ELE056 - PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA

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1 EE.UFMG - ESCOLA DE ENGENHARIA DA UFMG DEE - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA P L A N O D E C U R S O D E D I S C I P L I N A ELE056 - PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA 01. DADOS GERAIS Carga Horária: 60 HORAS-AULA (04 créditos) Pré-requisitos: o aluno deve ter cursado as cadeiras Análise de SEP e Transitórios Eletromagnéticos. Professor: CLEVER PEREIRA Endereço: LRC Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento em Descargas Atmosféricas. Campus Universitário, Sala 205, Fone: , clever@cpdee.ufmg.br 02. OBJETIVOS Introduzir noções das técnicas de análise de Proteção de Sistemas Elétricos de Potência (SEP), convencional e digital; Proporcionar aos alunos conhecimentos avançados sobre Proteção de SEP e suas implicações no mesmo; Apresentar e estudar os principais algoritmos de Proteção Digital de SEP (proteção de linhas de transmissão, de barramentos, de transformadores e geradores); Proporcionar aos alunos identificar e implementar as principais tarefas executadas pelos atuais relés digitais: pré-processamento dos sinais de entrada, filtragem digital propriamente dita e pósprocessamento. 03. MÉTODOS DIDÁTICOS Aulas teóricas expositivas clássicas auxiliadas por processos audiovisuais. Seminários apresentados pelos alunos sobre temas específicos relacionados à matéria. Trabalhos computacionais com implementação de algoritmos para detecção, localização e identificação de faltas em sistemas elétricos. 04. CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO ITEM NATUREZA VALOR (pts) DATA PROGRAMADA P1 Prova /10/2004 P2 Prova /12/2004 TC Trabalho Prático 30 08/10/2004 a 20/12/ EMENTA Filosofia da Proteção de SEP. Métodos de Detecção de Faltas em SEP. Sistema de Proteção de Distância. Sistema de Proteção por Canal Piloto. Introdução à Proteção Microprocessada. Algoritmos para Proteção Microprocessada de LTs. Localização de Faltas em Linhas de Transmissão. Transformadores de Corrente e de Potencial. Sistema de Proteção Diferencial. 1 / 7

2 06. PROGRAMAÇÃO DO CURSO UNIDADE / ATIVIDADE HORAS DESCRIÇÃO 1 2 Filosofia da Proteção dos Sistemas Elétricos de Potência 2 3 Transformadores de Corrente 3 1 Transformadores de Potencial 4 4 Métodos de Detecção de Faltas nos SEP 5 4 Proteção de Distância 6 4 Proteção Piloto P1 2 PROVA 1 [Unidades 1 a 6] 7 2 Introdução à Proteção Digital 8 4 Hardware dos Relés Digitais TC 2 Proposição do Trabalho Prático 9 6 Algoritmos para Proteção Digital 10 4 Localização de Faltas em Linhas de Transmissão 11 2 Localização de Faltas em Redes de Distribuição 12 8 Proteção Diferencial SE 8 Seminários P2 2 PROVA 2 [Unidades 7 a 12] TC 2 Entrega dos Trabalhos Práticos Computacionais 07. UNIDADES DE ENSINO 01. FILOSOFIA DA PROTEÇÃO DOS SEP Introdução Funções dos Relés de Proteção Zonas de Proteção Proteção Primária e de Retaguarda. 02. TRANSFORMADORES DE CORRENTE Introdução Definições e valores de norma Circuito Equivalente e Diagrama Fasorial Erros em Regime Permanente Senoidal. 03. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL Introdução Definições e valores de norma Circuito Equivalente e Diagrama Fasorial Erros em Regime Permanente Senoidal. 04. MÉTODOS DE DETECÇÃO DE FALTAS NOS SEP Relés de Uma Única Entrada Relés de Duas ou Mais Entradas Detecção de Faltas com Relés de Duas Entradas: Comparadores de Fase e de Amplitude. 05. SISTEMA DE PROTEÇÃO DE DISTÂNCIA Características do Sistema Elétrico no Plano Z Tipos de Relés de Distância Seleção das Grandezas de Entrada Seleção dos Relés de Distância. 2 / 7

3 06. PROTEÇÃO PILOTO Introdução Proteção Piloto Direcional Proteção Piloto Diferencial. 07. INTRODUÇÃO À PROTEÇÃO DIGITAL Considerações Iniciais Histórico Vantagens de Proteção Digital Fontes de Erros. 08. HARDWARE DA PROTEÇÃO DIGITAL Considerações Iniciais Principais Componentes ALGORITMOS PARA PROTEÇÃO DIGITAL Considerações Iniciais Algoritmos Baseados em Formas de Onda (Ajuste à Curva Senoidal, Transformada Discreta de Fourier, Transformada de Walsh, Mínimos Quadrados) Algoritmos Baseados nos Modelos de LTs (RL Série e Modelo π) 10. LOCALIZAÇÃO DE FALTAS EM LINHAS DE TRANSMISSÃO Descrição do Problema Método das Ondas Viajantes Localização utilizando oscilografias 11. LOCALIZAÇÃO DE FALTAS EM REDES DE DISTRIBUIÇÃO 11.1 Descrição do Problema 11.2 Localização de faltas 12. SISTEMA DE PROTEÇÃO DIFERENCIAL Proteção Diferencial Não Percentual Proteção Diferencial Percentual Aplicações da Proteção Diferencial. 08. BIBLIOGRAFIA BÁSICA (a) TEORIA GERAL DA PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA [01] Warrington, A. R. Van C., "Protective Relays - Their Theory and Practice", vol. I, Chapman & Hall Ltd., London, [02] Warrington, A. R. Van C., "Protective Relays - Their Theory and Practice", vol. II, John Wiley & Sons, New York, [03] Mason, C. R.,"The Art and Science of Protective Relaying", John Wiley & Sons, New York, [04] Pereira, C. "Curso de Proteção Digital de Linhas de Transmissão", Convênio ELETROBRAS/FCO/EE.UFMG, pp , Belo Horizonte, 1998 [05] The General Electric Company Limited of England (GEC), "Protective Relays Application Guide", Oxley Press, England, [06] Blackburn, J. L., "Protective Relaying", Marcel Decker Inc., New York, [07] De Mello, F. P., "Proteção de Sistemas Elétricos de Potência", Curso de Engenharia em Sistemas Elétricos de Potência, Série PTI, Editora da Univ. de Santa Maria, Rio Grande do Sul, / 7

4 (b) PROTEÇÃO DIGITAL DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA [01] Johns, A. T & Salman, S. K., "Digital Protection for Power Systems", IEE Power Series 15, Peter Peregrinus Ltd., pp , [02] Sachdev, M. S. (Course Coordinator), "Computer Relaying", IEEE Tutorial Course, 79EH PWR, IEEE Service Center, Piscataway, NJ, pp , [03] Sachdev, M. S. (Course Coordinator), "Microprocessor Relays and Protection Systems", IEEE Tutorial Course, 88EH PWR, IEEE Service Center, Piscataway, NJ, pp , [04] Phadke, A. G. & Thorp, J. S. "Computer Relaying for Power Systems", Research Studies Press, Taunton, Somerset, England / John Wiley & Sons Inc., New York Center, pp , [05] Rockefeller, G. D. "Fault Protection with a Digital Computer", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-88, no 4, pp , 04/1969. [06] Ferrer, H. J. A. "Curso de Proteção Digital de Sistemas de Potência", Universidade de Monterrey, México, (c) ARTIGOS CLÁSSICOS SOBRE PROTEÇÃO DIGITAL 1. Algoritmos baseados no Modelo da Linha de Transmissão [01] McInnes A. D. & Morrison, I. F. "Real Time Calculation of Resistance and Reactance for Transmission Line Protection by Digital Computer", Elec. Eng. Transactions, Institute of Engineers, Australia, Vol. EE 27, n o 1, pp , [02] Smolinsk, W. J. "An Algorithm for Digital Impedance Calculation Using a Single PI Section Transmission Line Model", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-92, n o 5, pp , 09-10/1979. [03] Ranjbar, A. M. & Cory, B. J. "An Improved Method for the Digital Protection of High Voltage Transmission Lines", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-94, n o 2, pp , 03-04/ Algoritmos baseados no Ajuste à Curva Senoidal [01] Mann, B. J. & Morrison, J. F. "Digital Calculation of Impedance for Transmission Line Protection", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-90, pp , 01-02/1971. [02] Gilchrist, G. B., Rockefeller, G. D. & Udren, E. A. "High Speed Distance Relaying using a Digital Computer-Parts I and II", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS- 91, n o 3, pp , 05-06/1972 (PRODAR-70). [03] Gilbert, J. G. & Shovlin, R. J. "High-Speed Transmission Line Fault Impedance Calculation Using a Dedicated Minicomputer", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-94, pp , 05-06/ Algoritmos baseados no Método dos Erros Mínimos Quadrados [01] Luckett, R. G., Munday, P. J. & Murray, B. E., "A Substation-Based Computer for Control and Protection", IEE Conference Publication, n o 125, London, pp , 03/1975. [02] Sachdev, M. S. & Baribeau, M. A., "A New Algorithm for Digital Impedance Relays", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-98, n o 6, pp , 11-12/ Algoritmos baseados nas Transformadas de Fourier e Walsh [01] Ramamoorty, M. "Application of Digital Computer to Power System Protection", Journal of Inst. Eng. (India), Vol. 52, n o 10, pp , 06/1972. [02] Phadke, A. G. et all "A Digital Computer System for EHV Substation: Analysis and Field Tests", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-95, n o 1, pp , 01-02/1976. [03] Morton, J. W. "The use of Walsh Functions for High Speed Digital Relaying", IEEE Publication no 75ch PWR, Paper n o A , IEEE PES Summer Meeting, San Francisco, pp. 1-9, 07/ / 7

5 [04] Parthankar, Y. G. "Fast (1-shift) Orthogonal Functions for Extraction of the Fundamental Frequency Component for Computer Relaying", Electric Power Systems Research, Vol. 14, pp , [05] Eichhorn, K. & Lobos, T. "Recursive Real Time Calculation of Basic Waveforms of Signals", IEE Proceedings-C, Vol. 138, n o 6, pp , Outros Artigos Importantes [01] Sabato, M. V. G et all "Analises de la Respuesta de Três Algoritmos para la Proteccion Distanciométrica Digital", 2 o ERLAC-Encontro Latino Americano da Cigré, pp , 06/1987. [02] Wiszniewski, A. "How to Reduce Errors of Distance Fault Location Algorithms", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-100, n o 12, pp , 11-12/1981. (d) ARTIGOS DE NOSSA AUTORIA Vide 5 / 7

6 PLANEJAMENTO DE DISCIPLINA DISC. : ELE PROTEÇÃO DIGTAL DE SISTEMAS ELÉTRICOS ANO/SEM : 2004/ 2 o CARGA HORÁRIA PREVISTA : 60 HORAS-AULA CRÉDITOS : 04 PREVISTO REALIZADO AULA DATA MATÉRIA DATA MATÉRIA Apresentação do Curso 01 18/08 UNID. I - Filosofia da Proteção 02 20/08 UNID. II - Transformadores de Corrente UNID. II - Transformadores de Corrente 03 25/08 UNID. III - Transformadores de Potencial 04 27/08 UNID. IV - Métodos de Detecção de Faltas SEP 05 01/09 UNID. IV - Métodos de Detecção de Faltas SEP 06 03/09 UNID.V - Proteção de Distância: Diagramas RX 07 08/09 UNID.V - Prot. Distância: Seleção das Grandezas de Entrada 08 10/09 UNID. V - Prot. Distância: Unidades de Medição 09 15/09 UNID. V - Prot. Distância: Unidades de Medição /09 UNID. V - Prot. Distância: Relés de Distância. UNID. VI - Proteção Piloto 11 29/09 UNID. VI - Proteção Piloto 12 01/ / /10 Aula de Exercícios: Exemplo de Ajuste de Relés de Distância. Aula de Exercícios: Características de Operação de Relés de Distância. UNID. VII - Introdução à Proteção Digital Apresentação Trabalho (40 pts) 15 13/10 PROVA 1 (Unidades I a VI - 35 pts) 16 15/10 UNID. VIII Hardware da Proteção Digital 17 20/10 UNID. IX - Algoritmos: Introdução 18 22/ /10 UNID. IX - Algoritmos: Mann&Morrison, Prodar 70, Mínimos Quadrados (teoria básica) UNID. IX - Algoritmos: Mínimos Quadrados e Mínimos Quadrados Ponderados /11 UNID. IX - Algoritmos: Fourier e Fourier Recursivo /11 UNID. IX - Algoritmos: Modelo RL e Linha Longa 22 17/ /11 UNID. X - Localização de Faltas em LTs: Wizsniewsky e Takagi. UNID. X - Localização de Faltas em LTs: Johns (2 terminais). Projetos LOV e SISLOC /12 UNID. XI - Proteção Diferencial Não Percentual 25 03/12 UNID. XI - Proteção Diferencial Percentual 26 10/12 UNID. XI - Aplic Prot. Diferencial a Trafos 27 15/12 UNID. XI - Aplic Prot. Diferencial a Geradores 28 17/12 PROVA 2 (VII a XI - 35 pts) 29 20/12 Apresentação Trabalhos Práticos 30 20/12 Apresentação Trabalhos Práticos 6 / 7

7 aula prova programada feriado recesso escolar congresso 7 / 7