BR102013008594B1

BR102013008594B1 - Sistema e método para diagnósticos automáticos e em tempo real em redes elétricas

Info

Publication number: BR102013008594B1
Application number: BR102013008594-4A
Authority: BR
Inventors: Antonio Sérgio De Araújo; Maria Do Socorro Cavalcanti De Melo; Marcus Costa Sampaio; Alexandre Nobrega Duarte; Eloi Rocha Neto; Jacques Philippe Sauvé; Jorge César Abrantes De Figueiredo; Pedro Sergio Nicolletti; Stéfani Silva Pires; Walfredo Da Costa Cirne Filho
Original assignee: Companhia Hidro Elétrica Do São Francisco - Chesf
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2021-06-01
Also published as: EP2985920A1; CN105379135B; BR102013008594A2; EP2985920A4; CN105379135A; EP2985920B1; US20160054372A1; WO2014165957A1

Abstract

sistema e método para diagnósticos automáticos e em tempo real em redes elétricas a presente invenção proporciona um sistema e método para realizar diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes elétricas, como por exemplo, redes de transmissão e geração de energia elétrica. o sistema e método da invenção compreende o uso de regras genéricas que consistem na correlação de eventos, especialmente aplicadas em redes elétricas com constantes modificações de topologia.

Description

Campo da Invenção

A presente invenção se situa no campo da Engenharia Elétrica Mais especificamente, a presente invenção proporciona um sistema e método para realizar diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes elétricas como, por exemplo, redes de transmissão e geração de energia elétrica. O sistema e método da invenção compreende o uso de "regras genéricas”, que compatibilizam as enormes quantidades de pontos de diagnóstico com as capabilidades de sistemas, de forma a proporcionar a correlação de eventos, especialmente aplicados para redes elétricas com constantes modificações de topologia.

Antecedentes da Invenção

Os centros de supervisão e controle das modernas redes de transmissão e distribuição de energia elétrica têm a complexa tarefa de gerenciar redes grandes e geograficamente abrangentes. Tais centros adquirem uma grande quantidade de dados sobre a rede elétrica, possibilitando assim o diagnóstico e a localização de condições de anormalidade no sistema. Nos centros de controle modernos existem sistemas responsáveis pelo acompanhamento da carga no sistema, pela análise de contingências, pela análise de curtos- circuitos, dentre outras funções. Entretanto, o conhecimento especialista de operadores humanos ainda é indispensável para supervisionar o sistema e tomar decisões críticas, principalmente em situações de emergência. Em tais situações, são normalmente geradas grandes quantidades de eventos (indicando situações potencialmente anormais), um efeito cascata muitas vezes originado por uma única falha. Existem registros de situações criticas em centros de controle em que os operadores receberam mais de 1.500 eventos em um único segundo.

O grande volume de eventos em situações críticas é um problema para a operação do sistema, pois aumenta o tempo de diagnóstico e de reação dos operadores, que têm que “digerir" todo o surto de eventos para identificar os reais problemas no sistema. Dessa forma, nos momentos críticos, quando, devido à gravidade da situação e à quantidade de clientes afetados, o diagnóstico deve ser realizado o mais rápido possível para que ações corretivas possam ser executadas, o tempo levado pelos operadores para descobrir o que está realmente acontecendo na rede elétrica é muito maior. Além disso, humanos estão sujeitos a cometer erros em situações de estresse, e um diagnóstico incorreto pode agravar ainda mais a situação uma vez que uma ação corretiva equivocada pode danificar um equipamento ou propagar os efeitos de uma falha localizada para outras partes do sistema.

Empresas e grupos de pesquisa têm pesquisado e desenvolvido técnicas e aplicações para o diagnóstico de falhas em diversos tipos de redes como redes de computadores, redes elétricas e redes de telecomunicações. Aparentemente eles não têm considerado a possibilidade de aplicar uma técnica ou aplicação desenvolvida para um tipo de rede nos demais tipos. Mais precisamente, a maioria das técnicas de diagnóstico e correlação de eventos utilizados em redes de computadores e redes de telecomunicações não tem sido aplicada no diagnóstico de falhas em redes elétricas, apesar de não existir nenhum impedimento teórico para isso. Talvez por esse fato exista um razoável número de aplicações comerciais para diagnóstico de falhas em redes de computadores e redes de telecomunicações, e um número bastante reduzido de aplicações para redes elétricas. Além disso, um outro problema é o número excessivo de regras para modelar um único problema.

O raciocínio envolvido no diagnóstico de falhas em sistemas de potência é eminentemente simbólico, o que viabiliza a sua automatização através de sistemas. Esse fato levantou a possibilidade de se utilizarem aplicações baseadas em conhecimento para o processamento automático de eventos, permitindo associar uma série de eventos correlates com uma única causa-raiz.

Um fator crucial para o sucesso de um sistema de correlação de eventos é a escolha de uma técnica de correlação de eventos que seja adequada ao ambiente no qual o sistema vai realizar seus diagnósticos.

Devido à existência de uma base de conhecimento parcial na forma de regras de correlação, criada para um projeto anterior não completado, escolheu-se a técnica mais fácil de ser implementada de acordo com a situação: o raciocínio baseado em regras. Outra vantagem dessa escolha é o fato de o cliente já ter uma experiência anterior na confecção das regras, o que facilitaria a complementação da base de conhecimento. Porém essa escolha resultou em dois grandes problemas: • O grande número de regras necessárias para modelar os problemas da rede; • Manutenções constantes devido a modificações na topologia da rede.

Por exemplo, para modelar apenas as falhas da parte ínfima linhas de transmissão supervisionadas atualmente, são necessárias 1.334 regras. Supondo que cada um dos centros regionais tenha aproximadamente o mesmo número de equipamentos e que as regras de linhas de transmissão representem metade do total de regras de cada centro, pode-se estimar que seriam necessárias mais de 10.000 regras para modelar todos os problemas de todos os equipamentos da rede de transmissão.

Em um caso específico, por exemplo, somente no mês de outubro de 2002, foram realizadas oito alterações na topologia de uma certa rede de linhas de alta tensão. Usando o raciocínio baseado em regras convencionais, seria necessário reescrever ou atualizar a base de regras sempre que ocorre uma modificação na topologia da rede. Com uma base com 10.000 regras, essa tarefa se torna bastante árdua, impossibilitando, na verdade, o efetivo emprego da técnica.

São conhecidas algumas publicações parcialmente relacionadas ao tema da presente invenção, mas sem, contudo, antecipá-la ou sequer sugeri-la Exemplos incluem alguns artigos como: • ABOELELA E.; DOULEGERIS C., Fuzzy Temporal Reasoning Model for Event Correlation in Network Management, 24th Conference on Local Computer Networks, LCN'99, Lowell, Massachusetts, USA, pp.150-159, October 1999. . BIELER, K.; GLAVITSCH, H. Evaluation of different Al-methods for fault diagnosis in power systems. In:. International Conference on Intelligent System Application to Power Systems, 1994, Nanterre Cedex, France, v. 1, p. 209-216, 1994. • HIYAMA, T. Current Status of Fuzzy System Applications in Power Systems. Department of Electrical and Computer Engineering. Kumamoto University, Kumamoto, Japan. 1999. • JOYA, G„ Connectionist Solutions for Energy Management Systems. ESQNN'2000 proceedings - European Symposium on Artificial Neural Networks, Bruges, Belgica. Abril 2000. • LEE H.; PARK D..AHN B.; PARK Y.; A Fuzzy Expert System for the Integrated Fault Diagnosis, IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 15, NO. 2, Abril, 2000. • LO C,; CHEN S.; LIN B. Coding-based schemes for fault identification in communication networks. John Wiley & Sons, Inc. New York, NY, USA, 1998. . KLIGER, S.:; YEMINI. S.; YEMINI, Y.; OHSIE, D.; STOLFO, S. A coding approach to event correlation. In IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management, 4, p. 266-277. 1995. • MAMDANI, E. H. An experiment in linguistic synthesis with a fuzzy logic controller. International Journal of Man-Machine Studies, Vol. 7, No. 1, pp. 1-13, 1975. • MEIRA, D. A Model for Alarm Correlation in Telecommunications Networks. Tese de Doutorado em Ciência da Computação. Instituto de Ciências Exatas (ICEx) da UFMG. Belo Horizonte, Brazil, 1997. • OHSIE, D. A., Modeled Abductive Inference for Event Management and Correlation. Ph.D. Thesis. Graduate School of Arts and Sciences. Columbia University, 1998. • YEMINI, S.;, KLIGER, S.; MOZES, E.; YEMINI, Y.; OHSIE, D. High Speed and Robust Event Correlation. IEEE Communications Magazine, p. 82-90, Maio, 1996. • YEMINI, Y.; YEMINI, S.; KLIGER, S. Apparatus and Method for Event Correlation and Problem Reporting, United States Patent 5,528,516, 1996.

No âmbito patentário, alguns documentos descrevem alguns sistemas e/ou métodos de monitoramento e diagnóstico em redes elétricas. As referências que circunscrevem a invenção sem, contudo, antecipá-la ou sequer sugeri-la, são listadas a seguir.

O documento US 5,388,189 descreve uma rede de dados onde são fornecidos alarmes que são filtrados para a eliminação de alarmes redundantes e também fornece diagnósticos.

O documento US 7,840,395 descreve um sistema elétrico, onde são proporcionadas análises de falhas em tempo real.

O documento US 2011/066301 descreve um sistema e método para monitoramento e controle de um sistema elétrico.

O documento US 2008/120080 descreve um sistema para filtragem de alarme e interpretação de dados em tempo real de um sistema elétrico

O documento US 2012/022707 descreve uma rede elétrica, onde são monitorados os eventos ocorridos e fornece a visualização de dados.

O documento US 2011/282508 descreve uma plataforma de segurança que pode controlar a distribuição de energia elétrica e operações em uma rede de transmissão e de distribuição de energia elétrica em tempo real onde pode ser analisados os dados.

A presente invenção difere dos documentos citados, entre outras razões técnicas, por fornecer um sistema para a realização de diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes de transmissão e geração de energia elétrica, através de regras denominadas "regras genéricas", onde estas regras utilizam correlação de eventos, preferencialmente desenvolvidas para redes com constantes modificações de topologia. A presente invenção une o conceito baseado em regras com o conceito baseado em modelos e que facilita e agiliza a construção da base de conhecimento, além de diminuir a necessidade de atualização devido a mudanças na topologia da rede elétrica. A presente invenção proporciona um número reduzido de regras necessárias para modelar os problemas em uma rede elétrica ao permitir que uma mesma regra possa ser reutilizada por vários equipamentos.

Sumário da Invenção

A presente invenção fornece um método para realizar diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes de transmissão e geração de energia elétrica através de regras denominadas “regras genéricas". O método da presente invenção une o raciocínio baseado em regras com o raciocínio baseado em modelos e que facilita a construção da base de conhecimento, além de diminuir a necessidade de atualização devido a mudanças na topologia da rede elétrica. O método da presente invenção fornece um número reduzido de regras necessárias para modelar os problemas na rede elétrica ao permitir que uma mesma regra possa ser reutilizada por vários equipamentos.

É, portanto, um objeto da presente invenção um método para realizar diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes de transmissão e geração de energia elétrica, referido método compreendendo as etapas de: i. atualizar o estado de todos os equipamentos; ií. iniciar estruturas de dados; iii. criar diagnósticos; e iv. atualizar o estado dos equipamentos com os sintomas da rede.

Em um outro aspecto, sendo portanto um outro objeto da invenção, é provido um método onde regras genéricas são aplicadas sobre classes de equipamentos, referido método compreendendo as etapas de: i. checar se equipamento está conectado (energizado) ou não conectado ii. checar se equipamento estava conectado (energizado) ou não conectado: iii. inserir regra(s) e/ou macro(s) e/ou atributo(s) ao(s) equipamento(s) e/ou tipo(s) de equipamento(s); iv. gerar diagnósticos para cada equipamento E. para cada regra R em equipamento e para cada atributo A em equipamento através de condição de existência e condição de ativação: v. substituir variáveis no texto do(s) diagnóstico(s); e vi. enviar diagnóstico(s).

O método da invenção pode adicionalmente compreender as seguintes etapas: vii. Remover diagnóstico(s) com sintoma(s) expirado(s); viii. Recuperar diagnósticos com sintomas da rede; e ix. Adicionar sintomas no equipamento associado. onde as ditas regras genéricas são aplicadas sobre classes de equipamentos, traduzindo se a linha de transmissão está ou não conectada a algum equipamento energizado.

Preferencialmente, um equipamento pode possuir vários equipamentos associados, e, por sua vez, um equipamento associado pode possuir vários equipamentos associados.

O método da presente invenção preferencialmente utiliza a lógica Causa-Raiz para recuperar diagnósticos com sintomas na rede.

O método da presente invenção preferencialmente utiliza a lógica Primitivas Topológicas para informar a topologia atual da rede na geração dos diagnósticos.

A presente invenção proporciona um sistema capaz de realizar diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes de transmissão e geração de energia elétrica através de regras denominadas “regras genéricas”.

Em um aspecto, a presente invenção proporciona um sistema compreendendo: i) Meios para geração da topologia; ii) Meios para interligar redes: iii) Meios para manter uma representação da topologia da rede elétrica; iv) Meios para gerar diagnósticos através de regras genéricas com base nas informações colhidas; v) Meios para gerar as telas dos diagnósticos; vi) Meios para geração de relatórios.

O sistema da invenção pode adicionalmente compreender: vii) Meios para informar a disponibilidade de funcionamento cada módulo do sistema.

Preferencialmente, referidos meios para geração da topologia podem ser uma concretização denominada "Topogiggio”, onde este acessa as tabelas do sistema se gerenciamento da rede elétrica, como por exemplo, Sage (Sistema Aberto de Supervisão e Controle) e gera arquivos XML contendo a topologia completa da rede elétrica.

Preferencialmente, os referidos meios para interligar redes pode ser um Gateway, que acessa sistema se gerenciamento da rede elétrica, como por exemplo, o Sage (Sistema Aberto de Supervisão e Controle) para recuperar em tempo real alarmes, eventos, grandezas analógicas e/ou estados de abertura de todos os disjuntores e chaves da rede elétrica.

Preferencialmente, os referidos meios para atualizar o estado da topologia podem ser uma concretização denominada "Model", que acessa o Gateway. Possui um filtro de ruído que avalia se as informações recuperadas do sistema, sendo corretas ou não, caso não estejam, alarmes ou eventos são removidos ou inseridos, de forma que, ao final o estado da topologia fique consistente.

Breve Descrição das Figuras

A figura 1 mostra um sistema de análise de causa-raiz com informações do Smart Alarm e topologia sendo (RPF) Relações de Propagação de Fluxo, (MBF) Modelo Baseado em Fluxo, (FD) Filtro de Diagnósticos, (FE) Filtro de Equipamento, (Ml) Modelo Intermediário, (RP) Regras de Propagação, (C) Cronologia e (MF) Modelo Final.

A figura 2 mostra um exemplo de topologia.

A figura 3 mostra um modelo baseado em fluxo de energia.

A figura 4 mostra um modelo intermediário.

A figura 5 mostra as relações de fluxo do modelo.

A figura 6 mostra um modelo final.

A figura 7 mostra o grafo que representa o fluxo de energia entre os elementos no primeiro cenário.

A figura 8 mostra o grafo que representa o fluxo de energia entre os elementos no segundo cenário

A figura 9 mostra o grafo caso a etapa de filtro precise separar os alarmes por diagnóstico e por tipo de elemento.

A figura 10 mostra o grafo caso a regra 1 confirme a relação R1 do grafo; a regra 2 modifique a relação R2 do grafo, mudando o sentido da relação, indicando assim que o alarme 7 ocorreu primeiro; a regra 3 confirme a relação R3 do grafo, mantendo desta forma a conexão.

A figura 11 mostra o grafo que representa o fluxo de energia entre os elementos no terceiro cenário.

A figura 12 mostra o grafo caso o alarme 2 ocorra primeiro.

A figura 13 mostra a estabilidade da Barra CRD1B1 ao longo do tempo sendo EC. Estabilidade Critica, E.S, Estabilidade Segurança e E.A. Estabilidade Atual.

A figura 14 mostra a estabilidade da Barra ACD2(5463) ao longo do tempo.

A figura 15 mostra a ilustração da distribuição de estabilidade para as barras em um caso.

A figura 16 mostra a ilustração da arquitetura do sistema da invenção contendo os seguintes elementos: (A) Rede Elétrica, (B) Processador de Eventos e Emissor de Alarmes, (C) Visualízador de Alarmes, (D) Banco de Regras, (E) Topologia de Rede Elétrica. (1) Eventos (Sintomas) e (2) Alarmes.

A figura 17 mostra a Ilustração de uma topologia da rede elétrica contendo quatro equipamentos e três nós de conectividade.

A figura 18 mostra um tipo de terminal da linha de transmissão.

A figura 19 mostra um tipo de terminal da linha de transmissão com uma falha ocorrida no disjuntor.

A figura 20 mostra um instalação de 230 kV com uma falha ocorrida no disjuntor (D.F.).

Descrição Detalhada da Invenção

Sistemas de tratamento inteligente de alarmes, em geral, utilizam modelos baseados em regras para emitir diagnósticos sobre problemas nos equipamentos monitorados. Essa abordagem traz dois grandes problemas: grande quantidade de regras e altíssimo índice de manutenção constante devido a modificações na topologia da rede.

A solução utilizada pela presente invenção consiste em uma evolução do modelo convencional para um modelo baseado em “regras genéricas". Sua aplicação pode ser em rede de computadores, redes de telecomunicações, redes elétricas, entre outras. Diferentemente no modelo convencional, onde as regras são aplicadas sobre equipamentos específicos, as regras genéricas são aplicadas sobre classes de equipamentos. Para exemplificar, em vez da regra ser aplicada a uma determinada linha de transmissão, ela é aplica sobre todas as linhas de transmissão. Para permitir que as regras sejam de fato genéricas, o sistema e método se apoia no conceito de conectividade, isto é, a regra não menciona a posição, por exemplo, de chaves e disjuntores de uma determinada linha de transmissão, mas apenas se a linha de transmissão está ou não conectada a algum equipamento energizado.

Essa nova forma de elaborar a base de regras reduz drasticamente a quantidade de regras. Para citar um exemplo, estima-se que aproximadamente 20.000 regras seriam necessárias para modelar toda uma rede elétrica; já utilizando regras genéricas, apenas 40 regras.

Regra genérica é composta pelos seguintes elementos: • Macros: são funções que podem ser utilizadas pelas regras, elas evitam que muito código seja repetido dentro da base de regras; • Expressão lógica da regra: expressão que vai ser avaliada para cada equipamento pertencente a uma determinada classe; • Atributos: são complementos do diagnóstico. Os atributos são utilizados para reduzir a quantidade de regras. Ao invés de ter várias regras objetivando cobrir todas as possibilidades envolvendo os atributos, temos uma única regra e vários atributos.

Um exemplo de regra é de desarme em uma linha de transmissão e os atributos impedimento e religamento sem sucesso, em vez de gerar as regras de: Desarme; Desarme com impedimento; Desarme com religamento seu sucesso; Desarme com impedimento e religamento sem sucesso; a presente invenção fornece um método onde é necessário apenas gerar a regra de desarme os atributos individualmente, e o sistema automaticamente gera as combinações Essa solução, além de garantir uma pequena quantidade de regras, traz manutenção zero, isto é, nenhum esforço é necessário para manter atualizado o conhecimento utilizado pelo sistema. Sempre que a topologia da rede elétrica for modificada, o sistema identifica automaticamente e atualiza o modelo da topologia no qual a base de regras genéricas é aplicada.

A presente invenção fornece um método para proporcionar realizar diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes de transmissão e geração de energia elétrica através de regras denominadas “regras genéricas”. O método da presente invenção une o raciocínio baseado em regras com o raciocínio baseado em modelos e que facilita a construção da base de conhecimento, além de diminuir a necessidade de atualização devido a mudanças na topologia da rede elétrica. O método da presente invenção fornece um número reduzido de regras necessárias para modelar os problemas na rede elétrica ao permitir que uma mesma regra possa ser reutilizada por vários equipamentos.

A presente invenção fornece um método onde as regras genéricas são aplicadas sobre classes de equipamentos e compreende as etapas de: i. Checar se equipamento está conectado (energizado) ou não conectado; ii. Checar se equipamento estava conectado (energizado) ou não conectado; iii. Inserir regra(s) e/ou macro(s) e/ou atributo(s) ao(s) equipamento(s) e/ou tipo(s) de equipamento(s); iv. Gerar diagnósticos para cada equipamento E, para cada regra R em equipamento e para cada atributo A em equipamento através de condição de existência e condição de ativação; V. Substituir variáveis no texto do(s) diagnostico(s); e vi. Enviar diagnóstico(s).

O método da invenção pode adicionalmente compreender as seguintes etapas: vii. Remover diagnóstico(s) com sintoma(s) expirado(s); viii. Recuperar diagnósticos com sintomas da rede; e ix. Adicionar sintomas no equipamento associado, onde as ditas regras genéricas são aplicadas sobre classes de equipamentos, traduzindo se a linha de transmissão está ou não conectada a algum equipamento energizado.

Preferencialmente, um equipamento possui vários equipamentos associados, e, por sua vez, um equipamento associado pode possuir vários equipamentos associados.

O método da presente invenção preferencíalmente utiliza a lógica Primitivas Topológicas para informar a topologia atual da rede na geração dos diagnósticos.

A presente invenção também proporciona um sistema para realizar diagnósticos automáticos e em tempo real de falhas em equipamentos localizados em redes de transmissão e geração de energia elétrica, através de regras denominadas "regras genéricas'’. O sistema da presente invenção une o raciocínio baseado em regras com o raciocínio baseado em modelos e que facilita a construção da base de conhecimento, além de diminuir a necessidade de atualização devido a mudanças na topologia da rede. O sistema da presente invenção reduz o número de regras necessárias para modelar os problemas na rede elétrica ao permitir que uma mesma regra possa ser reutilizada por vários equipamentos e compreende: i) Meios para geração da topologia; ii) Meios para interligar redes; iii) Meios para manter uma representação da topologia da rede elétrica; iv) Meios para gerar diagnósticos através de regras genéricas com base nas informações colhidas; e opcionalmente, v) Meios para gerar as telas dos diagnósticos; e vi) Meios para geração de relatórios.

Preferencialmente, os referidos meios para geração da topologia são uma concretização denominada “Topogiggio’1, que acessa as tabelas do sistema se gerenciamento da rede elétrica, como por exemplo, Sage (Sistema Aberto de Supervisão e Controle) e gera arquivos XML contendo a topologia completa da rede elétrica.

Preferencialmente, os referidos meios para interligar redes são um Gateway, que acessa sistema se gerenciamento da rede elétrica, como por exemplo, o Sage (Sistema Aberto de Supervisão e Controle) para recuperar em tempo real alarmes, eventos, grandezas analógicas e/ou estados de abertura de todos os disjuntores e chaves da rede elétrica.

Preferencialmente, os referidos meios para atualizar o estado da topologia são uma concretização denominada “Model'’, que acessa o Gateway. Possui um filtro de ruído que avalia se as informações recuperadas do sistema, sendo corretas ou não, caso não estejam, alarmes ou eventos são removidos ou inseridos, de forma que, ao final o estado da topologia fique consistente. Regras Genéricas

A presente invenção fornece uma lógica denominada “regras genéricas", que podem ser reutilizadas para todos os equipamentos do mesmo tipo Para tomar uma regra genérica, ela precisa ser parametrizada para remover todas as referências aos componentes específicos relacionados com o equipamento no qual está sendo realizado o diagnóstico. A parametrização da regra se dá através da criação de parâmetros topológicos que correspondem a cada um dos componentes do equipamento no qual está sendo realizado o diagnóstico.

Como um exemplo, foram criados os seguintes parâmetros topológicos: • DJ1: corresponde ao disjuntor que interrompe a ligação entre a linha e o primeiro barramento ao qual a linha está conectada; • DJ2: corresponde ao disjuntor que interrompe a ligação entre a linha e o segundo barramento ao qual a linha está conectada, caso ele exista; • DJR: corresponde ao disjuntor do reator da linha, caso ele exista; • R: corresponde ao reator da linha, caso ele exista; • B1: Primeiro barramento ao qual a linha está conectada; • B2: Segundo barramento ao qual a linha está conectada, caso ele exista.

Dessa forma, uma linha pode ser representada inequivocamente por seus parâmetros topológicos permitindo a remoção de qualquer referência a componentes específicos da linha de transmissão. A parametrização possibilitou a redução das regras que de 1.334 passaram para 51 regras em uma linha de transmissão. Essa parametrização possibilitou desenvolver uma regra para cada tipo de problema de linhas de transmissão generalizando assim sua aplicação para qualquer equipamento e/ou parte da rede elétrica.

Para o caso de um diagnóstico em uma rede elétrica, mais especificamente, uma linha de transmissão, a presente invenção baseia-se na seguinte estrutura. i. Diagnóstico principal 1. Desarme 2. Energização 3. Desenergização 4. Blackout 5. Sinalização incorreta da proteção ii. Tipo do equipamento principal 1. LT 2. Terminal de LT 3. Banco de capacitor 4. Reator 5. Enrolamento de trafo 6. Trafo 7. Compensador estático 8. Compensador síncrono 9. Compensação série 10. Barra 11. Gerador 12. Link de gerador 13. Subestação (para blackout) iii. Identificação do equipamento principal 1. Ex. 04L2 iv. A localização do defeito (para LT) 1. Defeito interno 2. Defeito externo 3. Defeito sistêmico v. Se a linha é da concessionária (para LT e terminal de LT) 5 vi. Se houve tentativa de religamento automático (para LT e terminal de LT) 1. Se houve sucesso ou não no religamento (se aplica a cada lado da LT) vii. Se atuou relé de bloqueio viii. O conjunto das proteções que atuaram 10 1. Incluindo indicação do equipamento ao qual a cadeia de proteção pertence 2. Incluir proteção de cada lado da LT, quando for LT 3. Incluir qual enrolamento está envolvido, quando for trafo 4. Indicar se a proteção é intrínseca ou não 15 ix. Se houve atuação indevida da proteção x. Se houve falha de disjuntor 1 Com a identificação do disjuntor que falhou xi. Se houve falta de atuação da proteção

Primitivas Topológicas

Primitivas topológicas são construções conceituais que permitem retirar das regras de correlação de eventos todas as referências a elementos da topologia da rede elétrica. Com primitivas topológicas, é possível isolar, no diagnóstico de um problema, as informações referentes à topologia associada ao equipamento em questão; dessa forma, a regra não precisa ser alterada 25 caso haja alguma modificação na topologia da rede.

As primitivas topológicas são baseadas na análise da conectividade de um grafo que representa todas as conexões entre os diferentes equipamentos presentes na rede elétrica. Este grafo é a contribuição do raciocínio baseado em modelos para o método. Além de modelar as conexões entre os 30 equipamentos da rede, o grafo mantém também o estado de cada equipamento através do processamento dos eventos recebidos pelo sistema de diagnóstico.

No caso de uma de linhas de transmissão, as seguintes primitivas topológicas podem ser definidas para as regras: • Conectado (Linha, Barra): informa se uma determinada linha está conectada a uma determinada barra; • Desligamento parcial lado de (Linha): informa se a linha não está conectada a nenhuma das barras da subestação de origem, mas a alguma das barras da subestação de destino; • Desligamento parcial lado para (Linha): informa se a linha não está conectada a nenhuma das barras da subestação de destino, mas a alguma das barras da subestação de origem, • Desligamento total (Linha): a linha não está conectada a nenhuma barra.

Apenas com a inserção de primitivas topológicas não é possível reutilizar uma regra previamente escrita para outros equipamentos do mesmo tipo. Para que as regras possam ser reutilizadas, elas precisam ser parametrizadas. Causa-Raiz

Análise de causa-raiz é um processo designado a identificar a causa inicial de uma sequência de eventos correlacionados, onde uma sequência de eventos correlacionados é uma forma genérica de denominar eventos/falhas que fazem parte de uma mesma ocorrência. Uma ocorrência é geralmente composta por eventos primários e eventos secundários. Evento primário é a chamada causa-raiz, ou evento inicial, enquanto que, evento secundário é uma consequência de algum evento primário, podendo ser considerado também como um sintoma da causa-raiz.

Se a análise apenas identificar a causa inicial do problema e parar neste ponto, o operador não terá informações suficientes para entender, de fato, como toda a ocorrência aconteceu depois do evento primário, ou seja, como o evento se propagou, gerando assim os eventos secundários. Dessa forma, a análise de causa-raiz objetiva encontrar também, uma descrição fiel do que aconteceu, ou seja, como a falha inicial se propagou, gerando as demais falhas da ocorrência.

A análise de causa-raiz para ocorrências de falhas em sistemas elétricos identifica o que aconteceu (causa-raiz) e como aconteceu (propagação), onde o método deve satisfazer a alguns requisitos fundamentais para garantir sua eficiência: • O método deve ser automático, não exigindo esforço de adaptação a mudanças topológicas, ou seja: “manutenção zero”; • O método deve ser eficiente: complexidade aceitável para grandes ocorrências;

Processo de Análise de Causa-raiz

O método é composto por relações de topologia/fluxo, tempo e conceitos de diagnósticos dos elementos. Os elementos considerados são linhas, transformadores, barramentos, disjuntores, entre outros.

O conhecimento utilizado como base na definição do método é a relação de fluxo de energia entre elementos do sistema. O sentido do fluxo de energia define a maneira como a energia elétrica se move fisicamente em todo o sistema elétrico, definindo assim, a maneira como ela se propaga de um elemento para outro.

Intuitivamente, o fluxo de energia de um elemento X para um elemento Y gera uma dependência de Y em relação a X, ou seja, o elemento X é a fonte (entrada) de energia para o elemento Y, que é o destino (consumidor) da energia, onde, Y depende de X para receber a energia. Para Y estar recebendo energia, ele precisa que X esteja funcionando corretamente, logo uma falha em X pode causar uma falha em Y.

Seguir o mesmo raciocínio de propagação de energia para a propagação de falhas é a forma inicial de abordar o problema de análise de causa-raiz. Para isto, um modelo baseado unicamente em fluxo de energia foi construído. Em seguida, novos conhecimentos foram incorporados ao método para refinar e aprimorar o modelo, gerando assim, um novo modelo consistente e validado. O novo conhecimento é representado na forma de filtros, regras de propagação de alarmes e cronologia de alarmes. Desta forma, o novo modelo representa a junção desses conhecimentos, e também é a resposta à pergunta de 'o que’ aconteceu e ‘como’ aconteceu, sendo assim, o produto final do sistema e método da invenção.

A figura 1 ilustra a sequência de conhecimentos aplicados para gerar o modelo que consegue identificar a causa-raiz e como a falha se propagou. O sistema e método da invenção recebe como entrada a ocorrência de falha no sistema elétrico em forma de alarmes, e precisa de informações sobre a topologia do sistema, para que, com relações de propagação de fluxo previamente definidas, gere um modelo de propagação de fluxo do sistema com os elementos da ocorrência na forma de um grafo; o modelo passa então por uma série de filtros, onde ele é preparado para a etapa final, onde regras de propagação de alarmes corrigem e validam o modelo, assim como a cronologia em determinados casos.

Relações de Topoloqia/Fluxo

O objetivo é identificar relações de fluxo de um elemento para outro. As seguintes relações são definidas: • X -> Y: O elemento X fornece energia para o elemento Y. • X <- Y: O elemento X recebe energia de Y. • X = Y: Os elementos X, Y recebem energia de uma mesma fonte, ou fornecem para um mesmo destino.

Por exemplo, considere a figura 2Erro! Fonte de referência não encontrada, com um exemplo de configuração topológica de elementos do sistema elétrico, onde a seta indica o sentido do fluxo de energia.

Pode-se estabelecer as seguintes relações: • E1 = E2; E4 = E5; E4 = E6;...; E5 = E6; E6 = E7 • E1 -> E4; El E5; El -A E6; E1 -»E7 • E2 -» E4; E2 -A E5; E2 -A E6; E2 -AE7 • E4 <-El; E4 <-E2;...; E7 E1; E7 <-E2

As relações são estabelecidas entre pares de elementos que fazem parte da ocorrência, e com isso é possível construir um modelo em forma de árvore (ou grafo) com todas as falhas da ocorrência, como o modelo da figura 3. onde elementos considerados iguais em relação ao fluxo compartilham o mesmo nível (E1 e E2 no primeiro nível e E4, E5, E6, E7 no segundo nível).

O modelo é gerado automaticamente sempre que acontecer uma ocorrência. A forma como o modelo é construída é uma abordagem semelhante a algoritmos de ordenação, onde pares de elementos são comparados e ordenados, construindo o modelo de forma incremental. Com esta abordagem, essa etapa tem uma complexidade de o(nlog(n))_

Utilizar primeiramente o conhecimento de fluxo serve também como um filtro, para garantir que falhas que não pertencem à ocorrência, mas foram incluídas devido à proximidade temporal com as demais, sejam eliminadas. É considerado aqui que se não existe relacionamento de um elemento com falha com nenhum outro elemento da ocorrência, a falha não teria como se propagar para ele, sendo assim, um ruído.

Filtros

O objetivo principal dos filtros é o de preparar o modelo para a próxima etapa de validação com regras de propagação de alarmes e cronologia. Uma concretização inclui a separação dos elementos do modelo por diagnóstico (tipo de alarme). Outra concretização inclui a separação por tipo de elementos (transformadores, linhas,...). Por exemplo, considerando a figura 4, que ilustra o modelo da figura 5 depois da separação dos elementos por diagnóstico: O resultado é um modelo onde o tipo de diagnóstico de E1 é igual ao de E2 (ex., desenergizado)', E4, E5 e E7 também possuem o mesmo tipo de diagnóstico (ex., desenergizado), e o elemento E6 que antes fazia parte do mesmo grupo que E4, E5 e E7 por definição de fluxo, agora deve pertencer a um novo grupo, pois difere em relação ao tipo de diagnóstico (ex., desarme) com os demais do seu grupo, porém, mantém a mesma relação de fluxo

Estatísticas de diagnósticos

No sentido de melhorar a qualidade dos diagnósticos foi desenvolvido o sistema e método da presente invenção. Em uma concretização, para facilitar a preparação e o entendimento das regras de diagnóstico, novas regras denominadas "regras genéricas’’ foram elaboradas nas quais o diagnóstico principal é separado dos atributos associados a este.

Estatísticas sobre os testes das novas regras:

EXEMPLOS

Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.

Descrição da topologia da rede elétrica

Equipamento: representa qualquer equipamento da rede elétrica. Existem dois tipos de equipamentos: • Equipamentos seccionáveis: chaves e disjuntores • Equipamentos não seccionáveis: barramentos, transformadores, linhas, banco de capacitores, geradores, compensadores 15 síncronos, compensadores estáticos e enrolamentos.

Todo equipamento está associado a um ou dois terminais. Um terminal conecta um equipamento a um nó de conectividade, que por sua vez está relacionado com vários terminais. Desta forma, o caminho que conecta um equipamento a outro passa por terminais e nós de conectividades

A figura 17 ilustra uma topologia contendo quatro equipamentos, três nós de conectividade Os equipamentos são representados por quadrados, enquanto que os nós, por círculos. O equipamento E1 possui dois terminais: T3 e T6. O terminal T6 está associado ao nó de conectividade N2, que possui vários terminais, entre eles, os terminais T6, T7, T8, T9 e T10. Percebe que o equipamento E1 está conectado ao equipamento E4 através do seguinte caminho: • E1 a T6 a N2 a T8 a E3 a T14 a N3 a T11 a E4

O equipamento E1 só estará conectado ao equipamento E4 se houver pelo menos um caminho que os conectados em que todos os equipamentos seccionáveis estiverem fechados. Dessa forma, se o equipamento E3 estiver aberto, E1 não estará conectado ao equipamento E4.

Atributos e métodos associados à topologia

A representação dos equipamentos do sistema elétrico é baseada em um modelo orientado a objeto, o que significa que cada equipamento possui atributos e métodos para obter o status do equipamento ou manipular o equipamento de alguma forma.

As seguintes classes são utilizadas pela solução: • Equipamento: representa qualquer equipamento da topologia; • EquipamentoCondutor: representa um equipamento que transfere energia: • EquipamentoSeccionável: representa um equipamento que interrompe energia (pode ser um disjuntor ou uma chave); • LinhaDeTransmissão: representa uma linha de transmissão. Uma linha possui pelo menos um terminal de linha de transmissão. Em geral uma linha possui dois terminais de linha de transmissão; • TerminalDeLinhaDeTransmissão: representa um terminal de uma linha de transmissão; • Reator: representa um reator; • Transformador: representa um transformador: • BancoDeCapacitor: representa um banco de capacitor; • CompensadorSíncrono: representa um compensador sincrono; • CompensadorEstático: representa um compensador estático; • Gerador: representa um gerador; • Chave: representa uma chave; • Disjuntor: representa um disjuntor.

Classe: Equipamento Atributos: • Código: código do equipamento • Tipo: tipo do equipamento. • Tipos possíveis: disjuntor, barra, gerador, chave, compensador síncrono, compensador estático, reator, trafo terra, linha de transmissão, terminal de linha de transmissão, transformador, enrolamento, subestação. • Subestação: subestação na qual o equipamento está inserido • Medidas: contém todas as medidas possíveis de um equipamento • São exemplos de medidas: MW. MVar, kV, A • Eventos; lista de eventos recuperados da rede. • Tensão: nível de tensão do equipamento.

Classe: EquipamentoCondutor (estende Equipamento) Atributos • Terminais: lista de terminais do equipamento Métodos • algumDisjuntorQueEstavaAbertoChegouAFecharEAbrir(): avalia se algum disjuntor que pode proteger o equipamento estava aberto e chegou a fechar e abrir nos últimos 30 segundos. • algumDisjuntorReligouComSucesso(): avalia se algum disjuntor que está protegendo o equipamento abriu e fechou. • algumDisjuntorReligouSemSucesso(): avalia se algum disjuntor que estava protegendo o equipamento abriu, fechou e abriu. • algumDisjuntorReligou(): avalia se algum disjuntor que estava ou está protegendo o equipamento religou com sucesso ou sem sucesso. • algumDisjuntorComEventoDeFalha(): avalia se algum disjuntor que está ou estava protegendo o equipamento recebeu um evento de falha de disjuntor recentemente. • algumDisjuntorSinaíizou(): avalia se algum disjuntor que está ou estava protegendo o equipamento recebeu algum evento recentemente. • algumDisjuntorAbriuQ: avalia se algum disjuntor que estava protegendo o equipamento abriu e continua aberto. • algumDisjuntorFechou(): avalia se algum disjuntor que está protegendo o equipamento fechou e continua fechado. • estaEnergizado(): avalia se o equipamento está energizado • estavaEnergizadoj): avalia se o equipamento estava energizado • isoladoQ'. avalia se o equipamento não está energizado • estavalsolado(): avalia se o equipamento não estava energizado • hasDefectEventsInRelatedBusbars • classeDeProtecaoFoiSinalizadaEmAlgumaBarraRelacionadajclasseProt ecao): verifica se existe algum evento associado ao barramento com a classe de proteção passada por parâmetro. • classeDeProtecaoFoiSinalizada(classeProtecao): verifica se existe algum evento com a classe de proteção passada por parâmetro. • algumaProtecaoFoiSinalizada(): informa se algum evento de proteção relacionado com o equipamento foi sinalizado • hasDefectEvents(tipoDefeito): • classeDeProtecaoDeSerExibida(): algumas classes de proteção podem ser ocultadas para os operadores, esse método informa se existe algum evento cuja classe de proteção não deve ser ocultada. • equipamentoEstahEmManutencao(): informa se o equipamento está em manutenção (chaves abertas).

Classe: EquipamentoSeccionável (estende EquipamentoCondutor) Métodos • estáAberto(): informa o equipamento está aberto Classe: LinhaDeTransmissão (estende EquipamentoCondutor) Atributos • de: terminal lado origem da linha de transmissão • para: terminal lado destino da linha de transmissão Métodos • ehLink(): informa a linha representa um link para uma unidade geradora Classe: TerminalDeLinhaDeTransmissão (estende EquipamentoCondutor) Atributos • r: reator do terminal da linha de transmissão • d1: disjuntor principal do terminal da linha de transmissão • d2: disjuntor de bypassdo terminal da linha de transmissão • barrai: barramento principal utilizado pelo terminal de linha de transmissão • barra2: barramento secundário ou auxiliar utilizado pelo terminal de linha de transmissão

Métodos • ehl_ink(): informa a linha representa um link para uma unidade geradora Classe: Reator (estende EquipamentoCondutor) Atributos • dr: disjuntor do reator

Métodos • ehLink(): informa a linha representa um link para uma unidade geradora Classe: Transformador (estende EquipamentoCondutor) Atributos • enrol 3kV: enrolamento de 13kV (caso exista) • enro69kV: enrolamento de 69kV (caso exista) • enrol 38kV: enrolamento de 138kV (caso exista) • enro230kV: enrolamento de 230kV (caso exista) • enroδOOkV: enrolamento de 500kV (caso exista)

Métodos • ehTrafoElevador(): informa se o transformador é do tipo trafo elevador • algumEnrolamentoFoiDesenergizado()‘ informa se algum enrolamento do transformador foi desenergizado • algumDisjuntorDeCompensadorAbriuOuFalhou(): informa se algum disjuntor de compensador abriu ou falhou • enrolamentoPrimarioFalhou(): informa se o disjuntor do enrolamento primário do transformador falhou • enrolamentoSecundarioFalhouQ: informa se o disjuntor do enrolamento secundário do transformador falhou • enrolamentoTerciarioFalhou(): informa se o disjuntor do enrolamento terciário do transformador falhou • todosOsEnrolamentosEstaoEnergizados(): informa se todos os enrolamentos do transformador estão energizados • todosOsEnrolamentosEstavamEnergizados(): informa se todos os enrolamentos do transformador estavam energizados • todosOsEnrolamentosEstaoDesenergizados(): informa se todos os enrolamentos do transformador estão desenergizados • todosOsEnrolamentosEstavamDesenergizados(): informa se todos os enrolamentos do transformador estavam desenergizados • algumDisjuntorEnroPrimarioFalhou(): informa se algum disjuntor do enrolamento primário falhou • algumDisjuntorEnroSecundarioFalhou(): informa se algum disjuntor do enrolamento secundário falhou • algumDisjuntorEnroTerciarioFalhou(): informa se algum disjuntor do enrolamento terciário falhou • disjuntoresDeCompensadoresEstaticosAbriramOuFalharam(): informa se todos os disjuntores do compensador estático abriram ou falharam

Classe: Enrolamento (estende EquipamentoCondutor) Atributos • t: transformador no qual o enrolamento faz parte • djc: disjuntor do compensador, caso exista Classe: Subestação (estende EquipamentoCondutor) Não possui atributos ou métodos essenciais para o entendimento da solução. Classe: BancoDeCapacitor (estende EquipamentoCondutor) Atributos • djbc: disjuntor do banco de capacitor

Classe: CompensadorSíncrono (estende EquipamentoCondutor) Atributos • djcs: disjuntor do compensador síncrono Classe: Gerador (estende EquipamentoCondutor) Atributos • link: terminal de linha de transmissão que representa o link Métodos: • mwCaiuBruscamente(); informa se o mw caiu bruscamente, Essa queda ocorre quando a potência reduz de um valor superior a 53 MW para um valor inferior a 3 MW.

Classe: CompensadorEstático (estende EquipamentoCondutor) Atributos • djce: disjuntor do compensador estático • trafo: transformador que está associado ao compensador Classe: Barramento (estende EquipamentoCondutor) Atributos • outroBarramento: barramento associado que pode ser utilizado para transferência • numeroDoBarramento: informa o número do barramento (pode ser 1 ou 2)

Métodos • ehAuxiliar(): informa se o barramento é auxiliar • quaseTodosOsDisjuntoresDeTrafoELinhaAbriramOuFalharam(): caso mais de 70% dos disjuntores abriram ou falharam no mesmo segundo Caso esse número for menos que 2 (número mínimo extraído com base em um conjunto de experimentos), 2 será retornado. • estaNormalmenteEnergizado(): informa se o barramento está normalmente energizado. Barramentos principais geralmente encontram- se energizados, enquanto que os auxiliares, não. • atuouAlgumaProtecaoTrafoTerra(): informa se atuou alguma proteção associada ao trafo terra.

Classe: Chave (estende EquipamentoSeccionável)

Todos os atributos e métodos importante para o entendimento da solução estão em EquipamentoSeccionável

Classe: Disjuntor (estende EquipamentoSeccionável) Atributos • estáAberto • estáByPassado

Métodos • ehDisjuntorCentralQ: informa se é o disjuntor central em um arrando de disjuntor e meio. • estavaSendoUtilizado(): informa se o disjuntor está ou não sendo utilizado. Um disjuntor está sendo utilizado quando está protegendo um equipamento.

Apresentando um exemplo de uma regra de diagnóstico para disparo de alarme

Uma regra de disparo de alarme possui os seguintes atributos: • tipo: tipo do diagnóstico, pode assumir os seguintes valores: ç> BLACKOUT ó ENERGIZACAO o ENERGIZACAO J_ADO_DE o ENERGIZACAO_LADO_PARA o DESENERGIZACAO o DESENERGIZACAO_LADO_DE o DESENERGIZACAOJ_ADO_PARA o DESARME o DESARME_LADO_DE o DESARME_LADO_PARA código: código da regra (não pode existir mais de uma regra com o mesmo código) título: texto do diagnóstico que será apresentado para o operador. As seguintes variáveis podem ser utilizadas dentro do título de diagnósticos: elas serão substituídas pelos valores corretos no momento da criação do diagnóstico. o ID: código do equipamento o DJS_COM_FALHA: código dos disjuntores que falharam o REATOR_DESARMADOS: código dos reatores que desarmaram o TRAFOS_TERRRA_DESARMADOS: código dos trafos terra que desarmaram o CLASSES_DE_PROTECAO: lista das classes de proteção que atuaram o CLASSES_DE_PROTECAO_DEFEITO_SISTEMICO: lista de classes de proteção que tiveram proteções atuadas cujo tipo de defeito é sistêmico o CLASSES_DE_PROTECAO_REATORES: lista de classes de proteção que tiveram proteções atuadas relacionadas com reatores o CLASSES_DE_PROTECAO_TRAFOS_TERRA: lista de classes de proteção que tiveram proteções atuadas relacionadas com trafo terra o LADO_DE: código da subestação do lado de origem de uma linha de transmissão o LADO_PARA: código da subestação do lado de destino de uma linha de transmissão o BARRA1: código da barra 1 do terminal de um linha de transmissão e BARRA2: código da barra 2 do terminal de um linha de transmissão o ENRO: código do enrolamento de um transformador o DJ_REATOR_COM_FALHA: código do disjuntor (do reator) que falhou • expressão de avaliação: expressão lógica que avalia se o diagnóstico deve ou não ser emitido (maiores detalhes serão apresentados nas próximas seções) • expressão de existência: expressão lógica que avalia se a regra deve ou não ser avaliada para gerar um diagnóstico.

A linguagem de regras genéricas

A definição da linguagem usada para elaborar regras genéricas de alarmes usa uma gramática na Forma Backus-Naur. Uma linha iniciando com // é um comentário e serve apenas para fornecer explicações ou simplificar a leitura da gramática.

Estrutura de um evento

Um evento é composto por: • equipamento; equipamento relacionado com o evento • descrição: descrição do evento • nema: código da proteção associada ao evento • mnemónico: código do evento • tempo do SCADA: tempo em que o evento fechou no SCADA • tempo da remota: tempo em que o evento foi gerado na remota • tempo do Smart Alarms: tempo em que o evento chegou no Smart

Alarms

Um exemplo de um algoritmo do processador de eventos e emissor de alarmes

Exemplo 1 - Desarme de uma linha de transmissão por sobretensão

O cenário consiste em um desarme de uma linha de transmissão por sobretensão A linha 04S9 que interliga as instalações de RL e P será utilizada para ilustrar o cenário. A figura 18 e a figura 19 apresentam os dois terminais da linha de transmissão. Eventos sinalizados:

Apos a atualizagao dos eventos

Apos atualizagao do estado de conectividade

Geração de alarmes:

Equipamentos da topologia que serão avaliados cujas condições de existência e de ativação serão avaliadas positivamente:

Exemplo 2 - Falha de disjuntor em uma instalação de 230 kV

• cenário consiste em uma falha de disjuntor em uma instalação de 230 kV mostrado na figura 20. O disjuntor 14M1 localizado na instalação de R será utilizado para ilustrar a falha. Em decorrência da falha, todos os disjuntores associados ao barramento de 230 kV da instalação abrirão, gerando o blackout na instalação

Eventos sinalizados:

Equipamentos da topologia que serão avaliados cuja condição de existência e de ativação serão avaliadas positivamente:

Exemplo 3 - Cenários em uma rede elétrica Cenário 1

Na primeira etapa (Relações de topologia/fluxo) é possível identificar que as linhas dos alarmes de 1 a 7 dependem dos transformadores dos alarmes 8 e 9, e que as linhas são iguais entre si em relação ao fluxo, e os transformadores também. Para este cenário, o grafo que representa o fluxo de energia entre os elementos é o da figura 7.

Suponha que a etapa de filtro precise separar os alarmes por diagnóstico e por tipo de elemento, o grafo resultante é o mesmo, pois 8 e 9 possuem o mesmo diagnóstico e ambos são transformadores, da mesma forma 1,2, 3, 4, 5, 6 e 7 possuem o mesmo diagnóstico e todos são linhas.

Para a validação da relação no grafo, é usada a seguinte regra de propagação: • Para a relação Transformador -> Linha:

o Se Transformador = ‘desarme com atuação de proteção de sobre- corrente de fase'então Linha = 'desenergizada'.

Com esta regra (ou alguma semelhante) é possível validar a conexão do modelo, passando agora a ser o modelo final, onde os alarmes 8 e 9 são causas-raiz. e os demais suas consequências.

Cenário 2

Na primeira etapa é possível identificar que todos os componentes dependem das barras do alarme 1*. e que são iguais entre si em relação ao fluxo. Para este cenário, o grafo que representa o fluxo de energia entre os elementos é o da Figura 8. Supondo-se que a etapa de filtro precise separar os alarmes por diagnóstico e por tipo de elemento, o grafo resultante é o da Figura 9. Onde, 2, 3, 4, 5, 6 e 8 possuem o mesmo diagnóstico e são linhas, da mesma forma 9, 10 e 11 possuem o mesmo diagnóstico e todos são transformadores, e 7 é uma linha com o diagnóstico diferente das demais; R1, R2 e R3 são as relações entre os elementos do grafo.

Para a validação das relações do grafo, são usadas as seguintes regras de propagação: • Para a relação Barra -> Linha: o Regra 1: Se Barra = 'desarme por sobre-tensão/falha de disjuntor’ então Linha = 'desenergizada'. o Regra 2: Se Linha = ‘desarme’ então Barra = 'desarme por sobre- tensão/falha de disjuntor’. • Para a relação Barra -> Transformador o Regra 3: Se Barra = 'desarme por sobre-tensão/falha de disjuntor'então Transformador = 'desarme por sobre-tensão'.

A regra 1 confirma a relação R1 do grafo: a regra 2 modifica a relação R2 do grafo, mudando o sentido da relação, indicando assim que o alarme 7 ocorreu primeiro; a regra 3 confirma a relação R3 do grafo, mantendo desta forma a conexão. O grafo resultante é o da Figura 10, onde o alarme 7 é considerado a causa-raiz dos demais; É possível, por exemplo, que a regra 3 entre em conflito com alguma outra, ou ela não exista de fato, neste caso, deve-se tentar utilizar o tempo para a validação da conexão.

Cenário 3

Na primeira etapa é possível identificar que as linhas dos alarmes 2, 3, 5. 6, 7 e 8 são iguais em relação ao fluxo. Para este cenário, o grafo que representa o fluxo de energia entre os elementos é o da Figura 11. O alarme 1 não está presente no modelo e, de fato, ele é considerado um ruído na ocorrência. Supondo-se que a etapa de filtro precise separar os alarmes por diagnóstico e por tipo de elemento; o grafo resultante é o mesmo, pois todos os elementos são linhas e possuem o mesmo diagnóstico.

No modelo não existem relações, neste caso, a cronologia foi utilizada para definir qual alarme ocorreu primeiro. O alarme 2 ocorreu primeiro, logo o modelo resultante é o da Figura 12. O modelo indica o alarme 2 como a causa- raiz, e os demais como consequências.

Exemplo 4 - Smart Alarm

Uma concretização do sistema e método da presente invenção foi o desenvolvimento nomeado de “Smart Alarm”. Foi realizada a fase de aplicação prática chamada de pré-fase de operação experimental, com o objetivo principal de se obter uma significativa contribuição dos operadores de sistema na elaboração de especificações técnicas e interfaces para o usuário. Na fase de operação, foram realizados os monitoramentos para se confirmar o funcionamento apropriado do sistema da invenção. O Smart Alarm se comportou de forma satisfatória e, em situações reais de ocorrências no sistema elétrico, apresentou de forma rápida o diagnóstico sem comprometer a performance do sistema supervisório, tendo como ponto forte entre os operadores de sistema a apresentação do diagnóstico gráfico.

A importância do Smart Alarm para o processo de tomada de decisão pode ser bem verificada em um caso ocorrido na rede elétrica do subsistema que provocou desarme de todas as linhas de transmissão de 230KV associadas a Barra de 230KV na subestação e consequente desligamento da Barra de 69KV e de todos os seus respectivos alimentadores que num total geraram mais de 5.000 alarmes e eventos que foram apresentados aos operadores de sistema através do sistema de controle supervisório. O Smart Alarm, devido às “regras genéricas’’, resumiu a ocorrência em apenas 18 diagnósticos de desarmes de linhas de transmissão e desligamento de 5 transformadores e uma causa raiz (Defeito no Barra 230KV da Subestação).

Através deste exemplo, vê-se a importância desta ferramenta, para a operação em tempo real. A rapidez e poder de sintese inseridas no processo da operação em tempo real através do Smart Alarm são um ganho muito importante, principalmente com o advento da parcela variável onde se 10 consegue reduzir o tempo de indisponibilidade da função transmissão.

Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Método para diagnósticos automáticos e em tempo real em redes elétricas compreendendo as seguintes etapas: i) checar se equipamento está conectado/energizado ou não conectado; ii) checar se equipamento estava conectado/energizado ou não conectado; iii) modelar as conexões entre equipamentos da rede elétrica; o método caracterizado por: iv) criar parâmetros topológicos para inserir regras genéricas ao tipo de equipamento e/ou tipo(s) de equipamento(s); v) gerar diagnósticos através das referidas regras genéricas; vi) atualizar o estado da topologia compreendendo: - remover diagnóstico(s) com sintoma(s) expirado(s); - recuperar diagnósticos com sintomas da rede; e - adicionar sintomas no equipamento associado; em que, as ditas regras genéricas são aplicadas sobre classes de equipamentos, traduzindo se a linha de transmissão está ou não conectada a algum equipamento energizado, e compreende regra(s) e/ou macro(s) e/ou atributo(s); e em que, os diagnósticos são gerados para cada equipamento (E), para cada regra (R) em equipamento e para cada atributo (A) em equipamento através da condição de existência e condição de ativação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por um equipamento possuir vários equipamentos associados e, por sua vez, um equipamento associado possuir vários equipamentos associados.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 ou 2 caracterizado por adicionalmente utilizar a lógica de Primitivas Topológicas para informar a topologia atual da rede na geração dos diagnósticos.

4. Sistema para diagnósticos automáticos e em tempo real em redes elétricas compreendendo: i) meios para geração da topologia; ii) meios para checar se o equipamento está conectado/energizado ou não conectado; iii) meios para checar se o equipamento estava conectado/energizado ou não conectado; iv) meios para interligar redes e para modelar a conexão entre equipamentos da rede elétrica; caracterizado por compreender: v) meios para manter uma representação da topologia da rede elétrica, em que o sistema compreende ainda: vi) meios para a criação de parâmetros topológicos para inserir regras genéricas ao tipo de equipamento e/ou tipo(s) de equipamento(s); e vii) meios para atualizar o estado da topologia, os ditos meios para atualizar compreendendo: - remover diagnóstico(s) com sintoma(s) expirado(s); - recuperar diagnósticos com sintomas da rede; e - adicionar sintomas no equipamento associado; viii) meios para gerar diagnósticos através de regras genéricas com base nas informações colhidas; e, opcionalmente, ix) meios para gerar as telas dos diagnósticos, em que, as ditas regras genéricas são aplicadas sobre classes de equipamentos, traduzindo se a linha de transmissão está ou não conectada a algum equipamento energizado e compreende regra(s) e/ou macro(s) e/ou atributo(s).