WO2017045044A1 - Adaptive control method for three-phase reclosure of compensated lines with inner faults - Google Patents

Adaptive control method for three-phase reclosure of compensated lines with inner faults Download PDF

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WO2017045044A1
WO2017045044A1 PCT/BR2016/000093 BR2016000093W WO2017045044A1 WO 2017045044 A1 WO2017045044 A1 WO 2017045044A1 BR 2016000093 W BR2016000093 W BR 2016000093W WO 2017045044 A1 WO2017045044 A1 WO 2017045044A1
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reclosing
line
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Maria Cristina Dias Tavares
Patricia Mestas Valero
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Universidade Estadual De Campinas - Unicamp
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/16Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for capacitors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Definitions

  • the present invention relates to a method capable of identifying the fault extinction instant and the subsequent optimum instant for three-pole reclosure of a shunt reactive compensated transmission line after a single-phase fault condition, reducing overvoltages and increasing the safety and reliability of the maneuver.
  • the method is applicable in the area of electric power, with a focus on power transmission systems and especially in the occurrence of faults and three-pole reclosing operations on extra long and ultra high voltage transmission lines. Applies to overhead, underground or mixed transmission lines, all with shunt reactive compensation.
  • the degree of compensation has an important effect on the voltage waveform between the circuit breaker contacts due to the circuit formed between the line transverse capacitance and the inductance of the bypass reactors.
  • the voltage between the breaker contacts takes on an oscillatory (beat) form by composing the system fundamental frequency on one side of the breaker contact with the natural line frequency and compensating equipment on the other side of the breaker contact.
  • Three-line relay of transmission lines occurs as a function of system conditions, which can be in two ways: when the breaker contacts open without a fault in the line, ie due to an external fault, or an operation due to a faultless opening, and when opening occurs after a transmission line fault.
  • document BR200804330A2 refers to a method that identifies the optimal region for three-pole reclosing of shunt compensated transmission lines without internal fault. Identification is based on the waveform between the breaker contacts. The method allows to control the transient overvoltages and adjust the reclosing dead time.
  • the protection will proceed to the three-pole opening, ie the three phases of the line, isolating the missing section.
  • the protection will restart the open line stretch to ensure the continuity of the power supply. If the line is rewired before the line has been extinguished and the breaker contacts close when the voltage between their contacts is at maximum beat, the transient overvoltage will be increased.
  • the sequence of events for three-pole reclosure includes the occurrence of the fault, line opening in the three phases to isolate the missing section, timeout. for extinction of the lack and finally rewiring the transmission line.
  • the missing phase influences the signal from the other two healthy phases, so the signals obtained are very complex and the expected beat is distorted, being impossible to apply the method developed for reclosing without fail.
  • US8462474B2 refers to a system for fast reclosing of transmission lines based on the use of protective relays with reclosing function located at both terminals of the transmission line.
  • the relays are configured to send the breaker close command when the missing phase satisfies the previously established reclosing condition.
  • the method described by US8744637 detects fault extinction by analyzing the missing phase transient signature.
  • US 2012/0176712 Al detects arc extinction based on the harmonic component contained in the missing phase voltage wave.
  • US 2008/0030912 Al detects the fault extinction time by comparing the induced amplitude and stress angles in the open phases with predetermined adjustments.
  • the documents mentioned show the ability to identify the moment when the fault is extinguished, but not the ability to determine the optimal moment to cool off.
  • the present method refers to optimizing three-pole reclosing on transmission lines by performing the maneuver after the single-phase fault within the line has been eliminated. Additionally, the method issues the command to restart at the optimum time, thereby reducing the amplitude of the overvoltages resulting from the maneuver. Additionally the present method increases the reliability of the three-pole reclosing maneuver by preventing reclosing under fault.
  • Figure 1 Diagram showing the electrical system configuration, including the general steps for identifying the optimum reclosing instant.
  • Figure 2 Flow diagram of the procedure before and after verification of fault extinction.
  • Figure 3 Line side voltage of the fault phase showing the fault extinction moment.
  • Figure 4 Block diagram showing the steps for reclosing at the optimal time.
  • Figure 5 Voltage waveform between breaker contacts or reference signal.
  • Figure 7 Waveform after filtering the effective value of the reference signal.
  • Figure 8 Identification of the growth and decay moments of the filtered reference signal after the circuit breaker opening.
  • the present method concerns the optimization of three-pole reclosing on transmission lines by performing the three-pole reclosing maneuver after the internal single-phase fault in the line has been eliminated. Additionally, the method issues the command to reconnect the phases at the optimum time, thereby reducing the amplitude of the overvoltages due to the maneuver.
  • the method comprises the following steps:
  • Figure 1 an equivalent of the electrical system is shown in Figure 1, which comprises an ideal three-phase source 11, single-phase circuit breakers 12A, 12B, 12C respectively installed for each transmission line phase 13A, 13B, 13C respectively. 13, and compensation reactor 14.
  • the voltage of the source path is constantly monitored and reduced to convenient values by Potential Transformers (TPs) 15A, 15B> 15C.
  • TPs Potential Transformers
  • line side voltage is reduced by TPs 16A, 16B, 16C
  • section 100 which includes steps 17, 18 and 19
  • FIG. 2 shows the process flow diagram.
  • VLF line path voltage
  • This signal in turn is compared with a predetermined signal (23).
  • the extinction of the fault is verified (24). If the fault is not extinguished within the set dead time, the automatic reclosing block (25) proceeds. If the fault is extinguished, the optimum reclosing time is determined (100).
  • the reclosing time should be set to a high value, such as 5 s.
  • a high value such as 5 s.
  • Figures 4 to 12 are the result of PSCAD simulations that prove the method works.

Abstract

The present invention relates to a method for identifying the fault clearance instant and the subsequent optimum instant for three-phase reclosure of a transmission line with shunt reactor compensation after an inner, single-phase fault condition. The optimum reclosure instant corresponds to the region of minimum beat frequency of the voltage between the contacts of the circuit-breaker after fault clearance. In this condition, reclosure reduces reclosure overvoltages and shortens the line out-of-service time if the optimum reclosure instant is shorter than the preset dead time. In addition, the present method increases the reliability of the three-phase reclosure operation in that it prevents reclosure while the fault is still present.

Description

"MÉTODO DE CONTROLE ADAPTATIVO PARA RELIGAMENTO TRIPOtAR DE UNHAS COMPENSADAS SUBMETIDAS A FALTAS INTERNAS"  "ADAPTIVE CONTROL METHOD FOR TRIPTOTE RELIGATION OF COMPENSED NAILS SUBMITTED TO INTERNAL FAULTS"
CAMPO DA INVENÇÃO  FIELD OF INVENTION
[1] A presente invenção se refere a um método capaz de identificar o instante de extinção da falta e o subsequente instante ótimo para religamento tripolar de uma linha de transmissão com compensação reativa em derivação após uma condição de falta monofásica, reduzindo as sobretensões e aumentando a segurança e confiabilidade da manobra. [1] The present invention relates to a method capable of identifying the fault extinction instant and the subsequent optimum instant for three-pole reclosure of a shunt reactive compensated transmission line after a single-phase fault condition, reducing overvoltages and increasing the safety and reliability of the maneuver.
[2} O método se aplica na área de energia elétrtca, com foço nos sistemas de transmissão de energia elétrica e especialmente na ocorrência de faltas e operações de religamento tripolar em linhas de transmissão longas de extra e ultra alta tensão. Se aplica a linhas de transmissão aéreas, subterrâneas ou mistas, todas com compensação reativa em derivação. [2} The method is applicable in the area of electric power, with a focus on power transmission systems and especially in the occurrence of faults and three-pole reclosing operations on extra long and ultra high voltage transmission lines. Applies to overhead, underground or mixed transmission lines, all with shunt reactive compensation.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO E ESTADO DA TÉCNICA BACKGROUND OF THE INVENTION AND TECHNICAL STATE
[3] Tradicionalmente utilízam-se duas modalidades distintas de religamento automático das linhas de transmissão de extra e ultra dita tensão alimentadas em corrente alternada: o religamento monopolar e o religamento tripolar. No esquema de religamento monopolar, a eliminação dos defeitos monofásicos é feita através da abertura apenas da fase sob falta (abertura monopolar). Para conclusão da manobra, depois de decorrido o tempo morto fixo faz-se o religamento apenas da fase que foi efetívamente desligada. Durante o período da manobra monopolar permanecem em serviço as fases sãs do circuito, sem que ocorra â interrupção total do fluxo de energia na linha. No esquema de religamento tripolar, a eliminação dó defeito em uma ou mais fases ocorre em função da abertura das três fases da linha de transmissão (abertura tripolar). Decorrido urn tempo morto fixo predeterminado, a manobra é concluída com a energízação das três fases do terminal líder e o subsequente fechamento do terminal seguidor. [3] Traditionally two distinct modes of automatic reclosing of the extra and ultra-voltage alternating current-fed transmission lines are used: monopolar reclosing and three-pole reclosing. In the monopolar reclosing scheme, the elimination of single phase defects is achieved by opening only the missing phase (monopolar opening). To conclude the maneuver, after the fixed dead time has elapsed, only the phase that was effectively switched off is reclosed. During the period of monopolar maneuver, the healthy phases of the circuit remain in service without the total interruption of the power flow in the line. In the three-pole reclosing scheme, the defect elimination in one or more phases occurs as a function of the opening of the three phases of the transmission line (three-pole opening). After a predetermined fixed dead time elapses, the maneuver is completed by energizing the three lead terminal phases and subsequent closing of the follower terminal.
[4] As linhas de transmissão de alta e extra alta tensão alimentadas em corrente alternada, especificamente as linhas longas, geram grandes quantidades de potência reativa capacítiva quando operam em vazio ou em condições de carga leve. Esta energia reativa deve ser controlada, já que pode provocar grandes sobretensões em regime permanente nos terminais dos equipamentos conectados ao sistema de potência. Os reatores em derivação compensam a potência reativa capacitiva e reduzem as sobretensões durante condições de carga leve e em vazio. [4] Alternating current, high and extra high voltage transmission lines, specifically long lines, generate large amounts of capacitive reactive power when operating under no load or light load conditions. This energy The reactive system must be controlled, as it can cause large permanent overvoltages at the terminals of equipment connected to the power system. Bypass reactors compensate capacitive reactive power and reduce overvoltages during light and no load conditions.
(5] Quando a linha é compensada com reatores em derivação, o grau de compensação tem um efeito importante na forma de onda de tensão entre os contatos do disjuntor. Devido ao circuito formado entre a capacitância transversal da linha e a indutância dos reatores em derivação, a tensão entre os contatos do disjuntor assume forma oscilatória (batimento) pela composição da frequência fundamental do sistema de um lado do contato do disjuntor com a frequência natural da linha e dos equipamentos de compensação do outro lado do contato do disjuntor. (5] When the line is compensated with bypass reactors, the degree of compensation has an important effect on the voltage waveform between the circuit breaker contacts due to the circuit formed between the line transverse capacitance and the inductance of the bypass reactors. , the voltage between the breaker contacts takes on an oscillatory (beat) form by composing the system fundamental frequency on one side of the breaker contact with the natural line frequency and compensating equipment on the other side of the breaker contact.
[6] O relígamento tripolar de linhas de transmissão ocorre em função das condições do sistema, que pode ser de duas formas: quando a abertura dos contatos do disjuntor ocorre sem falta na linha, ou seja, devido a um defeito externo, ou uma operação indevida decorrente de uma abertura sem defeito, e quando a abertura ocorre após uma falta na linha de transmissão. [6] Three-line relay of transmission lines occurs as a function of system conditions, which can be in two ways: when the breaker contacts open without a fault in the line, ie due to an external fault, or an operation due to a faultless opening, and when opening occurs after a transmission line fault.
[7] A abertura tripolar sem falta ou em condições de defeito externo é comum quando valores elevados de sobretensões de chaveamento podem ser erroneamente interpretados como falta por algum relê de proteção, resultando na saída da linha. Outro exemplo ocorre no caso de linhas de transmissão em circuito duplo quando os transitórios de chaveamento de uma das linhas podem se acoplar na outra linha, o que também podem conduzir a uma operação incorreta da proteção. Esta condição também pode ser devida a uma rejeição de carga seguida do desligamento de linha ou durante a recomposição do sistema elétrlco após o desligamento de uma grande área. Embora os dispositivos de proteção modernos sejam projetados para cuidar destas situações, muitas vezes ocorrem falhas e o chaveamento controlado permite maior qualidade e confiabilidade do sistema, resultando no incremento da disponibilidade da linha de transmissão. Nos casos de abertura tripolar sem defeito interno, a tensão entre os contatos do disjuntor apresenta um batimento definido, sendo a forma de onda semelhante para as três fases, com o mesmo período e sem defasagem entre fases. [8} Em funçlo destas condições e levando em consideração o tempo morto para atuação da proteção, a região ótima nas ondas de tensão entre os poios do disjuntor para religar o disjuntor corresponde aos primeiros intervalos de menor amplitude do batimento da tensão. Este problema tem sido abordado no estado da técnica, como pode ser evidenciado pelo documento US8680713B2, indicado para religarnento de linhas após abertura simples devido a defeitos externos. No mesmo tópico se enquadram os documentos US4724391, US7616419B2 e US7723872B2 que determinam o instante de religarnento baseados no cruzamento por zero e o gradiente da onda de tensão do lado dá fonte. [7] Faultless three-pole opening or external fault conditions are common when high switching overvoltage values can be mistakenly interpreted as missing by some protective relay, resulting in line output. Another example occurs in the case of dual loop transmission lines when the switching transients of one line may engage the other line, which may also lead to incorrect operation of the guard. This condition may also be due to a load shedding followed by the line shutdown or during recomposition of the electrical system after a large area shutdown. Although modern protective devices are designed to handle these situations, failures often occur and controlled switching allows for higher system quality and reliability, resulting in increased transmission line availability. In cases of three-pole tripping without internal defect, the voltage between the breaker contacts has a definite beat and the waveform is similar for all three phases, with the same period and no phase lag. [8} Depending on these conditions and taking into account the dead time for actuation of the protection, the optimal region of the voltage waves between the breaker poles to restart the breaker corresponds to the first smaller amplitude ranges of the voltage beat. This problem has been addressed in the prior art, as can be evidenced by US8680713B2, indicated for reclosing lines after single opening due to external defects. The same topic falls within US4724391, US7616419B2 and US7723872B2 which determine the reclosing instant based on zero crossing and the voltage gradient of the source side.
[9] Particularmente, o documento BR200804330A2 faz referência a um método que identifica a região ótima para o religarnento tripolar de linhas de transmissão com compensação em derivação sem falta interna. A identificação se realiza em função da forma de onda entre os contatos do disjuntor. O método permite controlar as sobretensões transitórias e ajustar o tempo morto do religarnento. [9] In particular, document BR200804330A2 refers to a method that identifies the optimal region for three-pole reclosing of shunt compensated transmission lines without internal fault. Identification is based on the waveform between the breaker contacts. The method allows to control the transient overvoltages and adjust the reclosing dead time.
[10] Na segunda condição do religarnento, após uma falta interna na linha dé transmissão, a forma de onda da tensão entre os contatos do disjuntor apresenta aspecto irregular, não cabendo a mesma estratégia do religarnento sem falta. [10] In the second condition of reclosure, after an internal fault in the transmission line, the voltage waveform between the breaker contacts has an irregular appearance, and the same strategy of reclosure without fault does not fit.
[11} Após a ocorrência de uma falta interna na linha de transmissão a proteção irá proceder à abertura tripolar, ou seja, das três fases da linha, isolando o trecho sob falta. Como a grande maioria das faltas que atingem as linhas de transmissão não são permanentes, após um tempo pré-dêfinido a proteção irá religar o trecho de linha aberto para garantir a continuidade do fornecimento de energia. Se a linha for religada antes da feita ter sido extinta e os contatos do disjuntor fecharem quando a tensão entre seus contatos estiver passando no máximo do batimento, a sobretensão transitória será elevada. [11} After an internal fault occurs on the transmission line, the protection will proceed to the three-pole opening, ie the three phases of the line, isolating the missing section. As the vast majority of faults that reach the transmission lines are not permanent, after a predefined time the protection will restart the open line stretch to ensure the continuity of the power supply. If the line is rewired before the line has been extinguished and the breaker contacts close when the voltage between their contacts is at maximum beat, the transient overvoltage will be increased.
112] Quando a abertura de uma linha ocorre devido a uma falta monofásica a terra na linha de transmissão a sequência de eventos para o religarnento tripolar incluir a ocorrência da falta, abertura da linha nas três fases para isolar a seção sob falta, tempo de espera para extinção da falta e finalmente religarnento da linha de transmissão. Neste caso a fase sob falta influencia o sinal das outras duas fases sãs, portanto, os sinais obtidos são muito complexos e o batimento esperado é distorcido, sendo impossível aplicar o método desenvolvido para religamento sem falta. 112] When line opening occurs due to a single-phase ground fault on the transmission line, the sequence of events for three-pole reclosure includes the occurrence of the fault, line opening in the three phases to isolate the missing section, timeout. for extinction of the lack and finally rewiring the transmission line. In this case the missing phase influences the signal from the other two healthy phases, so the signals obtained are very complex and the expected beat is distorted, being impossible to apply the method developed for reclosing without fail.
[13] O documento US8462474B2 faz referência a um sistema para religamento rápido de linhas de transmissão baseado no uso de relés de proteção com a função de religamento localizados em ambos terminais da linha de transmissão. Os relés são configurados para enviar o comando de fechamento do disjuntor quando a fase sob falta satisfaz a condição de religamento previamente estabelecida. O método descrito por US8744637 detecta a extinção da falta mediante uma análise da assinatura de transitórios da fase em falta. Com o mesmo efeito, US 2012/0176712 Al detecta a extinção do arco baseado no componente harmónico contido na onda de tensão da fase em falta. Por sua vez, o documento US 2008/0030912 Al detecta o instante de extinção da falta mediante a comparação de amplitudes e ângulos de tensões induzidas nas fases abertas com ajustes pré-determinados. Os documentos mencionados evidenciam a capacidade de identificação do instante em que a falta se extingue, mas não a capacidade de determinar o instante ótimo para refrgar. [13] US8462474B2 refers to a system for fast reclosing of transmission lines based on the use of protective relays with reclosing function located at both terminals of the transmission line. The relays are configured to send the breaker close command when the missing phase satisfies the previously established reclosing condition. The method described by US8744637 detects fault extinction by analyzing the missing phase transient signature. With the same effect, US 2012/0176712 Al detects arc extinction based on the harmonic component contained in the missing phase voltage wave. In turn, US 2008/0030912 Al detects the fault extinction time by comparing the induced amplitude and stress angles in the open phases with predetermined adjustments. The documents mentioned show the ability to identify the moment when the fault is extinguished, but not the ability to determine the optimal moment to cool off.
[14] Nota-se, portanto, que não há indícios no estado da técnica de documentos que tratem do problema de determinar o instante ótimo para o religamento após a extinção de uma falta, no mínimo do batimento da tensão entre os contatos do disjuntor, comprovando a importância da presente invenção. [14] It should be noted, therefore, that there is no evidence in the state of the art of documents dealing with the problem of determining the optimum reclosing time after a fault has elapsed, at the very least of the voltage beating between the breaker contacts, proving the importance of the present invention.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
[15J O presente método refere-se a ptimizar o religamento tripolar em linhas dê transmissão mediante a execução da manobra após a extinção da falta monofásica interna á linha. Adicionalmente, o método emite O comando para religar no instante ótimo, conseguindo assim reduzir a amplitude das sobrétensôes decorrentes da manobra. Adicionalmente o presente método aumenta a confíabilidade da manobra de religamento tripolar por impedir o religamento sob falta.  [15J The present method refers to optimizing three-pole reclosing on transmission lines by performing the maneuver after the single-phase fault within the line has been eliminated. Additionally, the method issues the command to restart at the optimum time, thereby reducing the amplitude of the overvoltages resulting from the maneuver. Additionally the present method increases the reliability of the three-pole reclosing maneuver by preventing reclosing under fault.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Figura 1 - Diagrama mostrando a configuração do sistema elétrico, incluindo os passos gerais para a identificação do instante ótimo de religamento. Figura 2 - Diagrama de fluxo do procedimento antes e depois da verificação da extinção da falta. Figure 1 - Diagram showing the electrical system configuration, including the general steps for identifying the optimum reclosing instant. Figure 2 - Flow diagram of the procedure before and after verification of fault extinction.
Figura 3 - Tensão do lado da linha da fase sob falta mostrando o instante de extinção da falta. Figure 3 - Line side voltage of the fault phase showing the fault extinction moment.
Figura 4 - Diagrama de blocos mostrando os passos para o religamento no instante ótimo. Figure 4 - Block diagram showing the steps for reclosing at the optimal time.
Figura 5 - Forma de onda da tensão entre os contatos do disjuntor ou sinal de referência. Figure 5 - Voltage waveform between breaker contacts or reference signal.
Figura 6 - Forma de onda do valor eficaz do sinal de referência. Figure 6 - Effective value waveform of the reference signal.
Figura 7 ~ Forma de onda após filtragem do valor eficaz do sinal de referência. Figure 7 ~ Waveform after filtering the effective value of the reference signal.
Figura 8 - Identificação dos instantes de crescimento e decaimento do sinal de referência filtrado após a abertura do disjuntor. Figure 8 - Identification of the growth and decay moments of the filtered reference signal after the circuit breaker opening.
Figura 9 - Sinal de referência livre de ciclos incompletos inconvenientes. Figure 9 - Reference signal free from inconvenient incomplete cycles.
Figura 10 - Identificação de ciclos que estão em crescimento; Figure 10 - Identification of growing cycles;
Figura 11 - Identificação do primeiro semi-ciclo Figure 11 - Identification of the first half cycle
Figura 12 - Gráfico que mostra o tempo de duração do primeiro semi-çrclo Figure 12 - Graph showing the duration time of the first semi-circle
DESCRIÇÃO DETALHADA PA INVENÇÃO DETAILED DESCRIPTION FOR THE INVENTION
[16] O presente método refere-se à ottmização do religamento tripolar em linhas de transmissão mediante a execução da manobra de religamento tripolar após a extinção da falta monofásica interna na linha. Adicionalmente, o método emite o comando para religar as fases no instante ótimo, conseguindo assim reduzir a amplitude das sobretensões decorrentes da manobra. [16] The present method concerns the optimization of three-pole reclosing on transmission lines by performing the three-pole reclosing maneuver after the internal single-phase fault in the line has been eliminated. Additionally, the method issues the command to reconnect the phases at the optimum time, thereby reducing the amplitude of the overvoltages due to the maneuver.
[17] O método compreende as seguintes etapas: [17] The method comprises the following steps:
A. Identificação da extinção da falta monofásica através da identificação do início do batimento na onda de tensão fase-terra do lado da tinha da fase sob falta; B. Obter a forma de onda da tensão entre os contatos do disjuntor considerado o sinal de referência como resultado da diferença entre a tensão do lado da fonte e a tensão do lado da linha; A. Identification of single-phase fault extinction by identifying the start of the beat on the phase-to-ground voltage waveform of the faulted phase; B. Obtain the voltage waveform between the breaker contacts considered as the reference signal as a result of the difference between the source side voltage and the line side voltage;
C. Obter o valor eficaz do sinal de referência mediante um tratamento digital; C. Obtain the effective value of the reference signal by digital processing;
D. Tratar o valor eficaz do sinal de referência mediante filtragem digital; D. Treat the effective value of the reference signal by digital filtering;
E. Identificar os instantes de crescimento e decaimento do sinal filtrado após a abertura do disjuntor; E. Identify the growth and decay times of the filtered signal after the circuit breaker opens;
F. Obter um sinal livre dé ciclos incompletos inconvenientes; F. Obtain a free signal from inconvenient incomplete cycles;
G. Aplicar uma função que permita considerar só os ciclos que estão em crescimento; G. Apply a function that allows only the growing cycles to be considered;
H. Identificar o primeiro semi-ciclo após a extinção da falta e calcular a duração do primeiro semi-ciclo do sínai filtrado; H. Identify the first half-cycle after fault extinction and calculate the duration of the first half-cycle of the filtered signal;
I. Duplicar o valor do semi-ciclo e obter a duração do período completo do batimento; e, j. Ajustar o tempo do religamento para um valor elevado e ordenar a substituição do tempo do religamento predeterminado pelo período compreendido desde o instante de extinção do defeito até o final do primeiro batimento. I. Duplicate the value of the half cycle and obtain the duration of the full beat period; and, j. Set the reclosing time to a high value and order the replacement of the predetermined reclosing time by the period from the defect extinction time to the end of the first beat.
[18] Para ilustrar a invenção, um equivalente do sistema elétrico é apresentado na Figura 1, o qual compreende uma fonte trifásica ideal 11, disjuntores monofásicos 12A, 12B, 12C, instalados respectivamente para cada fase 13A, 13B, 13C da linha de transmissão 13, e reator de compensação 14. A tensão do iado da fonte é monitorada constantemente é reduzida a valores convenientes mediante Transformadores de Potencial (TPs) 15A, 15B> 15C. Da mesma forma a tensão do lado da linha é reduzida mediante os TPs 16A, 16B, 16C A identificação do instante ótimo para o religamento de cada fase se resume na seção 100, que inclui os passos 17, 18 e 19, [18] To illustrate the invention, an equivalent of the electrical system is shown in Figure 1, which comprises an ideal three-phase source 11, single-phase circuit breakers 12A, 12B, 12C respectively installed for each transmission line phase 13A, 13B, 13C respectively. 13, and compensation reactor 14. The voltage of the source path is constantly monitored and reduced to convenient values by Potential Transformers (TPs) 15A, 15B> 15C. Similarly, line side voltage is reduced by TPs 16A, 16B, 16C The identification of the optimum instant for reclosing each phase is summarized in section 100, which includes steps 17, 18 and 19,
[19] O método proposto primeiro identifica o instante da extinção da falta na fase afetada. A Figura 2 mostra o diagrama de fluxo do processo. Quando ocorre uma falta monofásica (21), a fase sob falta é monitorada por meio da tensão do iado da linha (VLF) (22). Este sinal por sua vez é comparado com um sinal pré-determinado (23). A extinção da falta é verificada (24). Se a falta não se extinguir dentro do tempo morto definido se procede ao bloqueio de religamento automático (25). Se a falta se extinguir, se procede á determinação do instante ótimo para o religamento (100). [19] The proposed method first identifies the instant of fault extinction in the affected phase. Figure 2 shows the process flow diagram. When a single-phase fault occurs (21), the faulted phase is monitored by line path voltage (VLF). (22). This signal in turn is compared with a predetermined signal (23). The extinction of the fault is verified (24). If the fault is not extinguished within the set dead time, the automatic reclosing block (25) proceeds. If the fault is extinguished, the optimum reclosing time is determined (100).
[20] A extinção da falta é verificada pela aparição do batimento na onda de tensão fase-terra do lado da linha da fase sob falta, como pode-se observar na Figura 3, Logo após um tempo pré-determinado da ocorrência da falta em uma das fases (31), as três fases se abrem simultaneamente para isolar o defeito (32). O instante em que o batimento da onda de tensão da fase sob falta aparece corresponde ao instante da extinção da falta (33). Este instante é o mesmo para as três fases. [20] Fault extinction is verified by the appearance of the beat on the phase-to-ground voltage waveform of the faulted phase line, as can be seen in Figure 3, Shortly after a predetermined time of fault occurrence in one of the phases (31), the three phases open simultaneously to isolate the defect (32). The moment in which the voltage waveform of the faulty phase appears appears corresponds to the moment of fault extinction (33). This instant is the same for all three phases.
[21] O algoritmo para determinar o instante ótimo para o religamento é detalhado através do diagrama dé biocos apresentado na Figura 4. Note-se que como a tensão entre os contatos do disjuntor apresenta batimentos diferentes e defasados para as três fases, o algoritmo desenvolvido deve ser aplicado a cada fase independentemente. [21] The algorithm for determining the optimum reclosing moment is detailed by the diagram of the bios shown in Figure 4. Note that as the voltage between the breaker contacts has different and lagged beats for the three phases, the algorithm developed should be applied to each phase independently.
[22] A partir do diagrama da Figura 4 são feitas as explicações dos passos seguidos: [22] From the diagram in Figure 4 the explanations of the following steps are made:
A. Obter a forma de onda da tensão entre os contatos do disiuntor considerado o sinal de referência como resultado da diferença entre a tensão do lado da fonte e a tensão do lado da linha das fases sãs. Esta forma de onda aparece após a abertura trifásica automática que ocorre depois de um período predeterminado da identificação da ocorrência da falta. (Figura 5) A. Obtain the voltage waveform between the circuit breaker contacts considered the reference signal as a result of the difference between the source-side voltage and the line-side voltage of the healthy phases. This waveform appears after automatic tripping that occurs after a predetermined period of fault occurrence identification. (Figure 5)
B. Mediante um tratamento digital obter o valor eficaz do sinal de referência. (Figura 6) B. By digital processing obtain the effective value of the reference signal. (Figure 6)
C. Tratar o valor eficaz do sinal de referência mediante filtragem digital. (Figura 7) C. Treat the effective value of the reference signal by digital filtering. (Figure 7)
D. A seguir identificar os instantes de crescimento e decaimento do sinal filtrado após a abertura do disjuntor. (Figura 8) D. Next identify the times of growth and decay of the filtered signal after the breaker opens. (Figure 8)
E. Obter um sinal livre de ciclos incompletos inconvenientes. O instante em que a falta se extingue é aleatório e pode corresponder a qualquer ponto na onda da tensão entre os contatos do disjuntor. Devido a este fato podem aparecer eidos com períodos curtos que impede iniciar uma lógica baseada nos períodos de aescímento e decaimento. (Figura 9) E. Get a signal free of inconvenient incomplete cycles. The instant the fault is extinguished is random and can correspond to any point in the voltage wave between the breaker contacts. Due to this fact may appear eidos with short periods that prevents starting a logic based on the periods of increase and decay. (Figure 9)
F. Aplicar uma função quê permita considerar só os ciclos que estão em crescimento. Os ciclos resultantes podem estar em crescimento ou decaimento. Quando o primeiro ciclo está em crescimento> indica que o batimento está começando, e quando o primeiro ciclo está em decaimento, indica que o início do cicio corresponde ao máximo do batimento. (Figura 10) F. Apply a function that allows you to consider only growing cycles. The resulting cycles may be growing or decaying. When the first cycle is growing > indicates that the beat is beginning, and when the first cycle is decaying, it indicates that the beginning of the cycle corresponds to the maximum of the beat. (Figure 10)
G. identificar o primeiro semi-tíclo após a extinção da falta (Figura 11). Com este resultado pode-se calcular a duração do primeiro semi-ciclo do sinal filtrado após a extinção da falta. (Figura 12). G. identify the first half-cycle after the fault has been extinguished (Figure 11). With this result the duration of the first half-cycle of the filtered signal can be calculated after the fault has been extinguished. (Figure 12).
H. A seguir, se duplica o valor deste semi-ciclo obtendo-se a duração do período completo do batimento. O final do primeiro batimentocorresponde ao instante ótimo para o religamento. H. Next, the value of this half cycle is doubled to obtain the duration of the complete beat period. The end of the first beat corresponds to the optimal time for reclosing.
I. Logo após a abertura dos contatos do disjuntor, se deve ajustar o tempo do religamento para um valor elevado, como 5 s. No instante em que o sinal lógico da identificação da duração da falta for concluído uma ordem é fornecida para que o tempo do religamento seja substituído peio período compreendido desde a abertura do disjuntor até o final do primeiro batimento. Este valor deve ser obtido para cada fase sã e repetido para a fase sob falta. I. Immediately after opening the breaker contacts, the reclosing time should be set to a high value, such as 5 s. The instant the fault duration identification logic signal is completed, an order is provided for the reclosing time to be replaced for the period from the breaker opening to the end of the first beat. This value must be obtained for each healthy phase and repeated for the missing phase.
[23] Deste modo, aplicando o método proposto na manobra de religamento consegue-se: [23] Thus, applying the proposed method in the reclosing maneuver achieves:
- Detecção do instante de extinção da falta objetivando assegurar que a manobra de religamento não ocorra sob defeito e que tenha sucesso. - Detection of the fault extinction instant aiming to ensure that the reclosing maneuver does not occur under defect and is successful.
- Determinação do instante ótimo para o religamento após a extinção da falta permitindo reduzir as sobretensões transitórias advindas da manobra. - Determination of the optimum instant for reclosing after the fault has been cleared, reducing the transient overvoltages resulting from the maneuver.
- Redução do tempo morto se o tempo de religamento no instante ótimo for menor do que o tempo morto predeterminado. - Contar com uma margem de tempo para operar o disjuntor já que a detecção da região de mínimo ocorre com vários ciclos de frequência fundamental de antecedência, - Reduction of dead time if the reclosing time at the optimum time is less than the predetermined dead time. - Have a time frame to operate the breaker as the minimum region detection occurs with several fundamental frequency cycles in advance,
- Bloqueio do religamento automático se a falta nSo se extinguir dentro do tempo morto definido, o que Indica a ocorrência de uma falta transitória muito longa ou uma falta permanente. - Automatic reclosing lock if fault does not go out within the set dead time, which indicates the occurrence of a very long transient fault or a permanent fault.
- O método de religamento ótimo deve ser aplicado a cada fase independentemente. - The optimal reclosing method should be applied to each phase independently.
[24] As figuras 4 a 12 são resultado das simulações no PSCAD, que comprovam o funcionamento do método. [24] Figures 4 to 12 are the result of PSCAD simulations that prove the method works.
{25} O processo da análise dá forma de onda para determinar se a falta se extinguiu é mostrado na figura 2. 0 processo para determinação do instante ótimo é mostrado nas figuras 4-12. {25} The waveform analysis process for determining whether the fault has gone is shown in figure 2. The process for determining the optimal moment is shown in figures 4-12.
[26] A decisão para religamento ocorre após a extinção da faJta (Figura 3) e a partir desse instante no mínimo do batimento* Isto pode ocorrer antes do tempo morto normalmente predeterminado. A invenção aqui descrita não está limitada a esta concretização e, aqueles com habilidade na técnica irão perceber que, qualquer característica particular nela introduzida, deve ser entendida apenas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão e não podem ser realizadas sem se afastar do conceito inventivo descrito. As características limitantes do objeto da presente invenção estão relacionadas às reivindicações que fazem parte do presente relatório. [26] The decision to reclose occurs after the gap is extinguished (Figure 3) and from that moment at the minimum of the beat * This can occur before the normally predetermined dead time. The invention described herein is not limited to this embodiment and those skilled in the art will appreciate that any particular feature introduced therein should be understood solely as something that has been described for ease of understanding and cannot be realized without departing from the concept. inventive described. The limiting features of the object of the present invention are related to the claims that are part of this report.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Método para redução de sobretensôes transitórias durante o religamento tripolar após ocorrência de falta monofásica caracterizado por compreender as seguintes etapas: 1. Method for the reduction of transient overvoltages during three-pole reclosure following single-phase faults characterized by the following steps:
A. Identificação da extinção da falta monofásica através da identificação do início do batimento na onda de tensão fase-terra do lado da linha da fase sob falta; A. Identification of single-phase fault extinction by identifying the start of the beat on the phase-to-ground voltage waveform of the faulted phase line;
B. Obter a forma de onda da tensão entre os contatos do disjuntor das fases sãs considerado o sinal de referência como resultado da diferença entre a tensão do lado da fonte e a tensão do lado da linha; B. Obtaining the voltage waveform between the phase-breaker contacts is considered the reference signal as a result of the difference between the source-side voltage and the line-side voltage;
C Obter o valor eficaz do sinal de referência mediante um tratamento digital ; C Obtain the effective value of the reference signal by digital processing;
0. Tratar o valor eficaz do sinal de referência mediante filtragem digital; 0. Treat the effective value of the reference signal by digital filtering;
E. Identificar os instantes de crescimento e decaimento do sinal filtrado após a abertura do disjuntor; E. Identify the growth and decay times of the filtered signal after the circuit breaker opens;
F. Obter um sinal livre de ciclos incompletos inconvenientes; F. Get a signal free of inconvenient incomplete cycles;
6. Aplicar uma função que permita considerar só os ciclos que estão em crescimento; 6. Apply a function that allows you to consider only growing cycles;
H. Identif icar o primeiro semi-ciclo após a extinção da faita e calcular a duração do primeiro semi-ciclo do sinal filtrado; H. Identify the first half cycle after the taper has extinguished and calculate the duration of the first half cycle of the filtered signal;
1. Duplicar o valor do semi-cíelo e obter a duração do período completo do batimento; e, 1. Duplicate the value of the semi-cell and obtain the duration of the full beating period; and,
J, Ajustar o tempo do religamento para um valor elevado e ordenar a substituição do tempo do religamento pelo período compreendido desde a abertura do disjuntor até o final do primeiro batimento para cada fase sã; J, Set the reclosing time to a high value and order the reclosing time to be replaced by the period from the breaker opening to the end of the first beat for each healthy phase;
K. Repetir este valor para o religamento da fase sob falta. K. Repeat this value for the reclosing of the missing phase.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que se obtém a forma de onda do batimento dà tensão da diferença potencial entre os terminais do disjuntor e a partir deste sinal se determinará o primeiro semi-ciclo do batimento para calcular o tempo ótimo para o religamento para cada fase. Method according to claim 1, characterized in that the waveform of the stress bias of the potential difference between circuit breaker terminals and from this signal the first half cycle of the beat will be determined to calculate the optimum reclosing time for each phase.
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