Qual é o Status Atual e os Métodos de Detecção de Falhas de Aterramento Monofásico?

Situação Atual da Detecção de Falhas de Aterramento Monofásico

A baixa precisão no diagnóstico de falhas de aterramento monofásico em sistemas não efetivamente aterrados é atribuída a vários fatores: a estrutura variável das redes de distribuição (como configurações em anel e em malha aberta), diversos modos de aterramento do sistema (incluindo não aterrado, aterrado com bobina de extinção de arco e aterrado de baixa resistência), o aumento anual da proporção de cabos ou fiação híbrida aérea-cabo, e tipos complexos de falhas (como descargas atmosféricas, flashovers de árvores, quebras de condutores e choques elétricos pessoais).

Classificação de Falhas de Aterramento

As falhas na rede elétrica podem envolver aterramento metálico, descarga atmosférica, aterramento por galhos de árvores, aterramento resistivo e aterramento devido a isolamento deficiente. Elas também podem incluir vários cenários de aterramento por arco, como arcos de descarga em curto intervalo, arcos de descarga em longo intervalo e arcos intermitentes. As características do sinal de falha exibidas por diferentes condições de aterramento variam em forma e magnitude.

Tecnologias de Tratamento de Falhas de Aterramento

• Tecnologia de compensação de extinção de arco e proteção contra choques elétricos pessoais

• Supressão de sobretensão

• Seleção de linha e fase de falha, localização de seção de falha e localização precisa da falha

• Proteção relé: Remoção de falha

• Automação de alimentadores: Isolamento de falha e restauração automática de fornecimento de energia

Dificuldades nas Falhas de Aterramento

• Diferentes métodos de aterramento do ponto neutro

• Diferentes atributos de aterramento: Formas variáveis de aterramento

• Diferentes tipos de linhas: Linhas aéreas, linhas de cabo e linhas híbridas aéreo-cabo

• Diferentes locais de falha e horários de ocorrência de falhas

Complexidade das Características de Falhas de Aterramento

• Corrente de aterramento pequena; corrente residual em aterramento ressonante é menor que 10 A.

• A corrente de compensação da bobina de extinção de arco faz com que a corrente zero-sequence da linha de falha tenha uma amplitude menor que a das linhas sem falha, com a mesma direção.

• Aterramento intermitente com arcos instáveis; aproximadamente 10% das falhas envolvem aterramento intermitente.

• Alta proporção de falhas de alta resistência (resistência acima de 1.000 ohms), representando cerca de 5%. Mesmo com aterramento de baixa resistência, é difícil detectar falhas de alta resistência.

• Principais causas de falhas de choque elétrico na rede de distribuição: ① O corpo humano toca ou se aproxima de condutores em operação normal; ② Condutor cai no chão. Tanto os choques elétricos quanto as falhas de condutor para terra envolvem alta resistência de aterramento. Portanto, a proteção contra choques elétricos na rede de distribuição também é um problema de proteção contra falhas de aterramento de alta resistência.

Métodos de Localização de Falhas de Aterramento Monofásico

Atualmente, existem três categorias, totalizando 20 métodos básicos, para a localização de falhas de aterramento monofásico:

A inteligência artificial (IA) é uma tecnologia de ponta no desenvolvimento da tecnologia moderna. Ela estabelece modelos teóricos correspondentes ao simular as características de seres humanos, animais ou plantas, e resolve problemas usando o "pensamento humano". Especialmente para redes elétricas, que são intrinsecamente sistemas altamente não lineares, elas estão dentro do escopo de aplicações de IA. Além disso, o uso de computação por computador aumenta a velocidade de operação, permitindo a solução de sistemas complexos como as redes elétricas.

• Banco de Dados de Especialistas: Estabelecer um banco de dados que integre conhecimentos e experiências relevantes.

• Rede Neural Artificial: Simula a operação dos neurônios humanos para resolver problemas, funcionando como um sistema altamente não linear.

• Otimização por Colônia de Formigas: Um algoritmo que simula o comportamento biológico de formigas procurando alimento para resolver o problema do caixeiro-viajante.

• Algoritmo Genético: Simula o processo de evolução biológica para obter soluções ótimas globais ou subótimas.

• Rede de Petri: Modela componentes inter-relacionados em um sistema, descrevendo fenômenos onde componentes relacionados mudam em ordem cronológica.

• Teoria dos Conjuntos Rough: Utiliza mais informações do que o sistema requer como entrada para garantir uma descrição abrangente do estado operacional do sistema.

A maioria dos algoritmos inteligentes ainda está em estágio teórico, com apenas alguns tendo sido aplicados praticamente. No entanto, os algoritmos de IA demonstraram sua superioridade na nova era.