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[en] MODELING OF VOLTAGE CONTROL AND MULTIPLE SWING BUSES IN VOLTAGE STABILITY ASSESSMENT / [pt] MODELAGEM DO CONTROLE DE TENSÃO POR GERADORES E DE MÚLTIPLAS BARRAS SWING NA AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE ESTABILIDADE DE TENSÃOMARCEL RENE VASCONCELOS DE CASTRO 14 February 2008 (has links)
[pt] O crescente aumento da complexidade dos sistemas
elétricos
de potência gera
a necessidade de desenvolvimento de ferramentas que
melhorem as condições
de análise.
O objetivo deste trabalho é aprimorar a ferramenta
computacional de avaliação
das condições de segurança (ou estabilidade) de tensão.
No
que diz respeito às
barras associadas ao controle remoto de tensão por
geração
de potência
reativa, são propostos novos modelos que representam
mais
adequadamente as
condições operativas no momento do cálculo dos índices
de
segurança de
tensão. Em relação à barra associada ao controle local
de
tensão por geração
de potência reativa é proposta nova modelagem, aplicável
tanto no problema de
fluxo de potência, utilizando o método de Newton-
Raphson,
quanto no cálculo
dos índices de segurança de tensão. Este modelo,mais
robusto e flexível, inclui
o controle de tensão local da barra no problema geral de
fluxo de potência,
formando um sistema de equações de ordem (2*número de
barras+número de barras
controladas localmente). Para o tratamento de múltiplas
barras swing, é
proposto um novo modelo, de novo para representar mais
adequadamente as
condições operativas. É aplicável tanto no problema
básico
de fluxo de potência,
como no cálculo dos índices de segurança de tensão. O
modelo proposto
considera que apenas o ângulo de uma barra swing é
especificado, com os
ângulos das demais barras swing livres para variar.
Testes numéricos com sistemas-teste (5 e 6 barras)
comprovam a aplicabilidade
e adequação dos modelos propostos comparando-os aos
modelos usados
atualmente. / [en] The crescent increase of the complexity of the electric
power systems generates
the need of development of tools to improve the analysis
conditions.
The objective of this work is to improve the computational
tool of voltage security
(stability) conditions assessment. As regards to the buses
associated to remote
voltage control by reactive power generation, new models
that represent more
appropriately the operatives conditions at the moment of
the calculations of the
voltage security indexes, are proposed. As regards to the
bus associated to local
voltage control by reactive power generation, it is
proposed a new modeling,
applicable as much in the power flow problem, using the
Newton-Raphson
method, as in the calculation of the voltage security
indexes. This model, more
robust and flexible, includes the local voltage control of
the bus in the general
power flow problem, constituting an equations system of
order (2*number of
system buses + number of buses with local voltage
control). As regard to the
multiples swing buses, it is proposed a new model, again
to represents more
appropriately the operatives conditions. It is applicable
as much in the basic
power flow problem, as in the calculation of the voltage
security indexes. The
proposed model considers that just one swing bus has your
voltage angle
specified and the others swing buses of the power system
have your voltage
angles free to vary.
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[en] MODELLING SPECIAL EQUIPMENTS OF TRANSMISSION NETWORK FOR VOLTAGE SECURITY ASSESSMENT / [pt] MODELAGEM DE EQUIPAMENTOS ESPECIAIS DA REDE DE TRANSMISSÃO PARA AVALIAÇÃO DA SEGURANÇA DE TENSÃOFAUSTO DE MARTTINS NETTO 19 May 2003 (has links)
[pt] Com o uso extremo das linhas de transmissão surgiram os problemas de estabilidade, ou mais apropriadamente, de segurança de tensão. A avaliação das condições de segurança de tensão é realizada pelo programa computacional ESTABTEN. Como os índices calculados são baseados em um ponto de operação do sistema e em um modelo linearizado das equações de fluxo de carga, assim como a função Fluxo de Carga do pacote computacional ANAREDE também o é, é importante que os modelos matemáticos do sistema, de equipamentos, de controles e de limites sejam compatíveis nos dois programas. Assim como o programa de fluxo de carga é continuamente estendido, o programa ESTABTEN deve continuar
a ter sua capacidade estendida para atender as necessidades dos estudos.Estuda-se neste trabalho a modelagem em regime permanente de alguns equipamentos especiais da rede de transmissão e sua incorporação à função de avaliação da segurança de tensão. Os equipamentos contemplados foram:
elos de corrente contínua (elo CC), compensadores estáticos de potência reativa (CER), esquemas de HVDC/CCC e linhas com compensação série controlada a tiristores (CSC). São mostrados exemplos numéricos que ilustram a necessidade de uma modelagem realista, na medida do possível. / [en] With the extreme use of the transmission lines, the voltage
stability problem, or more properly, the voltage security
problem has appeared. The voltage security condition
assessment is achieved using the computational program
ESTABTEN. The calculated indexes are based on a system
operation point and on a linear model of load flow
equations, likewise the ANAREDE load flow function. It is
important that the mathematical models of systems,
equipments, control devices and limits are compatible in
both programs. As the load flow program is continually
extended, the ESTABTEN program is to have its capability
enhanced in order to attend the study requirements.
This work is concerned with the steady-state modelling of
some special equipments of the transmission network and its
incorporation to the voltage security assessment function.
The equipments considered were: direct current link (DC
link), static VAR compensators (SVC), HVDC/CCC and lines
with series controlled compensation (TSSC).Numerical
examples are presented to illustrate the necessity of
realistic modelling.
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[en] TRANSMISSION CONGESTION ANALYSIS APPLIED ON VOLTAGE SECURITY REINFORCEMENT PROBLEM / [pt] ANÁLISE DO CONGESTIONAMENTO EM REDES DE TRANSMISSÃO APLICADA AO PROBLEMA DO REFORÇO DE SEGURANÇA DE TENSÃOFELIPE ERNESTO LAMM PEREIRA 01 October 2003 (has links)
[pt] Após a incidência de inúmeros colapsos ocorridos nos
sistemas de transmissão de energia devido ao uso extremo
das linhas de transmissão, a estabilidade, ou mais
adequadamente, a segurança de tensão tornou-se um assunto
importante ao longo dos últimos anos. Este trabalho foi
desenvolvido com o intuito de complementar um método de
reforço das condições de estabilidade de tensão. O método
consta de ações de controle para diminuir o fluxo de
potência ativa no ramo crítico do caminho de transmissão
mais carregado associado a uma barra crítica, conceitos
estes apresentados nesta dissertação. Para o propósito
citado, e considerando que o problema de estabilidade de
tensão causa restrições nos fluxos de potência na rede de
transmissão, são estudados métodos que analisam o
congestionamento dessas redes. Se destacam algoritmos que,
a partir dos fluxos de potência ativa e reativa que deixam
um gerador, ou que chegam a uma carga, determinam a
distribuição nos ramos de um sistema de transmissão, e o
algoritmo que avalia os impactos no sistema de transmissão
devido a uma determinada transação, entre barras geradoras
e/ou de cargas. São mostrados exemplos numéricos que
ilustram a possibilidade ou não da adequação destes métodos
para o problema do reforço das condições de segurança de
tensão. / [en] After a number of collapses due to the extreme use of the
transmission lines, the voltage stability, or voltage
security, became an important issue. This work was
developed in order to contribute to a voltage security
reinforcement method. The method calculates control actions
to decrease the power flowing through the critical branch
of the most loaded transmission path associated with the
critical bus (concepts present in this dissertation).
For this propose, and considering that the power flow in a
transmission network may be restricted by voltage stability
limits, transmission congestion analysis methods were
study. Two of them deal with the contribution of real and
reactive outflows of individual generator buses, and real
and reactive inflows of individual load buses, in all
network branches. Another method assess the impact of a
given power transaction on the network. Numerical examples
are presented to illustrate whether it is the possible or
not to employ the studied methods in the voltage security
reinforcement problem.
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[en] VOLTAGE CONTROL SENSITIVITY CALCULATION FOR VOLTAGE STABILITY OPERATIONAL REINFORCEMENT / [pt] ADEQUAÇÃO DAS AÇÕES DE CONTROLE DE TENSÃO EM SISTEMAS ELÉTRICOS OBJETIVANDO O REFORÇO DAS CONDIÇÕES DE SEGURANÇA DE TENSÃOLINDOMAR JACINTO DE SOUZA 23 July 2007 (has links)
[pt] O problema de estabilidade de tensão está intimamente
ligado à falta de
recursos e questões ambientais que limitam a expansão do
sistema de
transmissão. Esta realidade em conjunto com o
crescimento
da carga submete os
sistemas elétricos a carregamentos pesados, podendo
levar
a situações de
colapso de tensão. O desenvolvimento de métodos para
avaliação do
carregamento da rede de transmissão tornou-se necessário
e
imprescindível para
que se possa entender o funcionamento do sistema nestas
condições e
possibilitar a sua operação de modo correto. Em
relatório
de força-tarefa
internacional está explicitada a necessidade de uma
ferramenta computacional
capaz de verificar a eficácia das ações de controle de
tensão na operação do
sistema elétrico em tempo-real. Com esse objetivo, foi
desenvolvida uma
ferramenta computacional com base no sistema linearizado
das equações de
fluxo de carga, e de todas as outras equações de
controles
e limites, julgadas
pertinentes, para avaliação do efeito das ações de
controle de tensão. Determinase
uma matriz de sensibilidade [VCS], voltage control
sensitivity matrix, através
da qual se pode estabelecer a relação existente entre as
tensões controladas e as
grandezas controladoras. Os elementos diagonais
relacionam
a grandeza
controladora de cada equipamento com a respectiva tensão
controlada. A análise
do sinal desses elementos estabelece se uma determinada
ação de controle será
adequada ou não, isto é, se terá efeito esperado ou
oposto. Os elementos fora da
diagonal representam a interdependência existente entre
os
equipamentos
controladores de tensão. A matriz de sensibilidade
também
permite que ações de
controle de tensão sejam calculadas com o objetivo
de mover um ponto de
operação inadequado, ou que esteja suscetível à
inadequacidade do controle de
tensão, colocando-os em um ponto de operação seguro,
onde
ações operativas
de controle de tensão tenham o efeito esperado. Os
resultados da avaliação do método desenvolvido e
aplicado
a sistemas-teste e reais foram qualitativamente
coerentes com aqueles obtidos pela resolução (analítica,
iterativa por Newton ou
iterativa continuada) das equações de fluxo de carga,
validando a proposta. A
dimensão da matriz [VCS] é proporcional ao número de
barras com tensão
controlada em análise. Esta matriz não é esparsa e
então,
quando utilizada para
representar o controle de tensão realizado por um número
elevado de
equipamentos controladores, sua análise direta pode se
tornar complexa.
Portanto, uma análise baseada nos autovalores e
autovetores associados à
matriz [VCS] é aplicada objetivando identificar barras
de
tensão controlada com
efeito reverso, ocorrendo de modo contrário ao esperado,
e
a existência de
controles conflitantes. Buscam-se autovalores negativos,
nulos ou próximos de
zero. A localização das barras com problemas se dá
através
do exame dos
autovetores e fatores de participação associados a esses
autovalores. O cálculo e
a análise da matriz de sensibilidade dos controles de
tensão são executados de
forma extremamente rápida e, portanto, o esforço
computacional não impede que
a ferramenta desenvolvida possa ser usada durante a
operação em tempo-real. / [en] The voltage stability problem has been associated with
environment questions
and lack of financial resources for transmission system
expansion. This reality
together with the load growth makes the electrical system
to be subject of heavy
loadings, what can lead to situations of voltage collapse.
The development of
methods for evaluation of transmission network loading
became necessary and
indispensable in order to correct operation of the system
under heavy loading
conditions. In an international force-task report it is
stated the need for analytical
tools capable of verifying the voltage control action
adequacy in the real-time
operation. This work reports the development of a
computation tool able to
evaluate the effect of voltage control actions on the
voltage itself. It is based the
linearized load flow equations, including control and
limit equations judged
pertinent. The tool establishes a sensitive matrix, named
[VCS] for voltage control
sensitivity matrix, that relates the controlling variables
and the controlled voltages.
Through the analysis of the sign of each diagonal element,
it is possible to know
whether a specific control action is adequate or not.
Moreover, the off-diagonal
elements represent the interdependence among the voltage
controller devices of
the power system under analysis. The sensitivity matrix
also allows the calculation
of control actions necessary to move the operating point
from an unstable area,
or near by, to a secure operating region where all voltage
control actions would
have the expected effect. The results obtained with the
voltage control sensitivity
matrix applied on real and test-systems was qualitatively
coherent with those
calculated by analytical, iteractive by Newton-Raphson
and/or continuationiteractive
solution of power flow equations, validating the proposed
method. The
[VCS] dimension is proportional to the number of buses
with controlled voltage in
the system area under analysis. The matrix is not sparse
and when there are a
large number of voltage control equipments, its immediate
analysis may be
complex. Therefore, an analysis based on eigenvalues and
eigenvectors associated with [VCS] matrix is used in order
to identify voltage control action with
opposite effect. In this case, the analysis is focused on
negative eigenvalues. The
identification of conflicting controls existence of any
system area under analysis is
a by-product. The voltage control sensitivity matrix
computation and analysis are
performed extremely fast. Therefore, the computational
effort does not constrain
its use in real-time operation.
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[en] VOLTAGE STABILITY ASSESSMENT AND ENHANCEMENT IN VOLTAGE-CONTROLLED BUSES BY SYNCHRONOUS GENERATORS AND COMPENSATORS / [pt] AVALIAÇÃO E REFORÇO DAS CONDIÇÕES DE ESTABILIDADE DE TENSÃO EM BARRAS DE TENSÃO CONTROLADA POR GERADORES E COMPENSADORES SÍNCRONOSJORGE LEONIDAS LAFITTE VEGA 25 August 2009 (has links)
[pt] Após a incidência de alguns colapsos de tensão em sistemas de
transmissão de energia a nível mundial, a segurança de tensão tornou-se um
assunto de muito interesse nos últimos anos devido à importância do seu
impacto. O fenômeno de estabilidade de tensão deve-se a fluxos de potência
ativa e reativa excessivos na rede de transmissão e está associado às restrições
ambientais e econômicas que impedem a expansão da rede. Atualmente, sabese
da existência de uma máxima carga que pode ser alimentada pela rede e é a
manifestação mais conhecida do fenômeno mas, também, é possível que o
problema manifeste-se pela existência de uma máxima injeção de potência ativa
e reativa na rede por geradores e compensadores síncronos. E mais, em
situações de carregamento elevado da rede, é possível que ações de controle de
tensão tenham efeito oposto ao usual. É apresentado um método seqüencial
iterativo de avaliação e reforço para as condições de carregamento da rede em
barras de tensão controlada, embora na literatura somente as barras de carga
são analisadas. A verificação do comportamento do gerador e compensador
síncrono como dispositivo de controle torna-se necessária já que, se funcionar
de forma inversa, poderá levar o sistema ao colapso por problemas de tensão.
Uma vez que a avaliação do carregamento da rede de transmissão detectou
uma barra de geração crítica em um determinado ponto de operação, o reforço
consiste do cálculo de ações de controle para aumentar a distância ou margem
de potência entre a geração daquela barra e o novo máximo permitido. Muitas
vezes isso pode ser conseguido através da alteração do perfil de tensão com a
conseqüente redução nas perdas. Muitas outras vezes, o redespacho de
potência ativa torna-se necessário. As etapas do método são: identificar a barra
crítica, identificar a sub-rede utilizada para transmitir potência ativa dessa barra
para as cargas, nessa sub-rede determinar o caminho e ramo mais carregados
e, desviar o fluxo de potência do ramo mais carregado para outros. A seqüência
é repetida até que as novas margens de potência sejam consideradas
aceitáveis. Exemplos numéricos ilustrativos reais com o sistema brasileiro são
apresentados. É verificado que o método proposto realmente produz os
resultados desejados. / [en] After the incidence of some voltage collapses in the energy transmission
systems in the world, the voltage security became an issue of great interest in the
last years due to the importance of its impact. The phenomenon of voltage
stability is due to the excessive active and reactive power flow in the electrical
transmission network and has been associated with environment questions and
lack of financial resources for transmission system expansion. Nowadays, it is
well-known that there is a maximum power that the network can transmit to a
load bus and is the best known manifestation of the phenomenon, but, is not
familiar to many that there is a maximum power that can be injected by
generators and synchronous compensators into the network. Moreover, in heavy
loading conditions is possible that voltage control actions would have the inverse
effect. It is shown a sequential iterative method for assessment and voltage
security reinforcement in voltage-controlled buses, although the literature only the
load buses are analyzed. The verification of the behaviour of the generator and
synchronous compensator as control device becomes necessary since, if it works
in an inverse way, it can take the system to the voltage collapse. Once the
assessment is performed and is detected one generation critical bus in some
operating point, the objective of the reinforcement function is to calculate
adequate control actions in order to increase the distance or power margin
between the actual generation and the new maximum power flow. Several times
this may be achieved by voltage profile changes and consequent loss reduction.
Sometimes that procedure is not enough and active generation rescheduling is
recommended. The stages of the method are: identify the critical bus, identify the
sub-network used to transmit active power flow from this bus to load buses, in
this sub-network the critical transmission path and critical branch are determined
and redirect the power flow from the branch more loaded to others. The
sequence is repeated until resultant power margins are judged suitable.
Illustrative real life numerical examples with the Brazilian system are provided. It
is verified that the proposed method really produces the desired results.
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Hoeffding-Tree-Based Learning from Data Streams and Its Application in Online Voltage Security AssessmentNie, Zhijie 05 September 2017 (has links)
According to the proposed definition and classification of power system stability addressed by IEEE and CIGRE Task Force, voltage stability refers to the stability of maintaining the steady voltage magnitudes at all buses in a power system when the system is subjected to a disturbance from a given operating condition (OC). Cascading outage due to voltage collapse is a probable consequence during insecure voltage situations. In this regard, fast responding and reliable voltage security assessment (VSA) is effective and indispensable for system to survive in conceivable contingencies. This paper aims at establishing an online systematic framework for voltage security assessment with high-speed data streams from synchrophasors and phasor data concentrators (PDCs). Periodically updated decision trees (DTs) have been applied in different subjects of security assessments in power systems. However, with a training data set of operating conditions that grows rapidly, re-training and restructuring a decision tree becomes a time-consuming process. Hoeffding-tree-based method constructs a learner that is capable of memory management to process streaming data without retaining the complete data set for training purposes in real-time and guarantees the accuracy of learner. The proposed approach of voltage security assessment based on Very Fast Decision Tree (VFDT) system is tested and evaluated by the IEEE 118-bus standard system. / Master of Science / Voltage security is one of the most critical issues in the power systems operation. Given an operating condition (OC), Voltage Security Assessment (VSA) provides a tool to access whether the system is capable to withstand disturbances if there is one or more than one elements is not functioning appropriately on the power grid. Traditional methods of VSA require the knowledge of network topologies and the computational contingency analysis of various circumstances. With trained models, decision-tree-based VSA is able to assess the voltage security status by collectible measurements among the system in a real-time manner. The system topology may alter over and over by system operators in order to meet the needs of heavy load demand and power quality requirements. The proposed approach based on Very Fast Decision Tree (VFDT) system is capable of updating trained decision-tree models regarding to changes of system topology. Therefore, the updated decision-tree models is able to handle different system topology and to provide accurate security assessment of current OC again.
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[en] INDEXES AND MARGINS FOR VOLTAGE SECURITY ASSESSMENT / [pt] ÍNDICES E MARGENS PARA AVALIAÇÃO DA SEGURANÇA DE TENSÃOROVER FIGUEIRO FRANCA 09 December 2003 (has links)
[pt] Apresenta-se uma abrangente ferramenta de avaliação das
condições de segurança de tensão, composta de índices com
significado físico / matemático, propícia para uso na
operação em tempo real. A ferramenta identifica se a
solução de tensão para uma carga conectada à barra i está
na parte superior, na inferior e a distância ao máximo
carregamento da curva V x P,Q. Neste trabalho a enfâse
está
no desenvolvimento da margem de potência, distância em
MVA
do atual ao máximo carregamento, assim como na análise do
ângulo entre os vetores-gradiente dos fluxos de potência
ativa e reativa chegando / saindo de barras de carga /
geração. Mostra-se a evolução desses índices durante um
horizonte de tempo correspondente a uma rampa de
carregamento do sistema. A área Rio do sistema brasileiro
foi escolhida para observação por ter seu desempenho
fortemente influenciado pela coordenação entre os
diversos
recursos de controle internos e externos e, também por
ser
um grande centro de carga com sistema de suprimento
radial.
A implementação das lógicas desses recursos de controle,
caracterizada pela escolha das barras controladas e
faixas
de tensão, refletiram a experiência acumulada na operação
do sistema, respeitando-se todos os limites operativos
Verifica-se a ocorrência de situações extremas que
levariam
o sistema ao colapso de tensão. Apresenta-se ainda um
estudo de barras associadas à compensação série no tronco
de transmissão entre Itaipu a Tijuco Preto, barras que
apresentam índices com valores atípicos. Conclui-se que o
método computacional de avaliação das condições de
segurança de tensão é adequado para a operação em tempo
real, quando é monitorada a evolução dos índices
relativos
a uma seqüência de diferentes pontos de operação. / [en] This work presents a comprehensive and meaningful tool for
voltage security assessment adequate for real time
operational monitoring. With this tool it is possible to
verify if the voltage is in the upper or in the lower
region of the V, P,Q curve, as well as to quantify voltage
stability margin. The emphasis of this work is on the
development of margins, the distance in MVA from the
current to the maximum loading, as well as on the analysis
of the angle between the gradient vectors of active and
reactive power flow leaving / arriving generation / load
buses. It is shown the evolution of the indexes during a
period of time that corresponds to a system-loading ramp.
The Rio and Espírito Santo area of the Brazilian electric
system was chosen for observation because its performance
is strongly influenced by the co-ordination between the
several types of internal and external existing controls.
Also because this area represents a large load centre with
an almost radial transmission system. The logic
implementation of these control resources, characterised by
controlled buses and voltage limits choice, respecting all
the operational limits, reflected the operational
experience acquired by system operators. It is verified the
occurrence of extreme situations that could lead to voltage
collapse in the network. It is also presented a study on
the buses associated with series compensation on the
Itaipu - Tijuco Preto bulk transmission path that present
unusual values for the indexes. It is concluded that the
computational method of voltage security assessment is
adequate for real time operation, when the evolution of
indexes related to different operation points are monitored.
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[en] ADEQUACY INDEXES OF VOLTAGE CONTROL ACTION FOR VOLTAGE SECURITY CONDITION REINFORCEMENT / [pt] ÍNDICES DE ADEQUAÇÃO DAS AÇÕES DE CONTROLE DE TENSÃO PARA REFORÇO DAS CONDIÇÕES DE SEGURANÇA DE TENSÃOBERNARDO HENRIQUE TODT SEELIG 07 March 2005 (has links)
[pt] A falta de recursos e a questão ecológica têm limitado a
expansão do sistema de transmissão. Esta realidade, em
conjunto com o crescimento da carga, faz com que os
sistemas elétricos trabalhem bastante carregados. Esta nova
condição pode levar a situações de colapso de tensão.
Métodos para avaliação do carregamento da rede de
transmissão tornaram-se necessários e imprescindíveis para
que se possa entender o funcionamento do sistema nestas
condições e possibilitar a sua operação de modo correto.
Ferramentas analíticas têm sido usadas para reforço das
condições de segurança de tensão do sistema em tempo real,
se for avaliado que o sistema não é suficientemente seguro.
Ações operativas de controle são determinadas, para mover o
estado do sistema para um ponto de operação seguro.
Entretanto, ferramentas de avaliação e reforço não são a
única necessidade. As mesmas ações de controle, que podem
afastar o sistema de uma situação de instabilidade de
tensão, também podem ter efeito oposto ao esperado e
contribuir para o problema, podendo até mesmo levar o
sistema ao colapso. Portanto, é necessário o
desenvolvimento de uma ferramenta computacional para avaliar
a adequação de ações de controle de tensão. Neste trabalho
é proposta uma ferramenta computacional, desenvolvida com
base no sistema linearizado das equações de fluxo de carga,
incluindo equações de controle de tensão e limites, para a
avaliação do efeito das ações de controle de tensão. São
obtidos índices que permitem avaliar se a ação de controle
é adequada ou não. Além disso, esses índices podem avaliar
a interdependência entre os controles, porque além de
indicarem o efeito do controle sobre a tensão da barra
controlada, podem indicar também o efeito do controle sobre
as outras barras de tensão controlada do sistema. Estes
índices podem ser obtidos de forma extremamente rápida, e
são adequados para uso em tempo-real. / [en] The lack of investments and the ecological matter have
limited the expansion of the transmission system. This
reality, together with the load growth, makes the electric
systems to work heavy loaded. This new condition can lead
to situations of voltage collapse. Methods for evaluation
the transmission network loading became necessary and
indispensable for understanding system performance under
these conditions and for making possible secure operation.
Analytic tools have been used to evaluate the voltage
security of the system in real time. If it is evaluated
that the system is not sufficiently secure in relation to
voltage, control actions can be determined, in order to
move the state of the system for a secure operation point.
However, these tools are not the only need. The same
control actions that can move away the system from a
situation of voltage instability, can also have opposite
effect and contribute for worsening the problem, perhaps
leading to system collapse. Therefore, it is necessary the
development of computational tools to evaluate the adequacy
of these control actions. In this work it is proposed a
computational tool, based on the linearized set of power
flow equations, including equations for voltage control and
limits, for the evaluation of the effect voltage control
actions. Indexes that allow the evaluation whether the
control action is adequate or not are obtained. The indexes
can also evaluate the interdependence among the controls,
because besides indicating the effect of the control action
on the voltage of the controlled bus, they can also
indicate the effect on the other voltage controlled buses.
The indexes can be calculated in an extremely fast way, and
are appropriate for use in real-time operation.
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[en] STATIC AND DYNAMIC SIMULATION OF VOLTAGE CONTROL BY GENERATOR AND SYNCHRONOUS COMPENSATOR / [pt] SIMULAÇÃO ESTÁTICA E DINÂMICA DO CONTROLE DE TENSÃO POR GERADOR E COMPENSADOR SÍNCRONOARMANDO GONCALVES LEITE 17 October 2008 (has links)
[pt] O tema abordado neste trabalho é a observação e análise, em
regime permanente e dinâmico, da ocorrência de um fenômeno
que já foi observado em condições reais de operação do
sistema elétrico brasileiro, que é a relação oposta entre a
tensão de excitação de geradores e compensadores síncronos
e a tensão controlada. Nessas situações, a
capacidade nominal de um gerador / compensador síncrono,
por exemplo, não seria útil para manter a tensão
controlada. Em virtude da relação oposta, um aumento na
excitação da máquina abaixaria a tensão controlada. O
controle automático continuaria agindo, abaixando ainda
mais a tensão. Este mecanismo pode levar o sistema ao
colapso. A abordagem do problema baseou-se na verificação
do comportamento do gerador / compensador como dispositivo
de controle de tensão, em regime permanente e dinâmico,
ante as diversas situações normais de um sistema elétrico,
tais como variações do valor da tensão de referência
(tensão controlada) e de carga. A análise em regime
permanente utilizou um algoritmo de fluxo de carga,
enquanto a análise em regime dinâmico utilizou a simulação
no domínio do tempo. A real existência do fenômeno foi
comprovada através de várias destas análises, mostrando
inclusive a mudança da região de operação em
algumas delas. Em outros casos, os resultados da análise em
regime permanente não coincidiram com os da análise em
regime dinâmico. / [en] The aim of this work is to investigate, in steady state and
dynamic performance, the phenomenon of the opposite
relationship, already observed at real operation conditions
of the Brazilian Electric System, between generators and
synchronous compensators excitation voltage and the
controlled one. In these situations, the generator /
synchronous compensator nominal capacity, for example,
would not be useful to keep the voltage controlled. Due the
opposite relationship, an increase in the excitation
voltage would reduce the controlled voltage. The automatic
control would keep acting and reducing more the voltage.
This mechanism can lead the system to the collapse. The
study of this problem was based in the generator /
compensator behavior as a control voltage device, in steady-
state and dynamic performance, front of several operation
situations of electric power system, like reference voltage
(controlled voltage) variation and load changing. The
steady state analysis used a load flow algorithm, while the
time domain simulation was utilized for the dynamic
performance analysis. The real existence of the phenomenon
was verified through these analyses, emphasizing the
operation region changing in some of them. In other cases,
the analyses results in the steady-state were different of
the dynamic performance results.
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Incorporating voltage security into the planning, operation and monitoring of restructured electric energy marketsNair, Nirmal-Kumar 12 April 2006 (has links)
As open access market principles are applied to power systems, significant changes
are happening in their planning, operation and control. In the emerging marketplace,
systems are operating under higher loading conditions as markets focus greater attention
to operating costs than stability and security margins. Since operating stability is a basic
requirement for any power system, there is need for newer tools to ensure stability and
security margins being strictly enforced in the competitive marketplace. This dissertation
investigates issues associated with incorporating voltage security into the unbundled
operating environment of electricity markets. It includes addressing voltage security in
the monitoring, operational and planning horizons of restructured power system.
This dissertation presents a new decomposition procedure to estimate voltage
security usage by transactions. The procedure follows physical law and uses an index
that can be monitored knowing the state of the system. The expression derived is based
on composite market coordination models that have both PoolCo and OpCo transactions,
in a shared stressed transmission grid. Our procedure is able to equitably distinguish the
impacts of individual transactions on voltage stability, at load buses, in a simple and fast
manner.
This dissertation formulates a new voltage stability constrained optimal power flow
(VSCOPF) using a simple voltage security index. In modern planning, composite power
system reliability analysis that encompasses both adequacy and security issues is being
developed. We have illustrated the applicability of our VSCOPF into composite
reliability analysis.
This dissertation also delves into the various applications of voltage security index.
Increasingly, FACT devices are being used in restructured markets to mitigate a variety
of operational problems. Their control effects on voltage security would be
demonstrated using our VSCOPF procedure. Further, this dissertation investigates the
application of steady state voltage stability index to detect potential dynamic voltage
collapse.
Finally, this dissertation examines developments in representation, standardization,
communication and exchange of power system data. Power system data is the key input
to all analytical engines for system operation, monitoring and control. Data exchange
and dissemination could impact voltage security evaluation and therefore needs to be
critically examined.
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