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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 POTÊNCIAJAVIER 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 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] DETERMINATION OF VOLTAGE CONTROL AREAS BASED ON INTERDEPENDENT CONTROLLER EQUIPMENTS / [pt] DETERMINAÇÃO DE ÁREAS DE CONTROLE DE TENSÃO COM BASE NA INTERDEPENDÊNCIA DOS EQUIPAMENTOS CONTROLADORESJELITZA 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 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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[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 TRANSMISSÃOBERNARDO 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 GERADORES30 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 POTÊNCIAMAURICIO 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 COORDENADOPEDRO 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 POTÊNCIARENATO 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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