Inrush Current Identification in Power Transformer Differential Protection through Self-Organizing Maps Raidson Jenner Negreiros de Alencar Instituto Federal do Pará, IFPA Belém, Pará, Brasil raidson.alencar@ifpa.edu.br Ubiratan Holanda Bezerra Universidade Federal do Pará, UFPA Belém, Pará, Brasil bira@ufpa.br Abstract – This paper presents a new methodology for inrush current and fault identification in power transformer differential protection through Kohonen self-organizing maps. As input signal to the neural network training it is used a vector containing four levels of the standard deviation of the differential current gradient vector angles in the three phases of the power transformer. The effectiveness of the method was tested by simulating several instances of internal faults and inrush currents including sympathetic inrush in a power transformer using EMTP/ATP and through implementation of the algorithm in MATLAB ® , with highly promising results. Index Terms – Differential protection, Gradient current, Inrush currents, Power transformers, Self-organizing maps. I. INTRODUÇÃO A proteção diferencial é o principal esquema de proteção utilizado em grandes transformadores, especialmente aqueles com potência superior a 10 MVA. Estes transformadores desempenham uma tarefa de fundamental importância na operação dos sistemas elétricos de potência (SEP). Em função dessa importância de do alto custo desses equipamentos faz-se necessário o desenvolvimento e implementação de um eficiente sistema de proteção capaz de identificar a ocorrência de faltas internas e retirar de operação o equipamento o mais rapidamente possível. A principal dificuldade encontrada na proteção diferencial de transformadores de potência é a correta distinção entre as correntes de inrush e as correntes de faltas internas. Tradicionalmente os relés diferenciais executam esta tarefa utilizando a técnica de restrição por harmônicos baseada na premissa de que as correntes de inrush possuem alta concentração de componentes harmônicas de segunda ordem, contudo essa técnica nem sempre é eficaz. Nos últimos anos, diversos métodos têm sido propostos com o objetivo de resolver esta dificuldade. Técnicas baseadas em Transformadas Wavelet têm sido propostas, demonstrando excelentes resultados [1]-[5]. A utilização de Redes Neurais Artificiais (RNA) como ferramenta para distinção entre correntes de inrush e faltas internas em transformadores de potência também tem ganhado bastante popularidade tendo em vista apresentarem excelentes resultados [6]-[10]. Diversos autores têm proposto outros métodos para a distinção de correntes de inrush e faltas internas em transformadores de potência. Algoritmos baseados em Morfologia Matemática [11], Método da Diferença de Tempo [12], Frequência Instantânea do Sinal da Corrente Diferencial [13] e Lógica Nebulosa [14], são exemplos a serem destacados. Neste artigo, uma nova metodologia para identificação de correntes de inrush e de faltas internas em transformadores de potência usando mapas auto-organizáveis de Kohonen é apresentada. A técnica foi exaustivamente testada através da modelagem de um transformador de potência trifásico 25 MVA, 13.8/138 KV no EMTP/ATP e MATLAB ® demonstrando resultados altamente promissores. II. PROTEÇÃO DIFERENCIAL A filosofia de proteção diferencial é baseada no fato de que, em situações normais de operação, as correntes que circulam no secundário dos transformadores de corrente (TC) instalados nos lados primário e secundário do transformador de potência deverão ser aproximadamente iguais. A diferença entre essas correntes é denominada de corrente diferencial   , com valor absoluto aproximadamente nulo. Esta situação também é verificada quando ocorre uma falta externa ao transformador. Na prática, uma pequena corrente diferencial é esperada, no entanto, essa corrente não é suficiente para ativar o relé diferencial. No entanto, em situações de falta interna a diferença entre essas correntes torna-se significativa e o equilíbrio diferencial fica comprometido indicando a possível operação do relé. A corrente diferencial será dada por [15]:       (1) A figura 1 ilustra o esquema de instalação de um relé diferencial percentual para um transformador monofásico de dois enrolamentos. Em virtude da possibilidade de ocorrência de desbalanceamentos de corrente em virtude dos TCs dos lados primário e secundário do transformador de potência não serem perfeitamente acoplados, ou ainda em virtude da necessidade de ajuste de Tap do transformador de potência, define-se como corrente de restrição à corrente:          (2) R. J. N. de Alencar is with Federal Institute of Education, Science and Technology of Pará, Belém, PA, Brazil (e-mail: raidson.alencar@ifpa.edu.br). U. H. Bezerra is with Faculty of Electrical Engineering, Federal University of Pará, Belém, PA, Brazil (e-mail: bira@ufpa.br).