Ghendy C. Junior (doutorando) Jacqueline G. Rolim (orientadora) Hans H. Zürn (co-orientador)

1. 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) Jacqueline G. Rolim (orientadora) Hans H. Zürn (co-orientador)

2. Labspot 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.

3. Labspot SITUAÇÃO: Antes da falta Descrição do problema

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

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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)

9. 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)

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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;

14. 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.

15. 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.

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) sf=sf+1 n sf = SF s DETERMINAÇÃO DA ÁREA DESLIGADA (Topologia da rede desligada) ANÁLISE DAS INFORMAÇÕES DE FALTA EXTERNA RESULTADOS

17. Labspot 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.

18. Labspot Redes GRNN

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

20. 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.

21. 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.

22. Labspot Proteção do autotransformador (525/230 kV)

23. Labspot Modelo Neural do autotransformador

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

25. Labspot Análise das informações de F_EXT 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))

26. Labspot Análise das informações de F_EXT

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

30. 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.

31. Labspot Sugestões para futuros trabalhos • 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.