SILVA, K. Q. Sistema de proteção adaptativa. 2014. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-22T11:48:40Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_kqsilva.pdf: 1586650 bytes, checksum: 8a859b5a35e52869617f7ed06ed43bb2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-24T11:21:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_kqsilva.pdf: 1586650 bytes, checksum: 8a859b5a35e52869617f7ed06ed43bb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-24T11:21:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_kqsilva.pdf: 1586650 bytes, checksum: 8a859b5a35e52869617f7ed06ed43bb2 (MD5) Previous issue date: 2014-11-27 / 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 propõe um sistema de proteção adaptativa (SPA) desenvolvido em Matlab com o intuito de tornar a rede elétrica inteligente para maior flexibilidade confiabilidade e segurança do sistema elétrico de potência o sistema de proteção proposto é capaz de auxiliar no estudo de proteção para a escolha dos ajustes a serem inseridos no relé uma vez que os relés da rede elétrica estejam parametrizados a proteção adaptativa é responsável por discernir entre uma mudança de grupo de ajuste ou envio de novos ajustes essa decisão é tomada pelo SPA no centro de controle e enviada aos relés da rede em tempo real o SPA foi testado em uma rede de distribuição de média tensão e o envio de mudança de ajuste da proteção foi validado em relé SEL-751 usando comunicação via Telnet com base nos testes realizados o SPA proposto atuou corretamente garantindo seletividade e coordenação do sistema de proteção

Este trabalho apresenta uma metodologia computacional para coordenação automática de dispositivos de proteção contra sobrecorrente em sistemas elétricos industriais radiais, tendo como principais vantagens a exatidão nos cálculos dos ajustes e a proposição automática de soluções para eventuais problemas de coordenação, sempre que possível. A metodologia é utilizada tanto para proteção individual contra sobrecorrente dos equipamentos quanto para coordenação dos dispositivos de proteção do sistema. É feito um estudo detalhado dos requisitos de proteção de sobrecorrente dos equipamentos empregados em sistemas elétricos industriais, como motor, cabo e transformador, bem como dos dispositivos mais utilizados, fusível e disjuntor de baixa tensão, com ênfase para a proteção por meio de relés digitais de sobrecorrente. O método é usado para o desenvolvimento de uma ferramenta computacional. Há uma exposição dos algoritmos utilizados para busca e cálculo dos ajustes dos dispositivos de cada equipamento. Por fim é realizado um teste da ferramenta com dois exemplos de sistemas elétricos industriais, mostrando que o mesmo apresenta bom desempenho quanto à exatidão no cálculo dos ajustes e na redução do tempo despendido em estudos de coordenação da proteção e seletividade. / This work presents a computational methodology for automatic overcurrent coordination of protection devices in radial industrial electrical systems, which main advantages are the accuracy in the devices\' settings calculation and the automatic proposition of solutions to coordination problems, whenever it is possible. The methodology is used both for equipment individual overcurrent protection and for protection devices coordination. A detailed study of the overcurrent protection requirements of the equipments used in industrial electrical systems, such as motor, cable and transformer is carried out, as well as of the most used protection devices, fuses and low voltage circuit breaker, with emphasis on the protection by means of overcurrent digital relays. The method is used to develop a computational tool. There is an explanation of the search and settings calculation algorithms applied to the devices of each equipment. Finally, two examples of industrial electrical systems are used to assess the performance of the proposed methodology. It is shown that it presents good performance on the accuracy in the calculation of the devices settings and on amount of time spent on protection coordination and selectivity studies.

A proteção diferencial é o esquema preferido para proteção de equipamentos e linhas de transmissão. A proteção diferencial exige que informações de todos terminais de zona sob proteção sejam usados para calcular a corrente diferencial. Se esta corrente excede um determinado limite significa que uma falta pode existir na zona protegida. Tais cálculos devem ser executados em cada terminal, consequentemente deve existir um rápido canal de comunicação entre todos os terminais de linha. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do algoritmo de uma proteção diferencial digital de linhas de transmissão com compensação em série. O algoritmo proposto foi implementado em Matlab e foi testado com os mais diferentes tipos de faltas simuladas no programa ATP (Alternative Transients Program). Os resultados comprovam o correto funcionamento do algoritmo. O uso de tecnologias atuais de sincronização por GPS (Global Positioning System) e transmissão de dados em banda larga, resolvem antigos problemas da implementação de proteções diferenciais em linhas de transmissão. / The differential protection is the preferred scheme to protect equipment and transmission lines. The differential protection needs information from all terminals of a protected zone to be used to calculate the differential current. If the current exceeds the threshold level, it means that a fault may exist in the protected zone. These computations must be made on each terminal, consequently a fast communication channel connecting all terminals must exist. This work presents the development of a digital differential protection algorithm for series compensated transmission lines. The algorithm was implemented in Matlab and it was tested with the most different variety of faults simulated with ATP (Alternative Transients Program) software. The results proved the correct operation of the algorithm. The use of modern technologies of synchronization such as GPS (Global Positioning System) and data transmission by wide band solved old problems presented by the implementation of differential protection in transmission lines.

Este trabalho apresenta uma metodologia computacional para coordenação automática de dispositivos de proteção contra sobrecorrente em sistemas elétricos industriais radiais, tendo como principais vantagens a exatidão nos cálculos dos ajustes e a proposição automática de soluções para eventuais problemas de coordenação, sempre que possível. A metodologia é utilizada tanto para proteção individual contra sobrecorrente dos equipamentos quanto para coordenação dos dispositivos de proteção do sistema. É feito um estudo detalhado dos requisitos de proteção de sobrecorrente dos equipamentos empregados em sistemas elétricos industriais, como motor, cabo e transformador, bem como dos dispositivos mais utilizados, fusível e disjuntor de baixa tensão, com ênfase para a proteção por meio de relés digitais de sobrecorrente. O método é usado para o desenvolvimento de uma ferramenta computacional. Há uma exposição dos algoritmos utilizados para busca e cálculo dos ajustes dos dispositivos de cada equipamento. Por fim é realizado um teste da ferramenta com dois exemplos de sistemas elétricos industriais, mostrando que o mesmo apresenta bom desempenho quanto à exatidão no cálculo dos ajustes e na redução do tempo despendido em estudos de coordenação da proteção e seletividade. / This work presents a computational methodology for automatic overcurrent coordination of protection devices in radial industrial electrical systems, which main advantages are the accuracy in the devices\' settings calculation and the automatic proposition of solutions to coordination problems, whenever it is possible. The methodology is used both for equipment individual overcurrent protection and for protection devices coordination. A detailed study of the overcurrent protection requirements of the equipments used in industrial electrical systems, such as motor, cable and transformer is carried out, as well as of the most used protection devices, fuses and low voltage circuit breaker, with emphasis on the protection by means of overcurrent digital relays. The method is used to develop a computational tool. There is an explanation of the search and settings calculation algorithms applied to the devices of each equipment. Finally, two examples of industrial electrical systems are used to assess the performance of the proposed methodology. It is shown that it presents good performance on the accuracy in the calculation of the devices settings and on amount of time spent on protection coordination and selectivity studies.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-24T15:00:02Z No. of bitstreams: 1 Ronnie.pdf: 3320281 bytes, checksum: 56be4f928c1366ece428d2ae6caf9627 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-24T15:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ronnie.pdf: 3320281 bytes, checksum: 56be4f928c1366ece428d2ae6caf9627 (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / This work aims to monitor and analyze the data from the instrumentation system of a substation as a way to identify false alarms, which can result in a decision by the mistaken maintenance and operation. This project was conceived because of the need for a research and development project which is called Maintenance Management Center (MMC) whose overall objective is to assist in the maintenance of their equipment operational intervention. Data is extracted from the automation system that has digital relay protection function and measurement of the electric grid, passing through a sequence of data processing to achieve the results that will serve for the detection and diagnosis of faults. We applied methods based on quantitative model by transforming the data system of continuous variables (SVC) and qualitative data by transforming the system of discrete event (SDE) applying analytical redundancy techniques and neural networks respectively, thus aiming a simplified model for detection and diagnosis fault (DDF). The model has been designed taking into account the characteristics DDF due to its stages, thereby providing a good system failure recovery. Know filter if certain event is real or a false alarm is not an easy task, but this system will have to meet this purpose. Technological resources are used fairly consolidated in the industrial process for the integration of the solution, because the time factor and information processing are critical in the results generated by the system recovery. Another key point of this trial was to have developed a system based on experiential knowledge, because it has higher robustness in results. / Este trabalho tem como objetivo monitorar e analisar os dados provenientes do sistema de instrumentação de uma subestação como forma de identificar falsos alarmes, que pode acarretar em uma tomada de decisão equivocada por parte da manutenção e operação. Este projeto foi concebido devido à necessidade de um projeto de pesquisa e desenvolvimento que se intitula Centro de Gestão da Manutenção (CGM) cujo objetivo global é auxiliar a manutenção na intervenção operacional de seus equipamentos. Os dados são extraídos do sistema de automação provenientes dos reles digitais que tem função de proteção e medição da rede elétrica, passando por um sequencia de transformação dos dados até chegar aos resultados, que servirá para detecção e diagnostico de falhas. Foram aplicados métodos baseados no modelo quantitativo através da transformação dos dados do sistema de variáveis contínuas (SVC) e qualitativo através da transformação dos dados do sistema de eventos discretos (SED) aplicando técnicas de redundância analítica e redes neurais respectivamente, objetivando assim um modelo simplificado para detecção e diagnóstico da falha (DDF). O modelo foi concebido levando em consideração as características DDF decorrente de suas etapas, propiciando assim um bom sistema de recuperação de falha. Saber filtrar se determinado evento é real ou um falso alarme não é uma tarefa fácil, porém este sistema terá que atender este propósito. Foram utilizados recursos tecnológicos bastante consolidados no processo industrial para garantir a integração da solução, pois o fator tempo e o processamento da informação são decisivos nos resultados gerados pelo sistema de recuperação. Outro ponto fundamental neste trabalho foi ter desenvolvido um sistema baseado no conhecimento experimental, pois se tem maior robustez nos resultados.

A proteção diferencial é o esquema preferido para proteção de equipamentos e linhas de transmissão. A proteção diferencial exige que informações de todos terminais de zona sob proteção sejam usados para calcular a corrente diferencial. Se esta corrente excede um determinado limite significa que uma falta pode existir na zona protegida. Tais cálculos devem ser executados em cada terminal, consequentemente deve existir um rápido canal de comunicação entre todos os terminais de linha. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do algoritmo de uma proteção diferencial digital de linhas de transmissão com compensação em série. O algoritmo proposto foi implementado em Matlab e foi testado com os mais diferentes tipos de faltas simuladas no programa ATP (Alternative Transients Program). Os resultados comprovam o correto funcionamento do algoritmo. O uso de tecnologias atuais de sincronização por GPS (Global Positioning System) e transmissão de dados em banda larga, resolvem antigos problemas da implementação de proteções diferenciais em linhas de transmissão. / The differential protection is the preferred scheme to protect equipment and transmission lines. The differential protection needs information from all terminals of a protected zone to be used to calculate the differential current. If the current exceeds the threshold level, it means that a fault may exist in the protected zone. These computations must be made on each terminal, consequently a fast communication channel connecting all terminals must exist. This work presents the development of a digital differential protection algorithm for series compensated transmission lines. The algorithm was implemented in Matlab and it was tested with the most different variety of faults simulated with ATP (Alternative Transients Program) software. The results proved the correct operation of the algorithm. The use of modern technologies of synchronization such as GPS (Global Positioning System) and data transmission by wide band solved old problems presented by the implementation of differential protection in transmission lines.

Atualmente existem diferentes ferramentas computacionais para auxílio nos estudos de coordenação da proteção, que permitem traçar as curvas dos relés, de acordo com os parâmetros escolhidos pelos projetistas. Entretanto, o processo de escolha das curvas consideradas aceitáveis, com um elevado número de possibilidades e variáveis envolvidas, além de complexo, requer simplificações e iterações do tipo tentativa e erro. Neste processo, são fatores fundamentais tanto a experiência e o conhecimento do especialista, quanto um árduo trabalho, sendo que a coordenação da proteção é qualificada pela IEEE Std. 242 como sendo mais uma arte do que uma ciência. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo genético e de um algoritmo inspirado em otimização por colônia de formigas, para automatizar e otimizar a coordenação da função de sobrecorrente de fase de relés digitais microprocessados (IEDs), em subestações industriais. Seis estudos de caso, obtidos a partir de um modelo de banco de dados, baseado em um sistema elétrico industrial real, são avaliados. Os algoritmos desenvolvidos geraram, em todos os estudos de caso, curvas coordenadas, atendendo a todas as restrições previamente estabelecidas e as diferenças temporais de atuação dos relés, no valor de corrente de curto circuito trifásica, apresentaram-se muito próximas do estabelecido como ótimo. As ferramentas desenvolvidas demonstraram potencialidade quando aplicadas nos estudos de coordenação da proteção, tendo resultados positivos na melhoria da segurança das instalações, das pessoas, da continuidade do processo e do impedimento de emissões prejudiciais ao meio ambiente. / Nowadays there are several computational tools applied to the protection coordination studies, which allow observe the curves of the relays, according to the parameters chosen by the designers. However, the process of choosing the curves considered acceptable, with a great number of possibilities and variables involved, is difficult and, moreover, requires simplifications and some trial and error iterations. In this process, the key factors are the expert experience and knowledge as well as a hard work. The protection coordination is described by IEEE Std. 242 as more of an art than a science. This paper presents the development of a genetic algorithm and an algorithm based on an ant colony optimization to automate and optimize the coordination of overcurrent curves using intelligent electronic devices (IEDs) in industrial substations. Six case studies, obtained from a database model based on an actual industrial electrical system, were evaluated. The developed algorithms generated, in all case studies, coordinated curves, complying with all previous established restrictions. The temporal differences of the curves, at three-phase short circuit current values, were very close to the set as optimal. The developed tools are a valuable contribution to the protection coordination studies, improving the safety of the equipment and the people, the process reliability and the prevention of harmful emissions to the environment.

Atualmente existem diferentes ferramentas computacionais para auxílio nos estudos de coordenação da proteção, que permitem traçar as curvas dos relés, de acordo com os parâmetros escolhidos pelos projetistas. Entretanto, o processo de escolha das curvas consideradas aceitáveis, com um elevado número de possibilidades e variáveis envolvidas, além de complexo, requer simplificações e iterações do tipo tentativa e erro. Neste processo, são fatores fundamentais tanto a experiência e o conhecimento do especialista, quanto um árduo trabalho, sendo que a coordenação da proteção é qualificada pela IEEE Std. 242 como sendo mais uma arte do que uma ciência. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo genético e de um algoritmo inspirado em otimização por colônia de formigas, para automatizar e otimizar a coordenação da função de sobrecorrente de fase de relés digitais microprocessados (IEDs), em subestações industriais. Seis estudos de caso, obtidos a partir de um modelo de banco de dados, baseado em um sistema elétrico industrial real, são avaliados. Os algoritmos desenvolvidos geraram, em todos os estudos de caso, curvas coordenadas, atendendo a todas as restrições previamente estabelecidas e as diferenças temporais de atuação dos relés, no valor de corrente de curto circuito trifásica, apresentaram-se muito próximas do estabelecido como ótimo. As ferramentas desenvolvidas demonstraram potencialidade quando aplicadas nos estudos de coordenação da proteção, tendo resultados positivos na melhoria da segurança das instalações, das pessoas, da continuidade do processo e do impedimento de emissões prejudiciais ao meio ambiente. / Nowadays there are several computational tools applied to the protection coordination studies, which allow observe the curves of the relays, according to the parameters chosen by the designers. However, the process of choosing the curves considered acceptable, with a great number of possibilities and variables involved, is difficult and, moreover, requires simplifications and some trial and error iterations. In this process, the key factors are the expert experience and knowledge as well as a hard work. The protection coordination is described by IEEE Std. 242 as more of an art than a science. This paper presents the development of a genetic algorithm and an algorithm based on an ant colony optimization to automate and optimize the coordination of overcurrent curves using intelligent electronic devices (IEDs) in industrial substations. Six case studies, obtained from a database model based on an actual industrial electrical system, were evaluated. The developed algorithms generated, in all case studies, coordinated curves, complying with all previous established restrictions. The temporal differences of the curves, at three-phase short circuit current values, were very close to the set as optimal. The developed tools are a valuable contribution to the protection coordination studies, improving the safety of the equipment and the people, the process reliability and the prevention of harmful emissions to the environment.