Localização de faltas em sistemas elétricos de usinas eólicas

Abstract

O trabalho proposto investiga metodologias de localização de faltas em sistemas elétricos de parques eólicos, com ênfase na análise crítica de métodos práticos e economicamente viáveis aplicáveis ao contexto da geração eólica. A expansão dessa fonte de energia, especialmente no Brasil, reforça a importância de melhorar a confiabilidade e a rapidez na identificação de faltas, que podem comprometer a geração e aumentar os custos de manutenção devido a longos tempos de inatividade. Para a análise, foi selecionado o Conjunto Eólico Campo Largo Fase 2 (CECL2), no qual são recorrentes os eventos de falta nos alimentadores de média tensão que interligam os aerogeradores à subestação. A simplicidade dos métodos escolhidos contribui para sua implementação econômica, sem a necessidade de dispositivos de medição avançados. Foram realizadas simulações no software EMTP (Programa de Transientes Eletromagnéticos), permitindo replicar cenários de falta e analisar o comportamento das grandezas elétricas. Os sinais de tensão e corrente elétrica foram processados para estimação de fasores, tornando viável a aplicação dos métodos de localização de faltas selecionados. A validação foi feita ao comparar os resultados simulados com registros reais obtidos pelos Registradores de Perturbação (RDPs) instalados no CECL2. Os resultados das localizações de faltas encontradas indicam que os métodos de Takagi e Reatância Simples conseguem estimar com precisão satisfatória a localização de faltas, com uma média de 1% de erro nos casos analisados, reduzindo o tempo de indisponibilidade dos aerogeradores e, consequentemente, os custos operacionais.

Abstract: The proposed work investigates fault location methodologies in electrical systems of wind farms, emphasizing the critical analysis of practical and economically feasible methods applicable to the wind generation context. The expansion of this energy source, especially in Brazil, highlights the importance of improving reliability and speed in fault identification, as faults can compromise generation and increase maintenance costs due to prolonged downtime. For the analysis, the Campo Largo Wind Farm Phase 2 (CECL2) was selected, where fault events are recurrent in the medium-voltage feeders connecting wind turbines to the substation. The simplicity of the chosen methods contributes to their economical implementation, without the need for advanced measuring devices. Simulations were carried out using EMTP software (Electromagnetic Transients Program), enabling the replication of fault scenarios and the analysis of electrical quantities? behavior. Voltage and current signals were processed for phasor estimation, making it feasible to apply the selected fault location methods. Validation was performed by comparing simulated results with real records obtained from the Disturbance Recorders (RDPs) installed at CECL2. The fault locations found indicate that the Takagi and Simple Reactance methods can estimate fault locations with satisfactory accuracy, averaging a 1% error in analyzed cases, thus reducing downtime for wind turbines and, consequently, operational costs.