Localização de faltas e alocação de PMUs em SEPs utilizando medição sincrofasorial e SVM

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Pedro Murilo da Silva
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/85797
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Ricardo Schumacher
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spelling Aoki, Alexandre RasiUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaSchumacher, Ricardo, 1992-Pereira, Pedro Murilo da Silva2023-12-22T19:07:20Z2023-12-22T19:07:20Z2023https://hdl.handle.net/1884/85797Orientador: Prof. Dr. Ricardo SchumacherCoorientador: Prof. Dr. Alexandre Rasi AokiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 28/07/2023Inclui referênciasÁrea de concentração: Sistemas de potênciaResumo: Mesmo com todos os avanços que os sistemas elétricos tiveram ao longo das ultimas décadas, todos sistemas elétricos estão sugestos diariamente a falhas, sendo assim, o processo de localização e identificação da causa raiz destas falhas com agilidade é fundamental, reduzindo a indisponibilidade do sistema e aumentando a qualidade e confiabilidade do sistema. Ao longo das ultimas décacas, diversos estudos avaliando diversas técnicas e algoritmos de localização de faltas em sistemas elétricos foram feitos, porem, muitas destas técnicas dependem de equipamentos com alta taxas de amostragem ou alta capacidade de processamento. Com o rápido avanço dos dispositivos de medição presentes nos sistemas elétricos, em especial das unidades de medição sincrofasorial, do ingles Phasorial Measurement Units (PMUs), os operadores dos sistemas elétricos passaram a ter acesso a uma quantidade abundante de dados que necessitam de um prévio processamento para disponibilizar aos operadores recursos que facilitem a compreensão do estado do SEP, dando aos operadores uma visão geral do sistema em tempo real. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma técnica de processamento e análise dos dados disponibilizados por PMUs instaladas em um SEP operando em condições reais, a fim de indicar o ponto do sistema onde a falta está ocorrendo. A técnica proposta recebe como entrada o módulo da tensão nas barras do sistema nas quais PMUs foram instaladas. Para identificar o momento no qual o sistema esta operando em condição de falta foi utilizado o algoritmo Support Vector Machine (SVM) não supervisionado, com kernel linear, configurado para atuar como um detector de anomalias. Os dados identificados como sendo provenientes de uma falta no sistema são pré-processado de forma a padronizar o sinal de todos os pontos de medição e realçar a característica do sinal de tensão no momento em que uma falta ocorre. Na sequência, todos os dados extraídos do sistema operando em uma condição de falta são analisados pelo algoritmo de localização de faltas, utilizando o algoritmo SVM supervisionado com kernel linear, com o objetivo de indicar a barra do sistema aonde esta ocorrendo a falta ou a barra do sistema que está conectada a linha onde está ocorrendo a falta. Além da análise da precisão da técnica proposta, este trabalho também irá avaliar o problema de localização da falta do ponto de vista do problema de alocação de PMUs. Nesse contexto, será apresentado um estudo avaliando o impacto causado pela redução do número de PMUs no processo de localização de faltas no sistema, assim como, quais pontos da rede são os mais indicados para se instalar as PMUs. A técnica proposta foi avaliada por meio de simulações feitas através do software ANAREDE e ANATEM, utilizando como referência o sistema New England de 39 barras e 10 geradores do IEEEAbstract: Even with all the advancements that electrical systems have had over the past decades, all power systems are susceptible to failures on a daily basis. Therefore, the process of promptly locating and identifying the root cause of these failures is crucial, reducing system unavailability and increasing the quality and reliability of the system. Over the past few decades, several studies evaluating various fault location techniques and algorithms in electrical systems have been conducted. However, many of these techniques depend on equipment with high sampling rates or high processing capacity. With the rapid advancement of measurement devices present in electrical systems, particularly Phasorial Measurement Units (PMUs), electrical system operators now have access to an abundant amount of data that requires preprocessing to provide operators with resources that facilitate understanding the state of the electrical system. This facilitates the system operation process and provides operators with an overall view of the system in real time. In this context, the objective of this work is to develop a technique for processing and analyzing the data provided by PMUs installed in a real operating electrical system to indicate the location of the fault within the system. The proposed technique takes as input the voltage magnitude at the system buses where PMUs have been installed. To identify the moment when the system is experiencing a fault, an unsupervised Support Vector Machine (SVM) algorithm with a linear kernel was used, configured to act as an anomaly detector. The data identified as coming from a system fault is preprocessed to standardize the signal from all measurement points and enhance the characteristic of the voltage signal at the moment a fault occurs. Subsequently, all data extracted from the system operating under fault conditions is analyzed by the fault location algorithm, using a supervised SVM algorithm with a linear kernel, aiming to indicate the system bus where the fault is occurring or the system bus connected to the line where the fault is occurring. In addition to evaluating the accuracy of the proposed technique, this work will also assess the fault location problem from the perspective of PMU allocation. In this context, a study will be presented evaluating the impact caused by reducing the number of PMUs in the fault location process, as well as identifying the most suitable points in the network for PMU installation. The proposed technique was evaluated through simulations conducted using the ANAREDE and ANATEM software, using the IEEE’s 39-bus, 10-generator New England system as a reference1 recurso online : PDF.application/pdfEnergia elétrica - MediçãoSistemas de energia eletrica - ControleFalhas de energia elétricaAprendizado do computadorEngenharia ElétricaLocalização de faltas e alocação de PMUs em SEPs utilizando medição sincrofasorial e SVMinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - PEDRO MURILO DA SILVA PEREIRA.pdfapplication/pdf2340382https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/85797/1/R%20-%20D%20-%20PEDRO%20MURILO%20DA%20SILVA%20PEREIRA.pdf18618122c6c50e25946b279d552b7517MD51open access1884/857972023-12-22 16:07:20.979open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/85797Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082023-12-22T19:07:20Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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