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[en] INTERDEPENDENCE OF VOLTAGE CONTROL EQUIPMENTS: COHERENCY ASSESSMENT IN THE POWER FLOW PROBLEM / [pt] AVALIAÇÃO DA COERÊNCIA ENTRE DISPOSITIVOS DE CONTROLE NO PROBLEMA DE FLUXO DE POTÊNCIA

JAVIER ORTEGA SOTOMAYOR 29 August 2012 (has links)
[pt] Com o aumento do número de dispositivos de controle representados nos casos práticos, pode ser verificado o aparecimento de interações entre suas ações de controle. Quando estas interações não são coordenadas podem ocasionar a diminuição da eficiência do método de Newton-Raphson no problema de fluxo de potência, resultando em convergências lentas e frequentemente soluções oscilatórias ou até mesmo a divergência do método. Uma adequada identificação destas interações pode contribuir para tomar as medidas corretivas necessárias e assim evitar este tipo de problema. Com esse objetivo, identificam-se as interações entre múltiplos dispositivos de controle (mais de dois equipamentos de controle) a partir da análise dos autovalores e fatores de participação da matriz de sensibilidade de controles denominada [MSC]. Esta matriz, elaborada com base num modelo alternativo para a representação do controle de tensão local das barras PV, é obtida da redução da matriz Jacobiana expandida do problema de fluxo de potência. Dentro deste contexto, se verifica a presença de autovalores que apresentam informações similares sobre os dispositivos de controle com fortes interações entre suas ações de controle, desenvolvendo-se assim, um método baseado no conceito de colinearidade capaz de identificar e agrupar estes autovalores. Os resultados da avaliação do método desenvolvido aplicado em sistemas de pequeno e grande porte mostram a relevância e a viabilidade da utilização prática dos desenvolvimentos propostos neste trabalho. / [en] The increasing number of control devices represented in practical cases, we can see the appearance of interactions between their control actions. When these interactions are not coordinated (conflict), the efficiency of Newton- Raphson method decrease to the power flow problem, the convergence is slow and the solutions are oscillatory. A correct identification of these interactions can help to take corrective actions and thus avoid this problem. With this objective, the identification of interactions between control devices (more than 2 control equipment) is established from the modal analysis of the sensitivity matrix [MSC]. This sensitivity matrix [MSC] is developed in based to alternative model to represent the local voltage control of the PV buses. This [MSC] is obtained from the reduction of the Jacobean matrix expanded of power flow problem. Within this context, it also checks for the presence of eigenvalues that have similar information about the significant interactions between control devices, thus developing a method based on the use index of sensitivity matrix [MSC] and concept of collinearity able to identify and group these eigenvalues. The results of the evaluation method applied to systems designed for small and large show the relevance and feasibility of practical use of proposed developments in this work.
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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 TENSÃO

MARCEL 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] DETERMINATION OF VOLTAGE CONTROL AREAS BASED ON INTERDEPENDENT CONTROLLER EQUIPMENTS / [pt] DETERMINAÇÃO DE ÁREAS DE CONTROLE DE TENSÃO COM BASE NA INTERDEPENDÊNCIA DOS EQUIPAMENTOS CONTROLADORES

JELITZA LUZ CEBALLOS INFANTES 20 September 2011 (has links)
[pt] Após a incidência de inúmeros problemas relacionados a fenômenos de instabilidade de tensão, o controle de potência reativa em sistemas elétricos de potência tornou-se um assunto importante os últimos anos. Um adequado controle do perfil de tensão em uma área pode contribuir para evitar este tipo de problema. Com esse objetivo, determinam-se áreas de controle de tensão a partir da análise dos autovalores e autovetores das matrizes de sensibilidade: VCS Voltage Control Sensitivity Matrix e QV. A matriz de sensibilidade [VCS] é constituída por elementos diagonais que relacionam a grandeza controladora de cada equipamento com a respectiva tensão controlada (variável controlada), e 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 QV, nomeada como [JSQV] é obtida a partir da matriz Jacobiana do sistema linearizado das equações de fluxo de carga. As áreas de controle de tensão determinadas da análise por autovalores e autovetores usando-se cada uma das matrizes de sensibilidade são coerentes. Adicionalmente, obtêm-se áreas de controle de tensão diretamente das matrizes de sensibilidade. Estas áreas foram comparadas encontrando-se resultados coerentes. / [en] After of the incidence of innumerable problems related to voltage instability phenomena, the control of reactive power in electrical power systems became an important issue in the last years. The adequate control of the voltage for a specific area can prevent this kind of problem. With this objective, voltage control areas are established from an eigenvalues and eigenvectors analysis of the sensitivity matrixes: VCS Voltage Control Sensitivity Matrix and QV. The sensitive matrix [VCS] is form by diagonal elements that relate to the controlling variables and to the controlled voltage (controlled variable), and the analysis of the sign of each diagonal element indicate if a specific control action is adequate or not. The off-diagonal elements represent the interdependence among the voltage controller equipments. The sensitivity matrix QV, called [JSQV] is obtained from the Jacobean matrix from the linear load flow equations. The voltage control areas recognized from the eigenvalues and eigenvectors analysis to each sensitivity matrix are coherent. Also, voltage control areas were identified directly from sensitivity matrixes. These areas were compared founded coherent results.
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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 TENSÃO

LINDOMAR 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 SÍNCRONOS

JORGE 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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[en] MODELING OF VOLTAGE CONTROL FOR THE EVALUATING OF THE TRANSMISSION SYSTEM LOADING / [pt] MODELAGEM DO CONTROLE DE TENSÃO PARA A AVALIAÇÃO DO CARREGAMENTO DA REDE DE TRANSMISSÃO

BERNARDO HENRIQUE TODT SEELIG 17 October 2005 (has links)
[pt] A falta de recursos e a questão ecológica tem 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. O desenvolvimento de métodos para a 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. O carregamento da rede de transmissão pode ser avaliado por condições nodais associadas ao máximo fluxo de potência ativa e reativa que pode ser transmitida dos geradores para as cargas. Estas condições nodais são avaliadas por uma ferramenta analítica com base em modelo matemático, simples mas poderoso, de uma direta interpretação física do fenômeno. Índices abrangentes e significativos são obtidos a partir da matriz Jacobiano do sistema. Eles indicam a região de operação na curva V x P, Q a margem em MVA para o máximo carregamento, a importância relativa entre as barras, e uma medida de dificuldade de transmissão. O controle de tensão influi diretamente nas condições de operação e portanto, deve ser incluído na modelagem do problema. Usualmente são: controle de tensão por ajuste de tap de LTCs e controle de tensão (local e remota) por injeção de potência reativa. O controle é restrito pelos limites dos taps de transformadores, limites de injeção de potência reativa e limites de tensão. Neste trabalho é mostrada a forma como se deve incluir os controles e limites relacionados com a tensão, na ferramenta analítica de avaliação do carregamento da rede de transmissão. O índice calculado apropriadamente é nulo no ponto de máxima transferência de potência. É mostrado que os controles e limites de tensão do sistema podem e devem ser representados na matriz Jacobiano do sistema linearizado de equações que modelam o sistema, exceto os da barra em análise, mesmo se esta tiver sua tensão controlada. / [en] The lack of investiments and the ecological matter have limited the expansion of the transmission system. This reality, together with the growth of the load, makes the electric systems to work heavy loaded. This new condition can lead to situations of voltage collapse. The development of methods for evaluation the loading of the transmission network became necessary and indispensable in understanding the performance of the system under these conditions and in making possible the operating in a correct way. The transmission system loading can be evaluated by nodal conditions associated to the maximum active and reactive power flow that can be transmitted from generators to loads. These nodal conditions are assessed by an analytic tool based on a a mathematical model. Simple but powerful, derived directly from a physical interpretation of the phenomenon. Meaningful and comprehensive indexes are obtained from a partition of the jacobian matrix of the system. They indicate the operation area in the V x P, Q curve, the margin in MVA for the maximu loading, the relative importance among the busbars, and a measure of transmission difficulty. The voltage control is of paramount importance on operating consitions and therefore should be included in the problem modeling. Usually they are voltage control by tap adjstment of LTCs and voltage control (local and remote) by injection of reactive power. The control is constrained by limits on the taps of transformers, on reactive power injection and on voltage magnitudes. In this work it is shown how the controls and limits related with the voltage should be include in the analytical tool for the evaluation of the transmission system loading. The index calculated adequately is null in the point of maximum power transfer, positive in the upper half and negative in the lower half of the V x P, Q curve. It is shown that the voltage controls and limits of the system can and should be represented in the Jacobian matrix of the linearised system of equations, except on bus under analysis, even if it is a voltage controlled bus.
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[en] IMPLEMENTATION OF NEW VOLTAGES OF REFERENCE IN OPERATION POINTS WITH ADEQUACY PROBLEMS OF VOLTAGE CONTROL ACTIONS BY GENERATOR / [pt] IMPLEMENTAÇÃO DE NOVAS TENSÕES DE REFERÊNCIA EM PONTOS DE OPERAÇÃO COM PROBLEMA DE ADEQUAÇÃO DAS AÇÕES DE CONTROLE DE TENSÃO POR GERADORES

30 January 2013 (has links)
[pt] Casos reais de blecaute, caracterizados por afundamento de tensão, indicam que os procedimentos normais para o controle automático de tensão podem agravar o nível de tensão. Isto ocorre porque, em situações especiais, as ações de controle têm o efeito oposto ao esperado da sua lógica de projeto. Essas situações especiais podem ser identificadas através de ferramenta computacional que, baseada no sistema linearizado das equações de fluxo de carga e de todas as outras equações de controle consideradas pertinentes, determina uma matriz de sensibilidade dos controles através da qual se pode estabelecer a relação existente entre as tensões controladas e as grandezas controladoras dos dispositivos de controle de tensão. O controle de tensão em geradores síncronos é realizado por reguladores automáticos de tensão (RAT) que, na prática, não têm lógica de controle para diferenciar relação direta e inversa entre a tensão controlada e a tensão de excitação do gerador. Assim, se a relação é inversa, o resultado da ação do RAT é inadequado (oposto ao desejado) e pode levar o sistema ao colapso por baixa tensão, por exemplo. Visto isso, esse trabalho apresenta um método que, através de mudanças adequadas nas grandezas dos geradores determinadas pela análise da matriz de sensibilidade dos controles, permite alcançar um novo perfil de tensão partindo de pontos de operação com problema de adequação das ações de controle por geradores. / [en] Actual recent blackouts which were charactherized by voltage sags suggest that normal process for the voltage control can aggravate the voltage level. It happens because, in special situations, the automatic voltage control has the opposite effect of its logic of conception. In order to identify situations like those, we developed a computational tool to evaluate the effect of voltage control based on the linearized system of power flow equations and selected control equations. The tool calculates the voltage control sensitivity matrix which relates the controlling variables and the controlled voltages of voltage control equipments. The voltage control on synchronous generators is performed by automatic voltage regulators (AVR) that, in practice, have no control logic to differentiate direct and inverse relation between the controlling variable and the excitation voltage of generator. Therefore, if the relation is inverse, the result of the action of the AVR is inadequate (opposite to desired) and may lead the system to collapse due to low voltage, for example. Hence, this paper presents a process to achieve the new voltage profile, starting from operating points with adequacy problems of voltage control actions, through appropriate changes in variables of generators determined by analysis in voltage control sensitivity matrix.
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[en] DEEP REINFORCEMENT LEARNING FOR VOLTAGE CONTROL IN POWER SYSTEMS / [pt] DEEP REINFORCEMENT LEARNING PARA CONTROLE DE TENSÃO EM SISTEMAS DE POTÊNCIA

MAURICIO RAPHAEL WAISBLUM BARG 30 June 2021 (has links)
[pt] Os sistemas de potência são sistemas cyber-físicos responsáveis pela geração e transporte da energia elétrica desde sua fonte geradora até os consumidores finais. Durante este percurso, existem diversos processos que devem ser seguidos para se manter a qualidade do serviço e a segurança e estabilidade do sistema. Um destes processos envolve o controle de diversos equipamentos de maneira que a tensão dos barramentos do sistema se mantenha dentro de faixas pré-estabelecidas. Este controle, normalmente realizado pelos operadores do sistema em tempo real e por equipamentos automáticos de controle, envolve um número muito grande de considerações que dificilmente serão avaliadas no momento da decisão. Para contornar este problema, propõe-se a utilização de uma ferramenta inteligente que seja capaz de escolher as melhores ações a serem tomadas para que a tensão do sistema se mantenha nos níveis adequados levando em consideração as variadas condições do sistema. A metodologia utilizada pela ferramenta consiste na técnica de Deep Reinforcement Learning juntamente com três novas variações: windowed, ensemble e windowed ensemble Q-Learning, que consistem na divisão do processo otimizado em janelas de treinamento, utilização de múltiplos agentes inteligentes para um mesmo processo e a combinação destas duas metodologias. As variações são testadas em circuitos consagrados na literatura e são capazes de obter resultados expressivos quando comparados com a abordagem de Deep Reinforcement Learning tradicional utilizada em outros estudos e com o controle intrínseco do próprio sistema, mantendo a tensão sob controle ao longo do dia. / [en] Electrical Power Systems are cyber-physical systems responsible for the generation and transportation of energy from its generating source to the final customers. During this process many different activities must be conducted in order to keep quality of service and the system s safety and stability. One of these activities regards control of various equipment in order to keep the voltage level on each system bus between specified limits. This control, which is usually conducted by system s operators in real time and by automatic control equipment involves many different constraints and considerations that are hardly ever taken into account during the decision process. In order to mitigate this problem a smart agent capable of deciding which action is best in order to keep the voltages in adequate levels taking into account system s conditions is proposed. The proposed methodology consists on the Deep Reinforcement Learning technique along with three novel variations: windowed, ensemble and windowed ensemble Q-Learning, which consist on the division of the problem in training windows, the usage of multiple learning agents for the same process and on the combination of both these techniques. The variations are tested on academically consecrated test circuits and are capable of attaining expressive results when compared to the traditional Deep Reinforcement Learning approach which is used in other academic studies and also with the systems intrinsic control, keeping voltage under control along the day.
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[en] VOLTAGE STABILITY ASSESSMENT INDEXES FOR SYSTEMS WITH LOCAL, REMOTE AND COORDINATED VOLTAGE CONTROL / [pt] ÍNDICES DE AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE ESTABILIDADE DE TENSÃO EM SISTEMAS COM CONTROLE DE TENSÃO LOCAL, REMOTO E COORDENADO

PEDRO HENRIQUE SILVA CID 01 October 2014 (has links)
[pt] A crescente demanda de energia elétrica, associada a limitações na expansão do sistema de transmissão, resulta na operação dos sistemas elétricos cada vez mais próxima de seus limites, tornando-os vulneráveis a problemas de estabilidade de tensão. Neste contexto, o desenvolvimento de métodos para avaliação do carregamento da rede de transmissão tornou-se fundamental para que se possa compreender o funcionamento do sistema nestas condições, bem como possibilitar sua operação com maior confiabilidade e segurança. No presente trabalho é apresentada a formulação não-clássica para o controle de tensão local, remoto e coordenado, utilizada na solução do problema do fluxo de potência. A partir desta formulação, foi realizado o estudo da teoria associada à avaliação do carregamento da rede de transmissão considerando não só barras de carga e barras de tensão controlada localmente, mas também barras controladoras e de tensão controlada em sistemas com controle de tensão remoto e coordenado. Para essas barras, foram deduzidos índices de avaliação das condições de estabilidade de tensão, os quais indicam a região de operação de cada barra na curva para phi constante no plano SV, a margem em MVA para o máximo carregamento e a importância relativa entre as barras. Exemplos numéricos são apresentados demonstrando a aplicabilidade dos índices propostos. / [en] The growing demand for electricity, coupled with the limitations on the transmission system’s expansion, results in the operation of power systems ever closer to their limits, making them vulnerable to voltage stability problems. In this context, the development of methods to evaluate the loading of the transmission system became essential so that you can understand the operation of the system under these conditions, and to enable its operation with greater reliability and security. This work presents the formulation for the non-classical local, remote and coordinated voltage control, used in solving the problem of load flow. From this formulation, the study of the theory associated with the assessment of the loading of the transmission system was conducted considering not only load buses and locally voltage controlled buses, but also voltage controlling and controlled buses in systems with remote and coordinated voltage control. For these buses were deducted evaluation indexes of voltage stability conditions, which indicate the operating region of each bus in the S-V curve, the margin in MVA for maximum loading and the relative importance between the buses. Numerical examples are presented demonstrating the applicability of the proposed indexes.
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[en] ARTIFICIAL NEURAL NEYWORKS IN THE VOLTAGE CONTROL OF ELECTRICAL POWER SYSTEMS / [pt] REDES NEURAIS ARTIFICIAIS APLICADAS NO CONTROLE DE TENSÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA

RENATO TEIXEIRA LIMA 27 March 2008 (has links)
[pt] O controle das tensões dos diversos barramentos de um sistema elétrico de potência tem como objetivo garantir a qualidade da energia fornecida aos consumidores. As tensões devem respeitar níveis regulamentados pelo governo. Atualmente, no Sistema Elétrico de Potência (SEP) brasileiro, a tarefa do controle de tensão, realizada pelos operadores de tempo real, se baseia nos valores e tendências de diversas variáveis (tensões, potências reativas e ativas, sensibilidade dos equipamentos, dentre outras). Para a formação de um operador nessa tarefa são necessários de um a dois anos, tempo que poderia ser reduzido caso um sistema de apoio à decisão dedicado ao problema de controle de tensão estivesse à disposição durante o treinamento. Entretanto, em virtude do grande número de grandezas a serem analisadas e de suas não linearidades, é necessário uma ferramenta automática de apoio à decisão que seja capaz de tratar intrinsecamente relações não lineares. Deste modo, neste trabalho optou-se por desenvolver um sistema baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) para a confecção do sistema sugerido, com o objetivo de indicar a necessidade de realizar ações de controle de tensão utilizando-se dos recursos ou equipamentos disponíveis. O sistema desenvolvido é composto de três módulos: Pré-processamento; Análise e Classificação do evento; e Pós-processamento. Tal sistema serve para sugerir a manobra de equipamentos mais adequada para o controle de tensão. No estudo de caso, o sistema proposto foi avaliado nos equipamentos de controle de tensão (reatores, capacitores e tapes) constantes no Sistema de Transmissão em 765 kV, responsável pela interligação dos sistemas Sul e Sudeste do Brasil. Utilizando dados obtidos do sistema de aquisição em tempo real, diferentes configurações de RNAs foram testadas. Os melhores resultados foram obtidos com uma estrutura de duas redes neurais por equipamento a ser controlado, apresentando, em média, 80% de acerto em relação às manobras realizadas em tempo real. Em virtude da complexidade do problema, os resultados foram considerados mais do que satisfatórios, indicando a aplicabilidade desta técnica para a realização do sistema desejado. / [en] The main objective of the voltage control in Electrical Power System (EPS) is to guarantee the quality of the energy supplied to consumers. The voltage must respect government regulated levels. Currently, on the Brazilian EPS, the voltage control task is carried out by system operators based on diverse information, such as current values, and trends of electric variables (voltages, reactive and active powers, their sensitivities in the control devices performance, amongst others). To fully train a operator in this task it is necessary one or two years, period that could be greatly reduced if a decision support system was available during the operator`s training. However, due to the great number of variables that must be analyzed and their nonlinearity, an automatic decision support tool, capable to treat nonlinear relations, is necessary. Therefore, this work proposes a system based on Artificial Neural Networks (ANN), with the objective to identify the necessity or not to use the voltage control resources in the EPS. The developed system is composed of three modules: Pre-processing; Event Analysis and Classification; and Post-processing. Such decision support system suggests the most adequate equipment maneuver in the voltage control task. In the case study, the proposed system was evaluated using the available voltage control equipments (reactors, capacitors and transformer taps) in the 765 kV Transmission System, main responsible trunk for the interconnection of South and Southeastern Brazilian systems. Using real time data, different ANN configurations have been tested. The best results were obtained with a structure composed of two neural networks, for each controlled equipment, presenting, in average, 80% accuracy in relation to maneuvers occurred in real time. Due to the problem complexity, the results were considered more than satisfactory, indicating the applicability of this technique for the development of the desired system.

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