Representação de linhas de transmissão trifásicas diretamente no domínio das fases por meio da matriz ABCD

Abstract

This work presents a transmission line model developed directly in the domain of phases from representation through quadripolos for polyphase lines. Thus, the line model was structured as function of longitudinal and transverse parameters variable frequency and by means of ABCD matrix. This approach was possible from the implicit use of a transformation matrix, variable a function of frequency used in transformations between domains of the phases and modes. The transformation matrix is explicitly described as a function of the longitudinal and transverse parameters of a three-phase line. Modal line magnitudes were converted into the domain of the phases, resulting in an analytical model developed directly in the domain phase. The proposed model was applied to simulate a three-phase line without a vertical symmetry plane and also situations involving asymmetric unbalanced load conditions, for example: phase-to-phase or phase-ground and unbalanced loads. The simulations considering asymmetrical or unbalanced conditions are not possible in many models in the time domain and frequency using a real and constant matrix. However, from the implicit use of variable frequency transformation matrix, the model was able to simulate electromagnetic transients in asymmetrical manner and unbalanced. One of the major attributes of the model consists of the inclusion and non-linear simulation conditions in a simplified manner by means of boundary conditions applied to the input and output signals of ABCD matrices. The simulations in the time domain and frequency domain were made during the development of this work, enabling the comprehensive analysis of possible applications the lines proposed transmission model

Este trabalho apresenta um modelo de linha de transmissão desenvolvido diretamente no domínio das fases a partir da representação por meio de quadripolos para linhas polifásicas. Deste modo, esse modelo de linha foi estruturado em função dos parâmetros longitudinais e transversais variáveis na frequência e por meio da matriz ABCD. Esta abordagem foi possível a partir da utilização implícita de uma matriz de transformação, variável em função da frequência utilizada nas transformações entre os domínios das fases e dos modos. A matriz de transformação é descrita explicitamente em função dos parâmetros longitudinais e transversais de uma linha trifásica. As grandezas modais da linha foram convertidas para o domínio das fases e resultando assim, em um modelo analítico desenvolvido diretamente no domínio das fases. O modelo proposto foi aplicado para simular uma linha trifásica em um plano de simetria vertical e também situações assimétricas envolvendo condições desequilibradas de carga, por exemplo: faltas fase-fase ou fase-terra e cargas desequilibradas. As simulações considerando condições assimétricas ou desequilibradas não são possíveis em muitos modelos no domínio do tempo e da frequência utilizando uma matriz real e constante. No entanto, a partir da utilização implícita de uma matriz de transformação variável na frequência, o modelo proposto tornou-se capaz de simular transitórios eletromagnéticos em condições assimétricas e desequilibradas. Um dos grandes atributos do modelo proposto consiste na inclusão e simulação de condições não-lineares de forma simplificada por meio de condições de contorno aplicadas aos sinais de entrada e saída das matrizes ABCD. Simulações no domínio do tempo e da frequência foram efetuadas durante o desenvolvimento deste trabalho, possibilitando a ampla análise das possíveis aplicações do modelo de linhas de transmissão proposto