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Abordagens baseadas em processamento de sinais e inteligência artificial para identificar a inserção de contato principal e resistivo em disjuntores SF6

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dc.creator LIZ, Philippe Augusto Varme Dias
dc.date.issued 2024-12-13
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4221
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
dc.date.available 2025-03-25T18:21:55Z
dc.date.accessioned 2025-03-25T18:21:55Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/5463714057948061 pt_BR
dc.contributor.advisor1 VITOR, Giovani Bernardes
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/9780560304367459 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 SILVEIRA, Eben-Ezer Prates da
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


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