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Estimação da Seção em Falta em Sistemas Elétricos de Potência via Redes Neurais e Sistemas Especialistas Realizada em Nível de Centro de Controle Ghendy.

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1 Estimação da Seção em Falta em Sistemas Elétricos de Potência via Redes Neurais e Sistemas Especialistas Realizada em Nível de Centro de Controle Ghendy C. Junior (doutorando) Jacqueline G. Rolim (orientadora) Hans H. Zürn (co-orientador) Universidade Federal de Santa Catarina Programa de Pós-Graduação em Eng. Elétrica Grupo de Sistemas de Potência

2 Objetivo Desenvolvimento de uma ferramenta computacional de apoio à operação em tempo real de sistemas de energia elétrica, visando estimar o componente em falta com base nos alarmes de disparo de relés e disjuntores. Labspot

3 Descrição do problema SITUAÇÃO: Antes da falta Labspot

4 SITUAÇÃO: Pós falta Alarmes: B1m L2Rs L4Rs : CB4 CB5 CB7 CB9 CB12 CB27 Descrição do problema (continuação) Labspot

5 Descrição do problema (continuação) Prioridade Restaurar o sistema Antes de Restaurar: identificar o(s) componente(es) que estão em falta; hipóteses: B1, B2, L2, L4; B1 e B2; B1 e L2; B1 e L4; B2 e L2; B2 e L4, L2 e L4; B1 e B2 e L2; B1 e B2 e L4; B1 e B2 e L2 e L4; nenhum. efetuar manobras para isolar o componente com defeito; restaurar as partes do sistema atingidas pela falta, mas não estão em falta; deslocar as equipes de manutenção para que o defeito possa ser corrigido; finalmente, restaurar a(as) parte(es) onde ocorreu o defeito. Labspot

6 Benefícios A redução de sobrecarga do operador, por excesso de alarmes, informações e restrições; Prevenção de erros humanos; Mais segurança e agilidade nas decisões operativas; Agilizar o processo de restauração do sistema elétrico. Labspot

7 Problemas envolvidos Falha do relé ou disjuntor e faltas múltiplas; Aquisição de dados corrompidos; Falha no sistema de transmissão de dados; Perda de informações; Subestações que não possuam registro de seqüência de eventos; Dificuldade em simular eventos raros. Labspot

8 Definição do problema A estimação do componente elétrico em falta é definida como um problema de tomada de decisão, onde várias hipóteses (seções em falta), previamente formuladas, competem entre si, cabendo ao operador ou à ferramenta computacional de apoio, selecionar a mais plausível. (PARK et al., 1999) Labspot

9 Métodos de solução A automatização da análise da operação de disjuntores e relés tem sido motivo de pesquisa desde (DYLIACCO & KRAYNAK, 1969) A utilização de técnicas de inteligência artificial (IA) a este tipo de problema teve início no final dos anos 70. (SAKAGUCHI & MATSUMOTO, 1983) Labspot

10 Sistemas especialistas Sistemas especialistas (SE´s) são programas de computador que utilizam métodos de conhecimento ou inferência, para resolver problemas que são suficientemente complexos e exigem significativa capacitação humana na sua solução. Labspot

11 Limitações Incapacidade de generalização; Dificuldade na manutenção das regras; Sistemas especialistas não devem conter informações completas, esgotamento de todas as possibilidades; Nem mesmo um engenheiro experiente detém conhecimento sobre todos os tipos de faltas possíveis. Labspot

12 Redes Neurais Pode-se dizer que redes neurais artificiais consistem em um modo de abordar a solução de problemas de inteligência artificial, onde procura-se construir um computador que tenha circuitos modelando os circuitos cerebrais. Labspot

13 Problemas a serem considerados Uma única rede para todo o sistema considera uma topologia fixa, e necessita ser re-treinada após cada mudança topológica, tornando-se inviável. Obtenção de modelos mais aceitáveis força uma redução na dimensão da rede; Labspot

14 Problemas a serem considerados Necessidade de um algoritmo de treinamento que apresente boas características de convergência. Dados históricos contendo informações sobre faltas seriam o ideal para se treinar a rede. Labspot

15 Metodologia proposta Ativar os modelos neurais de acordo com os alarmes recebidos; Conectar os módulos neurais com o auxílio de um sistema especialista; Tratar das informações de falta externa resultantes dos modelos neurais. Labspot

16 ALARMES (0 ou 1) (relés e disjuntores para cada equipamento elétrico). SF = nº total de equipamentos ATIVAÇÃO DOS MODELOS NEURAIS (linhas, barras e transformadores) DETERMINAÇÃO DA ÁREA DESLIGADADESLIGADA (Topologia da rede desligada) ANÁLISE DAS INFORMAÇÕES DE FALTA EXTERNA EXTERNA RESULTADOS sf=sf+1 sf = SF s n

17 Redes GRNN A rede GRNN (SPECHT, 1991) é uma variação da rede de base radial que apresenta grande capacidade de generalização utilizada principalmente para aproximar funções. Labspot

18 Redes GRNN Labspot

19 Característica Previsão, modelagem, mapeamento, interpolação ou controle; O processo de aprendizado ocorre em um único passo; Apresenta um resultado satisfatório mesmo com poucos exemplos. Labspot

20 Característica O resultado é limitado pelo valor numérico mínimo e máximo das observações. Não converge a um mínimo local da função utilizada como critério de erro. Labspot

21 Característica A principal desvantagem - requer substancial esforço computacional para avaliar novos pontos, quando o conjunto de exemplos utilizados durante o treinamento for muito grande. Labspot

22 Proteção do autotransformador (525/230 kV) Labspot

23 Modelo Neural do autotransformador Labspot

24 Determinação da área desligada 1.Identificar a configuração da rede em estado de operação normal (condições pré-falta); 2.Determinar a configuração pós-falta do subsistema intacto a partir dos estados de disjuntores; 3.Determinar o subsistema desligado comparando as configurações obtidas em 1 e 2. Os elementos desligados são aqueles presentes em 1 e ausentes em 2. Labspot

25 Análise das informações de F_EXT Labspot Teoria da tomada de decisão multi-objetivo. D = O 1 O 2... O r D (a) = min[ O1 (a), O2 (a),..., Or (a)] D (a * ) = max ( D (a))

26 Análise das informações de F_EXT Labspot

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28 Alarmes observadosResultado Redes F. N.F E.S E.R F.I L_JB-BL L_PA-BL L1_JV-BL L2_JV-BL Lista de SuspeitosF_EXT BL230P2 BL230P1 L_JB-BL L_PA-BL L1_JV-BL L2_JV-BL BLTF01 BLTF02 BLTF03 BLTF04 BLA

29 Conclusões capacidade de generalização e supressão de ruído; velocidade de processamento; facilidade de implementação; metodologia independente da configuração da rede elétrica; Labspot

30 Conclusões (continuação) tratar de maneira simples e eficaz as informações de falta externa oriunda dos modelos neurais; imprecisões presentes no alcance dos relés; as faltas múltiplas são tratadas de maneira natural. Labspot

31 Sugestões para futuros trabalhos Labspot Identificar a atuação da proteção por sobrecarga; Inclusão de questões temporais; Classificar as fases em falta; Modelagem dos demais componentes elétricos; Explicações sobre o comportamento dos dispositivos de proteção.


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