Desenvolvimento de modelo de unidade de medição fasorial para programa de simulação tipo emt

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de um modelo computacional de unidade de medição fasorial (PMU) baseado na transformada discreta de Fourier (DFT) não-recursiva para estimação de magnitude, ângulo de fase, frequência e taxa de variação da frequência (ROCOF). O modelo foi implementado em ambiente de simulação do tipo EMT, utilizando-se o software PSCAD para a geração dos sinais e execução dos cenários de teste. A estrutura proposta contempla as etapas de filtragem, amostragem síncrona, processamento fasorial e pós-processamento digital. Para avaliação de desempenho, foram conduzidos testes em diferentes condições operativas: regime permanente, degraus de magnitude e de frequência e curto-circuito monofásico. Os resultados foram analisados conforme as métricas definidas pela norma IEEE C37.118.1, incluindo o erro vetorial total (TVE), o erro de frequência (FE) e o erro de ROCOF (RFE). Os ensaios demonstraram que o modelo responde adequadamente a perturbações típicas do sistema elétrico, apresentando coerência com a teoria e com resultados publicados na literatura. Dessa forma, o modelo desenvolvido consolida-se como uma ferramenta útil para estudos acadêmicos de sistemas elétricos de potência, voltados para o monitoramento e proteção da rede.

This work presents the development and validation of a computational model of a phasor measurement unit (PMU) based on the non-recursive discrete Fourier transform (DFT) for estimating magnitude, phase angle, frequency, and rate of change of frequency (ROCOF). The model was built within an electromagnetic transients simulation environment, using the PSCAD software to generate the signals and execute the test scenarios. The proposed structure includes anti-aliasing filtering, synchronous sampling, phasor estimation, and digital post-processing. To evaluate performance, several test conditions were applied, including steady-state operation, magnitude and frequency steps, and a single-phase fault. The results were assessed according to the IEEE C37.118.1 performance metrics, including total vector error (TVE), frequency error (FE), and ROCOF error (RFE). The tests demonstrated that the model responds consistently to typical power system disturbances, showing good agreement with theoretical expectations and with results reported in the literature. Therefore, the developed PMU model serves as a valuable academic and research tool for studies involving monitoring, protection, and dynamic analysis in electric power systems.