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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!!!