Análises de transitórios eletromagnéticos em linhas de transmissão utilizando métodos implícitos

Resumo

Este projeto de pesquisa tem como proposta um trabalho na área de fenômenos transitórios eletromagnéticos em redes elétricas com enfoque principal em linhas de transmissão, tanto para transmissão de potência como para transmissão de sinal. A teoria de linhas de transmissão pode ser aplicada tanto em sistemas de fornecimento de energia, que trabalham em baixa frequência, como em transmissão de sinais de dados, que é realizada em alta frequência. Portanto, o trabalho proposto visa aprimorar modelagem numérica que poderá ser utilizada nesses dois tipos de sistemas de transmissão. Este trabalho utilizará ferramentas numéricas e modelos digitais que possibilitam a análise de efeitos de transitórios eletromagnéticos em linhas de transmissão. Utilizando modelagem numérica desenvolvida anteriormente e baseada em métodos explícitos de integração numérica, será analisada a aplicação de método implícito de integração numérica na modelagem de linhas de transmissão para simulação da propagação de fenômenos transitórios eletromagnéticos nesse tipo de sistema elétrico. É importante destacar que no caso de sistemas de potência, é inviável a realização de testes em linhas de transmissão reais. No caso de sistemas de transmissão de dados, muitas vezes é necessário simular a propagação de transitórios antes dos sistemas serem construídos fisicamente. Ou seja, isso deverá ser feito baseado em modelos numéricos, principalmente. O trabalho proposto pode ser dividido em dois blocos principais. Inicialmente, será estudada a modelagem matemática de linhas de transmissão utilizando circuitos À. Tais circuitos são compostos, em sua forma clássica, por elementos concentrados, constantes e independentes da frequência. Geralmente, mesmo os sistemas trifásicos são representados por cascatas monofásicas equivalentes de circuitos À. Estas cascatas são aplicadas na composição de equações de estado cujas variáveis de estado são as tensões e correntes de cada circuito À. A utilização de parâmetros constantes na representação da linha em todas as faixas de frequência pode resultar respostas incoerentes à realidade e, por isso, modelos de linhas de transmissão consideram a influência da frequência sobre os parâmetros da linha. Neste trabalho, a influência da frequência não será considerada nas etapas iniciais, pois a investigação estará concentrada nas vantagens e desvantagens da alteração do método de integração utilizado. Ou seja, as comparações entre os métodos utilizados serão mais efetivas se for utilizada a estrutura clássica de circuito À.