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Title in Portuguese: Localização de faltas em linhas de transmissão utilizando ondas viajantes e transformada Wavelet sob influência de ruído branco
Title: Location of faults in transmission lines using traveling waves and Wavelet transform under the influence of white noise
Author: Abreu, Francisco Carlos Moreira
Advisor(s): Almeida, Otacílio da Mota
Keywords: Engenharia elétrica
Simulação computacional
Issue Date: 25-Jun-2015
Citation: ABREU, F. C. M. Localização de faltas em linhas de transmissão utilizando ondas viajantes e transformada Wavelet sob influência de ruído branco. 2015. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
Abstract in Portuguese: Este trabalho tem por objetivo implementar um método de localização de faltas em linhas de transmissão utilizando sinais de ondas viajantes e transformada wavelet. Para avaliar o desempenho do sistema desenvolvido, considerações sobre as diversas famílias de wavelet e a influência do ruído branco são investigadas. Para investigar o problema da localização de faltas com sinais de alta frequência utilizando a teoria das ondas viajantes, uma linha de 500kV do Sistema Eletrobrás - CHESF que interliga as subestações de Teresina II e Sobral III é simulada através do Software ATP (Alternalive Transient Program). Na simulação, diferentes tipos de contingências são utilizados com sinais amostrados na frequência de 400kHz. Os sinais provenientes das simulações do ATP são processados através do algoritmo de localização de faltas fundamentado na determinação do tempo de viagem das ondas de tensão do ponto de falta aos terminais da linha. Para a determinação dos instantes de viagem das ondas utiliza-se a transformada wavelet com a análise multiresolução wavelet (AMR) em um nível de decomposição. Uma vez determinado os intervalos de reflexão das ondas, a distância da falta é estimada em função destes intervalos e da velocidade de propagação da onda na linha. Já o ruído branco é adicionado aos sinais de tensão com intuito de aproximar o sinal proveniente de simulações computacionais dos sinais encontrados em oscilografias reais. Os resultados alcançados demonstram que o algoritmo de localização apresentou Erro Médio Relativo Total (EMRT) aceitável para Relação Sinal Ruído (Signal-to-Noise Ratio – SNR) a partir de 60dB. Destaque especial para a wavelet rbio 3.5 por apresentar os melhores resultados em todos os tipos de faltas considerados com SNR a partir de 60dB com EMRT de 0,15%, representando um erro absoluto médio de 500m. Assim, os resultados alcançados demonstram uma otimização de performance em razão da escolha da wavelet mais adequada ao algoritmo e norteiam para uma aplicação prática do localizador de faltas.
Abstract: This work aims to implement a method of fault location in transmission lines making use of traveling waves and wavelet transform. To evaluate the performance of the developed system, considerations on the several families of wavelet and the influence of the white noise are investigated. To observe the problem of fault location with high frequency signals making use of the theory of traveling waves, a 500kV line from the Eletrobras System – CHESF that links Teresina II and Sobral III sub-stations is simulated through ATP (Alternative Transient Program) software. In that simulation, different kinds of contingent are used with sample signs in 400 kHz. The signals that came from the ATP simulations were processed through the algorithm fault location based on the traveling time definition of the tension waves from the fault point on the line terminals. To determine the moment of the wave travels, it was used the wavelet transform with the wavelet multiresolution analysis (WMA) in a decomposition level. Since the Wave Reflection Intervals were defined, the fault distance was estimated taking into account those intervals and speed of propagation of the wave on the line. The white noise is added to the tension signs aiming to bring forward the sign from the computer simulations form the signs found in actual oscilographies. The results have shown that that the localization algorithm had Total Relative Average Error (EMRt) acceptable for the Signal-to-Noise Ratio (SNR) from 60dB. Special highlight must be made to the wavelet rbio 3.5 because it showed the best results in all kinds of faults considered with SNR from 60dB with 0.15% EMRt, which represents a 500m absolute average error. Thus, the results show a performance optimization regarding the wavelet that suits best to the algorithm and guides practical application of the fault locator.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/13873
metadata.dc.type: Dissertação
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