Supervisión Experta de la Calidad del Servicio Eléctrico – SECSE eXiT
Supervisión Experta de la Calidad del Servicio Eléctrico – SECSE
Girona, Marzo 27 de 2003
David Llanos Rodrí[email protected]
Supervisión Experta de la Calidad del Servicio Eléctrico – SECSE eXiT
Contenido:Contenido:
-- Objetivos generales del proyecto SECSE.- Abstracción de información temporal de los huecos.- Técnica de clasificación LAMDA.- Case based reasoning for Diagnosis- Trabajos futuros.- Fuentes de información..
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Objetivos generales del proyecto SECSEObjetivos generales del proyecto SECSE::
• Contribuir a la supervisión de la calidad del servicio eléctricomediante el diagnóstico experto de la calidad de onda.
• Monitorizar la calidad de onda en la distribución y consumo eléctrico.
• Obtener y utilizar el conocimiento experto para el diagnóstico de calidad de onda.
• Crear un evaluador de situaciones.
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DataProcesing
Descriptors Filter
0
Sag
x
Descriptors
xn
x2
x1
LAMDA Methodology
Classification Tool
Learning
RecognitionEvent
Esquema general para el desarrollo del Esquema general para el desarrollo del convenioconvenioUdGUdG--FECSAFECSA
H1 C1H2 C2H3 C4H4 C7H5 C3
Sag Class
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Abstracción de información temporal de los huecosAbstracción de información temporal de los huecos
A partir de las formas de onda registradas en la subestación de SALT se extrajo la mayor cantidad de información cualitativa y cuantitativa de cada hueco además esta información quedóregistrada en una base de datos.
•Gestión de ficheros.Las herramientas utilizadazas para realizar todo el análisis son básicamente ACCESS y MATLAB 6.0.
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ACCESS Conexión: -Estrella -Delta Nombre de evento: “..........”.CSV Red: falta (MT), falta (AT) o cliente. Configuración de equipo medidor: (Nperiodo, ..etc) Botón llamado Matlab
Ficheros .CSV
MATLAB 6.0 (nombre fichero, función y sus parámetros)
EXCEL %H, TIH, TFH, TDH, C.Bollen , (datos característicos para cada fase)
Esquema de diseño
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•Información extraída para cada hueco
-%H :La magnitud de un hueco de tensión. Para huecos trifásicos puede definirse como, el valor eficaz de la más baja de las tres tensiones.-TIH (ms): Tiempo de inicio del hueco-TFH (ms): Tiempo fin del hueco-TDH (ms): Duración del hueco de tensión-CBollen: Clasificación para los diferentes tipos de huecos
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0.9
TIH t=0
TFH
%H
Duración (ms)
Profundidad (%)
1.Descripción hueco trifásico
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•Variables descriptivas por fasePara cada una de las fases se obtiene la profundidad y los tiempos de: duración, inicio, fin y el tiempo para el valor mínimo de tensión; todo, medido desde la fase que presenta primero la perturbación
0.9
TIH t=0
tfinmín1__TIH Duración (ms)
Profundidad (%)
h1
tih1__TIH
Tfh1__TIH
tinimín1__TIH
Tmín1__TIH
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•Tipos de hueco según PhD. Math Bollen
Da
A
b)a)
Db Dc
CcCbCa
a) Sag trifásico balanceado, b) seis tipos de sagstrifásicos desbalanceados
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t>600 ms
Transmission fault
Cleared by line/bus protection system
t<140 ms 140<t<600ms
Level 1 Level 2 Level 3
Instantaneoust<=200 ms t>200 ms
Cleared by line protection system
Distribution fault
Differed
Electrical System
Esquema de localización de fallas
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DataProcesing
Descriptors Filter
0
Sag
x
Descriptors
xn
x2
x1
Event
LAMDA Methodology
Classification Tool
Learning
Recognition
H1 C1H2 C2H3 C4H4 C7H5 C3
Sag Class
?
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Técnica de clasificación LAMDATécnica de clasificación LAMDA((LearningLearning AlgorithmAlgorithm forfor MultivariateMultivariate Data Data AnalysisAnalysis))
• Herramienta desarrollada por Ph.D Josep Martin Aguilar.
• Usa técnicas de minería de datos.
• LAMDA cuenta con un mecanismo de aprendizaje y un mecanismode reconocimiento.
• Aprendizaje: permite formar un modelo de un sistema.
• Reconocimiento: permite reconocer un objeto como pertenecientea una clase particular.
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Metodología general del Algoritmo LAMDA
Learning
Off -LineRecognition
On -Line
Relationship
Sag and Cause
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Metodología detallada del algoritmo LAMDA
Learning-2StatesLearning-1
Training data Classes
LAMDA
LAMDAparameters
Pre-assignedClasses
Off-LineExpert and plant
operatorInterpretationdata (optional)
Recognition
On-line Systemdata
RelationshipSag and Cause
States
LAMDA
Classes
On-Line
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Definición de los descriptores temporalesDefinición de los descriptores temporales
Para el proceso de clasificación se definieron siete descriptores.
-Magnitud y duración del hueco de voltaje trifásico,
-Magnitud y duración del hueco de voltaje monofásico,
-Duración de la banda de mínimo para el voltaje monofásico,
-Pendientes de caída y de recuperación monofásicas.
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0.9
1.0
Phase A
Vrms [p.u.]
Time
Three phase sag magnitude
Phase B Phase C
Three phase sag duration
Descriptores de huecos trifásicos
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0.9
{[h-α (1-h)] , h}
M inim um stage duration
V rm s [p .u .]
T im e
V oltage fall slope
V oltage recovery slope
S ingle phase sag m agnitude (h)
S ingle phase sag duration
Zone1 Zone 2 Zone 3
1.0
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Class composition according to state
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1811
3
121
123
131
221
223
224
314
321
322
324
333
334
413
433
463
513
524
533
535
544
554
555
Classes
Perc
enta
ge(%
)
DifferedInstantaneousLevel 3Level 2Level 1
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Solution “Sag Diagnostic”
(sag symptoms)
CASE- BASE
(diagnosed sags)
Revise
Proposed solution Confirmed solution
? Retrieve
Retain
R e u s e
Case Memory
Problem Space (symptoms)
Solution Space (diagnostic)
Cases and CBR cycle: Retrieve, Reuse, Retain and Revise.
Case based reasoning for DiagnosisCase based reasoning for Diagnosis
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Algoritmo propuesto para recuperar huecos semejantes
1. Seleccionar de la base de casos los huecos del mismo tipo.
Three-phase
temporal Attributes normalised
Single-phase temporal Attributes normalised
Phase 1 Phase 2 Phase 3 Type
Sag name Magnitude Duration Magnitude Duration Fall slope Recovery slope
…………………. SALT 19 0,891 0,624 0,624 0,874 0,172 0,025 ………… ………… A SALT 20 0,055 0,881 0,898 0,014 0,000 0,000 ………… ………… Da SALT 21 0,123 0,882 0,882 0,126 0,013 0,077 ………… ………… A SALT 22 0,169 0,740 0,863 0,152 0,020 0,180 ………… ………… Dc SALT 23 0,749 0,643 0,813 0,585 0,014 0,041 ………… ………… Da Tr
ansm
issi
on
…………………. ………………….
SALT 35 0,255 0,791 0,799 0,251 0,249 0,091 ………… ………… A SALT 36 0,154 0,725 0,749 0,145 0,176 0,417 ………… ………… A SALT 37 0,406 0,630 0,874 0,336 0,027 0,006 ………… ………… Dc SALT 38 0,188 0,353 1,000 0,000 0,000 0,000 ………… ………… Cb SALT 39 0,271 0,764 1,000 0,000 0,000 0,000 ………… ………… Ca D
istri
butio
n
………………….
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2. Criterio de distancias entre huecos
Sag A
DISTANCE CRITERIA
SagB
Attributes
X1
X2
.
.
.
Xn
Attributes
X1
X2
.
.
.
Xn
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:Distancia Manhattan____________
),( Bi
Ai
Bi
Ai XXXXdist −=
___
1
___
),(),( Bi
n
i
AiiBA XXdistWSSDIST ∑
=
=
Donde:
______
, Bi
Ai XX :atributos de los huecos. Normalizados.
:distancia global entre huecos ),( BA SSDIST
:huecos a comparar.BA SS ,
Wi : sirve para medir la importancia de cada atributo en la expresión global.
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Sag nam e T ype D istance L ocation O rigin SA L T 18 D b 0 D istribu tion D am aged conductor SA L T 1 D b 0 .09392768 D istribu tion D am aged conductor SA L T 2 D b 0 .10518463 D istribu tion D am aged conductor SA L T 3 D b 0 .4104873 D istribu tion D am aged conductor SA L T 4 D b 0 .50878981 D istribu tion D am aged conductor SA L T 5 D b 0 .78833902 D istribu tion D am aged conductor SA L T 6 D b 1 .1639413 D istribu tion D am aged conductor
SA L T 7 D b 1 .2964107 Transm ission S ingle phase trip . Successfu l
reclose in both end line.
SA L T 8 D b 1 .5534047 Transm ission S ingle phase trip . Successfu l
reclose in both end line.
SA L T 9 D b 1 .5934227 Transm ission S ingle phase trip . Successfu l
reclose in one end line.
SA L T 10 D b 1.6972648 Transm ission S ingle phase trip . Successfu l
reclose in both end line.
SA L T 11 D b 1.7295983 Transm ission S ingle phase trip . Successfu l
reclose in both end line.
SA L T 12 D b 1 .779331 Transm ission S ingle phase trip . Successfu l
reclose in one end line. SA L T 13 D b 2.0836669 D istribu tion D am aged conductor SA L T 14 D b 2.1924684 D istribu tion D am aged conductor SA L T 15 D b 2.4063196 D istribu tion S ingle phase trip SA L T 16 D b 3.0208836 Transm ission D am aged conductor SA L T 17 D b 3.7465998 Transm ission S ingle phase trip
SALT 18: nuevo hueco
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• Clasificación dependiendo de la causa que ha generado el hueco
- Fallo balanceado.
- Fallo desbalanceado.
- Arranque de motor.
- Energización de transformador.
Trabajos futurosTrabajos futuros
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0 5 10 15 208.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
Time in Cycles
RM
S vo
ltage
in k
VFallo desbalanceado
0 2 4 6 8 10 12 140.19
0.195
0.2
0.205
0.21
0.215
0.22
0.225
Time in Cycles
RM
S vo
ltage
in k
V
Fallo balanceado
0 5 10 15 20 25 3010
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
11
Time in Cycles
RM
S vo
ltage
in k
V
Energizaciónde transformador
ELECTRIC POWER ENGINEERING0 2 4 6 8 10 12195
200
205
210
215
220
Time in Cycles
RM
S vo
ltage
in V
Arranque de motor
Causa de los huecosCausa de los huecos
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•Aplicaciones con ATP para modelar la red eléctrica
ATP: Alternative Transient Program
•Gratuito
•Desarrollo rápido
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• Debido a que un hueco se puede ver como un fallo aditivo,esto nos permite hacer el siguiente análisis:
perturbación (fallo hueco) v(t) señal medida
q(t)
u(t)señal eléctrica
Sistema dedistribución
Modelo del hueco v(t) f(t)
q(t)=s(t)+f(t)
u(t) s(t) Señal original sin fallo
F(s)
H(s)
+
+
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• Representación de la señal basada en episodios.
• Análisis de las protecciones eléctricas de la red.
• Asociación entre fallos y causas.
• Análisis estadístico de los datos.
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Fuentes de informaciónFuentes de información
• Libros:“Understanding Power Quality Problems. Voltages Sags andInterruptions”. MathH. J. Bollen. IEEE Press, 2000.
• Papers:M. H. Bollen. “A method for characterisation of three-phase unbalanced dips (sags) from recorded voltage waveshapes”. IEEE. 1999.
M. H. Bollen. “Characterization of three-phase unbalanced dips as easy as one-two-three”. IEEE. 2000.
Emmanouil Styvaktakis. “Expert system for voltage dip classification and analysis”. IEEE. 2002.
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• Páginas web:
- Chalmers - Department of Electric Power Engineering (Sweden):
http://www.elkraft.chalmers.se/
- Grupo de investigación en sistemas de Eenergía Eléctrica –GISELUniversidad Industrial de Santander(Bucaramanga - Colombia)
http://www.uis.edu.co/investigacion/paginas/grupos/gisel.htm
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Proyectos de investigación
•"Modelat d'una xarxa elèctrica per a la simulació de falles en la subestació transformadora de Salt, mitjançant el software EMTP-ATP"realizado por David Pérez
•"Modelado del sistema estándar de 30 barras de la IEEE mediante el software EMTP-ATP, como prototipo de investigación"realizado por Joan Mirangels
•“Anàlisi d'harmònics en línies de distribució"realizado por Joseph Lloansi
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Visita subestación de Salt:
Martes 1 de abrilGrupo A
Jueves 3 de abrilGrupo B
Reunión en el parking P II16:30