BRPI0819935B1

BRPI0819935B1 - método de restaurar energia em uma rede de distribuição de energia

Info

Publication number: BRPI0819935B1
Application number: BRPI0819935A
Authority: BR
Inventors: Yang Fang; Stoupis James; Donde Vaibhav; Wang Zhenyuan
Original assignee: Abb Research Ltd
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2019-01-08
Also published as: US9733659B2; EP2232664A1; CN101911421A; CN101911421B; US20110029148A1; BRPI0819935A2; EP2232664B1; US9088160B2; WO2009076410A1; US20150293550A1

Abstract

“método de restaurar energia em uma rede de distribuição de energia” um método e sistema restauram energia em uma rede de distribuição de energia. a rede inclui uma pluralidade de fontes de energia, uma pluralidade de zonas de carga, uma pluralidade de dispositivos de comutação interconectados entre a pluralidade de fontes de energia e a pluralidade de zonas de carga, e um dispositivo eletrônico inteligente associado a cada da pluralidade de dispositivos de comutação para controlar os dispositivos de comutação. um estado de rede base é definido e uma lógica de restauração de energia é criado para o estado de rede base. uma simulação é feita para a lógica de restauração de energia e então a lógica de restauração de energia é transmitida para um controlador de restauração de energia que posteriormente monitora e controla os dispositivos eletrônicos inteligentes.

Description

“MÉTODO DE RESTAURAR ENERGIA EM UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA”

Campo da invenção

A presente invenção refere-se ao campo de restaurar energia elétrica a um sistema 5 de distribuição após anormalidades de circuito.

Antecedentes

Um sistema de distribuição de energia elétrica consiste genericamente em um conjunto de subestações de distribuição, alimentadores, comutadores (disjuntores, religadores, etc.) cargas elétricas, e dispositivos de monitoração e controle. Um sistema de distribuição 10 distribui energia elétrica (isto é, eletricidade) a partir de subestações de distribuição através de alimentadores e comutadores para cargas elétricas (clientes) que se conectam a alimentadores. Alimentadores em um sistema de distribuição são normalmente configurados em um tipo radial para se certificar de que cada carga é abastecida somente por uma subestação de distribuição (fonte) através de um alimentador em qualquer momento. Para manter a 15 configuração radial, cada alimentador é ligado por um comutador de ligação normalmente aberto a seus alimentadores vizinhos. A seção de alimentador que está relativamente próxima/distante de sua fonte é mencionada como seção a montante/a jusante, enquanto compara com a seção de alimentador que está relativamente distante/próxima de sua fonte. Um comutador no sistema de distribuição pode ser associado a um dispositivo eletrônico inteli20 gente (IED) que tem as seguintes funções de monitoração e controle: (1) medir e registrar quantidade elétrica e outros tipos de quantidades relacionadas à comutação, como voltagem, corrente, tempos de religação (2) monitorar o status do comutador, (3) operar o comutador entre abrir e fechar, e (4) comunicar informações com dispositivos mestre.

A confiabilidade de sistemas de distribuição pode ser grandemente aperfeiçoada 25 através do uso de tecnologia de automação de alimentador que implementa detecção de falha automática, isolamento e restauração de carga. Em tais sistemas, lEDs associados a comutadores monitoram o sistema de distribuição e comunicam as informações correspondentes com os controladores mestre de automação de alimentador localizados em subestações. Se uma falha ocorrer no sistema de distribuição, o controlador mestre identifica a loca30 lização de falha, gera soluções de isolamento de falha e restauração de serviço em termos de uma seqüência de operações de comutação, e envia comandos de comutação para lEDs para controlar comutadores correspondentes. Tais sistemas da técnica anterior são frequentemente difíceis de programar/configurar/construir, lentos para responder a condições mutantes de rede, e difíceis de otimizar as soluções de restauração. Desse modo, há necessi35 dade na técnica por sistemas aperfeiçoados de automação de alimentador.

Sumário da invenção

De acordo com uma modalidade, é revelado um método de restaurar energia em

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 9/33 uma rede de distribuição de energia. A rede de distribuição de energia inclui uma pluralidade de fontes de energia, uma pluralidade de zonas de carga, uma pluralidade de dispositivos de comutação, interconectados entre a pluralidade de fontes de energia e a pluralidade de zonas de carga, um dispositivo eletrônico inteligente associado a cada da pluralidade de dispositivos de comutação para controlar os dispositivos de comutação. O método inclui prover pelo menos um controlador de restauração de energia em comunicação com os dispositivos eletrônicos inteligentes, definir pelo menos um estado de rede base, criar lógica de restauração de energia para pelo menos um estado de rede base, simular a lógica de restauração de energia para pelo menos um estado de rede base, e transmitir a lógica de restauração de energia para pelo menos um controlador de restauração de energia que posteriormente monitora e controla os dispositivos eletrônicos inteligentes.

De acordo com outra modalidade da presente invenção, é fornecido um método de restaurar energia em uma rede de distribuição de energia. A rede de distribuição de energia inclui uma pluralidade de fontes de energia, uma pluralidade de zonas de carga, uma pluralidade de dispositivos de comutação interconectados entre a pluralidade de fontes de energia e a pluralidade de zonas de carga, um dispositivo eletrônico inteligente associado a cada da pluralidade de dispositivos de comutação para controlar os dispositivos de comutação e um controlador de restauração de energia em comunicação com os dispositivos eletrônicos inteligentes. O método inclui isolar a zona de carga que está em um estado com defeito, identificar uma ou mais redes de carga não servidas incluindo zonas de carga a jusante da zona de carga em um estado com defeito, restaurar energia para cada rede de carga não servida a partir de uma única fonte de energia, abrir o comutador ou comutadores que separam cada rede de carga não servida em duas ou mais sub-redes se nenhuma fonte de energia única for capaz de restaurar energia para a rede de carga não servida, e restaurar energia a cada das sub-redes a partir de uma única fonte de energia, até que a capacidade de fonte seja esgotada ou a capacidade de carga de comutação seja violada.

Descrição dos desenhos

A figura 1 é uma rede de energia exemplar de acordo com a presente invenção.

A figura 2 é um fluxograma que mostra o processo de geração, criação, validação, instalação e execução de lógica de restauração, de acordo com a presente invenção.

A figura 3 é um foto de tela da ferramenta de configuração de rede de acordo com a presente invenção.

A figura 4 é uma foto da tela do estado da rede e ferramenta de definição de lógica de restauração de acordo com a presente invenção.

A figura 5 é uma foto de tela do estado da rede e ferramenta de definição de lógica de restauração que exibe para o usuário os percursos de rede de restauração potencial para seleção.

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 10/33

A figura 6 é uma foto de tela de uma janela para modificar e visualizar a lógica de restauração.

A figura 7 é uma foto de tela da ferramenta de simulação para a lógica predefinida de acordo com a presente invenção.

A figura 8 é uma foto de tela do log de operação de processador de lógica de acordo com a presente invenção.

A figura 9 mostra o algoritmo de geração de lógica de acordo com a presente invenção que identifica comutadores de ligação normalmente abertos.

A figura 10 é uma segunda rede de energia exemplar de acordo com a presente invenção.

A figura 11 mostra o algoritmo de restauração de carga de multi-percursos de acordo com a presente invenção.

A figura 12 mostra uma terceira rede de energia exemplar de acordo com a presente invenção.

A figura 13 mostra a terceira rede de energia exemplar da figura 12 com um defeito simulado no nó de carga L1 e o status de rede pós-restauração.

A figura 14 mostra uma tabela para determinar se cargas não servidas da figura 12 (quando um defeito está no nó de carga L1) podem ser restauradas em cada sub-rede.

A figura 15 mostra uma quarta rede de energia exemplar de acordo com a presente invenção.

A figura 16 mostra uma tabela para determinar se cargas não servidas da figura 15 (quando um defeito está no nó de carga L1) podem ser restauradas em cada sub-rede.

A figura 17 mostra a quarta rede de energia exemplar da figura 15 após restauração de carga para um defeito no nó de carga L1.

Descrição detalhada da invenção

Com referência agora à figura 1, uma rede de energia elétrica é mostrada e genericamente indicada pelo numeral 10. Genericamente, a infra-estrutura de automação de alimentador 11 é o mecanismo de controle, e a estação de engenharia 12 é o local onde a lógica de controle é gerada, customizada e transferida para os controladores de restauração de energia 13.

Resumidamente, a restauração de energia elétrica envolve a interação entre uma pluralidade de fontes de energia (S1/S2), vários dispositivos de comutação (Brk1/Brk2 são disjuntores, SW1/SW2/SW4/SW6 são religadores ou meios de seccionar, SW3/SW5 são comutadores de ligação) e uma pluralidade de zonas de carga (L1/L2/L3/L4/L5/L6). Um cenário exemplar pode ser a ocorrência de um defeito permanente em L1, em que Brk1 bloqueia após um número predefinido de tentativas de religação. Primeiramente, o sistema deve isolar a zona de carga com defeito, L1, e em segundo lugar tentar restaurar a energia

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 11/33 para as zonas de carga (L2, L3 e L6) que estão não servidas devido ao lockout e isolamento. O objetivo é minimizar o número de operações de comutação e/ou obter a carga otimamente equilibrada entre fontes de restauração alternativas (se duas ou mais).

A infra-estrutura de automação de alimentador 11 inclui os lEDs 14, os controlado5 res de restauração de energia 13, e links de comunicação 15 entre lEDs 14 e controladores 13. Múltiplos controladores 13 podem ser necessários porque cada tem energia de processamento finita, e cada tem links de comunicação direta com um número finito de lEDs 14. Controladores 13 podem coordenar entre si para formar um super controladores. A descrição adicional de configurações é fornecida no pedido US número 11/687.213, co10 pertencente, que é pelo presente incorporado a título de referência na íntegra. De acordo com uma modalidade, os métodos e sistema de acordo com a presente invenção desenvolvem a lógica de controle para o supercontrolador.

O sistema e software que incorporam a presente invenção podem residir vantajosamente em uma estação de engenharia off-line 12. após a lógica de controle e suas defini15 ções associadas serem construídas, podem ser transmitidas para os controladores de restauração de energia 13 para operações de controle em tempo real.

O processo de engenharia e aplicação de lógica será descrito agora com referência à figura 2. Em uma primeira etapa 100, o sistema de energia elétrica (rede) é configurado. Isso inclui modelar a rede de energia elétrica 10 (objeto de controle), bem como a infra20 estrutura de automação de alimentador 11 (lEDs e os controladores). Isso é feito através da ferramenta de configuração de rede 16 mostrada na figura 3, onde os componentes de rede de energia elétrica e sua conectividade são mostrados.

O modelo de rede de energia elétrica é um modelo topológico eletricamente correto, e não uma representação geograficamente fiel da rede física. A topologia elétrica é utilizada 25 para reduzir os esforços de configuração por usuários. Entretanto, os parâmetros elétricos básicos dos componentes do sistema são utilizados pela presente invenção. Os parâmetros podem incluir capacidade de carga de fontes (S1 e S2), comutadores (SW1-SW6) e os segmentos de alimentador, carga máxima de zonas de carga (L1-L6) e as impedâncias dos segmentos de alimentador. Essas informações permitem que o sistema execute verificações 30 de capacidade de carga e outras verificações de validação de restauração durante geração de lógica.

A configuração de rede atual pode ser validada a qualquer momento para evitar erros de configuração. Os resultados podem ser mostrados ao usuário de modo que ação possa ser tomada para resolver as questões. A validação de configuração de rede pode ve35 rificar cargas não servidas, alimentação não radial e violações de capacidade de carga.

Simultaneamente, lEDs 14 são configurados e ligados às fontes (S1, S2) e dispositivos de comutação (SW1-SW6) na rede de energia elétrica 10. Os lEDs 14 fornecem entraPetição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 12/33 das para os controladores 13 e executam ações de controle através dos comutadores (SW1SW6). Cada IED 14 é atribuído a um controlador 13, e desse modo é configurado para estar em comunicação direta com aquele controlador respectivo 13. A comunicação pode ser através de meio sem fio ou cabeado. O controlador 13 pode sondar ou ouvir lEDs associados 14 em relação a atualizações de dados através de um mecanismo de comunicação.

Em uma etapa seguinte 102, os estados da rede elétrica base são definidos. Um estado de rede é uma topologia de rede específica, ou local de comutador de ligação, acoplado à capacidade de carga de fontes. O motivo para essa definição é que objetivos de gerenciamento de bem, como equilíbrio de carga de transformadores, pode ser obtido por comutar a rede para estados diferentes, dependendo da estação e/ou condições de carga da rede de energia.

Se, por exemplo, a zona de carga L2 e L6 forem principal mente cargas de ar condicionado, e puderem variar entre 100A e 300A no verão, as cargas de S1 e S2 são desequilibradas. A empresa está em melhor condição utilizando SW5 e SW6 como comutadores de ligação nesse quadro de tempo de verão (para manter capacidade de reserva confortável tanto em S1 como em S2, e evitar desgaste excessivo de isolamento no transformador de fonte S1). A atribuição de comutador de ligação de corrente (SW3 e SW5) pode ser então utilizada no tempo de inverno. Desse modo, o usuário pode definir estados exclusivos de rede, um (“SW6,SW5 como tie”) para verão e outro (“SW3,SW5 como tie”) para o inverno. Isso pode ser feito através da ferramenta de definição de lógica de restauração e estado de rede, 17, mostrada na figura 4. A rede mostrada no estado de rede base “SW5,SW6 como tie” (a rede mostrada na figura 1 corresponde ao estado de rede base “SW3,SW5 como tie”). Quando um novo estado de rede base é definido, os princípios de validação de rede discutidos acima podem ser aplicados a cada estado de rede base definido.

Em uma etapa seguinte 104, a lógica de restauração de energia para cada estado de rede base é projetada. O projeto de lógica de restauração de energia de acordo com a etapa 104 é para um único defeito permanente em um estado de rede base específico. O objetivo de lógica de recuperação de energia é isolar um único defeito permanente e restaurar energia para zonas de carga sem defeito. O projeto da lógica envolve duas etapas. Primeiramente, para um dado estado de rede base, lógica de restauração de energia é gerada automaticamente, para um defeito permanente simulado em cada zona de carga. A seguir, o usuário visualiza e modifica a lógica conforme necessário.

A geração de lógica automatizada não somente evita erros frequentemente feitos em processo de geração de lógica manual, como também aperfeiçoa grandemente a velocidade do projeto de lógica. Verificações de capacidade e outras verificações de validação de rede também podem ser realizadas para se certificar de que o estado de rede, após restauração de energia, funcione adequadamente.

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 13/33

De acordo com uma modalidade, a representação textual de lógica é:

1F

LockoutOnFaultRecloser is locked out on fault at load zone

FaultLoad

AND LockoutSwitches are locked out

AND OpenSwitches are open

AND CloseSwitches are closed (obrigatório) (obrigatório para restauração) (opcional) (opcional)

FOR TimeDelay seconds

THEN

Open/Close/Lockout OprSwitch

Onde

LockoutOnFaultRecloser representa um religador ou um disjuntor com funcionalidade de religação que bloqueou após sentir uma condição de defeito a jusante e funcionando através da seqüência de operações de religação.

LockoutSwitches representa um ou mais comutadores (meios de seccionar) que bloqueou após as operações de comutação de isolamento de defeito (para assegurar a segurança das equipes de reparo).

OpenSwitches e CloseSwitches representam um ou mais comutadores (religadores, secionalizer, e/ou comutadores de ligação) que são abertos ou fechados, respectivamente. Essas são condições opcionais para assegurar que os estados de rede interinos (entre prédefeito e pós-restauração) são mudados em uma seqüência de operações de comutação. Preferivelmente, todos os comutadores diferentes de LockoutOnFaultRecloser e LockoutSwitches devem ser incluídos em OpenSwitches ou CloseSwitches. Entretanto, o usuário pode escolher deletar qualquer um desses comutadores se ele/ela tiver certeza de que a deleção não afetará a integridade da seqüência de operação de lógica de restauração de energia.

TimeDelay representa um retardo de tempo adicionado por usuário antes que qualquer operação de comutação seja executada após todas as condições de posição de comutação serem atendidas. Isso assegura tempo suficiente para término de operações de comutação e para gerenciamento de falha, se qualquer comutador falhar em operar, ou houver comunicações perdidas ou outras exceções no processo de restauração.

OprSwitch é o comutador a operar (abrir/fechar/lockout) quando as condições de posição de comutador são atendidas e o TimeDelay passou.

A representação de lógica acima integra tanto a lógica de isolamento de defeito como a lógica de restauração de energia, bem como a preferência de usuários.

Com referência novamente à figura 4, considere que Brk1 e Brk2 são disjuntores com funcionalidade de religação, e todos os outros comutadores são meios de seccionar ou comutadores de ligação. Quando a zona de carga L1 está sob um defeito permanente único, a lógica de isolamento é FaultLI Iso:

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 14/33

1F

Brkl is locked out on fault at fault in load zone LI

AND SW2 is dose d

For 2seconds

THEN

Lockout SW2

E a lógica de restauração simplificada (sem condições opcionais de abrir/fechar comutadores) é FaultLI Res1:

IF

Brkl is locked out on fault at fault in load zone LI

AND SW2 is locked out

For 2 seconds

THEN

Close SW6

Ou FaultLI Res2:

1F

Brkl is locked out on fault at fault in load zone LI

AND SW2 is locked out

For 2 seconds

THEN

Close SW5

Como mostrado na figura 5, o uso de SW6 ou SW5 para a restauração de energia é deixado para o usuário decidir quando a lógica é gerada para o estado de rede base. Dois percursos de restauração de energia são fornecidos, um de “Alt Tie SW” (comutador de ligação alternativo) SW5 e o outro de “Alt tie SW” SW6. O usuário deve selecionar o percurso preferido para restaurar a energia, ou opcionalmente, um percurso default pode ser automaticamente selecionado.

Também mostrado na figura 5 são as preferências de lógica de restauração para um defeito no local L4. Nesse caso, dois comutadores (SW3/SW4) devem ser bloqueados para isolamento de defeito. Como resultado, comutadores de ligação (SW5/SW6) devem fechar para religar a energia para a zona de carga L5 e L6 respectivamente. Embora ambos devam ser selecionados para restaurar energia para L5 e L6, um usuário pode não verificar um ou ambos os percursos para evitar restauração de energia para uma zona de carga específica.

Quando o defeito está em uma zona de carga adjacente a um comutador de ligação, a lógica de isolamento para bloquear aquele comutador de ligação é desnecessária, porém todos os outros comutadores conectados à zona de carga com defeito devem ser bloqueados para isolamento de defeito. Por exemplo, quando um defeito está na zona de

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 15/33 carga L3 (vide a figura 4), a lógica de isolamento inclui:

FaultL3Isol:

IF

Brkl is locked out on fault at fault in load zone L3

AND SW2 is closed

For 2 seconds

THEN

Lockout SW2

E

FaultL3Iso2:

IF

Brkl is locked out on fault at fault in load zone L3

AND SW1 is closed

For 2seconds

THEN

Lockout SW1

E a lógica de restauração simplificada (sem condições opcionais de abrir/fechar comutadores) é FaultL3Res1:

IF

Brkl is locked out on fault at fault in load zone L3

AND SW1 is locked out

For 2 seconds

THEN

Close SW5

E

FaultL3Res2:

IF

Brkl is locked out on fault at fault in load zone L3

AND SW1 is locked out

AND SW2 is locked out

AND SW6 is open

For 2seconds

THEN

Close Brkl

Em algumas ocorrências, nenhum dos percursos de fonte pode restaurar a energia para as zonas de carga não servidas após isolamento de defeito. Esse problema é um problema de planejamento de distribuição de energia de zona de multi-cargas, múltiplas fontes, típico. Muitos algoritmos de otimização diferentes podem ser aplicados para encontrar a so

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 16/33 lução ótima. De acordo com uma modalidade, a presente invenção pode empregar um algoritmo de traçar na frente de acordo com as seguintes etapas:

(1) criar uma rede de estudo com as zonas de carga não servidas após isolamento de defeito (excluindo a zona de carga com defeito) e os comutadores de ligação como fontes (capacidade das fontes é tomada como a menor de, a capacidade restante disponível do comutador de ligação e a capacidade de carga do comutador de ligação).

(2) abrir todos os comutadores na rede, (3) iniciar de cada fonte e mover a jusante, fechar um comutador de cada vez, e computar a capacidade disponível restante por subtrair a carga da zona de carga a jusante a partir de sua capacidade de carga atual. Se o resultado líquido for negativo, marcar o comutador como comutador de ligação pretendido e parar, de outro modo continuar até que um comutador de ligação possa ser declarado ou uma zona de carga fornecida de múltiplas fontes seja alcançada, (4) quando todos os processos de (3) são parados, verificar se uma zona de carga fornecida de múltiplas fontes foi alcançada por mais de um processo. Caso positivo, marcar o processo com a capacidade restante máxima como o processo vencedor, e marcar todos os comutadores que conectam a essa zona de carga de múltiplas fontes e dos outros processos como comutadores de ligação pretendidos.

(5) repetir (3) e (4) até que todos os comutadores na rede de estudo sejam esgotados.

Ainda em outras modalidades, a presente invenção pode empregar lógica de restauração de multi-percursos discutida em maior detalhe abaixo.

Com referência agora à figura 6, após geração da lógica, a mesma pode ser vista e modificada, por exemplo, para simplificar a lógica de restauração. O usuário também pode adicionar/remover lógica. Por exemplo, ele/ela pode substituir lógica Faultl Res1 com as três lógicas seguintes para restaurar energia dos dois percursos disponíveis em vez de um.

FaultLlUserResl:

IF

Brkl is locked out on fault at fault in load zone LI

AND SW2 is locked out

For 2 seconds

THEN

Open SW1

FaultLlUserRes2:

1F

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 17/33

Brkl is locked out on fault at fault in load zone LI

AND SW2 is locked out

AND SW1 is open

For 2 seconds

THEN

Close SW6

E

FaultLlUserRes3:

IF

Brkl is locked out on fault at fault in load zone LI

AND SW2 is locked out

AND SW1 is open

For 2 seconds

THEN

Close SW5

Por esse meio, o usuário pode customizar a lógica para ter quaisquer preferências levadas em consideração. O efeito dessas mudanças pode ser visto e validado visualmente através de simulação.

Em uma etapa seguinte 106, a lógica é validada para cada estado de rede base através de simulação. Para validação lógica, simulação visual é um método eficaz. Como mostrado na figura 7, a presente invenção provê uma ferramenta de simulação que conduz “funcionamento único” e “múltiplos funcionamentos” da operação de lógica. Quando a simulação está em andamento, o usuário pode pausar e continuar com a simulação ou parar a 10 simulação. Como mostrado na figura 8, os principais eventos como o tempo introduzido de defeito, tempo de bloqueio de religador, e tempo de operação de comutador de isolamento/restauração podem ser registrados para exame após a simulação.

Em uma etapa seguinte 108, o modelo de rede, estados de rede base e sua lógica de restauração de energia associada são salvos em um arquivo de configuração, e copiados 15 para os controladores 13, ou passados para os controladores 13 através de chamadas de método remotas.

Em uma etapa seguinte 110, os parâmetros para a geração de lógica de restauração de energia dinâmica são definidos. Em uma etapa seguinte 112, os controladores de restauração de energia 13 são iniciados no estado de rede base apropriado. O operador 20 pode comutar manualmente a rede para estado de rede base selecionado, ou pode definir os controladores 13 para identificar os estados de rede por si próprios. Quando os controladores 13 iniciam, abrem e analisam os arquivos de configuração, configuram o modelo de rede e a lógica, e começam a sondar ou a ouvir os lEDs. Quando o estado de rede de corPetição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 18/33 rente casa com um dos estados de rede de base predefinidos, a lógica de restauração de energia pode ser carregada automaticamente no processador de lógica do controlador 13. O processador de lógica monitora posteriormente se algum defeito ocorrer em uma das zonas de carga predefinidas, e executa os procedimentos de restauração de energia e isolamento 5 de defeito subseqüentes definidos pela lógica para aquela zona de carga específica.

As operações de controle de restauração de energia são secundárias à proteção e funcionalidade de controle dos lEDs 14. Em outras palavras, os controladores de restauração de energia não tomam medidas até após desligar um religador, religado e bloqueado após defeito. Os controladores 13 identificam um defeito permanente somente quando um 10 religador esgotou seu número predefinido de operações de religação e bloqueou. Os controladores 13 identificam o local de defeito (zona de carga) por verificar os registros de evento dos lEDs 14 ligados aos comutadores. O último requer a sincronização de tempo dos lEDs 14, que é realizada por enviar comandos de sincronização de tempo a partir dos controladores 13 para os lEDs. Além disso, a rede de alimentador radial deve ser traçada da fonte até 15 as zonas de carga a jusante para localizar a zona de carga com defeito.

A lógica de restauração de energia para um defeito subseqüente ou um estado de rede diferente de um dos estados de rede base são gerados pelo motor de geração de lógica de restauração de energia dinâmica, como será descrito a seguir em maior detalhe. Deve ser também reconhecido que um operador pode mudar o estado de rede base, com base 20 nas condições de carga. A lógica de restauração de energia para o estado de rede base novo seria posteriormente automaticamente carregada nos controladores.

A lógica de restauração de energia dinâmica pode ser necessária quando a rede não está em um estado de rede base identificada ou se um segundo defeito permanente ocorrer. A lógica de restauração de energia dinâmica inclui a lógica gerada “em movimento”. 25 Em outras palavras, a lógica de restauração de energia dinâmica é gerada enquanto os controladores de restauração de energia 13 estão em operação. O formato e processo de geração de lógica são similares àqueles do defeito único, e a principal diferença situa-se no modo em que as preferências de usuário são consideradas.

Para geração de lógica de restauração de energia dinâmica, o usuário define um fa30 tor de preferência PF e uma tabela de preferência PT, onde 0<PF<1, e PT inclui as seguintes colunas:

(1) BaseNetworkState - contém o nome ou índice de um estado de rede base;

(2) FaultyFeeder - contém o nome ou índice do alimentador onde o defeito permanente ocorre;

(3) AltPath - contém o nome ou índice de um percurso de restauração de energia alternativa (comutador de ligação);

(4) AltPathPriority- contém as definições de prioridade (um valor entre 0 e 1) de um

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 19/33 percurso de restauração de energia alternativo.

Durante o processo de geração de lógica de restauração dinâmico, se M número de percursos de restauração de energia alternativa existem, as seguintes prioridades são computadas:

AltPriorityG) = AltPathPriority(z)*PF + AvailCapacityFactor(z) * (1-PF) 1</<M (Eq.l)

Onde i é o índice do percurso de restauração de energia alternativa possível, AvailCapacityFactor(i) é o fator de reserva de capacidade disponível pós-restauração do percurso de restauração de energia alternativa correspondente.

AvailCapacityFactor(z) = (Capacity - TotalLoad) / Capacity (Eq.2)

Onde capacidade é a capacidade de fonte do percurso de restauração de energia alternativa, i, e TotalLoad é a carga total dessa fonte após a restauração. Desse modo, a fonte de restauração de energia alternativa com AltPriority máxima será utilizada para construir a lógica de restauração de energia.

Se PF = 1, a computação de prioridade de (Eq.1) somente considera as preferências de usuário e a geração de lógica dinâmica faz o mesmo. Se PF=0, a computação de prioridade da (Eq.1) somente considera o equilíbrio de carga de fontes.

A geração da lógica de restauração se baseia em uma matriz de conectividade, também conhecida como matriz de topologia ou incidência. Quando um usuário constrói uma rede 10 utilizando a ferramenta de configuração discutida acima, a matriz é automaticamente gerada. Com referência novamente à figura 5, a matriz de conectividade exemplar para esse sistema é mostrada.

	LI L2 L3 L4 L5 L6	51 52
Brkl	-1	+ 1
SW2	+ 1 -1
SW6	+ 1 -1
SW3	+ 1 -1
Brk2	-1	+ 1
SW1	-1 +1
SW5	+ 1 -1
SW4	+ 1 -1

As linhas e colunas dessa matriz correspondem aos comutadores e barramentos (cargas e fontes) respectivamente. As linhas e colunas são rotuladas com os nomes de barramento e comutador correspondentes para clareza. As colunas dessa matriz são dispostas de tal modo que as colunas correspondendo a barramentos de carga vêm primeiro, seguido

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 20/33 por aquelas correspondendo a barramentos de fonte. Para observar isso, a matriz acima é dividida em dois grupos de coluna. O primeiro grupo corresponde a barramentos de carga e o segundo grupo corresponde a barramentos de fonte.

As informações de barramento a montante e a jusante para cada comutador também são armazenadas nessa matriz. Os elementos em qualquer linha são +1 ou -1. O elemento +1 indica a posição de barramento a montante e -1 indica a posição de barramento a jusante. Por exemplo, a primeira linha (comutador Brk1) inclui um elemento -1 na coluna L1 e um +1 na coluna S1. Desse modo, o barramento S1 é um barramento a montante de Brk1 enquanto L1 é o barramento a jusante. Com relação a comutadores de ligação normalmente abertos (NO), o barramento a montante e a jusante não pode ser definido, desse modo elementos +1 e -1 são arbitrariamente colocados nas colunas que correspondem aos barramentos terminais de um comutador de ligação NO. Vide, por exemplo, as linhas que correspondem a comutadores SW5 e SW6.

Além da matriz de conectividade, o procedimento de geração de lógica requer a informação de status de todos os comutadores na rede (isto é, se um comutador está aberto ou fechado). Essa informação é armazenada em um vetor tendo 0’s (comutadores abertos) e 1 ’s (comutadores fechados). Para o sistema em consideração (mostrado na figura 5), esse vetor inclui 8 elementos, com os 3⁵ e 7- elementos correspondendo a SW6 e SW5. Os 3⁵ e 7- elementos são definidos como 0 e todos os outros elementos como 1.

A matriz de conectividade e vetor de status de comutação são utilizados no algoritmo de geração de lógica para isolar um defeito permanente e localizar comutadores de ligação para fornecer realimentação para cargas não servidas.

O algoritmo de geração de lógica para isolamento de defeito identifica o comutador de isolamento de defeito como aquele que está imediatamente a jusante do defeito. Se houver múltiplos desses comutadores, o algoritmo identifica todos eles. Essa identificação é feita por traçar a matriz de conectividade. Por exemplo, se ocorrer um defeito permanente em L4, o comutador religador Brk2 bloqueia após sua seqüência de religação. Agora o algoritmo passa através das seguintes etapas para identificar os comutadores de isolamento de defeito.

1. identificar a linha que corresponde ao comutador bloqueado (isto é, a linha “Brk2”).

2. encontrar a localização de -1 nessa linha (a coluna “L4”).

3. encontrar as localizações de todas as linhas de +1 na mesma coluna (as linhas “SW3” e “SW4”).

4. definir o comutador que corresponde a cada linha +1 a ser aberto e bloqueado para isolar o defeito. Essas linhas correspondem aos comutadores a jusante imediatamente adjacentes.

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Com referência à tabela de contingência mostrada na figura 5, pode ser visto que quando o defeito está em L4, comutadores SW3 e SW4 são identificados como “SW bloqueado”, o que quer dizer comutadores bloqueados após isolamento de defeito.

Como outro exemplo, se ocorrer um defeito permanente em L3, SW2 resolver o defeito (comutador de resolver defeito) e os comutadores SW6 e SW1 são identificados como comutadores de isolamento de defeito. Entretanto, dado que SW6 é um comutador de ligação NO, o algoritmo considerará somente SW1 como um comutador de isolamento de defeito.

Após o defeito ser resolvido e o(s) comutador(es) de isolamento de defeito correto ser identificado, opções devem ser buscadas para realimentação de modo que energia para cargas não servidas seja restaurada. Com referência novamente à figura 5, para um defeito em L4, por exemplo, a carga não servida devido à abertura de SW3 é L6 (100MW). Similarmente, a carga não servida devido à abertura de SW4 é L5 (100MW). Essa informação é exibida para o usuário na tabela de geração de lógica na coluna rotulada “Carga não servida”. O processo de identificação para a realimentação apropriada para restaurar essas cargas não servidas inicia primeiramente com a identificação dos comutadores de ligação NO que podem ser fechados para fornecer essa realimentação de uma fonte alternativa. Observe que para o presente exemplo,a fonte alternativa é S1 (exibida na coluna “Alt Source” onde “Alt” significa “Alternativa”).

Com referência agora à figura 9, o algoritmo de geração de lógica emprega um método recursivo para identificar comutadores de ligação NO relevantes. Em uma primeira etapa 200, a variável de comutador inicial é definida para o comutador de isolamento de defeito. Na etapa 202, o barramento a jusante conectado ao comutador inicial é identificado. A seguir em 204, o comutador a jusante conectado ao comutador inicial (identificado em 202) é identificado. Na etapa 206, determinar se o comutador identificado em 204 está aberto. Se positivo, em 208 atualizar a lista de comutador de ligação indicando que o comutador identificado em 204 é um comutador de ligação. Se negativo, em 210 definir o comutador inicial para o comutador identificado em 204 e reverter para a etapa 202.

Uma verificação de capacidade pode ser realizada a seguir para verificar se a fonte alternativa tem capacidade suficiente para servir a carga não servida. No exemplo onde um defeito ocorre em L4 e SW3/SW4 bloqueiam para isolar o defeito, o método de identificação de comutador de ligação acima identificaria comutadores SW5 e SW6. A verificação de capacidade para esse exemplo (defeito em L4) inclui um processo recursivo que computa as correntes de comutador após o comutador de ligação identificador ser fechado (um de cada vez) para testar se os comutadores têm capacidade de carga suficiente para transportar as correntes de comutação computadas. Similarmente esse processo também computa a corrente total que seria fornecida pela fonte alternativa (S1) após realimentação para testar se a

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 22/33 fonte tem capacidade suficiente para fornecer aquela corrente. Se uma realimentação candidata sobreviver à verificação de capacidade, é considerado como bem sucedido e exibido na tabela na figura 5 para o usuário ver e selecionar para construção de lógica de restauração efetiva. A tabela também exibe reserva de fonte antes da restauração (SRBR) para S1, que é a capacidade de S1 (1000) menos a carga total que serve (100+200+100), que totaliza 600. Para o comutador de isolamento de defeito SW3, a coluna de reserva de fonte após restauração (SRAR) exibe 500 devido a um 100MW extra servido por S1 em L6. Um similar é verdadeiro para a linha que corresponde ao comutador de isolamento de defeito SW4.

Quando um comutador de ligação, sua fonte correspondente, e as conexões de rede entre as mesmas passam pela verificação de capacidade, o processo de construção de lógica de restauração inicia. Nesse processo, as medidas de proteção para a restauração, por exemplo a exigência de que o comutador de isolamento seja aberto primeiramente antes do comutador de ligação de restauração ser fechado, são consideradas. Como uma das condições da lógica de fechar do comutador de ligação, o estado abrir do comutador de isolamento deve ser satisfeito. Essas medidas de proteção também podem ser vistas como a seqüência das operações de comutador.

O processo de geração de lógica acima se aplica tanto à geração de lógica customizada off-line (104 na figura 2) como geração de lógica dinâmica on-line. A geração de lógica customizada off-line é para um estado de rede dado (predefinido), denominado o estado de rede base. Nesse processo, um defeito individual é assumido em cada barramento de carga, e para cada caso a geração de lógica identifica um conjunto de comutadores de isolamento de defeito e cenários de realimentação exeqüíveis (que passam com sucesso pela verificação de capacidade). Uma tabela é mostrada (figura 5) que provê opções para o usuário selecionar um percurso de realimentação se múltiplos percursos de realimentação exeqüíveis existirem para um dado comutador de isolamento. Isso encoraja a interação de usuário e leva em conta as preferências e experiência do usuário. O usuário pode definir múltiplos estados de rede base e gerar lógicas de restauração para cada.

Não é desejável ou exeqüível, entretanto, para um usuário considerar todos os estados de rede base possíveis e gerar lógica para cada. Mesmo para redes de distribuição moderadamente complexas, a computação off-line de lógica requer consideração de grandes números de estados de rede base. Além disso, se um estado de rede muda por qualquer motivo para um estado diferente (por exemplo, execução de lógica de realimentação após um defeito permanente), o motor de geração de lógica deve reinicializar para adaptarse às mudanças.

Para preparar a lógica para lidar com um estado de rede novo (possivelmente um não considerado no processo de geração de lógica customizada off-line) em tempo de execução, a geração de lógica de restauração de energia dinâmica é projetada e implementada.

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A lógica dinâmica é gerada “em movimento” quando ocorre um defeito na rede. O processo de geração de lógica e formato são estruturalmente similares àqueles do processo de geração de lógica customizada off-line. A diferença situa-se em que a lógica é gerada para um defeito identificado específico que já ocorreu na rede, em vez de considerar todas as possí5 veis localizações de defeito. As preferências de usuário como definições de prioridade de um percurso de restauração alternativa e equilíbrio de carga de fontes alternativas são consideradas dinamicamente utilizando os parâmetros que o usuário define off-line. O processo dinâmico é particularmente útil para tratar de múltiplos defeitos seqüenciais, onde um defeito ocorre no sistema e é isolado e toda ou parte das cargas não servidas são restauradas, e 10 então outro defeito ocorre na rede. O algoritmo de geração de lógica dinâmica gerará automaticamente as lógica exigidas para esse segundo defeito, e quaisquer defeitos novos.

Com referência agora à figura 10, é mostrado um segundo sistema de distribuição exemplar. Esse sistema inclui quatro subestações (S1-S4) , doze comutadores (R1~R12, para fins ilustrativos, todos os comutadores são assumidos como tendo capacidade de rom15 per corrente com defeito), nove cargas (L1-L9), todos os quais são conectados através de circuitos alimentadores. Comutadores R4, R9 e R12 são comutadores de ligação normalmente abertos (onde R9 e R12 são disjuntores nesse caso somente para fins ilustrativos, normalmente disjuntores na subestação não servem como comutadores de ligação), que mantêm a configuração de alimentador radial no sistema, todos os outros comutadores são 20 comutadores normalmente fechados para transferir energia elétrica de subestações para cargas ao longo de circuitos alimentadores. Embora não mostrado na figura 10, cada comutador no sistema é associado a um IED para fins de monitoração e proteção. Como discutido acima, lEDs podem se comunicar com um controlador de automação de alimentador localizado, por exemplo, em uma subestação.

Para ilustrar o procedimento de automação de alimentador da presente invenção, considera que um defeito permanente ocorre no nó de carga L3. O IED associado ao comutador R3, que é o comutador a montante mais próximo desse local de defeito, sente a corrente com defeito, e baseado na definição de proteção predefinida, controla o comutador R3 para abrir. Se o comutador R3 for um religador, uma seqüência de religação seguirá a ope30 ração de abrir comutador inicial, isto é, o IED controlará o comutador R3 para religar e abrir várias vezes. Após a seqüência de religação terminar, se o IED continuar a sentir a corrente com defeito, um defeito permanente é reconhecido e o comutador R3 é definido para o estado bloqueado (aberto). Observe que a seqüência de abrir, religar e bloqueio do comutador R3 é implementada pelo IED associado automaticamente sem o controle do controlador 35 mestre.

Após o controlador mestre receber as informações de bloqueio do comutador R3, o procedimento de automação de alimentador identifica localização de defeito, isola a seção

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 24/33 de alimentador com defeito, e restaura as cargas conectadas à seção em boas condições à jusante a partir de subestações alternativas. Em primeiro lugar, com base nas informações de bloqueio do comutador R3, o controlador mestre identifica a localização do defeito, que é a seção de alimentador entre o comutador de bloqueio R3 e seus comutadores a jusante R6 5 e R10. A seguir, derivado da localização de defeito, o algoritmo de isolamento no controlador mestre determina que os dois comutadores a jusante R6 e R10 são comutadores de isolamento e envia comandos de abrir comutador para os lEDs associados aos dois comutadores a jusante. A abertura de comutadores a jusante R6 e R10 isola a seção de alimentador com defeito e resulta em duas áreas de carga não servidas incluindo cargas a jusante 10 L5, L6, L7, L8 e L9. Finalmente, o algoritmo de restauração de carga no controlador mestre é executado para gerar soluções de restauração com base na configuração do sistema pósdefeito e limitações de capacidade de subestações, alimentadores e comutadores: (1) a subestação 3 restaura as cargas L5 e L6 por fechar o comutador R3 e (2) a subestação 4 restaura as cargas L8 e L9 por fechar o comutador R12.

No algoritmo de automação de alimentador da presente invenção, a identificação de localização de defeito e o isolamento de defeito são relativamente fáceis de obter no modo discutido acima, enquanto a busca por uma solução de restauração de carga pode se tornar muito complexa, dependendo da configuração do sistema de distribuição e limitações de capacidade de vários dispositivos como subestações, alimentadores e comutadores. Por 20 exemplo, algumas configurações de rede não têm solução de restauração de percurso único disponível e múltiplos percursos de alimentador de subestação alternativos para restauração têm de ser considerados.

A presente invenção provê uma solução de restauração de carga de multipercursos para restaurar automaticamente o máximo de carga possível após a ocorrência e 25 isolamento de defeitos em sistemas de distribuição de energia elétrica. Genericamente, para cada área de carga isolada, o método de geração de lógica de restauração da presente invenção busca primeiramente uma estratégia de restauração de percurso único. Se não existir nenhuma estratégia de restauração de percurso único exeqüível, o método então identifica comutadores apropriados que podem ser abertos para separar a área de carga isolada 30 em duas ou mais sub-redes, de modo que as cargas não servidas dentro de cada sub-rede possam ser restauradas a partir do percurso de realimentação apropriado. Se uma estratégia de restauração específica acionar um número de comutadores de separação de rede, nenhuma tentativa é feita para encontrar uma estratégia com mais comutadores de separação de rede. Desse modo, o número de operações de comutador é minimizada. Além disso, 35 o algoritmo de equilíbrio de carga (de percursos de restauração de energia) pode ser aplicado quando mais de um percurso é exigido para restaurar energia.

O fluxograma desse algoritmo de restauração de carga de multi-percursos é mosPetição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 25/33 trado na figura 11. o procedimento de restauração começa após os comutadores de isolamento serem abertos para concluir a etapa de isolamento de defeito. Em uma ou mais modalidades, o isolamento de defeito é concluído de acordo com o método de matriz de conectividade descrito acima. Em uma primeira etapa 300, cada comutador de isolamento SWiso[1] é identificado. Como deve ser entendido, o algoritmo da presente invenção é recursivo e desse modo, para cada comutador de isolamento, o algoritmo da figura 11 é repetido, iniciando em 302. Na etapa 302, para um dado SWisofi], o algoritmo de restauração busca a jusante por um primeiro nó de carga de conexão múltipla (doravante “Lmc”). Um Lmc é um nó de carga que conecta a mais de um comutador a jusante.

Se nenhum Lmc for encontrado, isso indica que somente uma fonte de restauração de carga está disponível para a carga não servida isolada específica. O comutador de ligação correspondente para essa fonte é localizado em 304. a partir do comutador de ligação correspondente, na etapa 306 são restaurados até SWisofi] dependendo da capacidade da fonte. Se uma verificação de capacidade falhar, um novo comutador de ligação é aberto para segregar a carga que está além da capacidade da fonte. Posteriormente, o algoritmo retorna, de forma recursiva, ao SWisof ] seguinte em 308.

Se um Lmc for localizado, em 310 o algoritmo determina se um ou mais percursos de restauração de alimentação de subestação único individualmente tem capacidade suficiente para restaurar todas as cargas. Se um percurso individual estiver disponível, em 312, o percurso de alimentador-subestação com a capacidade máxima de restauração é selecionado para restaurar todas as cargas. O algoritmo de restauração então retorna de forma recursiva para o SWisof ] seguinte.

Se nenhum percurso único tiver capacidade suficiente, o algoritmo identifica os comutadores a jusante imediatos conectados ao Lmc, e armazena os mesmos no vetor SWotherf ] em 316. Em 318, o algoritmo traça a jusante de cada Swotherf ] para identificar comutadores fechados, que são armazenados no vetor SWsf ]. O traço de cada SWother [ ] continua até atingir um comutador de ligação ou segundo nó Lmc a jusante. Em 320, por simular a abertura de cada comutador SWsf ], o algoritmo de restauração determina se a rede pode ser dividida em duas sub-redes, nas quais cargas não servidas podem ser restauradas respectivamente. Se quaisquer dos comutadores SWsf ], quando abertos, separarem a rede em duas sub-redes capazes de serem acionadas por fontes individuais, o comutador SWsf ] que melhor equilibra os níveis de carga das fontes de restauração é selecionado em 322. Posteriormente, em 324 o sistema retorna de forma recursiva para o comutador de isolamento seguinte em 302.

Se nenhum comutador for encontrado que satisfaça os critérios expostos na etapa 320, então para cada comutador em SWotherf ], em 326 é determinado se o número de seus comutadores de ligação a jusante é maior do que 1, que indica que outro nó Lmc existe

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 26/33 a jusante. Se o número de comutadores de ligação a jusante for maior do que um para um SWother [ ] específico, aquele SWother [ ] é tratado como um comutador de isolamento SWiso na etapa 328, e o algoritmo começa de 302 de forma recursiva.

Se um comutador SWs[ ] que não tem mais de um comutador de ligação a jusante, isso indica que somente uma fonte de restauração de carga está disponível para a carga não servida isolada específica. O comutador de ligação correspondente para essa fonte é localizado em 304. A partir do comutador de ligação correspondente, na etapa 306 cargas são restauradas até SWother[ ] dependendo da capacidade da fonte. Se uma verificação de capacidade falhar, um novo comutador de ligação é aberto para segregar a carga que está além da capacidade da fonte. Posteriormente, o algoritmo retorna de forma recursiva para o SWother[ ] seguinte em 308.

Como resultado do algoritmo de restauração de multi-percursos, um conjunto de operações de comutador é gerado, que inclui a lista de comutadores que devem ser abertos e fechados. As operações de abrir/fechar comutador resultam em uma nova configuração de sistema que restaura, de forma ótima, as cargas não servidas de um ou mais percursos de alimentador de subestação.

Um sistema de distribuição exemplar é mostrado na figura 12, que demonstra o método de restauração de carga de multi-percursos. Esse sistema de distribuição de exemplo inclui cinco subestações, treze comutadores e nove cargas. Os lEDs associados aos comutadores e controlador mestre não são mostrados. As capacidades de subestações e comutadores são representadas com magnitudes de corrente em termos da unidade ampere (amp), e cada carga é representada com um modelo de carga de corrente constante. Por exemplo, a capacidade máxima da subestação S1 é 2000 amp, a capacidade máxima do comutador R1 é 2000 amp, e a quantidade de carga de L1 é 100 amp.

Por simplicidade, todas as capacidades de comutador são maiores do que as capacidades de subestação. Desse modo, as capacidades de subestação são as limitações de capacidade maiores na seleção de percursos de restauração. Deve ser reconhecido que tais assunções são meramente exemplares e a verificação da capacidade da presente invenção abrange tanto as limitações de capacidade como capacidades de comutador. Além disso, para fins do presente exemplo, é presumido que todas as limitações de operação do sistema como fluxos de energia de alimentador e queda de voltagem ao longo de circuitos de alimentador estão compreendidos em faixas predefinidas após mudança da configuração do sistema.

Como mostrado na figura 12, a subestação S1 fornece energia para todas as cargas no sistema. Os comutadores R5, R8, R9 e R11 são comutadores de ligação normal mente abertos que mantêm a configuração radial do sistema. Se um defeito permanente ocorrer no nó de carga L1, o comutador R1 é definido para bloquear estado aberto após uma sePetição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 27/33 qüência de religação. Posteriormente, o comutador R2 abre para isolar a seção com defeito. Devido ao bloqueio e isolamento, as cargas L2 - L9 são não servidas. Nessa rede de distribuição, as subestações 2-5 (S2 - S5) são disponíveis para fornecer energia alternativa.

Com base no método de restauração da presente invenção, o algoritmo de geração de lógica de restauração encontra o comutador de isolamento R2. A seguir, a partir do comutador R2, O Lmc (nó de carga L3) localizado a jusante é identificado. A seguir, uma busca é realizada para um percurso de alimentador de subestação único que tem capacidade suficiente para restaurar todas as cargas. Nesse sistema específico, a quantidade de carga não servida total após o isolamento com defeito é 950 amp (a soma de cargas L2~L9), cada 10 comutador tem um limite de capacidade de 2000 amp, que é maior do que a quantidade de carga não servida total. Portanto, somente as capacidades de subestação alternativas necessitam ser consideradas na seleção de um percurso de restauração apropriado. Todas as fontes de subestação alternativas (isto é, S2: 500 amp, S3: 500 amp, S4: 700 amp, S5: 400 amp) são menores do que a quantidade total de carga de 950 amp. Desse modo, nenhum 15 percurso de alimentador de subestação único pode restaurar todas as cargas não servidas.

Como nenhum percurso de restauração pode restaurar todas as cargas, o algoritmo de geração de lógica de restauração então busca os comutadores a jusante (SWother) que são diretamente conectados a L3, que inclui R4, R6 e R12, bem como todos os comutadores fechados a jusante (SWs) a partir de Lmc (L3) para um comutador de ligação a jusante 20 ou um Lmc a jusante, que inclui R4, R6, R13 e R12. Entre os quatro interruptores (Sws), se R4, R6 ou R12 for aberto, as cargas não servidas em cada sub-rede gerada não podem ser restauradas completamente. Se o comutador R13 for aberto para separar a área de carga não servida em duas sub-redes, cada sub-rede pode ser restaurada. Portanto, o comutador R13 é selecionado como o comutador a ser aberto na solução de restauração. A figura 14 25 mostra as informações de sub-rede criadas pela abertura de comutadores diferentes, incluindo suas capacidades máximas de subestações, quantidades de carga não servida em suas faixas, e se cargas não servidas podem ser restauradas totalmente.

Quando o computador R13 é aberto, as cargas não servidas (L2, L3, L4 e L12) na sub-rede no lado esquerdo (sub-rede 1) são restauradas pela subestação 4 (S4) por fechar 30 o comutador R11, porque a subestação 4 (S4) tem capacidade maior do que a subestação 2 (S2) na mesma sub-rede. Pelo mesmo motivo, as cargas não servidas na sub-rede no lado direito (sub-rede 2) são ligadas pela subestação 3 (S3) por fechar o comutador R8. A seqüência de operação de abrir/fechar comutador como resultado do algoritmo de restauração é para abrir o comutador R13, e então fechar os comutadores R8 e R11. A configuração do 35 sistema pós-restauração é mostrada na figura 13. Essa seqüência de restauração é então implementada pelos controladores de restauração de energia 13 para dizer para os lEDs 14 para controlar a operação dos comutadores, e finalmente a configuração do sistema pósPetição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 28/33 restauração é alcançada.

Para ilustrar a característica mais avançada do algoritmo de geração de lógica de restauração de carga de multi-percursos, a figura 15 mostra um sistema de distribuição exemplar alternativo. Esse sistema de distribuição de exemplo inclui quatro subestações, 5 onze comutadores e oito cargas. Como discutido acima, os lEDs associados aos comutadores e controlador mestre não são mostrados. As capacidades das subestações e a capacidade de carga dos comutadores são representadas com magnitudes de corrente em termos da unidade ampere (amp), e cada carga é representada com um modelo de carga de corrente constante. Essas quantidades são mostradas abaixo de cada subestação, comutador 10 e carga.

Para fins de simplificação, todas as capacidades de comutador são assumidas como sendo bem maiores do que as capacidades de subestação de modo que as capacidades de subestação sejam as principais limitações de capacidade na seleção de percursos de restauração. Além disso, para simplificar o problema de restauração, é assumido que todas 15 as outras limitações operacionais do sistema como fluxos de energia de alimentador e queda de voltagem ao longo de circuitos de alimentador estão compreendidas em faixas predefinidas após mudança da configuração do sistema.

Os comutadores R5, R9 e R11 (ex. disjuntores), são comutadores de ligação normalmente abertos que mantêm a configuração radial do sistema. Se um defeito permanente 20 ocorrer no nó de carga L1, o comutador R1 vai para um estado aberto de bloqueio após uma seqüência de religação, e o comutador R2 é instruído a abrir, desse modo isolando a seção com defeito. Esse bloqueio e isolamento deixa as cargas L2 ~L8 são não servidas. Nessa rede de distribuição, existem três outras fontes alternativas (S2-S4).

Com base no método de restauração da presente invenção, o algoritmo de geração 25 de lógica de restauração busca o primeiro Lmc (isto é, nó de carga L3) localizado à jusante do comutador de isolamento R2. A seguir, determina se qualquer percurso de alimentador de subestação única tem capacidade suficiente para restaurar todas as cargas. Nesse sistema específico, a quantidade de carga não servida total após o isolamento de defeito é de 1200 amp (a soma de cargas L2-L8), cada computador tem um limite de capacidade de 30 2000 amp, que é maior do que a quantidade de carga não servida total. Portanto, para fins de capacidade, ao selecionar percursos de restauração no presente exemplo, somente as capacidades de subestação necessitam ser consideradas. Todas as fontes de subestação alternativas (isto é, S2: 500 amp, S3: 500 amp, S4: 400 amp) fornecem menos capacidade do que a quantidade de carga total necessária (1200 amp). Desse modo, nenhum percurso 35 de alimentador de subestação único pode restaurar todas as cargas não servidas.

O algoritmo de geração de lógica de restauração determina a seguir quais comutadores a jusante (Swother) conectam-se diretamente a L3, incluindo R4 e R6, e quais comu

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 29/33 tadores fechados (SWs) conectam entre Lmc (L3) e um comutador de ligação a jusante ou Lmc (L6), incluindo R4, E6 e R7.

A seguir o algoritmo determina que a abertura R4, R6 ou R7 não separará a rede não servida em duas sub-redes para restauração de percurso único (figura 16). A seguir o algoritmo de geração de lógica de restauração determina se outro Lmc existe (L6), e caso positivo, trata o SWother diretamente à montante (R6) como um comutador de isolamento (aberto). Por tratar R6 como um comutador de isolamento os métodos do algoritmo podem ser chamados recursivamente. Agora a rede em questão inclui R7-R11, L5-L8 e S3-S4. para fins exemplares, essa rede é mencionada como NtWrkl.

Para NtWrkl, o algoritmo de restauração começa recursivamente, e determina que um Lmc (L6) está a jusante do comutador de isolamento. A seguir, é determinado que a restauração de percurso único não seja exeqüível porque a carga total não servida de NtWrkl é 800 amp e a capacidade máxima de fonte de S3 e S4 é 500 amp. A seguir, o algoritmo de geração de lógica de restauração determina quais comutadores a jusante (Swother) conec15 tam diretamente com L6, incluindo R8 e R10, e quais comutadores fechados (SWs) conectam entre Lmc (L6) e um comutador de ligação a jusante ou Lmc, incluindo R8 e R10.

A seguir o algoritmo determina que a abertura R8 ou R10 não separará a rede não servida NtWrkl em duas sub-redes para restauração de percurso único. Então o algoritmo de geração de lógica de restauração determina que não exista nenhum outro Lmc. Como 20 não existe outro Lmc a jusante de L6, o algoritmo determina, de cada SWother, o comutador de ligação a jusante correspondente. Para R8, o comutador de ligação correspondente é R9 e para R10, o comutador de ligação correspondente é R11. A partir do comutador de ligação R9, S4 é capaz de restaurar até L7, e desse modo R9 é fechado e R8 é aberto. A partir do comutador de ligação R11, S3 é capaz de restaurar até L6, e desse modo R11 é fechado e 25 R7 é aberto.

Agora que NtWrkl está configurado, o algoritmo lida com Lmc L3. Como discutido acima, de L3, R6 foi definido como um comutador de isolamento porque é conectado a um Lmc a jusante. O SWother restante de Lmc L3 é R4. Como R4 não inclui Lmc a jusante, o algoritmo encontra o comutador de ligação a jusante correspondente R5. Do comutador de 30 ligação correspondente R5, S2 é capaz de restaurar até L2, e desse modo R5 é fechado e R2 (o comutador de isolamento original) permanece aberto. A capacidade restante é 100 amp, não suficiente para restaurar L5, de modo que R6 é definido para abrir.

No geral, uma vez que nenhuma restauração de percurso único é exeqüível, o algoritmo proposto utilizará as fontes alternativas estrategicamente e restaurará o máximo de 35 carga possível. A configuração do sistema pós-restauração é mostrada na figura 17.

A presente invenção pode ser incorporada como ou ter a forma do método e sistema anteriormente descritos, bem como de um meio legível por computador tendo instruções

Petição 870180138712, de 08/10/2018, pág. 30/33 legíveis por computador armazenadas no mesmo que, quando executadas por um processador, realizam as operações da presente invenção. O meio legível por computador pode ser qualquer meio que possa conter, armazenar, comunicar, propagar, ou transportar a instruções de programa de interface de usuário para uso por ou com relação ao sistema de 5 execução de instrução, aparelho, ou dispositivo e pode, como exemplo porém sem limitação, ser um sistema, aparelho, dispositivo eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético, infravermelho ou semicondutor, ou meio de propagação ou outro meio apropriado pelo qual o programa é impresso. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) do meio legível por computador incluiriam: um disquete de computador portátil, um disco rígido, uma 10 memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente de leitura (ROM), uma memória somente de leitura programável apagável (EPROM ou memória flash), uma fibra óptica, uma memória somente de leitura de compact disc portátil (CD-ROM), um dispositivo de armazenagem óptica, um meio de transmissão com aqueles que suportam a Internet ou intranet, ou um dispositivo de armazenagem magnética. Código de programa de computador ou instru15 ções para realizar operações da presente invenção podem ser gravados em qualquer linguagem de programação apropriada com a condição de que permita a obtenção dos resultados técnicas anteriormente descritos.

Deve ser entendido que a descrição da(s) modalidade(s) exemplar(es) acima pretende ser somente ilustrativa, em vez de exaustiva, da presente invenção. Aqueles com co20 nhecimentos comuns serão capazes de fazer certas adições, deleções e/ou modificações na(s) modalidade(s) da matéria revelada sem se afastar do espírito da invenção ou seu escopo, como definido pelas reivindicações apensas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de restaurar energia em uma rede de distribuição de energia tendo uma pluralidade de fontes de energia (S1, S2), uma pluralidade de zonas de carga (L1-L6), uma pluralidade de dispositivos de comutação (SW1-SW6) interconectados entre a pluralidade de

5 fontes de energia e a pluralidade de zonas de carga, um dispositivo eletrônico inteligente (14) associado a cada uma da pluralidade de dispositivos de comutação para controlar os dispositivos de comutação, e um controlador de restauração de energia (13) em comunicação com os dispositivos eletrônicos inteligentes (14), o método compreendendo:

isolar a zona de carga (L1-L6) que está em um estado com defeito,

10 identificar uma ou mais redes de carga não servidas incluindo zonas de carga (L1L6) a jusante da zona de carga em um estado com defeito, restaurar energia para cada rede de carga não servida a partir de uma única fonte de energia,

CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda:

15 abrir o comutador ou comutadores (SW1-SW6) que separam cada rede de carga não servida em duas ou mais sub-redes se nenhuma fonte de energia única for capaz de restaurar energia para a rede de carga não servida, e restaurar energia a cada uma das sub-redes a partir de uma única fonte de energia (S1, S2), até que a capacidade de fonte seja esgotada ou a capacidade de carga de comu20 tação seja violada.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de abrir o comutador ou comutadores (SW1-SW6) que separam cada rede de carga não servida compreende ainda:

determinar se mais de uma configuração de comutador é capaz de separar a rede 25 de carga não servida em duas ou mais sub-redes;

selecionar a configuração de comutador que melhor equilibra as cargas das fontes de energia (S1, S2) restaurando energia para cada sub-rede.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de abrir o comutador ou comutadores (SW1-SW6) que separam cada rede de carga

30 não servida compreende ainda:

determinar se mais de uma configuração de comutador é capaz de separar a rede de carga não servida em duas ou mais sub-redes;

selecionar a configuração de comutador com base em preferências definidas pelo usuário.