Eliminação das Oscilações Espúrias Resultantes da Representação de Linhas de Transmissão por meio de Elementos Discretos de Circuitos

Documentos relacionados
Integration Methods Used in Numerical Simulations of Electromagnetic Transients

SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GRUPO X GRUPO DE ESTUDO DE SOBRETENSÕES E COORDENAÇÃO DE ISOLAMENTO GSC

REPRESENTAÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO POR MEIO DE VARIÁVEIS DE ESTADO CONSIDERANDO O EFEITO DA FREQÜÊNCIA SOBRE OS PARÂMETROS LONGITUDINAIS

José Pissolato

O processo de filtragem de sinais pode ser realizado digitalmente, na forma esquematizada pelo diagrama apresentado a seguir:

Corona Discharge Model for Transmission Lines by Lumped Elements

SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GRUPO X GRUPO DE ESTUDO DE SOBRETENSÕES E COORDENAÇÃO DE ISOLAMENTO GSC

Processamento de sinais digitais

Equivalent Representation of Mutual Coupling in Transmission Lines by Discrete Element

Processamento de sinais digitais Aula 3: Transformada de Fourier (Parte 1)

Filtros Digitais. Carlos Alexandre Mello. Carlos Alexandre Mello

Alternative proposal for Modal Representation of a Non-transposed Three-Phase Transmission Line with a Vertical Symmetry Plane

Aula 15 Propriedades da TFD

DECOMPOSIÇÃO MODAL DE LINHAS DE TRANSMISSÃO A PARTIR DO USO DE DUAS MATRIZES DE TRANSFORMAÇÃO

Décimo Quinto Encontro Regional Ibero-americano do CIGRÉ Foz do Iguaçu-PR, Brasil 19 a 23 de maio de 2013

MATRIZ DE TRANSFORMAÇÃO REAL E CONSTANTE PARA ANÁLISE DE LINHAS DE TRANSMISSÃO COM

Keywords: Clarke s matrix, eigenvector, eigenvalue, mode domain, transformation matrix.

Wellter M. Sozin*¹, Leandro P. Moura¹, Thássio M. Pereira¹, Maria C. D. Tavares¹, Joan S. Chaves H.¹

MODELOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO NA ANÁLISE DE SOBRETENSÕES EM SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA

5 Formulação Dinâmica Não Linear no Domínio da Frequência

Processamento de Sinais 2005/6 Engenharia Aeroespacial (Aviónica)

Análise das solicitações impostas ao banco de capacitores devido à energização e manobras dos disjuntores

ANÁLISE DO DESEMPENHO DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL SOB CONDIÇÃO DE SATURAÇÃO DOS TRANSFORMADORES DE CORRENTE

Processamento Digital de Sinais. Notas de Aula. Estruturas para Sistemas de Tempo. Estruturas para Sistemas de Tempo Discreto. Implementação de SLIT:

Sistemas Lineares e Invariantes: Tempo Contínuo e Tempo Discreto

Processamento Digital de Sinais

Introdução a aquisição e processamento de sinais

PABLO TORREZ CABALLERO

4 Funções de Transferência de Sistemas em Tempo Discreto

SUMÁRIO BACKGROUND. Referências 62 MATLAB Seção B: Operações Elementares 62 Problemas 71

Sistemas Lineares e Invariantes

A. J. Prado (*) J. Pissolato Filho M. C. Tavares C. M. Portela

Filtros IIR. EPUSP PTC/ LEB - S.Furuie 2. Filtros IIR. y[n] EPUSP PTC/ LEB - S.Furuie 4. Filtros IIR. Filtro. Digital temp. Filtro. digital freq.

EN2607 Transformadas em Sinais e Sistemas Lineares Lista de Exercícios Suplementares 2 2 quadrimestre 2011

MODELAGEM PARA SIMULAÇÃO EM TEMPO REAL DE UM CONVERSOR CA-CC

Sinais e Sistemas. Série de Fourier. Renato Dourado Maia. Universidade Estadual de Montes Claros. Engenharia de Sistemas

ESTUDO COMPARATIVO DE MÉTODOS DE REDUÇÃO DE SOBRETENSÕES TRANSITÓRIAS EM LINHAS DE TRANSMISSÃO

XX SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GRUPO VIII GRUPO DE ESTUDO DE SUBESTAÇÕES E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO GSE

Sinais e Sistemas. Série de Fourier. Renato Dourado Maia. Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes Claros. Fundação Educacional Montes Claros

Modelagem de Sistemas de Aterramento Utilizando a Teoria de Parâmetros Distribuídos

Mudança de taxa de amostragem. 2 Redução da taxa de amostragem por um fator inteiro

PROJETO E ANÁLISE DO DESEMPENHO DOS FILTROS IIR POR MEIO DA TÉCNICA DE INVARIÂNCIA AO IMPULSO E TRANSFORMAÇÃO BILINEAR

I-6 Sistemas e Resposta em Frequência. Comunicações (6 de Dezembro de 2012)

A TRANSFORMADA Z. Métodos Matemáticos I C. Prof. Hélio Magalhães de Oliveira, Texto por R. Menezes Campello de Souza

Introdução a filtros digitais. Theo Pavan e Adilton Carneiro TAPS

ANÁLISE DE TRANSITÓRIOS ELETROMAGNÉTICOS UTILIZANDO MATRIZES DE TRANSFORMAÇÃO REAIS SISTEMAS TRIFÁSICOS COM A PRESENÇA DE CABOS PÁRA-RAIOS

ANÁLISE DE TRANSITÓRIOS ELETROMAGNÉTICOS UTILIZANDO MATRIZES DE TRANSFORMAÇÃO REAIS SISTEMAS TRIFÁSICOS COM A PRESENÇA DE CABOS PÁRA-RAIOS

SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GRUPO X GRUPO DE ESTUDO DE SOBRETENSÕES E COORDENAÇÃO DE ISOLAMENTO - GSC

TE 991 Tópicos Especiais em Qualidade de Energia. Cap. 2 Transitórios Eletromagnéticos. Prof. Mateus Duarte Teixeira

Teoria de Sistemas Lineares

Avaliação da Impedância Harmônica de uma Malha de Aterramento Submetida a Correntes Impulsivas

4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos

Resposta em Frequência de Sistemas LTI

USO DE FILTRO PASSA-ALTAS AO MÓDULO DE ESTIMAÇÃO FASORIAL PARA DETECTAR TRANSITÓRIOS CONTIDOS EM OSCILOGRAFIAS

Análise de Sistemas LTI através das transformadas

Análise e Processamento de Bio-Sinais. Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica. Sinais e Sistemas. Licenciatura em Engenharia Física

Métodos Não Paramétricos

Uma Nova Modelagem de Transformadores Trifásicos para Análise Harmônica em Sistemas de Distribuição. ENERSUL Energias do Brasil

6LVWHPDGH6LPXODomRSDUD2EWHQomRGH'DGRV

SISTEMAS ELÉTRICOS. CURTO CIRCUITO Aula 2 Prof. Jáder de Alencar Vasconcelos

GRUPO X GRUPO DE ESTUDO DE SOBRETENSÕES E COORDENAÇÃO DE ISOLAMENTO - GSC

Processamento Digital de Sinais II Exercícios sobre Transformada z Data de entrega: 17/11/2015

SOBRETENSÕES TRANSITÓRIAS DECORRENTES DE MANOBRAS DE BANCOS DE CAPACITORES

Métodos Não Paramétricos

4 Modelo Proposto para Transformador com Tap Variável e Impacto em Estudos de Estabilidade de Tensão

VI SBQEE. 21 a 24 de agosto de 2005 Belém Pará Brasil FILTROS COM RESPOSTA MAXIMAMENTE PLANA PARA CÁLCULO DE HARMÔNICOS

Processamento Digital de Sinais. Notas de Aula. Análise Espectral Usando a DFT

Sobretensões transitórias devido a descargas atmosféricas em estruturas com dois circuitos de tensões diferentes

XX SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GRUPO - X GRUPO DE ESTUDOS DE DESEMPENHO DE SISTEMAS ELÉTRICOS GDS

I-6 Sistemas e Resposta em Frequência

FILTROS COM RESPOSTA MAXIMAMENTE PLANA PARA CÁLCULO DE HARMÔNICOS

Transformada Discreta de Fourier (DFT)

Análise de Sinais e Sistemas

VI SBQEE. 21 a 24 de agosto de 2005 Belém Pará Brasil UMA DISCUSSÃO SOBRE HARMÔNICOS PRODUZIDOS POR EQUIPAMENTOS DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA

Circuitos Trifásicos Aula 11 Cálculo de RMS, Potência e Distorção de uma Onda

Um Novo Filtro para a Norma ABNT 10303

Teoria Experiência de Linhas de Transmissão

MODELAGEM DO CIRCUITO DE ENSAIO DE GERAÇÃO DE ARCO ELÉTRICO NO ATP

TRANSITÓRIOS EM LINHAS DE TRANSMISSÃO. Prof. Jader de Alencar Vasconcelos, Me.

Filtros de tempo discreto

Informações Gerais Prof. Aluizio Fausto Ribeiro Araújo Depto. of Sistemas de Computação Centro de Informática - UFPE

Universidade Presbiteriana Mackenzie. Escola de Engenharia - Engenharia Elétrica. Ondas Eletromagnéticas I 1º sem/2004. Profª. Luciana Chaves Barbosa

Processamento Digital de Sinais. Notas de Aula. Transformada Z. Transformada Z - TZ

RETIFICAÇÃO DE UM SINAL DE VOZ TRANSMITIDO POR UM CANAL DE COMUNICAÇÃO UTILIZANDO A TRANFORMADA DE FOURIER DISCRETA

Palavras-chave: distribuição de energia elétrica; fluxo de potência; regulador de tensão.

4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos

Técnicas de Projeto de Filtros IIR

4 Cálculo de Equivalentes Dinâmicos

Função de transferência

Controle DLQR Aplicado a Fontes Ininterruptas de Energia

Introdução aos Sistemas de Energia Elétrica

Sistemas de equações lineares

ANEXO: ESTRUTURA CURRICULAR DO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA UFCG

IDENTIFICAÇÃO DE CORRENTES DE INRUSH EM TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA ATRAVÉS DA TRANSFORMADA WAVELET DISCRETA

ESPARSIDADE. Portanto é evidente que processando e armazenado apenas os elementos não nulos pode-se melhorar consideravelmente a eficiência.

ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DE PARÂMETROS ELÉTRICOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO DEPENDENTES NA FREQÜÊNCIA

Detecção da Extinção de Defeitos em Linhas de Transmissão para Religamento Trifásico

Transformada de Fourier. Theo Pavan e Adilton Carneiro TAPS

Introdução ao Processamento Digital de Sinais Soluções dos Exercícios Propostos Capítulo 5

Transcrição:

1 Eliminação das Oscilações Espúrias esultantes da epresentação de inhas de Transmissão por meio de Elementos Discretos de Circuitos Sérgio Kurokawa, Ailton A. Shinoda, Maurício G. da Silveira e João icardo A. ossi Filho esumo--será apresentada uma técnica que elimina as componentes de alta frequência resultantes da representação de linhas de transmissão por elementos discretos de circuitos. O método proposto consiste de um filtro digital do tipo FI (Finite Impulse response). Para comprovar a eficiência do filtro, são mostrados resultados de simulações da energização de uma linha que foi representada por meio de uma cascata de circuitos π, por meio de um modelo a parâmetros distribuídos e por meio de um modelo constituído de uma cascata de circuitos π e de um filtro FI. Verificou-se que os resultados obtidos com o ultimo modelo descrito e com o modelo a parâmetros distribuídos são praticamente idênticos, sendo que o conjunto cascata de circuitos π/filtro FI possui a vantagem de ser implementado diretamente no domínio do tempo enquanto que no modelo a parâmetros distribuídos a resposta no domínio do tempo foi obtida utilizando transformadas inversa de aplace. Palavras chave--inhas de transmissão, transitórios eletromagnéticos, modelos a parâmetros discretos, modelos a parâmetros distribuídos. U I. INTODUÇÃO MA das mais importantes características de uma linha de transmissão, e que deve ser levada em consideração em análises de transitórios eletromagnéticos em sistemas de energia elétrica, é o fato de que os parâmetros longitudinais e transversais da linha são distribuídos ao longo do comprimento da mesma [1]. Neste tipo de análise, somente o fato de que os parâmetros da linha são distribuídos ao longo de seu comprimento explica o comportamento das tensões e correntes durante a ocorrência de faltas e/ou operações de manobras e chaveamentos que ocorrem na linha. As equações de correntes e tensões ao longo de uma linha de transmissão podem ser obtidas, no domínio da freqüência, a partir das equações diferenciais da mesma. Neste modelo de linha, desenvolvido no domínio da freqüência, é possível Este trabalho recebeu suporte financeiro do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). S. Kurokawa e A. Akira Shinoda são docentes no Departamento de Engenharia Elétrica da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Ilha Solteira, Brasil (e-mail: kurokawa@dee.feis.unesp.br, shinoda@dee.feis.unesp.br). M. Gadelha da Silveira e J.. A. ossi Filho são alunos do curso de graduação em Engenharia Elétrica da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Ilha Solteira, Brasil (e-mail: mauricio_gadelha@hotmail.com, joaorossifilho@hotmail.com). incluir facilmente o fato de que os parâmetros da linha são distribuídos ao longo do comprimento da mesma e também é possível levar em consideração que os parâmetros longitudinais da linha são variáveis em função da freqüência [2]. O modelo de linha descrito no parágrafo anterior não é amplamente utilizado devido ao fato de que o mesmo fornece a resposta no domínio da freqüência, sendo que somente após a utilização de transformadas inversas de Fourier e/ou de aplace é possível obter a resposta no domínio do tempo [2]. Outra desvantagem de modelos de linhas desenvolvidos no domínio da freqüência é que tais modelos dificultam a inclusão de elementos não lineares (tais como pára-raios, chaves e disjuntores) no sistema [3]. Modelos desenvolvidos no domínio da freqüência também não são utilizados devido ao fato de que os mais reconhecidos softwares de simulações de transitórios eletromagnéticos em sistemas de energia elétrica, tais como o Electromagnetic Transients Program (EMTP) e o Alternative Transients Programs (ATP), são desenvolvidos diretamente no domínio do tempo [3]. Desde a década de 6, diversos pesquisadores trabalham no desenvolvimento de modelos de linhas de transmissão que forneçam a resposta direto no domínio do tempo, sendo que atualmente existem diversos modelos deste tipo. Como exemplo de um modelo desenvolvido diretamente no domínio do tempo pode-se citar os modelos de linha a parâmetros discretos. Estes modelos consideram que um segmento de linha de pequeno comprimento pode ser representado por elementos discretos de circuitos na forma de um circuito π, sendo então possível representar a linha por meio de uma grande quantidade de circuitos π conectados em cascata [4]. Neste modelo, as correntes e tensões em cada um dos circuitos π da cascata representam as correntes e tens ões ao longo da linha. As correntes e tensões ao longo da cascata de circuitos π são escritas na forma de equações de estado que são integradas por meio de métodos numéricos. A representação de linhas de transmissão monofásica por meio de uma cascata de circuitos π permite obter resultados diretamente no domínio do tempo e pode ser facilmente inserido em programas do tipo EMTP/ATP. Outra vantagem deste modelo é que o mesmo é facilmente implementado em qualquer linguagem computacional, fato este que permite a realização de simulações de transitórios em linhas de transmissão sem a necessidade de se utilizar softwares do tipo

2 EMTP/ATP. Este tipo de modelo produz bons resultados quando utilizado para representar a linha em simulações de transitórios resultantes de operações de manobras e chaveamentos que ocorrem na mesma [4]. O modelo em que a linha é representada por meio de elementos discretos de circuitos, no entanto, apresenta como desvantagem o fato de que a resposta obtida com o mesmo possui uma resposta oscilatória de alta freqüência que não corresponde ao que ocorre em uma linha real. Esta componente oscilatória independe do método de integração numérico utilizado [5] e não está presente quando as simulações são realizadas com um modelo que considera o fato de que os parâmetros da linha são distribuídos ao longo de seu comprimento [6]. Para eliminar as oscilações de altas freqüências, presentes na resposta obtida com a representação da linha por meio de uma cascata de circuitos π, neste artigo é proposto a utilização de um filtro digital do tipo FI (Finite Impulse esponse). Os resultados obtidos mostram que o filtro proposto elimina as oscilações de alta freqüência presentes na resposta, sem alterar o comportamento da mesma. II. EPESENTAÇÃO DE UMA INHA PO MEIO DE UMA CASCATA DE CICUITOS Π Sabe-se que uma linha de transmissão monofásica pode, em algumas situações, ser representada por meio de uma grande quantidade de circuitos π conforme mostra a Fig. 1, onde uma linha de transmissão monofásica de comprimento d é representada por meio de n circuitos π [4]. G/2 C/2 G C Fig. 1. inha monofásica representada por uma cascata de circuitos π. G Na Fig. 1, os elementos,, G e C são escritos como sendo: d d d d = ' ; = ' ; G = G' ; C = C' n n n n Em e são os parâmetros longitudinais da linha em Ω/km e H/km, respectivamente, enquanto que G e C são os parâmetros transversais em S/km e F/km. O termo d é o comprimento da linha e n é quantidade de circuitos π utilizados para representar a linha. A Fig. 2 mostra a corrente longitudinal i k (t), que percorre a resistência e a indutância, e a tensão transversal v k (t) no k- ésimo circuito π da cascata mostrada na Fig. 1. É possível escrever as correntes longitudinais e as tensões transversais ao longo da cascata de circuitos π mostrada na Fig. 1 na forma de equações de estado. Deste modo, obtém-se: [ X] = [A][X] + [B]u(t) Em, [A] e [B] são as matrizes de estado, [X] é o vetor C G C G/2 C/2 com as variáveis de estado, [X ] é o vetor com as derivadas, em relação ao tempo, das equações de estado e u(t) é a entrada aplicada no sistema. Fig. 2. Corrente e tensão no k-ésimo circuito π da cascata. Escolhendo as correntes longitudinais e as tensões transversais em cada um dos circuitos π que constituem a cascata mostrada na Fig. 1, é possível escrever o vetor [X] como sendo: T i k (t) [ i ( t) i ( t) i ( t) ( t) ( t) ( )] v v v (3) [ X ] = 2 1 2 G/2 C/2 G/2 C/2 v k (t) 1 n n t Em (3) [X] T é o vetor [X] transposto, enquanto que [A] e [B] são as matrizes de estado do circuito [4]. As correntes e tensões ao longo da linha são obtidas a partir da integração de, processo este que pode ser realizado por meio de métodos numéricos [5]. III. FITO FINITE IMPUSE ESPONSE (FI) ZEO-PHASE Em aplicações de tempo real devem-se empregar os filtros do tipo causal, onde a saída y(n) é função somente das entradas anteriores z(n-k), k=,1,2... Uma propriedade inerente dos filtros causais é a introdução do deslocamento de fase. Um meio de combater essa característica indesejável é projetar o filtro de forma que o deslocamento de fase seja linear, ou aproximadamente linear na faixa de passagem de frequência, resultando no mesmo tempo de atraso para todas as componentes de freqüências [7]. Não havendo a obrigatoriedade da utilização do filtro causal, é possível realizar a filtragem de forma a evitar o deslocamento de fase. É o caso das aplicações de pósprocessamento [8]. Também em aplicações de tempo real os sinais muitas vezes podem ser processados em amostras de comprimento N, e nesse caso o processamento não requer uma filtragem causal [9]. Em aplicações onde o pós-processamento é factível, a implementação do filtro com fase nula é simples. Como a resposta em frequência de um filtro H(z) é dado por H(e jω ) e a fase por ϕ H (ω)=arg(h(e jω )), isto significa que a fase de uma componente espectral de frequência ω 1 é deslocada por um ângulo ϕ H (ω 1 ) quando o filtro é aplicado na entrada com sequência direta temporal do tipo: yy(nn) = h()zz(nn) + hzz(nn 1) + + h(nn)zz() (4) nn =,1,, NN 1 Em (4), z(n) é a n-ésima amostra do sinal de entrada e h(n)

3 a n-ésima resposta impulsiva discreta (coeficiente) do filtro. Por simetria, se o filtro é aplicado no tempo reverso, de acordo com (5), têm-se: yy rrrrrr (nn) = h()zz(nn) + hzz(nn + 1) + + h(nn 1 nn)zz(nn 1) (5) nn = NN 1, NN 2,, a fase da componente espectral ω 1 é deslocado pelo ângulo - ϕ H (ω 1 ), enquanto a magnitude da resposta em frequência permanece a mesma da filtragem original (sem a reversão do tempo). Portanto, a FI zero-phase pode ser obtida com o uso do filtro H(z) em dobro: na primeira vez no tempo reverso seguido pela filtragem no tempo direto. O processo envolve duas etapas de filtragem, descritas a seguir: Dada uma sequência zz(nn), nn =,1,, NN 1 Aplica-se a filtragem reversa no tempo de acordo com (5), gerando a sequência yy rrrrrr (nn), nn =,1,, NN 1 Aplica-se a filtragem direta no tempo na sequência yy rrrrrr (nn) A saída final y(n) é dada por yy(nn) = h()yy rrrrrr (nn) + hyy rrrrrr (nn 1) + + h(nn)yy rrrrrr (nn 1), nn =,1,, NN 1 (6) A transformada de Fourier de (6) é YY(ee jjjj ) = HH(ee jjjj )HH(ee jjjj )ZZ(ee jjjj ) = HH(ee jjjj ) 2 ZZ(ee jjjj ) (7) Assim, de acordo com (7), as componentes espectrais do sinal de entrada não sofrem nenhum tipo de deslocamento de fase (fase nula). IV. APICAÇÃO DO FITO NOS EEMENTOS DO VETO [X] Para aplicar o filtro no vetor [X], descrito em (3), considere as seguintes condições []: Ordem do filtro M Número de amostra por segmento NN 3MM K segmentos de N amostras Assim (5) pode ser expresso como MM 1 yy rrrrrr (nn) = h(ll)zz (nn + ll) (8) ll= onde zz (nn) indica a n-ésima amostra do k-ésimo segmento. Expressando os coeficientes do filtro na forma vetorial têmse: [HH] = [h() h h(mm 1)] (9) Criando a matriz das amostras do k-ésimo segmento de [ZZ ], obtém-se: sendo zz () zz (NN 1) [MMZZ ] = () zz (MM 1) zz (NN + MM 2) zz (NN + jj) = zz +1 (jj) zz KK (NN + jj) =, jj =,, MM 1 A partir de (9) e () é possível obter: [YY rrrrrr ] = [HH][MMZZ ] = [yy rrrrrr () yy rrrrrr (NN 1)] (11) Portanto (8) e (11) são equivalentes. A equação (6) pode ser expressa como sendo: MM 1 yy (nn) = h(ll)yy rrrrrr (nn ll) (12) ll= A matriz das amostras do k-ésimo segmento de [YY rrrrrr ] será escrita como sendo: onde [MMYY rrrrrr ] = yy rrrrrr () yy rrrrrr (NN 1) (13) ( MM + 1) yy rrrrrr (NN MM) yy rrrrrr ( jj) = yy 1 rrrrrr (NN jj) 1 ( jj) =, jj = 1,, MM 1 yy rrrrrr yy rrrrrr A partir de (9) e (13), é possível escrever (12) na forma vetorial como sendo: [YY ] = [HH][MMYY rrrrrr ] = [yy () yy (NN 1)] (14) Aplicando a filtragem para os elementos do vetor [XX], em (3), têm-se: HH ii jj = h ii jj () h ii jj h ii jj h ii jj (MM 1) (15) Em (15) HH jj ii é o vetor de coeficientes do filtro associado a corrente ii jj (tt), jj = 1 nn. A matriz da corrente ii jj (tt) discretizada no k-ésimo segmento, II jj, pode ser expresso como sendo: ii jj () ii jj (NN 1) MMII jj = (16) ii jj (MM 1) ii jj (NN + MM 2) A filtragem reversa de II jj pode ser obtida a partir de (15) e (16), ou seja: YYII jj rrrrrr = HH jj ii MMII jj (17) A matriz de YYII jj rrrrrr, MM YYII jj rrrrrr, pode ser determinada

4 de forma análoga a equação (13). por: A filtragem direta de YYII jj rrrrrr, FI zero-phase, é dada YYII jj = HH jj ii MM YYII jj rrrrrr (18) Similarmente, aplicando o mesmo procedimento as tensões vv 1 (tt), vv 2 (tt),, vv nn (tt), têm-se: YYVV jj = HH jj vv MM YYVV jj rrrrrr (19) Assim a filtragem FI zero-phase de (3), pode ser expresso como uma combinação de (18) e (19), resultando em: [XX ] TT = [(YYII 1 ) ] [(YYII nn ) ] [(YYVV 1 ) ] [(YYVV nn ) ] () V. ESUTADOS OBTIDOS Para verificar a eficiência do filtro Finite Impulse esponse (FI), foram utilizados resultados da simulação do processo de energização de uma linha monofásica com km de comprimento, conforme mostra a Fig. 3. v(t) Fig. 3. Energização de uma linha monofásica. A A linha monofásica mostrada na Fig. 3 possui os seguintes parâmetros: ' =,5 Ω/km, ' = 1 mh/km, C' = 11,11 ηf e G' =,556 µs/km. A linha foi energizada por uma fonte de tensão v(t) considerando o terminal B em aberto, em curto-circuito e Para a linha com o terminal B em aberto e em curto circuito foi considerado que v(t) é uma fonte de tensão de valor constante igual kv. No caso em que a linha alimenta uma carga de alta impedância, considerou-se que v(t) é uma fonte de tensão cossenoidal de amplitude igual a kv. A linha foi representada por uma cascata com circuitos π com e sem a presença do filtro FI. No caso em que a linha foi representada pela cascata de circuitos π sem a presença do filtro, o modelo foi denominado modelo π clássico. A representação em que os resultados obtidos com a cascata de circuitos π foram filtrados pelo filtro FI foi denominada modelo π com filtro. Também foram obtidos resultados utilizando o Universal ine Model (UM) [11], que é um modelo de linha desenvolvido no domínio da freqüência bastante utilizado para analisar a performance de outros modelos de linha. A. Comparação entre os modelos π clássico e com filtro A Fig. 4 mostra a tensão no terminal B da linha em aberto. B - 1 2 3 4 5 Fig. 4. Tensão no terminal da linha em aberto obtida com o modelo π clássico (curva 1 em azul) e com o modelo π com filtro (curva 2 em vermelho). A Fig. 4 mostra que quando se utiliza o modelo π clássico, em simulações da energização da linha em aberto, os resultados apresentam componentes de alta frequência (curva 1 em azul). Estas componentes são eliminadas quando se utiliza o modelo π com filtro (curva 2 em vermelho). Observase também que a utilização do filtro não produz nenhum deslocamento de fase na resposta. A Fig. 5 mostra a corrente no terminal B da linha, considerando que este terminal está em curto-circuito. A curva 1 mostra a corrente obtida com o modelo π clássico (curva 1 em azul) e com o modelo π com filtro (curva 2 em vermelho). Corrente (A) 4 3 2 1.5 1 1.5 2 Fig. 5. Corrente no terminal da linha em curto obtida com o modelo π clássico (curva 1 em azul) e com o modelo π com filtro (curva 2 em vermelho). Observa-se na Fig. 5 que em simulações da energização da linha com o terminal B em curto a utilização do modelo π clássico também resulta em oscilações de alta frequência que são eliminadas quando se utiliza o modelo π com filtro. verifica-se também que a utilização do modelo π com filtro não produz deslocamento de fase na resposta. A Fig. 6 mostra a tensão no terminal B da linha quando a mesma alimenta uma carga de alta impedância. neste caso, a linha foi energizada com uma fonte cossenoidal com

5 amplitude de kv. A curva 1 (azul) mostra o resultado obtido com o modelo π clássico e a curva 2 (vermelho) mostra o resultado obtido com o modelo π com filtro. modelo π com filtro não produz nenhum deslocamento de fase nos resultados. - - - - 5 15 Fig. 6. Tensão no terminal da linha obtida com o modelo π clássico (curva 1 em azul) e com o modelo π com filtro (curva 2 em vermelho): inha A Fig. 6 mostra que as oscilações resultantes da utilização do modelo π clássico são eliminadas quando se utiliza o modelo π com filtro. Neste caso também não se verificou deslocamento de fase quando se utiliza o modelo π com filtro. A ausência de deslocamento de fase pode ser melhor observada nas curvas mostradas na Fig. 7. - 1 2 3 4 5 Fig. 8. Tensão no terminal da linha em aberto obtida com o modelo π com filtro (curva 1 em azul) e com o Universal ine Model (curva 2 em vermelho). A Fig. 9 mostra a corrente no terminal B da linha em curto obtida com o modelo π com filtro (curva 1 em azul) e com o Universal ine Model (curva 2 em vermelho). 9 8 7 6 - - Corrente (A) - 1 2 3 4 5 Fig. 9. Corrente no terminal da linha em curto obtida com o modelo π com filtro (curva 1 em azul) e com o Universal ine Model (curva 2 em vermelho). - 2 4 6 8 Fig. 7. Tensão no terminal da linha obtida com o modelo π clássico (curva 1 em azul) e com o modelo π com filtro (curva 2 em vermelho): inha B. Comparação entre o modelo π com filtro e o UM A Fig. 8 mostra a tensão no terminal B da linha em aberto, obtida com o modelo π com filtro (curva 1 em azul) e com o Universal ine Model (curva 2 em vermelho). os resultados mostram que os dois modelos produzem resultados praticamente idênticos, com a exceção de que no resultado obtido com o modelo π com filtro há a tendência de aparecimento de algumas oscilações à medida que o tempo aumenta. No entanto as oscilações presentes no modelo π com filtro são menores que as oscilações que aprecem nos resultados do modelo π sem filtro. verifica-se também que o - - - 5 15 Fig.. Tensão no terminal da linha obtida com o modelo π com filtro (curva 1 em azul) e com o Universal ine Model (curva 2 em vermelho): inha

6 Observa-se na Fig. 9 que os resultados obtidos com os dois modelos são praticamente idênticos. A Fig. mostra a tensão no terminal B da linha quando a mesma alimenta uma carga de alta impedância. Verifica-se que a utilização do modelo π (curva 1 em azul) resultou em uma resposta praticamente idêntica à que foi obtida com o Universal ine Model (curva 2 em vermelho). VI. CONCUSÕES Modelos de linhas baseados em elementos discretos de circuitos (cascata de circuitos π) podem ser utilizados em simulações de transitórios eletromagnéticos resultantes de operações de manobras e chaveamentos que ocorrem nas linhas. No entanto estes modelos resultam em componentes de alta frequência que não estão presentes nos resultados obtidos com o Universal ine Model. Neste artigo foi mostrado que a utilização de um filtro FI (Finite Impulse esponse Filter) é capaz de eliminar grande parte do conteúdo de alta frequência presente na resposta da cascata de circuitos π. Verificou-se que este filtro eliminou o conteúdo de alta frequência sem provocar deslocamento de fase ou alteração considerável na amplitude da resposta. Foram realizadas simulações da energização de uma linha com o terminal em aberto e em curto-circuito. Também foram realizadas simulações considerando a presença de uma carga de alta impedância conectada no terminal da linha. As simulações mostraram que quando se utiliza a representação da linha por meio de uma cascata de circuitos π juntamente com um filtro FI, os resultados obtidos se aproximam consideravelmente dos resultados obtidos com o Universal ine Model que é um modelo que leva em conta a distribuição dos parâmetros da linha ao longo de seu comprimento. Verificou-se também que o filtro FI utilizado é bastante robusto pois o mesmo mostrou-se bastante eficiente nas três situações de energização que foram consideradas. Deste modo este artigo mostrou que a utilização de filtros do tipo FI pode ser utilizado para corrigir uma das principais desvantagens da representação da linha por meio de uma cascata de circuitos π, que são as oscilações indesejáveis presentes na resposta da mesma. VII. EFEÊNCIAS [1] J.. Marti, "Accurate modelling of frequency-dependent transmission lines in electromagnetic transient simulations", IEEE Trans. Apparatus and Systems, vol. PAS 1 N o 1, pp. 147-155, Jan. 1982. [2] A. Budner, "Introduction of frequency dependent line parameters into an electromagnetic transient program", IEEE Trans. Apparatus and Systems, vol. PAS 89 N o 1, 88-97, Jan. 197. [3]. Marti, "Simulation of transients in underground cables with frequency dependent modal transformation matrices", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 3 N o 2, pp. 99-11, July 1988. [4] S. Kurokawa, F. N.. Yamanaka, A. J. Prado e J. Pissolato, "Inclusion of the frequency effect in the lumped parameters transmission line model: State space formulation", Electric Power Systems esearch, vol. 79 N o 7, pp. 1155-1163, July 9. [5]. C. Silva, S. Kurokawa, A. J. Prado e J. Pissolato, "Análise de alguns métodos numéricos que podem ser utilizados em simulações de transitórios eletromagnéticos", in Proc. IEEE PES Transmission and Distribution Conferece and Exposition: atin America, pp. 1-6. [6] A.. J. Araújo e S. Kurokawa, "epresentação de linhas de transmissão por meio de parâmetros discretos e consequências desta aproximação", in Proc. IEEE PES Transmission and Distribution Conferece and Exposition: atin America, pp. 1-6. [7] A. V. Oppenheim e.w. Schafer, Discrete-Time Signal Processing, 3nd ed., Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 9. [8] P. Arian, T. Saramaki e T. Fam, An Alternative approach for generating linear-phase FI filters from II-like blocks in cascade, in Proc. The 3rd International IEEE -NEWCAS Conference, pp. 349-352, 5. [9] A. K. Djedid e S. S. awson, "Design of doubly complementary filters with Approximate inear Phase", IEE Proc. - Vision, Image and Signal, vol. 147, N o 2, pp. 3-8, April. [] P. S. Diniz., E. A. B. Silva e S.. Netto, Digital Signal Processing, 2nd ed., Cambridge University Press,. [11] B. Gustavsen, "Validation of frequency dependent transmission line models, IEEE Trans. on Power Delivery, Vol., N o 2, abril, 5, págs. 925-933. VIII. BIOGAFIAS Sérgio Kurokawa é graduado em Engenharia Elétrica (199) e Doutor em Engenharia Elétrica (3) pela Faculdade de Engenharia Elétrica e da Computação da Universidade Estadual Paulista (UNICAMP). Desde 1994 atua como Professor e Pesquisador na Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira da Universidade Estadual Paulista (UNESP). Suas principais áreas de interesse são transitórios eletromagnéticos em sistemas elétricos de potência e modelos de linhas de transmissão para simulações de transitórios eletromagnéticos em sistemas de potência. Ailton Akira Shinoda possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (1986), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (1993), doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (1996) e pós-doutorado pela Yokohama National University (1998). Atualmente é Professor ivre-docente da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Telecomunicações. Atuando principalmente nos seguintes temas: Sistemas de Comunicacao Movel, rede sem fio, Compatibilidade Eletromagnética (EMC), FPGA e PCB. Maurício Gadelha da Silveira é graduando em Engenharia Elétrica na Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (UNESP). Suas principais áreas de interesse são transitórios eletromagnéticos em sistemas elétricos de potência, desenvolvimento e aprimoramento de novos modelos de linha de transmissão e desenvolvimento de softwares para analise de transitórios eletromagnéticos em sistemas de potência. João icardo de A. ossi Filho é graduando em Engenharia Elétrica na Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (UNESP). Desenvolve estudos na área de processamento digital de sinais com ênfase em filtros paramétricos e simulação de sistemas não lineares de áudio.