DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

O melhor desempenho apresentando pela maioria dos métodos de proteção contra a perda de excitação foi quando o campo é totalmente perdido. Como este evento pode ser considerado o pior caso para máquina protegida, pelo potencial dano que este evento pode causar, pode-se considerar isto uma característica positiva em todos os métodos. Porém, a maioria dos métodos não obteve uma grande porcentagem de detecção para as perdas de excitação parciais, o que pode ser considerado um fato ruim para estas metodologias.

A Tabela 4.19 mostra o número de operações corretas dos métodos em porcen- tagem em relação as 240 simulações realizadas contabilizadas nos dois sistemas testes estudados.

Analisando a Tabela 4.19 em termos gerais, e desta forma, não levando em conta pontos específicos de cada método, os Métodos 5 e 7 obtiveram os melhores resultados com 98,75% de taxa de atuações corretas nos testes realizados. As modificações propos- tas no Método 7 resultaram em um aumento de 62,5% de atuações corretas em relação a proposta original, Método 6. Os Métodos 2 e 3 obtiveram números de atuações corretas muito próximos, com o Método 4, que utiliza a lógica Fuzzy, se destacando em relação aos outros dois. O Método 6 obteve a pior performance entre os métodos com apenas 36,25% de atuações corretas.

Nos casos simulados em que a perda do campo de excitação é total, o Método 2 possui dificuldade de detecção para altos carregamentos, nestes casos a proteção acabou Tabela 4.19 – Porcentagem de operações corretas em relação as 240 simulações realiza- das. Perda de Excitação Método 2 69,60% Método 3 78,33% Método 4 78,33% Método 5 98,75% Método 6 36,25% Método 7 98,75%

atuando após a perda de sincronismo, o que é considerada uma falha do método. Porém, quando inserido o dispositivo controlador STATCOM, o método conseguiu melhorar sua performance, devido ao fato que o STATCOM ajudou a manter a estabilidade do sistema por mais tempo, possibilitando a atuação correta da proteção. Vale ressaltar que a atua- ção ocorreu pela Z1 de proteção nestes casos. Já durante os casos em que a perda de excitação do campo é parcial, o Método 2 acabou tendo maior dificuldade de atuação cor- reta quando a perda do campo foi apenas de 60%, visto que a tensão de excitação parcial remanescente permite que a máquina com defeito e o sistema encontrem um novo ponto de operação. Desta maneira, os métodos convencionais obtiveram maior dificuldade na detecção de perdas de excitação parcial. Quando o dispositivo STATCOM estava presente no sistema, a proteção acabava sofrendo um atraso na detecção, o que em alguns casos, acabou subalcançando as zonas de proteção causando a falha da proteção.

As simulações com o Método 3 mostraram que o relé de subtensão CA pode não operar em caso de perda de excitação com o gerador operando com baixo carregamento, este fato confirma a ideia de que caso se utilize duas unidades mho no Método 3, é es- sencial não supervisionar ambas as unidades mho por meio do relé de subtensão, como já observado por (MORAIS, 2008). Nos casos de PEP, a situação acaba agravada devido ao fato que a queda de tensão pode ser ainda menor, quando inserido o controlador STAT- COM, além de ajudar a manter a tensão em níveis maiores, pode acabar subalcançando as zonas de proteção da mesma forma que o Método 2. Ambos os métodos convencionais estudados possuíram tempos de atuações muito próximos um dos outros. Porém o Mé- todo 3 acabou sempre conseguindo proteger a máquina com tempo de detecção inferior ao Método 2.

O Método 4 que utiliza os conjuntos nebulosos conhecido como lógica Fuzzy, ob- teve ótimos resultados para os casos simulados onde ocorre a perda total do campo, con- seguindo atuar corretamente em 100% dos casos, o método acaba sofrendo pouca in- fluência com a mudança do ponto operacional e por utilizar as melhores características dos métodos convencionais acaba tendo melhores resultados que estes. Porém por fazer uso das mesmas teorias aplicadas nos métodos convencionais, esta acaba piorando seu desempenho durante perdas parciais da tensão de excitação. Quando inserido o contro- lador STATCOM no sistema, a metodologia acaba sofrendo atrasos na detecção quando comparada aos casos sem a presença do STATCOM, o que pode ocasionar algum dano inesperado a máquina.

Como a potência da máquina estudada no Sistema Teste 2 era menor em compa- ração as outras máquinas, tornou-se mais fácil os controladores conseguirem encontrar um novo ponto operacional, ou seja, quando menor a potência de operação do gerador em relação ao sistema todo, maiores as chances dos Métodos 2, 3, 4 e 6 falharem para perdas de excitação parciais. Os Métodos 5 e 7, acabaram não sofrendo este mesmo problema.

95 melhor desempenho na identificação da perda de excitação total, deixando o gerador sem excitação por um menor tempo. Durante as PEP acabou mantendo seu desempenho, somente perdendo em velocidade de atuação para o Método 7. O Método 5, tem como principal característica não sofrer influência da mudança do ponto operacional e o tipo de perda de excitação, ainda, mostrou não sofrer efeito no seu desempenho com a inserção do controlador STATCOM no sistema. O método se destaca por ser uma metodologia robusta e eficiente na detecção da perda de excitação, conseguindo detectar corretamente 98,75% dos casos simulados.

A técnica baseada na combinação de sinais da taxa de variação de potência rea- tiva e tensão terminal da máquina, Método 6, obteve o pior desempenho entre os métodos apenas conseguindo ficar com uma taxa de atuação correta acima de 50% para os ca- sos onde o campo de excitação é totalmente perdido. O Método mostrou ser um método de difícil parametrização, e por utilizar uma metodologia de parametrização onde leva em consideração apenas as PET, acaba performando mal para os casos de PEP. Além disto, o método por utilizar uma unidade de subtensão possui grande dificuldade para detec- ção da PE quando a máquina opera em baixo carregamento ou ainda, quando inserido o dispositivo controlador STATCOM.

O Método 7 utilizando as modificações proposta neste trabalho consegue ter o me- lhor desempenho entre os métodos na detecção da PEP na máquina, este se destacou por conseguir detectar 100% dos casos onde ocorreu a perda de excitação parcial. Entre- tanto o método durante casos de PET, principalmente nos casos onde o carregamento é elevado, não conseguiu performar da mesma forma. Da mesma forma, que o Método 5 o método se destaca pela fácil parametrização e eficácia na detecção da PE.

A maioria dos métodos mostram não ter uma performance adequada para detecção da perda de excitação parcial. Os métodos que conseguem proteger com maior confiabili- dade o gerador foram os Métodos 5 e 7, onde o Método 5 tem melhor performance durante PET e o Método 7 durante PEP. Assim, levando em consideração a fácil aplicação de am- bos os métodos, pode-se considerar ambos os métodos funcionando ao mesmo tempo com uma lógica “OU” como a melhor solução para proteger o gerador contra a PE.

4.5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste capítulo foi realizada uma análise quantitativa dos métodos de proteção con- tra a perda de excitação total e parcial em geradores síncronos. Para isto, foram realizadas simulações de testes nas configurações dos métodos estudados visando comparar os seus desempenhos. As simulações foram realizadas em dois sistemas testes diferentes, sendo o primeiro um sistema gerador/barramento infinito e o segundo um sistema multimáqui- nas conhecido por IEEE 9 Barras. Em ambos os sistemas foram escolhidos diferentes

pontos operacionais no intuito de abranger uma grande área da curva de capacidade das máquinas.

As simulações foram realizadas no software Simulink Matlab, utilizando um passo de integração de 32 amostras de um ciclo de 60Hz. As funções das proteções foram analisadas novamente utilizando o Matlab.

Com as simulações, foi possível concluir que com as modificações realizadas no método originalmente proposto por Amini, Davarpanah e Sanaye-Pasand (2015) conseguiu- se torna-lo mais confiável na detecção da PE.

Com as simulações das perdas parciais foi possível perceber que os métodos con- vencionais não possuem um desempenho satisfatório na presença da PEP, e a inserção do controlador STATCOM nos sistemas estudados acabou impactando as proteções que utilizavam a teoria da impedância aparente em sua lógica, deixando suas atuações mais lentas ou até mesmo impedindo uma detecção correta.

O método com base na derivada da resistência elétrica proposto por Mahamedi, Zhu e Hashemi (2015), em conjunto com o a proposta de modificação da técnica utilizada em Amini, Davarpanah e Sanaye-Pasand (2015), realizada neste trabalho foram os que apresentaram melhor desempenho tanto para perdas total e parcial de campo. Os demais métodos acabaram não atuando em todos os casos, principalmente nos casos de PEP com carregamento leve.