Publicação: Uma interface gráfica web para coordenação de relés de sobrecorrente usando Python e Plotly
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Resumo
O planejamento do sistema elétrico visa fornecer energia elétrica com qualidade. No entanto,
o sistema pode estar exposto a contingências topológicas, descargas e falhas de equipamentos,
como geradores, motores e transformadores. A busca por melhores resultados em relação à
proteção do sistema de potência é importante e muitas investigações têm sido desenvolvidas
para atingir este objetivo. Diante disso, esta monografia tem como principal objetivo desenvolver uma ferramenta computacional para a coordenação de relés de sobrecorrente com intuito
de reduzir falhas de operação e garantir um sistema elétrico de potência mais confiável. O
trabalho foi desenvolvido na linguagem Python, que é de fácil compreensão e que possui uma
sintaxe relativamente simples. Ela tem sido utilizada em inúmeras pesquisas científicas, uma
vez que existem muitas bibliotecas para processamento, análise matemática e de dados. A principal biblioteca para este trabalho é o pandapower (http://www.pandapower.org/), desenvolvida
por pesquisadores alemães da Universidade de Kassel, para calcular fluxo de potência e curtocircuito com alto grau de automação. Sua modelagem elétrica permite incluir linhas, ZIP-loads,
switches, shunts e transformadores, sendo relativamente rápida. O pandapower é instalado dentro do Ambiente de Desenvolvimento Integrado, sem a necessidade de utilizar qualquer plugin
ou arquivo DLL. Para este trabalho, o problema de coordenação de relés foi tratado como um
problema de otimização, para isso utilizou-se a biblioteca Pyomo. Esta biblioteca permite usar
vários solucionadores conhecidos, como GLPK, CBC e Gurobi. Para o desenvolvimento web
da interface empregou-se as duas das mais avançadas bibliotecas de visualização de dados em
Python: Plotly e Dash. A primeira na apresentação de gráficos interativos e a segunda no layout
da interface. Por fim, os resultados foram bem satisfatórios tendo em vista que o mesmo pode
calcular e determinar a corrente de sensibilização do relé em diversas situações.
Abstract
The planning of the electrical system aims to provide quality electrical energy. However, the
system may be exposed to topological contingencies, discharges and equipment failures such
as generators, motors and transformers. The search for the best results in relation to the protection of the power system is important and many must be improving themselves to reach this
objective. Therefore, this monograph has as main objective to develop a computational tool for
the coordination of overcurrent relays in order to reduce operation failures and guarantee a
more reliable electrical power system. The work was developed in the Python language, which
is easy to understand and has a relatively simple syntax. It has been used in numerous scientific
researches, since there are many libraries for processing, mathematical analysis and data. The
main library for this work is pandapower (http://www.pandapower.org/), developed by German researchers from the University of Kassel, to calculate power flow and short circuit with a
high degree of automation. Its electrical modeling allows including lines, ZIP-loads, switches,
shunts and transformers, being relatively fast. Pandapower is installed within the Integrated
Development Environment, without the need to use any plugin or DLL files. For this work, the
relay coordination problem was treated as an optimization problem, using the Pyomo library.
This library allows you to use several well-known solvers such as GLPK, CBC and Gurobi.
For the web development of the interface, the two most advanced data visualization libraries in
Python were used: Plotly and Dash. The first in the presentation of interactive graphics and the
second in the layout of the interface. Finally, the results were very reduced considering that it
can calculate and determine the relay sensing current in different situations.
Palavras-chave
Proteção de sistemas elétricos, Electrical system protection, Coordenação, Coordination, Python, Python, Fluxo de carga, Load flow, Pandapower, Pandapower
Citação
GUEDES, Michele Rosa. Uma interface gráfica web para coordenação de relés de sobrecorrente usando Python e Plotly. 2023. 168 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023.