Descrição da Arquitetura da Interface Gráfica

Para facilitar a análise dos casos estudados neste trabalho, a metodologia de proteção proposta foi implementada através de uma interface gráfica em ambiente MatLab® (Mathworks MatLab, 2007) o que facilitou a análise dos distúrbios simulados. A Figura 5.5 ilustra a arquitetura completa da interface gráfica através da qual se pode selecionar o tipo de distúrbio a simular, bem como escolher as características da análise Wavelet e, finalmente, visualizar o diagnóstico final do algoritmo de proteção. Ela foi projetada em três blocos funcionais, onde cada bloco permite ao usuário escolher tanto as características desejadas para o processo de simulação do distúrbio quanto as características da análise Wavelet.

Figura 5.5: Principais grupos de dados da interface gráfica do algoritmo.

Como ilustra a Figura 5.5, a arquitetura da interface gráfica pode ser dividida em três blocos funcionais, a saber:

1) Seleção do tipo de distúrbio;

2) Seleção das características da análise Wavelet;

3) Visualização da análise feita pelo algoritmo de proteção.

Conforme apresentado anteriormente, os sinais de corrente trifásica diferencial utilizada pelo algoritmo de proteção são obtidos através da simulação computacional de diferentes distúrbios sob um sistema elétrico modelado no software ATP/EMTP. Os dados que são utilizados pela interface gráfica são previamente simulados, ou seja, não pode ser introduzido um valor que não esteja entre as opções oferecidas pelo programa. A interface gráfica possibilita apenas uma opção de configuração do sistema elétrico e de conexões do transformador de potência.

Na Figura 5.6 remarcam-se com círculos os dados de simulação a serem preenchidos pelo usuário no momento da análise dos eventos estudados neste trabalho. Esses quadros de dados serão explicados a seguir.

Figura 5.6: Blocos de dados necessários para a simulação e análise dos distúrbios.

1 Seleção do Tipo de Distúrbio

Inicialmente, deve-se escolher o tipo de distúrbio que será simulado e analisado pelo algoritmo de proteção. Existe a possibilidade de fazer a simulação individual dos seguintes fenômenos: energização do transformador de potência, falta interna e falta externa ao transformador. Além disso, também é possível simular uma combinação de vários distúrbios acontecendo no mesmo instante.

A figura 5.7 ilustra o primeiro bloco de dados a ser preenchido pelo usuário. Nesse, é possível escolher, através do quadro 1º, as características para a simulação de um caso de falta interna ou externa ao transformador. No quadro 2° o usuário escolhe as características correspondentes a um caso de energização do transformador.

Figura 5.7: Bloco 1º e 2º utilizado para a seleção do tipo de falta a simular pelo software ATP/EMTP.

Na simulação de uma FALTA INTERNA, são especificadas as fases envolvidas na falta (Fases A, B, C) podendo-se simular uma falta entre qualquer uma das fases e Terra (T). A seleção do enrolamento faltoso entre “Primário e Secundário” é necessária junto com a escolha do valor de resistência de falta entre 0 Ω, 0.01 Ω, 1 Ω, 10 Ω e 100 Ω. Para simular uma FALTA EXTERNA, além de selecionar as fases envolvidas na falta, pode-se escolher o local da falta, ou seja, a distância sobre a linha de transmissão (medida desde o transformador de potência) onde a falta externa irá acontecer. Também nesse caso um valor de resistência de falta pode ser escolhido entre os valores citados acima.

Na simulação de ENERGIZAÇÃO do transformador, uma escolha entre energização “Trifásica, Bifásica e Monofásica” é possível junto à seleção do instante de fechamento do interruptor entre: 0°; 30°; 60° e 90°. O instante de fechamento fica representado através do ângulo que o vetor de tensão adota em relação ao eixo de referência. 2 Seleção das Características da Análise Wavelet

Após a escolha do distúrbio a ser simulado, deve ser feita a seleção do tipo de Wavelet a ser utilizada na análise. Uma escolha adequada do tipo de função wavelet (wavelet mãe) e do nível de decomposição ajudará a melhorar a eficiência do algoritmo de proteção proposto. A Figura 5.8 ilustra o quadro de dados a serem escolhidos para a aplicação da TWD.

Figura 5.8: Bloco 3º para seleção das características da análise wavelet.

Nesse bloco, deve-se selecionar qual será o wavelet mãe utilizada na decomposição do sinal de corrente diferencial. Entre as opções, se tem Daubechies, Haar e Symlet. Essa variação da função wavelet permitira fazer uma análise do desempenho que cada tipo de família wavelet apresenta no funcionamento do algoritmo de proteção. Nesse bloco também se escolhe o nível de decomposição desejado para o sinal de análise, sendo esse nível dependente da freqüência de amostragem utilizada.

3 Visualização da análise feita pelo algoritmo de proteção

Este bloco tem a finalidade de executar o algoritmo de proteção proposto e apresentar os resultados da análise. O número mínimo de janelas de análise deve ser escolhido antes de executar o algoritmo de discriminação. A escolha entre 1, 2 ou 3 janelas para o cálculo do índice IRELÉ é possível neste bloco. A Figura 5.9 ilustra a opção de comparação da metodologia proposta com a análise tradicional de Fourier. Essa opção pode ser executada através do botão “ANÁLISE DE FOURIER”, que mostram quais são os componentes harmônicos presentes no sinal diferencial. Isso permite comparar a

amplitude da segunda harmônica com a amplitude da fundamental e discriminar o distúrbio segundo a metodologia convencional de restrição de harmônicas.

Figura 5.9: Bloco 4º de execução do algoritmo e visualização de resultados.

5.5 Resumo

As características que a Transformada Wavelet apresenta a tornam uma poderosa ferramenta de análise para fenômenos transitórios em Sistemas Elétricos de Potência. A sua construção computacional através de um banco de filtros digitais foi aplicada e utilizada no desenvolvimento da metodologia de proteção proposta.

A variação de energia espectral que enxergada nos coeficientes de detalhe da TWD perante um distúrbio elétrico transitório, é utilizada nesse algoritmo como fator de discriminação entre faltas internas, faltas externas e correntes de magnetização inrush. Essa variação de energia torna-se maior quando uma falta interna ao transformador ocorre e o 1º detalhe da decomposição wavelet serve como dado de análise e de cálculo dessa energia.

O projeto e utilização de uma interface gráfica desenvolvida em ambiente MatLab® permite a simulação e análise de vários casos de faltas externas, internas e energização de um transformador trifásico. O programa desenvolvido permite ainda a simulação de diferentes condições operacionais do sistema elétrico teste, e utiliza dados gerados pelo software ATP/EMTP. Finalmente, a construção gráfica computacional permite uma apresentação dos resultados obtidos pela metodologia de proteção proposta.