Publicação: Coordenação Segura de Relés de Sobrecorrente usando Otimização por Coelhos Artificiais e Blockchain em Sistemas Elétricos com Recursos Energéticos Distribuídos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::MEDICAO, CONTROLE, CORRECAO E PROTECAO DE SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
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Resumo
A proteção de sistemas elétricos de potência é essencial para a garantia da segurança, confiabilidade
e continuidade do fornecimento de energia, especialmente frente à crescente digitalização e
presença de novas tecnologias, como os Recursos Energéticos Distribuídos (REDs). No entanto,
a parametrização de relés de sobrecorrente temporizados (RSTs) enfrenta desafios relacionados
à coordenação em cenários complexos e mutáveis. Este trabalho propõe uma metodologia
inovadora que combina a metaheurística Otimização por Coelhos Artificiais (Artificial Rabbit
Optimization (ARO), em Inglês) com a tecnologia de processamento de dados Blockchain,
oferecendo uma solução otimizada e segura para a configuração dos parâmetros de corrente e
tempo dos relés. A técnica foi implementada em Python, com uma interface web desenvolvida
via Streamlit, automatizando o processo de ajuste, permitindo uma compreensão didática e
manipulação acessível dos dados. Testes foram conduzidos em sistemas elétricos do Institute of
Electrical and Electronic Engineers (IEEE) de 13, 34 e 37 barras, integrando processamento
paralelo à execução da metaheurística, oferecendo resultados que corroboram com pesquisas
sobre o baixo impacto dos REDs que fazem uso de inversores nos níveis de curto-circuito do
sistema, mas afetando consideravelmente valores ligados ao fluxo de potência normal, indicando
uma necessidade de adaptação dos parâmetros dos RSTs. As análises demonstram que o ARO
apresentou alta robustez ao balancear exploração e intensificação, mesmo comparado a outros
algoritmos consagrados no meio acadêmico (Algoritmos Genéticos, Evolução Diferencial e
Otimização por Enxame de Partículas), oferecendo soluções com ajustes precisos a seletividade
e coordenação dos RSTs, mesmo com a inserção dos REDs. O uso do Blockchain garantiu a
gestão segura e auditável dos processos envolvidos, promovendo confiabilidade e transparência
a aplicação. A abordagem apresentada integra conceitos de cibersegurança e inovação científica,
sendo promissora para enfrentar desafios de digitalização e integração de novos recursos aos
sistemas elétricos.
Abstract
The power system protection is essential to ensure safety, reliability, and continuity of energy
supply, especially due to increasing digitalization and the integration of emerging technologies
such as Distributed Energy Resources (DERs). However, the setting of inverse time overcurrent
(TOC) units poses significant challenges related to device protective coordination in complex
and dynamic scenarios. This study proposes an innovative methodology that combines the
Artificial Rabbit Optimization (ARO) metaheuristic with Blockchain data processing technology,
providing an optimized and secure solution for configuring the current and time parameters of the
relays. The technique has been implemented in Python language, with a web interface developed
using Streamlit, automating the adjustment process and enabling accessible data manipulation
and an educational understanding of results. The investigation has been conducted by using
Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 13, 34, and 37-bus test feeders, integrating
parallel processing into the metaheuristic execution. The results corroborate research on the low
impact of inverter-based DERs on system short-circuit levels, while significantly affecting values
associated with normal power flow, thus indicating the need for TOC parameter adjustments.
The analyses also demonstrated that ARO exhibited high robustness in balancing exploration
and exploitation, even when compared to well-established algorithms in academia (Genetic
Algorithm, Differential Evolution and Particle Swarm Optimization), providing precise settings
that enhance TOC selectivity and coordination, despite DER integration. Blockchain ensures
secure and auditable management, promoting reliability and transparency in the application.
The presented approach integrates cybersecurity and scientific innovation concepts, making
it a promising solution to address the challenges of digitalization and the integration of new
resources into the power systems.
Palavras-chave
Blockchain, Blockchain, Coordenação, Coordination, Otimização por Coelhos Artificiais, Artificial Rabbit Optimization, Proteção de sistemas elétricos, Power system protection, Recursos energéticos distribuídos, Distributed energy resources, Relés de sobrecorrente temporizados, Time overcurrent relays, Engenharia elétrica, Electrical engineering
Citação
PASSATUTO, Luiz Arthur Tarralo. Coordenação Segura de Relés de Sobrecorrente usando Otimização
por Coelhos Artificiais e Blockchain em Sistemas Elétricos com Recursos Energéticos
Distribuídos. 2025. 175 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.3.
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