Estratégias de proteção com uso de comunicação

Estratégias de proteção com características mais flexíveis e que possuem processos de implementação mais simples são, normalmente, o foco de estudo da maioria dos pesquisadores nesta área. Tais atributos podem ser obtidos através do emprego de recursos tecnologicamente mais avançados, como por exemplo, o uso de comunicação no sistema de proteção, que pode ser verificado no trabalho elaborado por Dewadasa et al. (2011). Este trabalho propõe uma estratégia de proteção de microrredes baseada na utilização de relés diferenciais. O sistema de proteção sugerido é dividido em três subgrupos: linhas, barras e geradores. A proteção de linha é realizada colocando-se um relé em cada extremidade da linha com capacidade para comunicarem-se entre si. Este arranjo compõe uma proteção diferencial de linha. A proteção das barras é realizada de maneira semelhante, por meio da aplicação de proteção diferencial na barra, enquanto que os geradores possuem um arranjo de proteção composto pelas seguintes funções de proteção: subtensão, sobretensão, direcional de potência e sincronizador. A estratégia apresentada por este trabalho garante um sistema de proteção rápido, seletivo e coerente com as particularidades de funcionamento de uma microrrede, porém o esquema de proteção das GDs mostrou-se pouco abrangente com relação à ampla variedade de defeitos que estes estão sujeitos a apresentar. Um aperfeiçoamento no esquema de proteção destas máquinas, levando-se em consideração a técnica de proteção de microrredes sugerida, poderia acarretar em diminuição de

seletividade da proteção e confiabilidade do sistema, além de tornar os métodos de implementação desta estratégia mais complexos.

De maneira semelhante a (Dewadasa et al., 2011), (Sortomme et al., 2010) propõem um esquema de proteção de linhas de distribuição em ambientes de microrrede baseado em relés capazes de se comunicarem, formando uma proteção diferencial para cada uma das linhas da rede. A estratégia desenvolvida neste trabalho tem também como foco proteger o sistema contra faltas de alta impedância. Os resultados obtidos das simulações realizadas são aceitáveis, porém o método pode não ser justificável economicamente, pois necessita de um grande número de relés para seu funcionamento.

Dando continuidade ao trabalho apresentado em 2010 (Sortomme et al., 2010), (Sortomme et al., 2013) propõe um esquema de proteção utilizando função diferencial por zona. Com o objetivo de elaborar uma estratégia mais atrativa economicamente do que o método proposto por (Sortomme et al., 2010), este trabalho compara o número de relés utilizados para realizar a proteção diferencial das linhas de distribuição com o número de relés utilizados para realizar a proteção diferencial por zona, e mostra que, quanto maior o número de relés, maiores são os custos financeiros e a confiabilidade do sistema. Por outro lado, quanto menor o número de relés, menores são os custos financeiros e a confiabilidade do sistema. A partir destes fatos, (Sortomme et al., 2013) formula um problema de otimização que visa encontrar o ponto ótimo entre investimento financeiro, número e posicionamento dos relés no sistema, e confiabilidade da microrrede. O problema formulado é solucionado por um algoritmo genético. Os resultados apresentados exibem redução considerável nos custos financeiros mantendo o sistema protegido como em (Sortomme et al., 2010), porém com menor nível de confiabilidade no sistema.

É inegável que as proteções de microrredes necessitam ser mais sofisticadas, com o intuito de ampliar sua versatilidade e compatibilidade com as diferentes formas de operação de uma microrrede. Para isto, estratégias adaptativas e que utilizam o recurso da comunicação são inevitáveis. Seguindo esta linha de raciocínio, algumas pesquisas propõem esquemas de proteção que utilizam centralização de informações. Esquemas de proteção baseados neste princípio aumentam a confiabilidade da microrrede, uma vez que possuem conhecimento de parâmetros e eventos de toda a rede. Em (Li et al., 2014) e (Ustun et al., 2011) são propostas estratégias muito semelhantes, que fazem uso de uma central de comando responsável por gerenciar o sistema de proteção a partir de informações centralizadas

sobre a microrrede. A central de comando possui comunicação com relés e dispositivos que monitoram status de operação de geradores e do PCC. Desta maneira, o envio de informações sobre alterações no status do PCC ou de algum gerador à central de comando permite que a mesma detecte a nova configuração da microrrede e recalcule ajustes para cada um dos reles do sistema. Ainda que o cálculo de novos ajustes sugira adaptabilidade aos métodos de proteção propostos, estes cálculos são realizados com base nos parâmetros de possíveis topologias que as microrredes estudadas podem apresentar, o que faz com que a versatilidade destas estratégias para aplicação em outras microrredes seja seriamente comprometida.

Outra técnica de proteção que se baseia no princípio de informações centralizadas é proposta em (Khederzadeh, 2013). Diferente dos casos discutidos anteriormente, este método não utiliza a central de comando para recalcular ajustes dos relés, mas sim para tomar as decisões de abertura de disjuntores do sistema. Cada linha de distribuição deve conter um relé em cada uma de suas extremidades, responsáveis por monitorar o fluxo de potência no ponto em que estão localizados. A direção do fluxo aferido pelos relés é enviada à central de comando, que por sua vez analisa as informações da seguinte maneira: quando os dois relés da mesma linha informam fluxo para mesma direção, conclui-se que a falta não foi nesta linha; caso tenham direções opostas, deduz-se que a falta foi na referida linha. O comando de abertura de disjuntores é então enviado pela central de comando. Esta estratégia possui a vantagem de não depender dos níveis de corrente de curto circuito, somente do sentido do fluxo de potência. Assim, mesmo em condições onde a microrrede possui baixas correntes circulando em suas linhas, a falta é detectada. Este método não prevê proteções para faltas em barras nem em geradores.

3.1.3 SMA aplicado à Proteção de Sistemas Elétricos de Potência