Se você já se perguntou por que dois pequenos-localizadores de falta de aterramento de corrente parecem idênticos por fora, mas diferem por um fator de dois no preço, a resposta geralmente está escondida no front-end analógico. Os CTs, o conversor analógico-para{3}}digital, o relógio que sincroniza tudo-é aí que residem o custo real e o desempenho real. Em um sistema com um neutro-aterrado não aterrado ou ressonante, a corrente de falta no alimentador defeituoso é notavelmente pequena. Alguns amperes em condições normais e, quando a resistência de falha é alta, pode cair para dezenas de miliamperes. Nesse nível, o dispositivo não mede apenas um sinal; está tentando extrair um sussurro de uma sala barulhenta. E a qualidade dessa extração depende inteiramente da precisão da amostragem.
A primeira coisa a entender é o que você realmente está tentando capturar. Quando ocorre uma falta-de fase{2}}a{3}}única à terra, a corrente transitória de sequência-zero é a impressão digital mais útil. Ele sobe acentuadamente, oscila por alguns milissegundos e depois se estabelece em um estado estacionário muito menor. A frequência de oscilação é normalmente de várias centenas de hertz a alguns quilohertz. Essa explosão transitória é onde o alimentador defeituoso se separa dos saudáveis. Se sua taxa de amostragem for muito baixa, você não verá o pico. Você não vê o toque. Você obtém uma versão-suavizada que se parece muito com o que os alimentadores saudáveis veem. Em uma rede de 10 kV com cinco alimentadores, por exemplo, quando a resistência de aterramento atinge 1 kΩ, é necessária uma taxa de amostragem de pelo menos 6 kHz para manter o erro de registro de transientes abaixo de 10%. Vá abaixo disso e a forma de onda que você está analisando não será mais a forma de onda que realmente ocorreu.
A precisão da amplitude é o próximo obstáculo. A maioria dos transformadores de corrente-de sequência zero são projetados para serem precisos na corrente nominal, que pode ser de 5 A ou mais. Mas em 0,5 A, muitos deles apresentam erros de relação de 20% a 80% e erros de fase de 10 a 50 graus. Isso não é um desvio menor. Se o seu método de seleção comparar a amplitude das correntes de{11}sequência zero entre os alimentadores, um erro de 20% pode facilmente inverter a classificação. O alimentador que deveria ser sinalizado como defeituoso de repente parece saudável, e um alimentador saudável assume a culpa. Mesmo que o CT seja perfeito, o ADC apresenta os seus próprios problemas. Um conversor de 12-bits com escalonamento de entrada mal projetado pode perder os detalhes de baixa amplitude. O ruído de quantização pode ocultar o sinal necessário quando a resistência de falha é alta.
A precisão da fase é igualmente importante e muitas vezes esquecida. Muitos algoritmos baseiam-se no fato de que a corrente de sequência-zero do alimentador defeituoso tem fase aproximadamente oposta à dos alimentadores saudáveis. Teoricamente, isso é uma diferença de 180 graus. Mas se o seu CT introduzir uma mudança de fase de 15 graus e o relógio ADC adicionar outros 5 graus, você comprimiu essa distinção. Agora, um alimentador saudável e um alimentador defeituoso podem diferir apenas em 140 graus ou 150 graus, o que é muito mais difícil de discriminar, especialmente quando você tem vários alimentadores com comprimentos e perfis de carga semelhantes. O problema piora em subestações digitais, onde a corrente de sequência zero é sintetizada a partir de três correntes de fase separadas. Qualquer incompatibilidade na precisão ou na sincronização desses três canais se propaga diretamente no valor-de sequência zero. Vimos casos em que uma incompatibilidade de fase de 2 graus entre as fases criou um erro de 15% na-corrente de sequência-zero sintetizada o suficiente para confundir a lógica de seleção.
Depois, há taxa de amostragem e sincronização. Para métodos-transientes, o critério de Nyquist é apenas o ponto de partida. Você deseja pontos suficientes por ciclo para capturar a forma do transiente, não apenas sua existência. Se a frequência transitória dominante for 1,5 kHz, uma taxa de amostragem de 4 kHz fornecerá menos de três pontos por ciclo. Isso está perigosamente próximo do limite, e qualquer filtro anti-aliasing com uma suavização-atenuará as próprias frequências que carregam a assinatura da falha. Taxas de amostragem mais altas ajudam, mas também exigem mais poder de processamento e geram mais dados. Em um sistema-multialimentador, a sincronização entre canais torna-se crítica. Uma diferença de tempo de apenas alguns microssegundos entre canais se traduz em um erro de fase. Esse erro de fase pode imitar uma característica de falta real, desencadeando uma seleção falsa ou ignorando uma falta genuína.
Então, o que isso significa quando você escolhe um dispositivo? Isso significa que você não pode tratar a precisão da amostragem como uma especificação secundária. Não é algo que possa ser negociado por um preço mais baixo ou por um gabinete menor. O algoritmo-seja baseado em wavelet-, em correlação-ou em qualquer outro-só pode funcionar com os dados que recebe. Se os dados estiverem distorcidos, nenhuma matemática inteligente recuperará a verdade. Ao avaliar localizadores de faltas para mercados de exportação, pergunte sobre a classe de precisão do TC em correntes baixas, não apenas na corrente nominal. Pergunte sobre a resolução do ADC e a taxa de amostragem real por canal. Pergunte sobre a sincronização-de{11}}canal. Um dispositivo com precisão de corrente de 0,5% e amostragem de 10 kHz superará o desempenho de uma unidade mais barata com precisão de 2% e amostragem de 4 kHz em praticamente todos os cenários-do mundo real, especialmente em sistemas com aterramento de alta-resistência ou cabos longos onde o sinal de falha é mais fraco.
No final, a precisão da amostragem é a base. Faça certo e a seleção funcionará de maneira confiável. Se errar, você estará instalando um dispositivo que parece bom no papel, mas falha quando é mais importante.
