Anteprojeto de um sistema digital de proteção e controle aplicado em uma subestação elétrica industrial

With the growth of the demand on electric energy in the last decades, the urban distribution and transmission systems have experienced a bigger necessity to improve on the substations, the automation procedures and techniques on the operation maneuvers of such systems, in a sense that better attends the quality levels, availability, continuity and operational reliability. In this way, the objective of the present paper is to perform a study of protection and control on an electrical industrial system involving the procedures of digitizing and maneuvers automatism utilizing operational techniques and other pertinent information used in a typical high-voltage Industrial Electrical System. Analysis were made on short-circuits to specify the main components of the 138 [kV] substation, in addition, there were used digital MiCOM relays to make the protection of the present elements. With that, a program was developed to allow the user to monitor the condition of circuit-breakers through a supervision screen being able to simulate some kinds of faults, as well as observing the characteristics of each device. This way, the importance of having a fast and reliable system that ensures the equipment’s protection and the industrial process continuity due to faults on the electrical system is noticeable. It’s important to highlight that all this digitizing was mainly favored by the development of digital technology on the last years, mainly on microelectronics, also with the appearance of supervision gadgets allowing the development of complex systems in supervision and electric energy control

Sistemas inteligentes aplicados à coordenação da proteção de sistemas elétricos industriais com relés digitais.

Atualmente existem diferentes ferramentas computacionais para auxílio nos estudos de coordenação da proteção, que permitem traçar as curvas dos relés, de acordo com os parâmetros escolhidos pelos projetistas. Entretanto, o processo de escolha das curvas consideradas aceitáveis, com um elevado número de possibilidades e variáveis envolvidas, além de complexo, requer simplificações e iterações do tipo tentativa e erro. Neste processo, são fatores fundamentais tanto a experiência e o conhecimento do especialista, quanto um árduo trabalho, sendo que a coordenação da proteção é qualificada pela IEEE Std. 242 como sendo mais uma arte do que uma ciência. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo genético e de um algoritmo inspirado em otimização por colônia de formigas, para automatizar e otimizar a coordenação da função de sobrecorrente de fase de relés digitais microprocessados (IEDs), em subestações industriais. Seis estudos de caso, obtidos a partir de um modelo de banco de dados, baseado em um sistema elétrico industrial real, são avaliados. Os algoritmos desenvolvidos geraram, em todos os estudos de caso, curvas coordenadas, atendendo a todas as restrições previamente estabelecidas e as diferenças temporais de atuação dos relés, no valor de corrente de curto circuito trifásica, apresentaram-se muito próximas do estabelecido como ótimo. As ferramentas desenvolvidas demonstraram potencialidade quando aplicadas nos estudos de coordenação da proteção, tendo resultados positivos na melhoria da segurança das instalações, das pessoas, da continuidade do processo e do impedimento de emissões prejudiciais ao meio ambiente.

Sistema especialista para análise pós-evento da proteção em subestações distribuidoras.

É importante que as redes elétricas tenham altos índices de confiabilidade, de forma a se manter a agilidade e a manutenção ideais para um melhor funcionamento. Por outro lado, o crescimento inesperado da carga, falhas em equipamentos e uma parametrização inadequada das funções de proteção tornam a análise de eventos de proteção mais complexas e demoradas. Além disso, a quantidade de informações que pode ser obtida de relés digitais modernos tem crescido constantemente. Para que seja possível uma rápida tomada de decisão e manutenção, esse projeto de pesquisa teve como objetivo a implementação de um sistema completo de diagnóstico que é ativado automaticamente quando um evento de proteção ocorrer. As informações a serem analisadas são obtidas de uma base de dados e de relés de proteção, via protocolo de comunicação IEC 61850 e arquivos de oscilografia. O trabalho aborda o sistema Smart Grid completo incluindo: a aquisição de dados nos relés, detalhando o sistema de comunicação desenvolvido através de um software com um cliente IEC61850 e um servidor OPC e um software com um cliente OPC, que é ativado por eventos configurados para dispará-lo (por exemplo, atuação da proteção); o sistema de pré-tratamento de dados, onde os dados provenientes dos relés e equipamentos de proteção são filtrados, pré-processados e formatados; e o sistema de diagnóstico. Um banco de dados central mantém atualizados os dados de todas essas etapas. O sistema de diagnóstico utiliza algoritmos convencionais e técnicas de inteligência artificial, em particular, um sistema especialista. O sistema especialista foi desenvolvido para lidar com diferentes conjuntos de dados de entrada e com uma possível falta de dados, sempre garantindo a entrega de diagnósticos. Foram realizados testes e simulações para curtos-circuitos (trifásico, dupla-fase, dupla-fase-terra e fase-terra) em alimentadores, transformadores e barras de uma subestação. Esses testes incluíram diferentes estados do sistema de proteção (funcionamento correto e impróprio). O sistema se mostrou totalmente eficaz tanto no caso de disponibilidade completa quanto parcial de informações, sempre fornecendo um diagnóstico do curto-circuito e analisando o funcionamento das funções de proteção da subestação. Dessa forma, possibilita-se uma manutenção muito mais eficiente pelas concessionárias de energia, principalmente no que diz respeito à prevenção de defeitos em equipamentos, rápida resposta a problemas, e necessidade de reparametrização das funções de proteção. O sistema foi instalado com sucesso em uma subestação de distribuição da Companhia Paulista de Força e Luz.

RCA method for fault diagnosis in digital substations of power systems

The authors present a Cause-Effect fault diagnosis model, which utilises the Root Cause Analysis approach and takes into account the technical features of a digital substation. The Dempster/Shafer evidence theory is used to integrate different types of fault information in the diagnosis model so as to implement a hierarchical, systematic and comprehensive diagnosis based on the logic relationship between the parent and child nodes such as transformer/circuit-breaker/transmission-line, and between the root and child causes. A real fault scenario is investigated in the case study to demonstrate the developed approach in diagnosing malfunction of protective relays and/or circuit breakers, miss or false alarms, and other commonly encountered faults at a modern digital substation.

Computer-aided analysis of high-speed protective relays

Most of the modern distance relays are designed to avoid overreaching due to the transient d.c. component of the fault current, whereas a more likely source of transients in e.h.v. systems is the oscillatory discharge of the system charging current into the fault. Until now attempts have not been made to reproduce these transients in the laboratory. This paper describes an analogue and an accurate digital simulation of these harmonic transients. The dynamic behaviour of a typical polarised mho-type relay is analysed, and results are presented. The paper also advocates the use of active filters for filtering the harmonics associated with e.h.v. system, and hence, to improve the speed of response and accuracy of the protective relays.

New possibilities in amplitude- and phase-comparison techniques for distance relays

The paper reports further work on the amplitude-comparison technique described by the same authors in a previous paper. This technique is extended to develop improved polar characteristics. Discontinuous polar characteristics, like directional parallelograms, are obtained by a single measuring gate with a simple mode of relay circuitry, whereas two measuring gates are required to provide a directional-quadrilateral characteristic of potentially general application. The paper also describes some new possibilities in phase-comparison methods for distance-protection schemes. Comparator models which effect the amplitude and phase comparison of the relaying signals are described in their schematic form. A comprehensive theoretical basis for comparison is also presented.

Electracy in Praxis: Pedagogical Relays for an Undergraduate Writing Curriculum

The paradigm shift from traditional print literacy to the postmodern fragmentation, nonlinearity, and multimodality of writing for the Internet is realized in Gregory L. Ulmer’s electracy theory. Ulmer’s open invitation to continually invent the theory has resulted in the proliferation of relays, or weak models, by electracy advocates for understanding and applying the theory. Most relays, however, remain theoretical rather than practical for the writing classroom, and electracy instruction remains rare, potentially hindering the theory’s development. In this dissertation, I address the gap in electracy praxis by adapting, developing, and remixing relays for a functional electracy curriculum with first-year writing students in the Virginia Community College System as the target audience. I review existing electracy relays, pedagogical applications, and assessment practices – Ulmer’s and those of electracy advocates – before introducing my own relays, which take the form of modules. My proposed relay modules are designed for adaptability with the goals of introducing digital natives to the logic of new media and guiding instructors to possible implementations of electracy. Each module contains a justification, core competencies and learning outcomes, optional readings, an assignment with supplemental exercises, and assessment criteria. My Playlist, Transduction, and (Sim)ulation relays follow sound backward curricular design principles and emphasize core hallmarks of electracy as juxtaposed alongside literacy. This dissertation encourages the instruction of new media in Ulmer’s postmodern apparatus in which student invention via the articulation of fragments from various semiotic modes stems from and results in new methodologies for and understandings of digital communication.

The Coming of Post-reflexive Society: Commodification and Language in Digital Capitalism

Language is a unique aspect of human communication because it can be used to discuss itself in its own terms. For this reason, human societies potentially have superior capacities of co-ordination, reflexive self-correction, and innovation than other animal, physical or cybernetic systems. However, this analysis also reveals that language is interconnected with the economically and technologically mediated social sphere and hence is vulnerable to abstraction, objectification, reification, and therefore ideology – all of which are antithetical to its reflexive function, whilst paradoxically being a fundamental part of it. In particular, in capitalism, language is increasingly commodified within the social domains created and affected by ubiquitous communication technologies. The advent of the so-called ‘knowledge economy’ implicates exchangeable forms of thought (language) as the fundamental commodities of this emerging system. The historical point at which a ‘knowledge economy’ emerges, then, is the critical point at which thought itself becomes a commodified ‘thing’, and language becomes its “objective” means of exchange. However, the processes by which such commodification and objectification occurs obscures the unique social relations within which these language commodities are produced. The latest economic phase of capitalism – the knowledge economy – and the obfuscating trajectory which accompanies it, we argue, is destroying the reflexive capacity of language particularly through the process of commodification. This can be seen in that the language practices that have emerged in conjunction with digital technologies are increasingly non-reflexive and therefore less capable of self-critical, conscious change.