Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / It is common the occurence of permanent faults in power distribution systems. In a typical radial power distribution system when the fault protection system operates, may cause power-off not only in the fault section, but also to all customers downstream the fault.Through disjunction devices normally closed along the feeder, and normaly open on its edges, is possible to isolate the faulty sector and reenergize the healthy ones, reducing the number of customers affected by a fault. Network operators normally do this procedure manually and in addition to demand a considerable ammount of time, is subject to errors on the part of the operator. In order to automate the analisys of the network and provided it of self-healing capacity, various methods have been proposed to solve this matter. Most of these approaches adopts a centralized strategy and do not address the aspect of electric power grid self-healing. In this work is proposed an approach that uses multi-agent systems for self-healing purposes of power distribution systems. Multi-agent are highly suitable for modelling distributed systems in the smart grid domain. For a safe recovery and without violation of operational restrictions the feeder agents perform an evaluation before device agents send any command to the network switches. The proposed multi-agent system is implemented in a agentâs development platform proposed in this work that uses the Python programming language. The platform is called PADE, Python Agent DEvelpment framework. The computer representation of the network, without simplifications, is accomplished by a data encoding based on the theory of graphs and named node-depth representation that serves as a basis for the development of an API of network representation that models each of the required components in the restoration analysis. The device agents communicate with IED that in turn control the switches in the network, by means of IEC 61850 protocols: GOOSE and MMS. To validate the proposed approach, computer simulations are performed using a simplified distribution power grid as a case study and a test platform with relay test case, protection and control IED, managed switch and embedded systems. / à comum a ocorrÃncia de faltas permanentes no sistema de distribuiÃÃo de energia elÃtrica. Por tratar-se de um sistema radial, a atuaÃÃo da proteÃÃo para estas faltas causa a desenergizaÃÃo nÃo sà do setor em falta, mas de todos os consumidores a jusante do setor onde ocorreu a falta. Fazendo uso dos dispositivos de disjunÃÃo normalmente fechados ao longo do alimentador e normalmente abertos nas suas bordas à possÃvel isolar o setor sob falta e re-energizar os setores sÃos, reduzindo o nÃmero de consumidores afetados por um defeito. Este procedimento à normalmente feito pelos operadores da rede, e alÃm de demandar um tempo considerÃvel, està sujeito à erros por parte do operador. No sentido de tornar automÃtica as anÃlises de restauraÃÃo da rede e prover o sistema da capacidade de auto-cura, tÃm sido propostas diversas metodologias para o problema. A maioria destas abordagens adota uma estratÃgia centralizada e nÃo abordam o aspecto de auto-cura da rede elÃtrica. Neste trabalho, à proposta uma abordagem utilizando sistemas multiagentes para recomposiÃÃo de setores de alimentadores de distribuiÃÃo de energia elÃtrica. A tÃcnica de sistemas multiagentes vem se mostrando bastante promissora no desenvolvimento de sistemas distribuÃdos em um contexto de redes elÃtricas inteligentes. Para que a recomposiÃÃo ocorra sem a violaÃÃo das restriÃÃes operacionais e de forma coerente, sÃo feitas anÃlises pelos agentes alimentadores antes que qualquer comando seja enviado para as chaves do sistema por meio de agentes dispositivo. O sistema multiagente proposto à implementado em uma plataforma de desenvolvimento de agentes proposta neste trabalho e que utiliza a linguagem de programaÃÃo Python. A plataforma tem o nome de PADE, Python Agent DEvelpment framework. A representaÃÃo computacional sem simplificaÃÃes da rede à proporcionada por uma codificaÃÃo de dados apoiada na teoria de grafos e denominada RepresentaÃÃo NÃ-Profundidade, que serve de base para o desenvolvimento de uma API de representaÃÃo da rede-elÃtrica que modela cada um dos componentes necessÃrios nas anÃlises de recomposiÃÃo. Ao agente dispositivo à dada a possibilidade de comunicaÃÃo com IED, que controlam as chaves do sistema, por meio dos protocolos da norma IEC 61850: GOOSE e MMS. Para validar a metodologia proposta sÃo realizadas simulaÃÃes computacionais utilizando uma rede de distribuiÃÃo simples como caso base e uma plataforma de testes com: mala de testes de relÃs, IED de proteÃÃo e controle de mercado, switch gerenciÃvel e placas de desenvolvimento de sistemas embarcados.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / In the context of the current modernization process through which the electrical power systems go through, the concept of Smart Grids and their foundations serve as guidelines. In the search for interoperability, communication between heterogeneous systems has been the subject of constant and increasing developments. Under this scenario, the work presented in this dissertation focuses primarily on the study and application of the data model contained in the IEC 61970 series of standards, best known as the Common Information Model (CIM). With this purpose, the general aspects of the standard are exposed and assisted by the concepts of UML and XML, which are essential for a complete understanding of the model. Certain features of the CIM, as its extensibility and generality are emphasized, which qualify it as ideal data model for the establishment of interoperability. In order to exemplify the use of the model, a case study was performed which modeled an electrical distribution network in medium voltage so as to make it suitable for integration with a multi-agent system in a standardized format and, consequently, adequate to interoperability. The complete process of modeling an electrical network using the CIM is shown. Finally, the development of an interface is proposed as a mechanism that enables human intervention in the data flow between the integrated systems. The use of PHP with a MySQL database, are justified because of their suitability in various usage environments. / No processo atual de modernizaÃÃo pelo qual passam os sistemas de energia elÃtrica, o conceito de Redes ElÃtricas Inteligentes e seus fundamentos tÃm servido de diretrizes. Na busca pela interoperabilidade, a comunicaÃÃo entre sistemas heterogÃneos tem sido objeto de constantes e crescentes avanÃos. Este trabalho tem como objetivo o estudo e a aplicaÃÃo do modelo de dados da sÃrie de normas IEC 61970, denominado Common Information Model (CIM). Com esse objetivo, os aspectos gerais da norma sÃo apresentados, auxiliados pelos conceitos de UML (Unified Modeling Language) e XML (eXtensible Markup Language), essenciais para a compreensÃo integral do modelo. Determinadas caracterÃsticas do modelo CIM, como sua extensibilidade e generalidade, sÃo enfatizadas, as quais o credenciam como modelo com excelentes caracterÃsticas para o estabelecimento da interoperabilidade. Com o intuito de exemplificar a utilizaÃÃo do modelo, realizou-se um estudo de caso em que se modelou uma rede elÃtrica de distribuiÃÃo em mÃdia tensÃo de maneira a tornÃ-la prÃpria para integraÃÃo com um sistema multiagente em um formato padronizado e, consequentemente, adequado à interoperabilidade. O processo completo de modelagem da rede elÃtrica utilizando o CIM foi demonstrado. Por fim, uma interface foi desenvolvida como mecanismo de manipulaÃÃo dos dados nos documentos XML que possam fazer parte do fluxo de informaÃÃes. A utilizaÃÃo do PHP, juntamente com um banco de dados MySQL, à justificada em decorrÃncia de sua adequaÃÃo de uso em ambientes diversos. Os conjuntos formados pela interface, simulador da rede elÃtrica e sistema multiagente para recomposiÃÃo automÃtica, constituÃram um sistema cujas informaÃÃes foram plenamente integradas.

Durante muito tempo a manutenÃÃo do sistema de distribuiÃÃo do campus do Pici da Universidade Federal do Cearà - UFC foi de responsabilidade da Companhia EnergÃtica do Cearà â Coelce, pela parceria entre os governos federal e estadual. No entanto, com a privatizaÃÃo da Coelce no ano de 1998, a UFC assumiu essa demanda e por muitos anos, por falta de recursos e planejamento, fez-se apenas intervenÃÃes corretivas emergenciais na infraestrutura existente, resultando em vÃrios problemas na continuidade de suprimento. Felizmente, os Ãltimos gestores atentaram para o problema e muitos investimentos na rede de distribuiÃÃo em mÃdia tensÃo estÃo sendo realizados, visando à modernizaÃÃo e melhoria da seguranÃa, disponibilidade e continuidade do suprimento de energia elÃtrica do campus do Pici. Estas aÃÃes tÃm embasamento tÃcnico nos estudos realizados pelo Departamento de Engenharia ElÃtrica em parceria com o setor de engenharia da UFC (UFC-Infra). Nesse contexto, foi idealizada e està em fase de implantaÃÃo uma subestaÃÃo de 69-13,8 kV, composta de dois transformadores de 5/6,25 MVA, sendo um de reserva, trÃs saÃdas de alimentadores e nove religadores distribuÃdos ao longo da rede de mÃdia tensÃo em 13,8 kV do campus. Este sistema serà operado, supervisionado e controlado por um sistema SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition), desenvolvido na plataforma comercial Elipse Power, utilizando o banco de dados Microsoft SQL Server 2012 â versÃo Express. No Ãmbito da automaÃÃo, foi desenvolvida e integrada ao SCADA, via comunicaÃÃo OPC (Open Platform Communications), uma funÃÃo avanÃada denominada, Sistema de RecomposiÃÃo AutomÃtica (SRA-PICI). O SRA-PICI foi desenvolvido em linguagem C#, utilizando o programa Microsoft Visual Studio 2010, modelado em Redes de Petri Coloridas, e testado usando a ferramenta de anÃlise CPN Tools. Para integraÃÃo dos aplicativos SCADA e SRA foi utilizado o protocolo aberto OPC que especifica a comunicaÃÃo de dados em tempo real entre um elemento fonte e um elemento receptor de diferentes fabricantes. Testes de validaÃÃo do SRA e da comunicaÃÃo entre os aplicativos foram realizados em laboratÃrio, que atestam o sucesso da implementaÃÃo e abrem perspectivas importantes para avanÃar na direÃÃo de uma rede elÃtrica inteligente para o campus do Pici. / For a long time the maintenance of the power distribution system of the Pici Campus of the Federal University of Cearà - UFC was the responsibility of the Energy Company of Cearà - Coelce, by the partnership between the federal and state governments. However, with the privatization of Coelce in 1998, the UFC assumed that demand and for many years, due to lack of resources and planning, only the emergency and corrective interventions have taken place, thereby have emerged several problems in continuous supply. Fortunately, the last managers have paid attention to the problem and many investments in the medium voltage distribution network are being carried out, aimed at modernizing and improving security, availability and continuity of energy supply of Pici campus. These actions were based on technical studies conducted by the Department of Electrical Engineering in partnership with the engineering sector of the UFC (UFC-Infra). In this context, was designed and is being implemented a power substation of 69 to 13.8 kV, with two transformers of 5 / 6.25 MVA, , three outputs feeders and nine reclosers distributed throughout the medium voltage distribution network of the campus. This system will be operated, supervised and controlled by a SCADA system (Supervisory Control and Data Acquisition), developed in the commercial platform Elipse Power using the Microsoft SQL Server 2012 database - Express version. In the field of automation, it was developed and integrated into the SCADA via OPC (Open Communications Platform), an advanced function called Automatic Restoration System (ARS-PICI). The ARS-PICI was developed in C # using Microsoft Visual Studio 2010 program, modelled on Colored Petri Nets, and tested using the CPN Tools analysis program. For integration of the SCADA and the ARS application software was used the OPC open protocol that specifies the real time data communication between a source element and a receiving element from different manufacturers. Validation tests of the ARS and communication between the software SCADA-ARS were performed in the laboratory, attesting to the successful implementation and opening important perspectives to advance toward a smart grid to the campus of the Pici.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / This paper proposes an adaptive protection system (SPA) developed in Matlab, in order to make the smart grid for greater flexibility reliability and security of the electric power system the protection system proposed is able to assist in the study of protection by the choice of settings to be entered in the relay once the mains relays are parameterized adaptive protection is responsible for discerning between a change of setting group or send new settings this decision is taken by the SPA in the control center and sent to the grid relays in real time the SPA was tested in a medium voltage distribution grid and the sending of change protection setting was validated using SEL-751 relay using communication via Telnet based on testing the proposed SPA acted properly ensuring selectivity and coordination of the protection system / Este trabalho propÃe um sistema de proteÃÃo adaptativa (SPA) desenvolvido em Matlab com o intuito de tornar a rede elÃtrica inteligente para maior flexibilidade confiabilidade e seguranÃa do sistema elÃtrico de potÃncia o sistema de proteÃÃo proposto à capaz de auxiliar no estudo de proteÃÃo para a escolha dos ajustes a serem inseridos no relà uma vez que os relÃs da rede elÃtrica estejam parametrizados a proteÃÃo adaptativa à responsÃvel por discernir entre uma mudanÃa de grupo de ajuste ou envio de novos ajustes essa decisÃo à tomada pelo SPA no centro de controle e enviada aos relÃs da rede em tempo real o SPA foi testado em uma rede de distribuiÃÃo de mÃdia tensÃo e o envio de mudanÃa de ajuste da proteÃÃo foi validado em relà SEL-751 usando comunicaÃÃo via Telnet com base nos testes realizados o SPA proposto atuou corretamente garantindo seletividade e coordenaÃÃo do sistema de proteÃÃo