Método baseado na similaridade de cosseno para atribuição da direcionalidade das quedas de tensão em instalações elétricas industriais

Abstract

As Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs) são variações momentâneas no fornecimento de energia elétrica que podem ter duração de um ciclo a três minutos e serem causadas por diversos fatores, tais como descargas atmosféricas, faltas no sistema elétrico, manobras de grandes cargas e operações de manutenção. Essas variações momentâneas de tensão elétrica podem causar danos em equipamentos eletrônicos sensíveis, como computadores, inversores e sistemas de telecomunicações, além de comprometer processos industriais e resultar em falhas ou danos permanentes. O método proposto nesta dissertação para lidar com as quedas de tensão (sags) utiliza a similaridade de cossenos para localizar a causa do distúrbio responsável por ela, seja ele uma falta ou um distúrbio decorrente de variações de grandes cargas. O cosseno do ângulo entre tensão e corrente é calculado na fase em que ocorre a queda de tensão, e o resultado desse cálculo indica o sentido do distúrbio no sistema, com o objetivo de atribuir responsabilidade à concessionária, a outros parques industriais adjacentes ou à indústria em questão. As simulações do método proposto são realizadas em uma instalação elétrica industrial trifásica, tendo sido simulados diversos tipos de faltas (monofásicas, bifásicas e trifásicas), além de partidas de motores e desconexões de grandes cargas. Os resultados obtidos demonstram a efetividade do método no apontamento da direcionalidade dos distúrbios, sendo útil para minimizar o impacto das VTCDs em sistemas elétricos e prevenir possíveis danos em equipamentos e processos industriais.

Short Duration Voltage Variations (SDVVs) are momentary variations in the supply of electricity that can last from one cycle to three minutes and are caused by several factors, such as atmospheric discharges, faults in the electrical system, large loads maneuvers and maintenance operations. These momentary variations in the electrical voltage can cause damage to sensitive electronic equipment such as computers, inverters and telecommunications systems, in addition to compromising industrial processes and resulting in failures or permanent damage. The proposed method to deal with voltage sags uses cosine similarity to locate the disturbance responsible for it, be it a fault or a disturbance occurred due to the variation of large loads. The cosine of the angle between voltage and current is calculated in the phase which the voltage drop occurs, and the result of this calculation indicates the direction of the disturbance in the system, with the aim of assigning responsibility to the concessionaire, to other adjacent industrial parks or to the company itself. The simulations of the proposed method were carried out in a three-phase electrical installation, simulating different types of faults (single-phase, two-phase and three-phase), as well as motor starts and large load disconnection. The results obtained demonstrate the effectiveness of the method in pinpointing the locating of the disturbances, being useful to minimize the impact of VTCDs on electrical systems and prevent possible damage to industrial equipment and processes.