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Universidade Federal de Santa Catarina Programa de Pós-Graduação em Eng. Elétrica Grupo de Sistemas de Potência. 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) - PowerPoint PPT Presentation
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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 C. Junior (doutorando)
Jacqueline G. Rolim (orientadora)
Hans H. Zürn (co-orientador)
Universidade Federal de Santa CatarinaPrograma de Pós-Graduação em Eng. ElétricaGrupo de Sistemas de Potência
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
Descrição do problemaSITUAÇÃO: Antes da falta
Labspot
SITUAÇÃO: Pós faltaAlarmes:
B1m
L2Rs
L4Rs
:
:
CB4
CB5
CB7
CB9
CB12
CB27
Descrição do problema (continuação)
Labspot
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
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
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
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
Métodos de solução
A automatização da análise da operação de disjuntores e
relés tem sido motivo de pesquisa desde 1969.
(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
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
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
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
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
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
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
ALARMES (0 ou 1)(relés e disjuntores para cada
equipamento elétrico). SF = nº total de equipamentos
ATIVAÇÃO DOS MODELOSNEURAIS
(linhas, barras e transformadores)
DETERMINAÇÃO DA ÁREA DESLIGADA
(Topologia da rede desligada)
ANÁLISE DAS INFORMAÇÕES
DE FALTA EXTERNA
RESULTADOS
sf=sf+1
sf = SF
s
n
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
Redes GRNN
11
.
.
.
1
1
1
S2
)( nenf
Labspot
)(1
()(ˆ
)2
pa
pawpy
T
)||(||)( 1jjj bpwfpa
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
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
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
Proteção do autotransformador (525/230 kV)
Labspot
Modelo Neural do autotransformador
Labspot
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
Análise das informações de F_EXT
Labspot
Teoria da tomada de decisão multi-objetivo.
D = O1 O2 ... Or
D(a) = min[O1(a), O2(a),..., Or(a)]
D(a*) = max (D(a))
Análise das informações de F_EXT
Labspot
Alarmes observados Resultado RedesF. N.F E.S E.R F.I
L_JB-BL L_PA-BL L1_JV-BL L2_JV-BL
0.01 0.01 0.00 0.97 0.000.01 0.01 0.00 0.97 0.000.01 0.01 0.97 0.00 0.000.01 0.01 0.97 0.00 0.00
Lista de Suspeitos F_EXT BL230P2 BL230P1 L_JB-BL L_PA-BL L1_JV-BL L2_JV-BL BLTF01 BLTF02 BLTF03 BLTF04 BLA138
0.750.75 0.500.500.500.500.500.500.500.500.25
Conclusões
• capacidade de generalização e supressão de ruído;
• velocidade de processamento;
• facilidade de implementação;
• metodologia independente da configuração da rede elétrica;
Labspot
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
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.