas nas duas malhas principais: uma incluindo apenas indutores de fase A e terra e a outra, apenas indutores de fase B e terra. Além disso, novamente referindo-se à Figura 12, no nó n, uma relação que a soma de correntes de duas linhas é a mesma que a soma de correntes trifásicas que fluem nas indutâncias de fonte pode ser descrita como IalF + IblF = IaF + IbF + IcF = IrF. Combinar as duas equações de tensão e a relação de corrente leva à fórmula a seguir para distância à falha LF: LF = [VaF+VaN(tF)+VbF+VbN(tF)]/dIrF. Essa equação LF pode ser expressa por dois termos familiares, que são idênticos à fórmula de falha de fase A (e B) para terra: LF = [VaF+VaN(tF)]/dlrF + [VbF+VbN(tF)]/dIrF = LF(fórmula de falha AE) + LF (fórmula de falha BE). Novamente, uma simplificação adicional do diagrama de circuito ou expressão de tal, aplicar condição VaN(tF)=VbN(tF) para que as mesmas tenham a mesma tensão no momento de início de falha, produziria uma forma diferente de LF daquela aqui descrita, mas é apenas uma variação da fórmula. Por conseguinte, conforme já relatado, outras fórmulas de várias formas com termos diferentes são possíveis e seriam similares àquelas explicitamente descritas no presente documento.

[059] Ao ignorar o termo com capacitor C, a fórmula de falha ABE para o caso sem banco de capacitor é determinada como LF= [VaF+VaN(tF)]/ dlaF = [VbF+VbN(tF)]/ dlbF que é idêntica à fórmula LF para falha AE ou BE.

[060] Aplicando-se a mesma análise e abordagem de simplificação de circuito aplicada no exemplo de falha ABE, a fórmula de distância à falha para falha de três linhas para terra ("ABCE falha") é como a seguir. Para o caso de capacitor aterrado, a distância à falha é a mesma que aquela de qualquer falha de fase para terra simples: LF=[VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF] = [VbF+VbN(tF)]/[dIbF - CddVbF]. Para o caso de capacitor não aterrado, a distância à falha é a soma de três LFs para falhas AE, BE e CE: LF = [VaF+VaN(tF)]/dIrF + [VbF+VbN(tF)]/dIrF +[VcF+VcN(tF)]/dIrF. Por outro lado, a fórmula para o caso sem capacitor é facilmente derivada do caso aterrado com C eliminada: LF=[VaF+VaN(tF)]/dIaF = [VbF+VbN(tF)]/dIbF = [VcF+VcN(tF)]/dIcF.

[061] Conforme descrito acima, as fórmulas de distância à falha são satisfatórias para tipos ou classes de falha específicos e correspondentes. Como um resumo da fórmula de distância à falha, é mostrada, a seguir, a fórmula de distância à falha para cada uma das classes de falha sob três diferentes tipos de método de conexão de banco de capacitor (Aterrado (GC), Não Aterrado (UC), e Sem Banco de Capacitor (NC)). falha AE: GC: [VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF] UC: [VaF+VaN(tF)]/dIrF NC: [VaF+VaN(tF)]/dIaF falha BE: GC: [VbF+VbN(tF)]/[dIbF - C*ddVbF] UC: [VbF+VbN(tF)]/dIrF NC: [VbF+VbN(tF)]/dIbF falha CE: GC: [VcF+VcN(tF)]/[dIcF - C*ddVcF] UC: [VcF+VcN(tF)]/dIrF NC: [VcF+VcN(tF)]/dIcF falha AB: GC: [VabF-VabN(tF)]/ [2*(dIabF-C*ddVabF)] UC: [VabF-VabN(tF)]/ [(dIabF-C*ddVabF)] NC: [VabF-VabN(tF)]/ dlabF falha BC: GC: [VbcF-VbcN(tF)]/ [2*(dIbcF-C*ddVbcF)] UC: [VbcF-VbcN(tF)]/ [(dIbcF-C*ddVbcF)] NC: [VbcF-VbcN(tF)]/ dlbcF falha CA: GC: [VcaF-VcaN(tF)]/ [2*(dIcaF-C*ddVcaF)] UC: [VcaF-VcaN(tF)]/ [(dIcaF-C*ddVcaF)] NC: [VcaF-VcaN(tF)]/ dlcaF falha ABE: GC: [VaF-VaN(tF)]/ [(dIaF-C*ddVaF)] UC: [VaF+VaN(tF)]/dIrF+[VbF+VbN(tF)]/dIrF NC: [VaF+VaN(tF)]/ dlaF falha BCE: GC: [VbF-VbN(tF)]/ [(dIbF-C*ddVbF)] UC: [VbF+VbN(tF)]/dIrF+[VcF+VcN(tF)]/dIrF NC: [VbF+VbN(tF)]/ dlbF falha CAE: GC: [VcaF-VcaN(tF)]/ [(dIcaF-C*ddVcaF)] UC: [VcF+VcN(tF)]/dIrF+[VaF+VaN(tF)]/dIrF NC: [VcF+VcN(tF)]/ dlcF falha ABC: GC: [VabF-VabN(tF)]/ [2*(dIabF-C*ddVabF)] UC: [VabF-VabN(tF)]/ [(dIabF-C*ddVabF)] NC: [VabF-VabN(tF)]/ dlabF falha ABCE: GC: [VaF+VaN(tF)]/[dIaF - C*ddVaF] UC: [VaF+VaN(tF)]/dIrF + [VbF+VbN(tF)]/dIrF + [VcF+VcN(tF)]/dIrF NC: [VaF+VaN(tF)]/dIaF

[062] A fórmula de distância à falha para cada classe de falha específica pode ser implantada de acordo com muitas estruturas diferentes de algoritmo, software e/ou software. As implantações exemplificadoras descritas no presente documento servem ao propósito de ilustração apenas para enfatizar as condições e etapas necessárias a serem tomadas para um sistema de localização de falha de subciclo para produzir apropriadamente a classe de falha e distância à falha como as saídas finais.

[063] Um exemplo de uma abordagem de local de distância à falha de subciclo é descrito agora em relação ao fluxograma da Figura 13. No fluxograma, dados exigidos e etapas solicitadas para produzir termos necessários na fórmula estão conectados através de linhas em forma de seta para avanços sequenciais das etapas a serem tomadas.

[064] Na etapa 1302, mediante a ocorrência e um evento pré- determinado (por exemplo, um alerta como um alerta de interrupção de potência) ou em instantes ou intervalos pré-determinados, os dados em bruto capturados são lidos de um dispositivo que captura e armazena seletivamente dados de tensão e corrente em tempo real de barramento de subestação mediante um distúrbio na rede. Os dados em bruto de todas as três tensões e correntes são expressos como Va, Vb, Vc, la, lb, e Ic, respectivamente. As falhas de subciclo são categorizadas sob a excursão transiente curta que pode ser detectada, ou não, pelo dispositivo de proteção normal ou abordagem de localização de falha convencional. Os dispositivos de captura de dados e relés digitais podem ser usados para capturar dados em massa com taxa elevada de amostragem. Ao definir um gatilho, a captura de dados pode ser realizada seletivamente, por exemplo, apenas para determinado comportamento anormal de tensão ou corrente, independentemente de sua fonte, falha ou ausência de falha. Tipicamente, o relé digital e o dispositivo de captura de dados gravam, além do evento de falha, eventos transientes curtos embora os dados gravados de evento direcionado não possam ser usados para proteção nem detecção de falha e local.

[065] Referindo-se à Figura 14, em um exemplo e em caso típico, os dados em bruto gravados contêm a porção normal de tensão e corrente (denominado “dados pré-falha”) e a porção após falha ocorreu (“dados pós- falha”), com carimbo de data e hora às vezes claro (tF) do início do distúrbio.

[066] Referindo-se novamente à Figura 13, na etapa 1304, é realizada extração de dados normal (sem falha). Os dados normais exigidos e formados para o cálculo LF são tipicamente um múltiplo de um comprimento de ciclo subsequente de amostras dos dados pré-falha tomados no início dos dados em bruto. Em outras palavras, os dados normais formados de dados em bruto são dados gerados repetindo-se as primeiras amostras de ciclo 1 dos dados pré-falha até que tenham o mesmo número de amostras que os dados em bruto. Os dados normais são formados para todas as em tensão e corrente (VaN, VbN, VcN, IaN, IbN, e IcN). A corrente residual normal (IrN) é obtida adicionando-se todas as correntes normais trifásicas. Entretanto, o comprimento das amostras nos dados em bruto e os dados de tensão e corrente normal recém formados são iguais.

[067] Na etapa 1306, é realizada a formação de dados de falha líquida. O valor de falha líquida para tensão (ou corrente) para cada fase é obtido subtraindo-se o valor normal para tensão (ou corrente) para cada fase dos dados em bruto de tensão (ou corrente) para cada fase. Por exemplo, a tensão de fase A de falha líquida (VaF) é obtida subtraindo-se VaN de Va, amostra por amostra. Conforme esperado, o valor líquido antes da falha estará próximo a zero e, após a falha, a tensão líquida e corrente líquida mostrariam quase 90 graus fora da fase devido à suposição prática e à realidade de circuito dominante de reatância. A Figura 15 mostra a tensão de fase de falha líquida, a corrente de falha líquida e a corrente residual líquida de uma falha de fase para terra, relatando também o pico de corrente de fase líquida onde a tensão de falha líquida cruza zero.

[068] Na etapa 1308, ocorre a diferenciação do valor de falha líquida. Nas fórmulas usadas no presente documento, incluindo aquela para indutância de fonte, o primeiro derivativo de valor de falha líquida (tensão ou corrente) é necessário. O processo de diferenciação para o sinal amostrado é descrito agora. A diferenciação numérica de sinais amostrados pode ser derivada da definição que o primeiro derivativo de um sinal de variação de tempo é a taxa de alteração do sinal com o tempo, que é interpretado como a inclinação da tangente em relação ao sinal em cada ponto de amostra. Presumindo que o intervalo de tempo entre pontos de amostra adjacentes, Δt, seja constante, o algoritmo mais simples para computar um primeiro derivativo de uma tensão V (representada como dV), por exemplo, no tempo de amostra j é: dV(j) = [V(j+1) - V(j)]/Δt. O algoritmo de diferenciação precedente é denominado a fórmula de diferença progressiva de primeira ordem para o primeiro derivativo. Alternativamente, aplicando-se uma expansão de Taylor, uma fórmula de diferença centralizada de segunda ordem para o primeiro derivativo pode ser obtida como: dV(j) = [V(j+1) - V(j-l)]/[2*Δt). Ainda outra forma alternativa do primeiro derivativo, a aproximação de quarta ordem, pode ser obtida como: dV(j) = [V0<'>-2) - 8*V0<'>-l)+8*V(j+l)-V0<'>+2)]/[12*Δt]. Em um exemplo, para os dados reais de 128 amostras por ciclo obtidos de uma subestação, verifica-se que a primeira diferenciação de segunda ordem é tipicamente a melhor escolha.

[069] No entanto, isso pode não ser verdade para outras situações. Entretanto, a ordem apropriada precisa ser selecionada. O primeiro derivativo do processo de valor líquido que usa o método de primeiro derivativo numérico se aplica a todas as tensões e correntes de fase de falha líquida bem como a corrente de falha de residual líquida para todas as amostras das variáveis. A ilustração na Figura 16 mostra os primeiros derivativos de tensão de falha de fase B líquida, dVbF, e corrente de falha de fase B líquida, dlbF, e a corrente de falha residual líquida, dlrF de uma falha de fase B para terra.

[070] Na etapa 1310, é realizada uma segunda diferenciação da tensão de falha líquida. Em algumas fórmulas de distância à falha, especialmente quando o banco de capacitor está conectado à subestação, os denominadores das fórmulas contêm o segundo derivativo da tensão de falha líquida. Embora um algoritmo desenvolvido especialmente para derivar um derivativo de segunda ordem diretamente de sinal amostrado possa ser usado para o segundo derivativo de tensão de falha líquida, usar o primeiro derivativo mencionado acima duas vezes seria uma opção conveniente. Usando-se essaopção conveniente, os segundos derivativos a seguir são obtidos: ddVaF, ddVbF, ddVcF, ddVabF, ddVbcF e ddVcaF.

[071] Na etapa 1312, faz-se a determinação do momento de início de falha (tF). A quantidade de injeção na fórmula teórica no momento de ocorrência de falha tF, V(tF), pode ser obtida apenas quando o momento de início de falha tF é obtido de forma precisa. A partir da expressão V(tF), a variável V indica qualquer tensão de uma fase ou entre fases. O momento de início de falha pode ser determinado encontrando-se o instante mais cedo quando o valor defeituoso líquido (de tensão ou corrente ou ambos) excede um determinado valor limite. O valor limite pode ser definido de muitas formas, duas das quais são ajustar o valor em um ponto fixo pré-determinado e ajustar o mesmo em um ponto porcentual fixo do valor nominal de tensão (ou corrente). Da primeira forma, um limite para o início da falha na tensão pode ser definido como 500 volts, por exemplo, em um circuito de 12.000 volts. Com a segunda forma, o limite pode ser definido como, por exemplo, 5% do nível de tensão nominal. Na distribuição de 12.000 volts, o limite com 5% seria 600 volts. Além dessas duas formas exemplificadoras, um limite pode ser definido de maneira obtida sob condição específica do sistema com experiência. Para variáveis, a tensão de falha líquida sozinha pode ser usada, ou a corrente líquida pode ser usada, ou ambos os valores líquidos podem ser usados.

[072] Visto que existem três fases no sistema elétrico, todos os três momentos de início de falha são adquiridos independentemente pela abordagem de definição de limite. Uma maneira prática de encontrar o único momento de início de falha é encontrar o valor positivo mínimo de três momentos de início de falha possíveis de três fases. A condição para um número positivo é que uma fase sem falha não tenha nenhum valor acima do limite definido, resultando em zero (tempo inicial do processo) como seu momento de início de falha.

[073] Na etapa 1315, faz-se uma determinação de V(tF). Com o tF conhecido, a tensão de injeção V(tF) pode ser obtida da tensão nominal no instante tF: V(tF) = VN(tF). Outra maneira de determinar V(tF) sem encontrar o momento de início de falha (tF) nem ler a tensão nominal no momento de início de falha encontrado é adotar a tensão pico nominal como a tensão de injeção. Essa abordagem baseia-se no fato de que a ruptura do isolamento de falha de subciclo transitório ou intermitente ocorre no ponto de tensão pico, positivo ou negativo. De preferência, deveria haver uma forma de decidir em qual tensão pico, positivo ou negativo, uma falha inicia. Uma das maneiras de decidir a polaridade da tensão pico é seguir a polaridade da corrente de falha líquida. Em outras palavras, após o início da falha, quando a corrente de falha líquida é computada, a polaridade da corrente de falha líquida teria a mesma polaridade para a tensão pico.

[074] Na etapa 1317, é descrita a separação da falha aterrada da falha não aterrada para classificação de falha. As fórmulas de distância à falha são específicas para classes particulares de falhas e a classificação de falhas é feita identificando-se as fases defeituosas e se a falha é falha aterrada ou não. Nessa seção, é descrita a identificação de falha aterradas ou não aterrada. Uma forma de separar falha aterrada de falha não aterrada é verificar o nível de corrente residual, Ir, que é a soma de três correntes de fase (Ia+Ib+Ic) ou da corrente residual de falha líquida, IrF, que é a soma das três correntes de fase de falha líquida (IaF+IbF+IcF), ou ambas ao mesmo tempo. Quando é envolvido o aterramento na rota de falha, Ir e IrF fluem; na situação normal, a soma de fase correntes trifásicas em sistemas de balanceamento é zero.

[075] Visto que a corrente aumenta gradualmente do momento de início de falha, o tempo de medição para Ir ou IrF seria definido não no momento de início de falha, mas no momento após alguns instantes (por exemplo, 1/^ de tempo de ciclo). Assim, se uma variável g for selecionada para indicar a falha aterrada (g=l) ou a falha não aterrada (g=0), a condição para g=l pode ser definida como, por exemplo, com caso de 128 amostras por ciclo: |Ir(tF+31)|>:thrIr ou |IrF(tF+31)|>thrlrF, onde thrlr e thrlrF são os valores limite para correntes residual mínima e residual de falha líquida, respectivamente. Um valor exemplificador de thrlr é definido como 3 vezes o valor pico do nível de corrente residual normal (thrlr= 3*max(IrN)). O valor para thrlrF pode ser definido de modo similar. No entanto, deve-se ser compreendido que os limites podem ser definidos de uma variedade de maneiras utilizando experiências, estudos de fluxo de potência, e condições de carregamento.

[076] Na etapa 1319, ocorre a separação da falha aterrada da falha não aterrada para classificação de falha. Como uma alternativa à corrente residual ou corrente residual de falha líquida para identificar se uma falha é aterrada ou não aterrada, uma comparação de valor de indutância de fonte de uma fase e aquele de duas fases pode ser aplicada. Por definição, a indutância de fonte de uma fase A é definida como LSa= -VaF/dlaF, e a (imaginária) indutância de fonte de fases A e B como LSab = - VabF/dlabF =-[VaF- VbF]/[dIaF-dIbF]. Na falha AB (sem aterramento envolvido), visto que VaF=- VbF, e dlaF =-dIbF, a indutância de fonte de duas fases A e B é a mesma indutância de fonte de uma fase A: LSab=-[2*VaF]/[2*dIaF)=LSa ou LSb. Por outro lado, na falha ABE (ou AE ou BE) com rota de aterramento, uma indutância de fonte de duas fases LSab é muito menor que a indutância de fonte de fase LSa. A quantidade da redução na indutância de fonte bifásica imaginária comparada à indutância de fase varia de acordo com a configuração do circuito, particularmente no banco de conexão de capacitor e práticas de aterramento. O valor observado médio LSab sob falha de A (ou B) para terra com dados reais é 50 a 70% de LSa (ou LSb). Se, por observação e experiência para uma condição de rede específica, esse método alternativo de separação de falha aterrada/falha não aterrada for determinado apropriado, então a norma a seguir para separação de falha aterrada/falha não aterrada pode ser aplicada com a variável de indicador g (com g=l para= falha aterrada e g=0, falha não aterrada): {g=l se LSx>LSxy} e g=0 se LSx = LSxy}.

[077] Os subscritos x e y indicam fase com falha e fase sem falha, respectivamente, e não são iguais. Em muitas situações, por exemplo, condição de g=0, a verificação de igualdade precisa fornecer alguma tolerância para acomodar ruídos no sinal e aproximação inerente na amostragem e digitalização de aquisição de dados. Introduzindo-se tal variável de tolerância como errLS, as normas para separação de falha aterrada/não aterrada podem ser reeditadas como: g=l se {LSx>(errLS*LSxy)} e g=0 se {(LSxy*errLS) <LSx <(errLS*LSxy)}. Um valor exemplificador para errLS é 1,1, que propicia 10% de tolerância.

[078] Na etapa 1315, faz-se o primeiro derivativo da corrente de falha líquida. Na etapa 1316, a indutância de fonte e a indutância de fonte alcançada são determinadas. Na discussão anterior de indutância de fonte como uma ferramenta para separar a falha aterrada da não aterrada, presume- se que seu valor numérico já foi obtido. No entanto, o valor numérico da indutância de fonte é obtido através de qualquer processo de gerenciamento de dados adequado. A determinação do valor numérico para indutância de fonte é necessária não apenas para a separação, mas também para identificar a fase com falha para classificação de falha, a próxima matéria da descrição após isso. Conforme discutido em outro lugar no presente documento, a impedância de fonte de fase B, por exemplo, é calculada por LSb=-VbF/dIbF. Se a fase B for uma fase com falha, então LSb tem um valor consistente ao longo da duração da falha. Por outro lado, LSa ou LSc na fase sem falha está em um estado indeterminado devido à tensão de falha líquida quase zero e ao primeiro derivativo de corrente de falha líquida na fase sem falha.

[079] No entanto, conforme mostrado na Figura 17 (o caso do LSb (fase com falha) e LSa (fase sem falha)), até a fase com indutância de falha de fonte, LSb, não mantém o valor constante ao longa da duração defeituosa devido à natureza cíclica da tensão aplicada e, dessa forma, aquele da tensão e corrente de falha líquida. Entretanto, o LSb apresenta um valor extremo sempre que o primeiro derivativo de corrente de falha líquida (dlbF no caso) for zero ou muito próximo a zero. Os valores extremos são excluídos e apenas os valores consistentes entre os valores extremos devem ser considerados para o valor numérico de indutância de fonte. Esse é o local onde a prática de ajuste de alcance é vantajosamente aplicada. Visto que a indutância de fonte pode estar usualmente disponível (como a indutância equivalente de transformador de subestação), uma faixa de LS válido pode ser definida seguindo a indutância equivalente de transformador. Com o valor da faixa, bandLS, indicando a banda de valor de indutância de fonte válida para uma dada subestação, o valor alcançado rLS pode ser obtido de LS, em cada ponto de amostra, convertendo-se o valor de LS superior a bandLS em bandLS para rLS, e aquele inferior a - bandLS em -bandLS, enquanto mantém o valor intermediário de LS como aquele de rLS. Um valor exemplificador para bandLS é 2,0.

[080] Nas etapas 1316 e 1318, uma determinação de fase defeituosa por uma indutância de fonte alcançada é produzida para classificação de falha. Conforme anteriormente discutido, em situação normal (sem falha), não há alteração de tensão e corrente, portanto, a razão entre duas alterações produz valores inconsistentes e, com frequência, aleatórios. Referindo-se novamente à Figura 17, pode ser observado que a indutância de fonte da fase com falha é muito mais consistente que aquela da fase sem falha. Entretanto, analisando-se os formatos das indutâncias de fonte de todas as três fases, a fase com falha pode ser determinada selecionando-se a(s) fase(s) cujos valores de indutância de fonte são consistentes (o que significa variância baixa como uma medição exemplificadora) e permanecem ao longo da linha na faixa de indutância de fonte real (o que significa a proximidade de seu valor médio, como uma medição exemplificadora, para indutância de fonte real). Então, uma norma de determinação de fase defeituosa pode ser estabelecida, como exemplo, usando-se variância e média de indutância de fonte de cada fase ao longo de um espaço de amostra após o início da falha. O comprimento de espaço de amostra para as medições estatísticas (valor médio avgrLSp e variância varrLSp) em indutância de fonte alcançada rLSp de fase p pode ser 1/^ de ciclo, 1/2 ciclo, ou um ciclo da indutância de fonte alcançada. Entretanto, com a variável p como uma variável para indicar a fase com falha (p=l se p for uma fase com falha, e p=0 se não), então a condição para p=l pode ser escrita como: {varrLSp<thrvarrLS} & {minLS<avgrLSp<maxLS}, onde o símbolo & indica a operação de uma AND lógica. A variável thrvarrLS é um valor limite definido para a varrLSp para medir a consistência de rLSp. Os extremos de faixa, minLS e maxLS, indicam os valores inferior e superior, respectivamente, da indutância de fonte real para uma dada subestação. Os valores exemplificadores para thrvarrLS, minLS e maxLS são 0,5, 0,3 e 2,0, respectivamente. Aplicando-se a norma lógica para todas as três fases, as indicações de fase com falha ou a, b, e c com valor lógico 1 para fase com falha e 0 para fase sem falha são produzidas. A combinação dos três indicadores, por exemplo, (a= 1, b=0, c=0), indica a falha de fase A, enquanto outra combinação, por exemplo, (a=1, b=1, c=0), indica a falha de fase AB.

[081] Mesmo quando a indutância de fonte real é desconhecida ou indisponível, a medição de variância sozinha pode ser aplicada, sem utilização da medição media, na determinação de fase defeituosa visto que a consistência na indutância de fonte é o indicador principal de falha. Além disso, na substituição da variância, varrLS, o desvio padrão da indutância de fonte alcançada, stdrLS, juntamente com o valor limite para o desvio padrão, thrstdrLS, pode ser aplicado visto que as medições estatísticas indicam quão próximo ou distante do valor médio das amostras. Uma amostra mais uniforme indica uma variância mais próxima a zero ou desvio padrão. Um valor exemplificador para thrstdrLS é 0,5.

[082] Na etapa 1322, ocorre classificação de falha. A classificação de falha é obtida identificando-se a(s) fase(s) com falha e reconhecendo se a falha é aterrada ou não aterrada. Em um exemplo, uma norma para classificação de falha pode ser estabelecida combinando-se a separação de falha aterrada/não aterrada baseada em corrente residual (ou baseada em indutância de fonte) e a determinação de fase defeituosa pela medição de consistência da indutância de fonte. Os quatro indicadores (g da separação de falha aterrada/não aterrada e a, b e c da identificação de fase com falha) e seus equivalentes são os parâmetros principais para uma norma de classificação de falha exemplificadora aqui descrita. A simplicidade de cálculo e o algoritmo estruturado de classificação de falha podem ser alcançados combinando-se os quatro parâmetros, cada um ocupando uma posição de dígito na ordem de a, b, c, e g, a um único número binário de 4 dígitos.

[083] A posição de dígito de cada parâmetro pode variar em qualquer ordem selecionada. Agora, o número binário de quatro dígitos pode indicar todas as falhas possíveis, 0000 (como normal) a 1111 (como falha de fase 3 para terra). Por exemplo, um número binário 0101 indica uma falha de fase B para terra. Embora a identificação de número binário de classe de falha seja conveniente e simples na classificação, a saída da classificação não precisa estar em número binário; pode estar em qualquer sistema numérico. Um equivalente decimal de valor binário será a forma mais comum de saída de classificação de falha. Por exemplo, o número binário 1110 como falha ABC na algoritmo de classificação de falha, seu equivalente decimal 14 pode ser a saída real do algoritmo para exibir a classe de falha para usuários ou para fornecer a classe de falha para o módulo de cálculo de fórmula de distância à falha que está descrito no presente documento.

[084] Dentre os 16 casos na classificação de falha, existem quatro números possíveis que não podem ser conectados a casos de falha prática: 0001 (equivalente decimal de 1) como falha sem fase para terra e um grupo de 1000 (equivalente decimal de 8), 0100 (equivalente decimal de 4), 0010 (equivalente decimal de 2) como falha de fase a, b ou c, respectivamente, sem envolvimento de aterramento. Essas quatro classes podem ser usadas para outros propósitos valiosos se não para classificação de falha ou cálculo de distância à falha. Por exemplo, o número decimal 1 pode ser interpretado como um fio arqueado que toca o terra ou o objeto aterrado, e o segundo grupo de números decimais 2, 4 e 8 pode ser interpretado como uma falha de fase única com impedância de falha muito alta, possivelmente falha de impedância alta. No entanto, a interpretação precisa desses quatro casos deve ser aplicada cuidadosamente e a análise apropriada à luz da experiência e condições de rede específicas.

[085] Na etapa 1324, ocorre aplicação seletiva da fórmula de distância à falha. Após a classificação de falha ter sido realizada, uma fórmula de distância à falha específica de uma classe de falha será selecionada, executada, e seu resultado de distância à falha LF será produzido.

[086] Na etapa 1326, ocorre ajuste de alcance para saída de distância à falha (geração rLF). Referindo-se à Figura 18, a saída de distância à falha, LF ("indutância à falha"), como a indutância de fonte LS, seria mostrado um valor consistente ao longo da duração da falha para uma fase com falha, mas com invariabilidade, devido à natureza cíclica da tensão aplicada e, dessa forma, a tensão e a corrente de falha líquida e seu primeiro e segundo derivativos, os valores extremos resultaram de zero ou valor próximo a zero do denominador da fórmula de distância à falha.

[087] Conforme pode ser observado na Figura 18, a indutância de fonte da fase com falha com valores consistentes do momento de início de falha tF até o momento quando o sintoma de falha termina. O eixo geométrico vertical representa valores de indutância e o eixo geométrico horizontal representa tempo. O valor tF é o instante do início da falha. LS é a indutância de fonte (medida em Henries [H]) e LF é a indutância de falha computada (medida em Henries [H] e que representa distância à falha). Conforme explicado no presente documento, as abordagens no presente documento podem usar as informações do gráfico de distância-para-indutância do cabo ou fio para determinar a distância à falha.

[088] Para a LF com valores extremos falsos, como no condicionamento de indutância de fonte, isso também precisa ser condicionado para excluir os valores falsos e, além disso, aplainar os valores ruidosos. Os valores LF positivos são as matérias do condicionamento. A eliminação de valor extremo pode ser realizada, por exemplo, usando-se a mesma maneira de ajustar o alcance da indutância de fonte, mas através de uma abordagem de ajuste de alcance levemente diferente. Ajustando-se o valor de faixa, bandLF, para indicar a banda de distância a valor de falha para uma dada subestação e seus circuitos, o valor alcançado rLF pode ser obtido de LF, em cada ponto de amostra, convertendo-se o valor de LF superior a bandLF em 0 (zero) para rLF, e aquele inferior a -bandLF em 0 (zero), enquanto mantém o valor intermediário de LF como aquele de rLF. Um valor exemplificador para bandLF, que poderia ser precisamente determinado pelo comprimento do circuito do barramento de subestação, é 15.

[089] Na etapa 1328, ocorre aplainamento da distância à falha alcançada (geração de sLF). O cálculo de LF envolve obter um segundo derivativo de valores de falha líquidos, portanto, a saída LF é mais inclinada a sinalizar ruído e erro de digitação e diferenciação numérica. Entretanto, a consistência de LF é menos proeminente que a indutância de fonte.

[090] Achar a LF na duração consistente ou estabilizada exige um condicionamento adicional dos valores rLF com um processo de aplainamento. Para aplainamento, muitas formas diferentes de produzir o efeito podem ser aplicadas. Um aplainamento em kernel gaussiano com base na computação de médias ponderais locais é útil se valores rLF estão situados ao longo de uma banda de largura relativamente constante. Por outro lado, se o rLF está situado disperso ao longo de uma banda cuja largura flutua consideravelmente, um aplainamento adaptativo seria mais apropriado, que usa um procedimento de ajuste de mínimos quadrados lineares adjacentes simétricos. Alternativamente, um aplainamento mediano que computa resíduos e aplaina os resíduos de rLF é conhecido como o mais robusto visto que tem uma menor probabilidade de ser afetado por valores falsos de valores rLF ruidosos. O aplainamento mediano pode ser alcançado ajustando-se o comprimento de janela de aplainamento que é pequena em comparação ao comprimento de amostra de LF. Por exemplo, para um comprimento de amostra de 1/2 ciclo (por exemplo, caso de 64 amostras para amostragem de 128 amostras/ciclo de sinal) para rLF, uma janela de aplainamento de 1116 ciclo (a saber, 8 amostras no método de amostragem acima de 128 amostras/ciclo) pode ser definida para aplainar os valores rLF em cada ponto de amostra para gerar as amostras sLF de distância à falha aplainada.

[091] Na etapa 1330, ocorre cálculo de média de valores de distância à falha aplainada (geração de fLF). Conforme explicado em outro local no presente documento, sempre que o denominador da equação de distância à falha for zero ou quase zero, existem valores extremos na distância à falha, e valores estabilizados e consistentes entre dois valores extremos. Se a falha tem apenas um valor de distância à falha estabilizado e consistente, a própria distância seria produzida como a distância à falha final (fLF). No entanto, se a falha dura mais de meio ciclo, existem usualmente dois ou mais segmentos de valor estabilizado e consistente se uma janela de amostra escolhida (de cálculo de sLF) for extensa o suficiente para contê-los. Por exemplo, como na Figura 18, pode ser observado que há diversas curvas de LF estabilizadas 1802, 1804, 1806 e 1808.

[092] Em tal caso, existem diversas opções para produzir a distância à falha final. A primeira opção é escolher o primeiro segmento estabilizado, a curva 1802 da Figura 18, por exemplo, não importa quantos segmentos estabilizados/de valor consistente existam na janela de amostra de cálculo de distância à falha. Essa posição é baseada na percepção que o início da falha e as primeiras características do circuito sob condição de falha estão contidos no primeiro segmento. Essa posição também é aplicável quando há apenas dois segmentos. A segunda opção é usar a média de todos os valores estabilizados/consistentes de distância à falha na janela de amostra, que é baseada na percepção de que os valores combinados estariam mais próximos à situação pós-falha de estado estacionário do circuito. A terceira opção, tomada quando há três ou mais segmentos estabilizados/de valor consistente, é tomar a posição de compromisso entre a primeira e a segunda opção: Escolher um par de valores de segmento de diferença máxima de todos os pares possíveis e obter os valores médios do par. Por exemplo, a distância à falha final, fLF, pode ser produzida de sLF através da terceira opção.

[093] Na etapa 1332, a distância à falha e o tipo são apresentados ao usuário. A saída da distância à falha final juntamente com classe de falha pode ser utilizada para rápida localização de falha e sincronização de restauração. Além disso, devido à natureza transitória e falha intermitente das rupturas de subciclo e da capacidade de localização de falhas não permanentes, as presentes abordagens também ajudam a manter preventivamente linhas e cabos antes que eventos transitórios levem a falhas permanentes. Essa capacidade permite localização precoce de falha momentâneas/transitórias antes que progridam a falhas permanentes/interrupções. O local de falhas intermitentes/transitórias em cabos subterrâneos urbanos de ruptura do isolamento ou em linhas superiores de centelhação esporádica em áreas florestais abundantemente arborizadas e susceptíveis a ventos fortes eliminaria uma grande porção da causa raiz da interrupção em redes elétricas.

[094] As abordagens descritas no presente documento podem ser aplicadas de diversas formas para o propósito principal de localização de falha de subciclo e outros objetivos relacionados como monitoramento de situação de linha de energia, monitoramento de isolamento de cabo subterrâneo e gerenciamento e controle de vegetação no corredor de linha de energia. As abordagens descritas no presente documento também propiciam de modo eficaz ao usuário um tempo de resposta menos frequente e encurtado para interrupções e confiabilidade aprimorada por meio de localização rápida e precisa de falhas permanentes e momentâneas e com o benefício subsequente de controle eficaz da causa raiz das interrupções.

[095] As abordagens de localização de falha de subciclo descritas no presente documento podem ser implantadas e instaladas em qualquer plataforma de computador (por exemplo, microprocessador com circuito associado) com qualquer tipo de código de computador ou esquema de codificação que implanta esses algoritmos. A plataforma de computador pode receber dados de monitoramento de evento de subestação em um meio, formato e/ou forma que a plataforma de computador pode utilizar e processar.

[096] A distância à falha determinada e a saída de classe de falha podem ser aplicadas como um sistema independente de localização de falha de subciclo sem usar ou receber ajuda de qualquer outra ferramenta de gerenciamento ou controle de falha/interrupção que possa estar disponível ou operando no perímetro do consumidor. Nessa aplicação independente, o sistema de localização de falha de subciclo produz as duas saídas em mais de um formato legível ou reconhecível: aviso, luz, texto, assim em diante.

[097] Adicionalmente, as abordagens descritas no presente documento em relação à distância à falha e à classe de determinação de falha podem ser usadas em combinação a um sistema de análise/modelagem de circuito que tem a capacidade de produzir uma tabela de indutância e local físico de um circuito em cada nó importante. Alternativamente, o sistema de localização de falha de subciclo pode operar com tal tabela de indutância-local, se disponível, sem qualquer interconexão com o sistema de análise/modelagem de circuito. De preferência, uma tabela de circuito de impedância de circuito relacionada a cada polo, entrada, porta, ou qualquer ponto importante de um circuito seria usado de modo mais eficaz para rápida localização de falha de subciclo. Com classe de falha e distância à falha fornecidas (indicado como uma indutância), a tabela corresponderia rapidamente a localização de falha sobre ou próximo a um polo, entrada, porta, ou um ponto de importância.

[098] Com mais preferência, o sistema de localização de falha de subciclo pode ser usado como um localizador de falha crucial e antecipador para sistema de gerenciamento de interrupção que teria acesso a e controle de toda a rede elétrica com telemedição e telemonitoramento com sistema de informações geográficas e infraestrutura de informações flexíveis para a finalidade de rápida localização de falha e rápida restauração bem como manutenção preventiva. A distância à falha fornecida pela localização de falha de subciclo pode ser usada como as únicas informações ou informações confirmativas adicionais para falhas permanentes e como as informações essenciais para falhas de outra forma não relatadas, mas certamente falhas intermitentes para o sistema de gerenciamento de interrupção. As informações sobre falhas permanentes intensificariam a atividade de restauração e as informações sobre falhas intermitentes aprimorariam a manutenção baseada na condição de cabos e fios e outros equipamentos ou controles de árvore/vegetação relacionados.

[099] As aplicações mencionadas acima, independente e combinação, podem ser alcançadas fornecendo-se todos os meios possíveis para exibir e comunicar o resultado da distância à falha e classe de falha. O formato dos dados das duas saídas do sistema de localização de falha de subciclo pode ser qualquer compatível com o sistema onde a tabela (ou geração de tabela) reside e a tabela que corresponde e/ou exibe geograficamente o resultado correspondente ocorra, e com o sistema de gerenciamento de interrupção.

[0100] Em outros exemplos, a direção de falha (ou indicação) e local podem ser produzidos a partir de um ponto de medição na mesma linha e uma linha diferente do mesmo barramento. Em uma subestação, tipicamente muitas linhas (ou alimentadores) estão conectadas a uma linha de junção (isto é, um barramento). Um barramento é servido por uma fonte. Consequentemente, todas as linhas em um barramento são abastecidas pela mesma fonte. A direção de uma falha pode ser diferente em seu significado em situação diferente ou com base em sua utilização na proteção e controle do sistema elétrico.

[0101] Um propósito da direção de falha em uma subestação que têm múltiplos barramentos é identificar se uma falha está na mesma linha de barramento onde o ponto de medição está localizado, na qual a localização de falha e a direção de falha são conduzidas, ou em uma linha de barramento diferente. Esse caso de direção de falha pode ser denominado "discriminação de barramento" de falha. Em uma configuração de linhas múltiplas e barramento único, a direção de falha (ou indicação) pode estar destinada a discriminar uma falha na mesma linha onde o ponto de medição está localizado e a localização de falha e a direção de falha são conduzidas de uma linha de falha diferente, abastecidas pelo mesmo barramento. Esse caso de direção de falha é denominado, no presente documento, como "discriminação de linha da falha de mesmo barramento".

[0102] Por outro lado, quando o foco está na mesma linha, a direção de falha (ou indicação) pode se destinar a encontrar se uma falha está no lado de fonte, em relação a e separada pelo local de ponto de medição no qual a localização de falha e a direção de falha são conduzidas, ou lado da carga (extremidade de linha). A primeira é denominada uma "falha a montante" e a última, uma "falha a jusante." As presentes abordagens podem fornecer discriminação a montante/a jusante da mesma linha para falhas (por exemplo, intermitentes ou permanentes)

[0103] A direção de falha e a localização de falha nos três casos típicos descritos acima são descritas agora. Esses casos incluem: discriminação a montante/a jusante e local da mesma falha de linha; discriminação de linha e local da falha de mesmo barramento; e descriminação de barramento e loca de falha.

[0104] Medindo-se a tensão e corrente em um local na linha, a direção de falha, a jusante ou a montante, e a distância à falha do ponto de medição podem ser encontradas. Uma falha a jusante em relação ao ponto de medição indica que ocorreu uma falha em um local que é mais distante da fonte de alimentação que o ponto de medição. Por outro lado, uma falha a montante é uma falha que ocorreu em um local que está mais próximo à fonte que o dispositivo de medição. No caso discutido acima para a descrição na qual o dispositivo de medição está localizado na subestação, todas as falhas são falhas a jusante. Nessas falhas a jusante, a impedância de fonte é calculada pela fórmula, LSa= - [VaF/dlaF] para caso de falha de fase A para terra. Visto que LSa não pode ser um valor negativo, o termo [VaF/dlaF] precisa ser um número negativo com sua magnitude LSa. Entretanto, a falha a jusante pode ser indicada pela polaridade negativa do termo [VaF/dlaF].

[0105] A seguinte descrição expande adicionalmente a polaridade do termo [VaF/dlaF] para indicar a direção de falha na mesma linha e para localizar a falha em termos da indutância de linha de um ponto de medição situado em um lugar na linha. No exemplo a seguir, presume-se que um ponto de medição, M, esteja localizado longe da subestação e que uma falha a montante ocorra no local x entre a subestação e o ponto de medição e, em outro instante, uma falha a jusante ocorra em y entre o ponto de medição e a extremidade da linha, conforme ilustrado na Figura 19. A título de simplicidade, um circuito equivalente de fase única (ou fase A) é considerado com a resistência da linha e a carga ignorada.

[0106] Para a falha a montante, um circuito equivalente pode ser formado com as variáveis a seguir: Lul, a indutância da linha da localização de falha para a subestação (A); Lu2, a indutância da linha entre a localização de falha e o ponto de medição; Ld, a indutância da linha do ponto de medição para a extremidade da linha; e CE, a capacitância entre a linha e o aterramento, que está unido à extremidade da linha. Aplicando a abordagem de injeção de sinal e sobreposição, o circuito equivalente é mostrado na Figura 20.

[0107] Quando CE é pequeno e apenas uma quantidade insignificante de corrente de falha flui através de Ld, devido ao fato de a corrente de falha principal fluir através da malha da impedância de fonte e Lul, que, na realidade, é usualmente o caso, a equação de tensão no ponto de medição pode ser determinada como: VaF=Ld*dIaF.

[0108] Então, VaF/dlaF = Ld. Visto que a indutância Ld é positiva, a polaridade de [VaF/dlaF] também é positiva. Sob essa condição e suposição, a distância à falha também pode ser determinada.

[0109] Visto que Vax(0)= - (Lu2+Ld)*dIaF, e Ld=VaF/dIaF, a distância à falha Lu2, do ponto de medição, é obtido por: Lu2= - Vax(0) = - [Vax(0)-VaF]/dIaF.

[0110] A partir da fórmula, Vax(0) pode ser equacionado em VaMN(tF), a tensão nominal em M no momento de início de falha tF.

[0111] Para a falha a jusante em y, um circuito equivalente pode ser formado com as variáveis a seguir: Lu, a indutância da linha do ponto de medição para a subestação (A); Ldl, a indutância da linha entre a localização de falha e o ponto de medição; e Ld2, a indutância da linha da localização de falha para a extremidade da linha. Aplicando a abordagem de injeção de sinal e sobreposição, o circuito equivalente é conforme mostrado na Figura 21.

[0112] A equação de tensão e o ponto de medição é VaF= - (Ls+Lu)*dIaF, que rende VaF/dlaf = - (Ls+Lu).

[0113] Entretanto, a polaridade de [VaF/dlaF] é negativa. A distância à falha é derivada de Vay(0)=(Ls+Lu+Ldl)*dIaF e VaF/dIaF= - (Ls+Lu). Entretanto, a distância à falha do ponto de medição, Ldl, é obtida por: Ldl= [Vay(0)+VaF]/dIaF.

[0114] A partir da fórmula, Vay(0) pode ser equacionado em VaMN(tF), a tensão nominal no local M no momento de início de falha tF.

[0115] Para falhas a montante, a polaridade de [VaF/dlaF], que é obtida do ponto de medição na linha, é positiva, e a distância à falha do ponto de medição é dada por Lu2= - [Vax(0)-VaF]/dIaF.

[0116] Para falhas a jusante, a polaridade de [VaF/dlaF], que é obtida do ponto de medição na linha, é negativa, e a distância à falha do ponto de medição é dada por Ldl= [Vay(0)+VaF]/dIaF.

[0117] Supondo que um barramento tenha duas linhas, a direção de falha significa discriminar se a falha está na mesma linha onde o ponto de medição está localizado ou linha diferente o barramento. A título de simplicidade, um circuito equivalente de fase única (ou fase A) circuito de uma configuração de 2 linhas e barramento único, conforme ilustrado na Figura 22, é considerado com a resistência da linha e a carga ignorada.

[0118] Embora o circuito equivalente tenha dois pontos de medição, M1 e M2, apenas um ponto de medição é usado, M1, em relação, para a descrição da discriminação de falha e local visto que um ponto de medição é suficiente para servir ao propósito previsto. Então, a falha em x é a falha na mesma linha, e a falha em y a falha em linha diferente.

[0119] Para a falha na mesma linha em x, o circuito equivalente pode ser formado com o uso das variáveis de: Ls a impedância de fonte, L11, a indutância de linha entre o ponto de medição e a localização de falha x, e L12 a indutância entre a localização de falha e a extremidade da linha 1. Aplicado com a abordagem de injeção de sinal e sobreposição, o circuito equivalente pode ser obtido conforme mostrado na Figura 23. Isso pode ser simplificado no circuito mostrado na Figura 24.

[0120] A equação de tensão no ponto de medição M1 é: VaF= - Ls*dIaF. Entretanto, VaF/dlaF = - Ls. A polaridade de [VaF/dlaF] é, portanto, negativa. O local da falha, expresso pela indutância L11, obtido da equação de Vax(0)= (Ls+L11)*dIaF, é expresso por L11=[Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0121] Para a falha de linha diferente em y na linha 2 observada de M1 na linha 1, o circuito equivalente pode ser formado de forma similar com o uso das variáveis de: L21 como a indutância entre a subestação e a localização de falha y, L22 como a indutância entre a localização de falha y e a extremidade da linha 2, e C1 como a capacitância da linha 1 para terra, unidade na extremidade da linha 1. Aplicado com a abordagem de injeção de sinal e sobreposição, o circuito equivalente pode ser obtido conforme mostrado na Figura 25. O circuito é agora simplificado conforme mostrado na Figura 26.

[0122] Ignorando a tensão ao longo da C1 logo após o início da falha, a equação de tensão em M1 é computada com: VaF= L1*dIaF. Entretanto, a polaridade de [Vaf/dlaF] é positiva com magnitude de L1, a impedância de linha geral da linha 1. A distância à falha da subestação em termos da indutância L21 pode ser determinada a partir das equações a seguir: VaF=Ls*dIsF = L1 *dIaF = L21 *dI2F-Vay(0), dIsF=VaF/Ls, dIaF=VaF/L1, e I2F= - (IsF+IaF).

[0123] A partir da fórmula, conforme ilustrado na Figura 26, IsF é a corrente de falha líquida em Ls e I2F, a corrente de falha líquida em L21.

[0124] Rearranjando isso, é produzida a fórmula para a distância à falha L21 da equação a seguir: L21= - [VaF+Vay(0)]/[dIaF + VaF/Ls].

[0125] De maneira conclusiva, na discriminação de linha e localização de falha da falha de mesmo barramento, a falha na mesma linha tem polaridade negativa de [VaF/dlaF], que é obtida do ponto de medição na linha, e a distância à falha do ponto de medição é dada por L11=[Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0126] Para falhas de linha diferentes, a polaridade de [VaF/dlaF], que é obtida do ponto de medição na linha, é positiva, e a distância à falha do ponto de medição é dada por L21= - [VaF+Vay(0)]/[dIaF + VaF/Ls].

[0127] Em outro exemplo, a direção e local de falha são direcionadas para uma subestação com múltiplos barramentos. A título de simplicidade, presume-se que a configuração é de sistema de dois barramentos com uma única linha para cada barramento. Então, a indicação de falha serve para identificar se uma falha está na mesma linha de barramento que o ponto de medição ou linha de barramento diferente. Conforme ilustrado na Figura 27, a falha em x é a falha da mesma linha de barramento, e a falha em y a falha da linha de barramento diferente. Presume-se que as duas fontes de alimentação estejam conectadas no ponto neutro n, então, através de uma indutância de aterramento, Lg, ao terra. Embora o circuito equivalente tenha dois pontos de medição, M1 e M2, apenas um ponto de medição é usado, M1 a esse respeito, para a descrição da descriminação e local de barramento visto que um ponto de medição é suficiente para servir ao propósito previsto.

[0128] Para a falha da mesma linha de barramento em x, o circuito equivalente é formado com o uso das variáveis de: Lg a indutância de aterramento, Ls1 a indutância de fonte de um barramento, Ls2 a indutância de fonte de dois barramentos, L11 a indutância da linha 1 entre o ponto de medição e a localização de falha x, L12 a indutância de linha entre a localização de falha e a extremidade da linha de barramento 1, e L2 a indutância da linha de barramento saudável 2. A abordagem de injeção de sinal e sobreposição forma o circuito equivalente conforme abaixo da Figura 28. O circuito da Figura 28 pode ser adicionalmente simplificado no circuito da Figura 29.

[0129] A partir do circuito equivalente simplificado da Figura 29, a relação a seguir é determinada: VaF= - (Ls1+Lg)*dIaF. Entretanto, a polaridade de [VaF/dlaF] é negativa. A distância à falha do ponto de medição pode ser determinada de Vax(0)=(Lg+Ls1+L11)*dIaF. Com o valor conhecido da indutância de aterramento, a distância à falha L11 é dada por: L11=[Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0130] Para a falha da linha de barramento diferente em y, o circuito equivalente é formado com o uso das variáveis de: Lg a indutância de aterramento, Ls1 como a indutância de fonte de um barramento, Ls2 como a indutância de fonte de dois barramentos, L1 como a indutância da linha de barramento saudável 1, L21 como a indutância de linha entre o ponto de medição M2 e a localização de falha y, L22 como a indutância de linha entre a localização de falha y e a extremidade da linha de barramento 2, e C1 como a capacitância da linha de barramento 1 ao terra, unidade à extremidade da linha. A abordagem de injeção de sinal e sobreposição produz o circuito equivalente da Figura 30. Um circuito da Figura 30 pode ser reduzido ao circuito simplificado da Figura 31.

[0131] Ignorando a tensão ao longo da C1 logo após o início da falha, a equação de tensão em M1 é determinada como: VaF=L1 *dIaF. Entretanto, a polaridade de [VaF/dlaF] para a falha da linha de barramento diferente é positiva. A distância à falha para o barramento, expressa por L21, pode ser obtida pelas equações a seguir. Vay(0)= - (L1+Ls1)*dIaF + (Ls2+L21)*dI2F, e Vay(0)= - Lg*dIgF + (Ls2+L21)*dI2F.

[0132] A diferença das duas equações acima rende: dIgF= - {[L1+Ls1]/Lg}*dIaF. Visto que I2F= - (IaF+IgF), uma das duas equações acima de Vay(0) pode ser alterada para: Vay(0)= - (L1+Ls1+Ls2+L21)*dIaF - {[(L1+Ls1)*(Ls2+L21)]/Lg} *dIaF,

[0133] Dispor a equação acima, proporciona L21 como: L21= - [Vay(0)*Lg]/[LB*dIaF] - LA LB, onde LA=Lg*(L1+Ls1+Ls2)+Ls2*L1+Ls1 *L12 e LB=Lg+L1+Ls1.

[0134] De modo conclusivo, para as falhas de mesmo barramento, a polaridade de [VaF/dlaF], que é obtida do ponto de medição na linha, é negativa, e a distância à falha do ponto de medição é dada por L11= [Vax(0)+VaF]/dIaF.

[0135] Para falhas de barramento diferente, a polaridade de [VaF/dlaF], que é obtida do ponto de medição na linha, é positiva, e a distância à falha do ponto de medição é dada por L21= - [Vay(0)*Lg]/[LB*dIaF] - LA/LB, onde LA=Lg*(L1+Ls1+Ls2)+Ls2*L1+Ls1 *L12 e LB=Lg+L1+Ls1.

[0136] Embora a invenção revelada no presente documento tenha sido descrita por meio de realizações e aplicações específicas disso, inúmeras modificações e variações podem ser feitas à mesma pelo técnico no assunto sem que se desvie o escopo da invenção.

Claims

1. MÉTODO PARA DETERMINAR UMA DISTÂNCIA (314) A FALHAS ELÉTRICAS (117) EM UMA REDE DE ENERGIA ELÉTRICA (103, 105, 109), o método sendo realizado no domínio de tempo, o método compreendendo: receber (202) uma pluralidade de formas de ondas elétricas sinusoidais trifásicas (312) através de uma pluralidade de linhas de energia elétrica (109) na rede de energia elétrica (103, 105, 109); determinar (204) uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais para a rede de energia elétrica (103, 105, 109) tendo uma fonte de tensão (102), sendo que a pluralidade de parâmetros elétricos nominais é associada a um estado da rede de energia elétrica (103, 105, 109) na ausência de pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) na rede (103, 105, 109); amostrar (206) subsequentemente uma pluralidade de parâmetros elétricos com falha da pluralidade de formas de ondas elétricas sinusoidais trifásicas (312) quando a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) existir ao longo ou entre qualquer uma dentre a pluralidade de linhas de energia elétrica (109) na rede (103, 105, 109); determinar uma pluralidade de parâmetros elétricos de falha líquida para a rede de energia elétrica (103, 105, 109), cada um dos parâmetros elétricos de falha líquida sendo uma diferença entre um dentre a pluralidade de parâmetros elétricos nominais e um associado dos parâmetros elétricos com falha; determinar (208) uma pluralidade de indutâncias com base, pelo menos em parte, nos parâmetros elétricos de falha líquida e nos parâmetros elétricos com falha, a pluralidade de indutâncias sendo representativa das indutâncias presentes na rede (103, 105, 109) quando existe a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) na rede (103, 105, 109); e analisar (210) a pluralidade de indutâncias para determinar a distância (314) até a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) baseado na aplicação de uma equação diferencial no domínio de tempo para a pluralidade de indutâncias e a pluralidade de parâmetros elétricos amostrados, a distância (314) sendo determinada independentemente do momento em que a falha ocorre, o subciclo sendo localizado em qualquer lugar em qualquer uma dentre a pluralidade de formas de ondas elétricas sinusoidais trifásicas (312), o método sendo caracterizado por determinar (208) a pluralidade de indutâncias ser adicionalmente baseado pelo menos em parte, em abordagens de injeção de tensão que obtêm um circuito equivalente da rede de energia elétrica (103, 105, 109), em que o circuito equivalente é obtido em parte injetando uma tensão nominal em um local teoricamente com falha e ignorando a fonte de tensão (102).

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela pluralidade de parâmetros elétricos amostrados com falha compreender tensões elétricas e correntes elétricas.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente determinar um tipo de falha com base, pelo menos em parte, na pluralidade de parâmetros elétricos com falha amostrados.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo tipo de falha ser selecionado de um grupo que consiste em uma falha de linha-para-solo e uma falha de linha-para-linha.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por uma comparação da pluralidade de parâmetros elétricos amostrados com falha à pluralidade de parâmetros elétricos nominais ser usada para determinar se uma falha ocorreu.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela análise compreender multiplicar pelo menos algumas dentre a pluralidade de indutâncias de falha por uma característica de indutância conhecida da pluralidade de linhas de energia elétrica (109) para obter a distância (314) até a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117).

7. SISTEMA (302) PARA DETERMINAR UMA DISTÂNCIA (314) A FALHAS ELÉTRICAS (117) EM UMA REDE DE ENERGIA ELÉTRICA (103, 105, 109), no domínio de tempo, o sistema (302) compreendendo: uma interface (304) com uma entrada (308) e uma saída (310), sendo que a interface (304) é configurada para receber uma forma de onda de energia elétrica (312) através de uma pluralidade de linhas de energia elétrica (109) na rede de energia elétrica (103, 105, 109) na entrada (308); um processador (306), acoplado à interface (304), em que o processador (306) é configurado para determinar uma pluralidade de parâmetros elétricos nominais para a rede de energia elétrica (103, 105, 109), a rede de energia elétrica (103, 105, 109) incluindo a pluralidade de linhas de energia elétrica (109) que transmitem uma pluralidade de formas de ondas elétricas sinusoidais trifásicas (312) e tendo uma fonte de tensão (102), a pluralidade de parâmetros elétricos nominais associada a um estado da rede de energia elétrica (103, 105, 109) na ausência de pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) na rede (103, 105, 109); o processador (306) configurado para amostrar subsequentemente uma pluralidade de parâmetros elétricos com falha da pluralidade de formas de ondas elétricas sinusoidais trifásicas (312) na entrada (308) quando a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) existir ao longo ou entre qualquer uma dentre a pluralidade de linhas de energia elétrica (109) na rede (103, 105, 109); o processador (306) configurado para determinar uma pluralidade de parâmetros elétricos de falha líquida existente na rede de energia elétrica (103, 105, 109), cada um dos parâmetros elétricos de falha líquida sendo uma diferença entre um dentre a pluralidade de parâmetros elétricos nominais e um associado dos parâmetros elétricos com falha; o processador (306) configurado para determinar uma pluralidade de indutâncias com base, pelo menos em parte, nos parâmetros elétricos de falha líquida e nos parâmetros elétricos com falha, a pluralidade de indutâncias sendo representativa das indutâncias presentes na rede (103, 105, 109) quando existe a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) na rede (103, 105, 109); e o processador (306) configurado para analisar a pluralidade de indutâncias para determinar a distância (314) para a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) e apresentar a distância (314) na saída (310) baseado na aplicação de uma equação diferencial no domínio de tempo para a pluralidade de indutâncias e a pluralidade de parâmetros elétricos amostrados, a distância (314) sendo determinada independentemente do momento em que a falha ocorre, o subciclo estando localizado em qualquer lugar de qualquer uma dentre a pluralidade de formas de ondas elétricas sinusoidais trifásicas (312), o sistema (302) sendo caracterizado pelo processador (306) ser adicionalmente configurado para determinar a pluralidade de indutâncias com base pelo menos em parte, em abordagens de injeção de tensão que obtêm um circuito equivalente da rede de energia elétrica (103, 105, 109), em que o circuito equivalente é obtido em parte pela injeção de uma tensão nominal em um local teoricamente com falha e ignorando a fonte de tensão (102).

8. SISTEMA (302), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela pluralidade de parâmetros elétricos com falha amostrados compreender tensões elétricas e correntes elétricas.

9. SISTEMA (302), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender adicionalmente determinar um tipo de falha com base pelo menos em parte na pluralidade de parâmetros elétricos com falha amostrados.

10. SISTEMA (302), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo tipo de falha ser selecionado de um grupo que consiste em uma falha de linha-para-solo e uma falha de linha-para-linha.

11. SISTEMA (302), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela distância (314) até a pelo menos uma falha elétrica de subciclo transitória (117) ser determinada multiplicando-se pelo menos algumas dentre a pluralidade de indutâncias de falha por uma característica de indutância conhecida da pluralidade de linhas de energia elétrica (109).