Avaliação de técnicas para ajuste de parâmetros de linhas de transmissão no cálculo de tensão induzida
Lightning strikes are a frequently occurring phenomena that influence the dynamics of the electrical system, especially in overhead power transmission lines, promoting induced overvoltages, resulting from the effects of electromagnetic fields and with the ability to compromise the operation of the e...
| Autor principal: | Santin, Adierson |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2023
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30531 |
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riut-1-305312023-02-08T06:07:11Z Avaliação de técnicas para ajuste de parâmetros de linhas de transmissão no cálculo de tensão induzida Evaluation of transmission line parameter adjustment techniques in the calculation of induced voltage Santin, Adierson Leal, Osis Eduardo Silva Leal, Osis Eduardo Silva Werner, Johnny Oliveira, Ricardo Vasques de Medidores de tensão Descargas elétricas Campos eletromagnéticos Strain gages Electric discharges Electromagnetic fields CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Lightning strikes are a frequently occurring phenomena that influence the dynamics of the electrical system, especially in overhead power transmission lines, promoting induced overvoltages, resulting from the effects of electromagnetic fields and with the ability to compromise the operation of the electrical network. Thus, the present work aims to evaluate different techniques for adjusting transmission line parameters in the calculation of the induced voltage, in order to quantify the effects inherent to the phenomenon. The main line parameters considered are: line and segment propagation function and characteristic impedance. Therefore, with a robust adjustment technique, it is possible to predict different overvoltage scenarios in numerous regions of lightning incidence, and consequently minimize the effects, by carrying out a study and adopting preventive measures, such as the adequacy of the dimensioning of the protection system. At first, a theoretical foundation was developed, based on the main procedures and processes involved in the study of the effects caused by an atmospheric discharge in an electrical network, such as the modeling of the return channel, the electromagnetic fields, and the coupling models, responsible for the integration between the interaction of the electromagnetic fields with the line. Subsequently, to obtain the responses resulting from the adjustment techniques, three of the most commonly found network structures (single-phase, two-phase and conventional) in the Brazilian electrical system were defined, whose induced voltage results are determined, in the time domain, for each conductor constituent, through the MATLAB software. Therefore, based on the behavior of the acquired response, it appears that most of the techniques provide an adequate adjustment of the line parameters, in the frequency domain, with a small mean square error. However, the time domain response, in certain study scenarios, results in a divergent curve in relation to the reference, which depends on the configuration and technique considered, since the set of poles and residuals provided by the fit can result in unstable models, making it unusable. Descargas atmosféricas são fenômenos com ocorrência frequente que exercem influência na dinâmica do sistema elétrico, principalmente em linhas aéreas de transmissão de energia, promovendo sobretensões induzidas, decorrentes dos efeitos dos campos eletromagnéticos e com capacidade de comprometer o funcionamento da rede elétrica. Desse modo, o presente trabalho tem como objetivo avaliar diferentes técnicas de ajuste de parâmetros de linha de transmissão no cálculo da tensão induzida, visando quantificar os efeitos inerentes ao fenômeno. Os principais parâmetros de linha considerados são: função de propagação da linha e do segmento e a impedância característica. Logo, com uma técnica de ajuste robusta é possível prever diferentes cenários de sobretensão em inúmeras regiões de incidência das descargas atmosféricas, e consequentemente minimizar os efeitos, através da realização de estudo e adoção de medidas preventivas, como a adequação do dimensionamento do sistema de proteção. Em um primeiro momento, uma fundamentação teórica foi desenvolvida, com base nos principais procedimentos e processos envolvidos no estudo dos efeitos ocasionados por uma descarga atmosférica em uma rede elétrica, como, a modelagem do canal de retorno, os campos eletromagnéticos e os modelos de acoplamento, responsáveis pela integração entre a interação dos campos eletromagnéticos com a linha. Posteriormente, para obtenção das respostas resultantes das técnicas de ajuste, foram definidas três das estruturas de rede mais comumente encontradas (monofásica, bifásica e convencional) no sistema elétrico brasileiro, cujo resultados das tensões induzidas são determinados, no domínio do tempo, para cada condutor constituinte, através do software MATLAB. Portanto, com base no comportamento da resposta adquirida, constata-se que a maior parte das técnicas fornece um ajuste adequado dos parâmetros de linha, no domínio da frequência, com um erro quadrático médio pequeno. Contudo, a resposta no domínio do tempo, em determinados cenários de estudo, resulta em uma curva divergente em relação à referência, o que depende da configuração e da técnica considerada, visto que, o conjunto de polos e resíduos fornecidos pelo ajuste pode prover modelos instáveis, inviabilizando a utilização. 2023-02-07T11:49:18Z 2023-02-07T11:49:18Z 2022-10-26 bachelorThesis SANTIN, Adierson. Avaliação de técnicas para ajuste de parâmetros de linhas de transmissão no cálculo de tensão induzida. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2022. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30531 por openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Departamento Acadêmico de Elétrica Engenharia Elétrica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Medidores de tensão Descargas elétricas Campos eletromagnéticos Strain gages Electric discharges Electromagnetic fields CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
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Lightning strikes are a frequently occurring phenomena that influence the dynamics of the electrical system, especially in overhead power transmission lines, promoting induced overvoltages, resulting from the effects of electromagnetic fields and with the ability to compromise the operation of the electrical network. Thus, the present work aims to evaluate different techniques for adjusting transmission line parameters in the calculation of the induced voltage, in order to quantify the effects inherent to the phenomenon. The main line parameters considered are: line and segment propagation function and characteristic impedance. Therefore, with a robust adjustment technique, it is possible to predict different overvoltage scenarios in numerous regions of lightning incidence, and consequently minimize the effects, by carrying out a study and adopting preventive measures, such as the adequacy of the dimensioning of the protection system. At first, a theoretical foundation was developed, based on the main procedures and processes involved in the study of the effects caused by an atmospheric discharge in an electrical network, such as the modeling of the return channel, the electromagnetic fields, and the coupling models, responsible for the integration between the interaction of the electromagnetic fields with the line. Subsequently, to obtain the responses resulting from the adjustment techniques, three of the most commonly found network structures (single-phase, two-phase and conventional) in the Brazilian electrical system were defined, whose induced voltage results are determined, in the time domain, for each conductor constituent, through the MATLAB software. Therefore, based on the behavior of the acquired response, it appears that most of the techniques provide an adequate adjustment of the line parameters, in the frequency domain, with a small mean square error. However, the time domain response, in certain study scenarios, results in a divergent curve in relation to the reference, which depends on the configuration and technique considered, since the set of poles and residuals provided by the fit can result in unstable models, making it unusable. |
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2023 |
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SANTIN, Adierson. Avaliação de técnicas para ajuste de parâmetros de linhas de transmissão no cálculo de tensão induzida. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2022. |
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