AIR: Desarrollo de un dispositivo de protección basado en inteligencia artificial

Abstract

Este proyecto brindó una solución a los problemas de confiabilidad presentes en las funciones de protecciones eléctricas tradicionales. Estos se presentan debido a los continuos cambios topológicos en el sistema eléctrico de potencia, que originan fluctuaciones en las corrientes nominales y de cortocircuito; por la integración de microrredes y recursos de generación distribuida en el sistema. Por esta razón, se construyó un dispositivo apoyado en herramientas de inteligencia artificial, capaz de adaptarse a estos cambios topológicos pudiendo mantener la confiabilidad del servicio de energía eléctrica. El dispositivo construido, realiza todas las tareas de un dispositivo de protección, desde la adquisición de las señales de tensión y corriente, hasta la clasificación del estado del sistema de potencia, enviando una señal de disparo a un interruptor en caso de que ocurra una falla. Este dispositivo fue diseñado y construido basado en las normativas IEEE en lo referente a transformadores de corriente, los lineamientos para la elaboración de un EACP (estudio de ajuste y coordinación de protecciones) del CNO (consejo nacional de operación), y, por último, la resolución CREG 025 / 1995, para definir un tiempo máximo de despeje de falla. Adicionalmente, se tuvieron en cuenta requisitos propuestos por el cliente, garantizando el correcto funcionamiento de este dispositivo. Finalmente, se realizaron pruebas en laboratorio, validando así que, el dispositivo implementado es capaz de adquirir las señales de tensión y corriente, procesándolas mediante una red neuronal que es capaz también, de clasificar los estados del sistema. Por último, este dispositivo es capaz de enviar una señal de disparo a un interruptor que realiza la desconexión del sistema protegido.

This project provided a solution to the reliability problems present in the traditional electrical protection functions. These problems arise due to the continuous topological changes in the electrical power system, which cause fluctuations in the nominal and short-circuit currents; due to the integration of microgrids and distributed generation resources in the system. For this reason, a device supported by artificial intelligence tools was built, capable of adapting to these topological changes being able to maintain the reliability of the electric power service. The built device performs all the tasks of a protection device, from the acquisition of voltage and current signals, to the classification of the power system status, sending a trip signal to a circuit breaker in case a fault occurs. This device was designed and built based on IEEE standards regarding current transformers, the guidelines for the elaboration of an EACP (protection adjustment and coordination study) of the CNO (national operation council), and, finally, the CREG 025 / 1995 resolution, to define a maximum fault clearing time. Additionally, requirements proposed by the client were taken into account, guaranteeing the correct operation of this device. Finally, laboratory tests were performed, validating that the implemented device is capable of acquiring voltage and current signals, processing them through a neural network that is also capable of classifying the system states. Finally, this device is able to send a trigger signal to a switch that disconnects the protected system.