dc.creator |
LIZ, Philippe Augusto Varme Dias |
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dc.date.issued |
2024-12-13 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4221 |
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dc.description.abstract |
High-voltage circuit breakers play a vital role in a substation, facilitating the connection and
disconnection of loads, as well as isolating the system during fault conditions. Among the problems
related to circuit breakers operating with capacitor banks, one of the main issues is related to
the closing operation, which can generate high inrush current transients associated with high
frequencies. These transients may cause damage and premature wear to the circuit breakers
and the grid equipment connected to them. Thus, monitoring the main parameters of circuit
breakers becomes essential to anticipate failures and estimate their useful life, resulting in economic,
operational, and strategic gains. In this context, this work presents an approach based on signal
processing and Artificial Intelligence (AI) to identify the instants of insertion of the pre-insertion
resistor and the main contact during the operation of a high-voltage SF6 circuit breaker. To this
end, current and voltage signals from a real Brazilian substation are used as inputs to the AI-based
models, resulting in a feature vector with 600 rows and 82 columns, considering the noise and
interference common in this type of environment. Thus, the proposed modeling considers signal preprocessing
steps with techniques such as discrete derivative, integral, frequency-domain transforms,
and wavelets, to reduce noise and highlight relevant features for feature extraction, the generation
of the dataset for model training, the use of different machine learning techniques, and the use of
two machine learning models for evaluation: the Multilayer Perceptron (MLP) and the AdaBoost
classifier, both trained to automatically identify the critical points in the signal and, finally, the
identification of the best moments for controlled switching of the circuit breakers. The results
showed that the MLP achieved 94% accuracy, while the AdaBoost reached 95% accuracy. The
conclusions indicate that the proposed methodologies are robust for use in real-world environments,
allowing for more reliable fault prediction, optimized maintenance, and reduced operational costs.
Thus, the work directly contributes to improving the closing synchronism in high-voltage circuit
breakers and mitigating critical transients in the electrical system. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Disjuntores de alta tensão |
pt_BR |
dc.subject |
Inteligência artificial |
pt_BR |
dc.subject |
Banco de capacitores de subestação |
pt_BR |
dc.subject |
Sincronismo de manobra de disjuntores |
pt_BR |
dc.title |
Abordagens baseadas em processamento de sinais e inteligência artificial para identificar a inserção de contato principal e resistivo em disjuntores SF6 |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2025-03-25 |
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dc.date.available |
2025-03-25T18:21:55Z |
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dc.date.accessioned |
2025-03-25T18:21:55Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5463714057948061 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
VITOR, Giovani Bernardes |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9780560304367459 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
SILVEIRA, Eben-Ezer Prates da |
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dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/1614978364658349 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
Os disjuntores de alta tensão desempenham um papel vital em uma subestação, facilitando a
conexão e desconexão de cargas, bem como isolando o sistema durante condições de falta. Dentre
os problemas relacionados aos disjuntores que operam com bancos de capacitores, um dos principais
está relacionado à operação de fechamento que pode gerar altos transientes de corrente de partida,
associados a altas frequências. Esses transientes podem causar danos e desgaste prematuro aos
disjuntores e aos equipamentos da rede a eles conectados. Assim, o monitoramento dos principais
parâmetros dos disjuntores torna-se essencial para antecipar falhas e estimar sua vida útil, resultando
em ganhos econômicos, operacionais e estratégicos. Nesse sentido, este trabalho apresenta uma
abordagem baseada em processamento de sinais e Inteligência Artificial (IA) para identificar os
instantes de inserção do resistor de pré-inserção e do contato principal durante a operação de
um disjuntor de alta tensão a SF6. Para isso, os sinais de corrente e tensão de uma subestação
brasileira real são utilizados como entradas dos modelos baseados em IA, resultando em um vetor
de características com 600 linhas e 82 colunas, considerando os ruídos e interferências comuns
neste tipo de ambiente. Assim, a modelagem proposta considera as etapas de pré-processamento
do sinal com técnicas como derivada discreta, integral, transformadas no domínio da frequência e
wavelets, para reduzir ruídos e destacar características relevantes para extração de características, a
geração do conjunto de dados para treinamento do modelo, a utilização de diferentes técnicas de
aprendizado de máquina e a utilização de dois modelos de aprendizado de máquina para avaliação:
o Perceptron Multicamadas (MLP) e o classificador AdaBoost, ambos treinados para identificar
automaticamente os pontos críticos do sinal para encontrar automaticamente os pontos desejados
e, por fim, a identificação dos melhores momentos para comutação controlada dos disjuntores.
Os resultados demonstraram que o MLP obteve 94% de acurácia precisão, enquanto o AdaBoost
alcançou 95% de acurácia precisão. As conclusões indicam que as metodologias propostas são
robustas para uso em ambientes reais, permitindo prever falhas com maior confiabilidade, otimizar a
manutenção e reduzir custos operacionais. Assim, o trabalho contribui diretamente para a melhoria
do sincronismo de fechamento em disjuntores de alta tensão e a mitigação de transientes críticos no
sistema elétrico. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação |
pt_BR |
dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO |
pt_BR |
dc.relation.references |
LIZ, Philippe Augusto Varme Dias. Abordagens baseadas em processamento de sinais e inteligência artificial para identificar a inserção de contato principal e resistivo em disjuntores SF6. 2024. 68 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Computação.) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2024. |
pt_BR |