O ilhamento em sistemas elétricos contendo geração distribuída ocorre quando parte da rede elétrica torna-se eletricamente isolada da concessionária e o subsistema isolado continua a ser energizado por geradores distribuídos. É importante detectar essa condição, que pode, por exemplo, levar a problemas como alteração da qualidade da energia elétrica e religamento automático fora de sincronismo, causando danos irreversíveis aos equipamentos da rede elétrica. Uma forma de detecção do ilhamento é o uso de funções de proteção de frequência e suas variações, tais como a função de taxa de variação de frequência e a função de deslocamento de fase (ou salto de vetor). Neste contexto, é importante que se tenham modelos computacionais e analíticos confiáveis dessas funções de proteção para que sejam executadas simulações, permitindo validar ajustes e verificar condições anormais de operação. O objetivo desta dissertação é desenvolver e validar modelos computacionais e analíticos das funções de proteção de sub/sobre frequência, taxa de variação de frequência e deslocamento de fase, empregados na detecção de ilhamento de geradores distribuídos. Os modelos computacionais são desenvolvidos em uma plataforma que permite realizar simulações dinâmicas em tempo real. A validação dos modelos é efetuada utilizando funções de proteção existentes em relés comerciais. A avaliação de desempenho dos modelos em relação à proteção anti-ilhamento é realizada utilizando o conceito das curvas de desempenho, as quais foram obtidas a partir de simulações computacionais em tempo real e em malha fechada pelo uso de um simulador digital em tempo real. Os resultados permitem comprovar a efetividade dos modelos para representar as funções de proteção dos relés comerciais ensaiados, com erros abaixo de 3% para uma ampla faixa de pontos de operação do sistema elétrico e do gerador distribuído. Palavras

This study proposes simulation and analytical models of frequency-based protection functions (under and over frequency, rate of change of frequency and vector surge) used to detect islanding of synchronous distributed generators. All relay models are validated by using the concept of performance curves and two commercial relays. By using the performance curves, it is possible to make a comparison between the models and the commercial relays for a large number of islanding situations. In addition, the simulation models are suitable for real-time analysis. A real time digital simulator operating in a closed-loop mode is used to run the simulations and data acquisition. The results indicate that the models and commercial relays present a similar behaviour, showing that the models are able to properly simulate the commercial relays for islanding detection analyses of distributed generators, being acceptably accurate.

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Direct current transmission based on Voltage Source Converters (VSC-HVDC) has a number of advantages compared with traditional HVDC systems. However, VSC-HVDC systems are subjected to high short circuit currents due to faults in the DC line, which may contribute negatively to the dissemination and advances of this technology. In this context, this paper analyzes the impact of superconducting fault current limiters on the system response due to faults in the DC line. An effective model for fault limiters is proposed, aiming at limiting the fault current to values below the short circuit withstand capability of DC breakers. The results show the effectiveness of the method and the advantages of using superconducting materials to minimize the impact of faults on VSC-HVDC lines.

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