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Aplicação de Sistema Especialista no Diagnóstico da Atuação da Proteção em Subestações Distribuidoras

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Objetivo

• Análise e diagnóstico da atuação da proteção em subestações de distribuição, envolvendo:– Relés de diferentes tecnologias (como

eletromecânica e digital);– Diferentes protocolos de comunicação.

• Facilitar a coleta de dados;• Não necessitar diretamente de um

especialista para análise;• Diminuir o tempo de análise.

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Sistema Desenvolvido

• Ambiente computacional com:– Sistema especialista para a geração de

diagnósticos; – Simulador computadorizado de disjuntor;– Interface OPC multi-driver que coleta os

dados oriundos dos relés;– Programa de apresentação do diagnóstico ao

usuário.

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Funções de Proteção Contempladas

• Sobrecorrente instantâneo de fase (50);

• Sobrecorrente temporizado de fase (51);

• Sobrecorrente instantâneo de neutro (50N);

• Sobrecorrente temporizado de neutro (51N);

• Sobrecorrente temporizado de terra (51GS);

• Religamento (79);

• Bloqueio do alimentador (86A);

• Bloqueio da retaguarda (86T);

• Diferencial (87).

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Plataforma de Testes

• Ambiente físico: configurável para diferentes relés e vários esquemas de proteção.

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Simulador de Disjuntor

Interfaces do simulador de disjuntor

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Simulador de DisjuntorTipo de

acionamento

Nome da

chaveDescrição

Fechamento

SFCM_RChave para simulação de falha do fim de curso do

motor do disjuntor.

SFCB_RChave para simulação de falha no fim de curso das

molas do disjuntor.

SF86T_R

Chave para simulação de bloqueio do trafo. Quando

acionado essa chave, o circuito ficará aberto,

impossibilitando o fechamento do disjuntor.

Abertura

SF27_RChave para simulação de falta de tensão no circuito

Vcc.

SF86T_R

Chave para simulação de bloqueio do trafo. Quando

acionada essa chave é enviado sinal para abertura do

disjuntor.

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Arquitetura Multi-Driver

Servidor OPC e relés

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Arquitetura de Software

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Sistema inteligente

• Desenvolvido em Clips ("C Language Integrated Production System") desenvolvido pela NASA;

• Utiliza técnica de inteligência artificial denominada de sistema especialista;

• Tem por base as regras de produção;

• Em sua base de conhecimento existem regras e fatos.

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Sistema especialista• Base conhecimento formada por regras

obtidas junto a engenheiros e técnicos de proteção e na literatura técnica;

• Identifica problemas relacionados com:– Parametrização curvas de desligamento;– Tempo de operação (Tripping);– Coordenação entre os relés;– Falha de disjuntor (mecanismo de disparo).

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Estrutura do Sistema especialista

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Operação do Sistema especialista (1)

• Recebe o conhecimento do relé envolvido na atuação da proteção e inicia a montagem da base de conhecimento;

• Recebe os fatos: (parâmetros) de curto-circuito, tolerâncias para cálculos, inicialização de variáveis, flags e os desvios operacionais;

• Recebe fatos referentes aos relés e as informações referentes ao relé envolvido na proteção.

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Operação do Sistema especialista (2)

• Recebe as funções especificas de cada módulo, cálculo de sobrecorrente, fasores, curto circuito, números complexos, dentre outras;

• Recebe as regras de definição de módulos, regras de chamada e gravação de arquivos e regras de normalização das variáveis de operação, tempo e de sobrecorrente;

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Operação do Sistema especialista (3)

• A base de conhecimento é filtradas de forma a tratar somente aquelas que são relevantes para o processamento de algoritmos específicos;

• Realiza o processamento de inferência, montando o diagnóstico;

• Apresenta o diagnóstico e finaliza o processamento.

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Diagnósticos

• Verificação da atuação da proteção: – Quando atuada a proteção do relé, será feito uma verificação se o mesmo atuou

conforme seu ajuste, podendo haver entre as possibilidades do mesmo ter atuado abaixo do seu ajuste, acima do seu ajuste ou até mesmo não ter atuado;

• Verificação de coordenação dos relés: – Através dos valores de ajustes de operação dos relés será possível traçar suas

curvas e verificar se os mesmos estão coordenados entre si e com o resto da subestação;

• Evolução da falta: – Através de uma única base de tempo, tendo todos os relés sincronizados, será

possível descriminar por ordem cronológica a atuação de todos os relés dentro da subestação;

• Comportamento do disjuntor durante a atuação da proteção:– Cada disjuntor terá seus contatos e chaves monitorados, tornando-se possível

apontar o motivo do mesmo não ter respondido após a atuação de um relé ou religador.

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Sistema Especialista

• No código do sistema especialista existem:– 8.843 linhas de código;– 401 regras;– 92 funções;– 105 fatos.

• Duração de um processamento manual é inferior a 1 segundo, em equipamento:– Intel(R) Pentiun(R) Dual;– CPU T230 @ 1.73GHz 1,99 GB RAM– Microsoft Windons XP Versão 2002, service Pack 3.

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Exemplo de Tela do CLIPS

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Resultados (1)

• Identificação no diagnóstico de erros nos ajustes, ou em parâmetros dos relés de proteção;

• Diminuição no tempo de análise dos eventos por parte dos profissionais de proteção;

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Resultados (2)

• O sistema especialista apresentou resultados satisfatórios;

• O sistema especialista não analisou de forma adequada uma classe de problemas gerados pela forma de operação, e atualização das variáveis internas de alguns relés.

• Também foi notada a geração de diagnósticos errados resultantes de uma classe de problemas relacionados às limitações de alguns protocolos.

• ModBus não carrega o time stamp, por exemplo

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Melhoramentos futuros ...

• Ampliação dos tipos de relés testados;

• Tratar os problemas citados melhorando a forma de aquisição de fatos que alimentam o sistema especialista;

• Ferramenta para construção e atualização da base de conhecimento;

• Apresentação visual dos resultados obtidos.

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Obrigado!!!