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[en] COHERENCY - BASED DYNAMIC EQUIVALENT / [pt] EQUIVALENTE DINÂMICO POR AGREGAÇÃO DE GERADORES COERENTESEDUARDO NOHME CARDOSO 13 April 2007 (has links)
[pt] A expansão e a interligação de Sistemas de Energia
Elétrica (SEE) tem enfatizado o uso de equivalentes
dinâmicos pelas companhias de serviço de eletricidade, nos
estudos de planejamento e operação, para representação das
porções do sistema não pertinentes à sua área de atuação.
Com a redução das dimensões do modelo do sistema obtém-se
um aumento de velocidade dos estudos com minimização dos
custos e do esforço computacional. Além desses aspectos o
uso de equivalentes contorna o problema de capacidade
limitada de memória dos sistemas de computação e se
enquadra na atual estrutura física e conceitual dos
minicomputadores.
Em estudos de estabilidade de SEE, o objetivo básico de
equivalentes dinâmicos é o de simular as reações do
sistema externo quando ocorrem distúrbios no sistema
interno. O grande calor deste tipo de simplificação reside
em sua capacidade de reconhecer a tendência dinâmica do
sistema.
Esta pesquisa apresenta um método para cálculo de
equivalentes dinâmicos para estudos de estabilidade
transitória baseado na agregação de geradores que oscilam
conjuntamente após uma dada perturbação. O modelo reduzido
obtido por transformações topológicas, e constituído de
parâmetros similares aos habitualmente empregados na
modelagem de sistemas de energia elétrica sendo
numericamente estável. Ao final, alguns resultados são
apresentados no intuito de atestar a validade do método
proposto. / [en] The spread and the interconection of Electrical Power
Systems have been stressed the employment of dynamic
equivalents by Electrical Power Companies for representing
system áreas that they are not responsible for at planning
and operation studies. Due to system model dimension
reduction, studies have become faster with reduced costs
and computational task requiriments. Besides, dynamic
equivalents overcome computational system limited memory
capability problems ant fit easily into the up-to-date
phisical and coceptual structure of the minicomputers.
As an aid to Electrical Power System Stability studies,
the objective of the dynamic equivalents is to simulate
external system. The great merit of this lind of
overcoming is its ability on revealing the system dynamic
trend.
This research shows a method of computing dynamic
equivalents for transitory stability studies based con the
agregation of the generators that oscilate together from
an initial perturbation on. The reduced model, got from
topological transformations, is built of parameters that
are similar to usually employed on Electrical Energy
System modeling been numerically stable. At the end, some
results are shown as an attempt to test the performance of
the method.
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[en] STATIC AND DYNAMIC EQUIVALENTS BASED ON PARAMETRIC MODELLING / [pt] EQUIVALENTES ESTÁTICOS E DINÂMICOS POR MODELAGEM PARAMÉTRICAEDUARDO JOSE SIQUEIRA PIRES DE SOUZA 04 May 2007 (has links)
[pt] Equivalentes estáticos e dinâmicos de sistemas externos
representam um importante papel tanto em projeto e
planejamento bem como na operação de sistemas de energia
elétrica (SEE), devido sobretudo à redução da complexidade
do modelo conduzindo à melhoria da análise e do esforço
computacional. Além desses aspectos, o uso de equivalentes
contorna o problema da capacidade limitada de memória dos
sistemas de computação e se enquadra na estrutura física e
conceitual dos recentes minicomputadores.
O modelo para o fluxo de potência de uma certa área de um
sistema interligado exige uma representação satisfatória
afim de simular corretamente o comportamento do seu estado
permanente. Equivalente estático do sistema externo está
diretamente ligado com esta representação. O objetivo do
equivalente externo é obter o melhor modelo válido para
uma faixa ampla de condições de operação.
Os equivalentes dinâmicos são necessários para diferentes
estudos em SEE onde o sistema interno é representado em
detalhe e o sistema externo é representado pelo
equivalente para simular os efeitos interativos do sistema
externo no sistema interno para perturbações originadas no
sistema interno. O grande valor deste tipo de
simplificação reside no reconhecimento fornecido sobre a
tendência dinâmica do sistema.
Esta pesquisa apresenta métodos para obtenção de
equivalentes tanto para estudos de fluxos de potência como
de estabilidade transitória. / [en] The external system static and dynamic equivalents play na
impotant role in electric power system desing and planning
as well as in system operation. This is due to a reduction
in modeling complexity leading to a saving in computing
effort to analyse the system. In addition to that, the
static and dynamic equivalents overcome the computer
storage capacity limitation and are also suitable for the
recent minicomputers.
The load-flow model of a certain are an interconnected
system requires a satisfactory representation of the
ramaining areas in order to simulate its steady-state
behavior correctly. External system static equivalent is
concerned with this representation. The objective of
external equivalencing is to obtain the best model over a
wide range of operating conditions.
The external system dynamic equivalents are needed for
different system studies where the internal system is
represented in detail and the external system is
represented by the equivalent to simulate the interaction
effects of the external system on the internal system for
disturbances originating in the internal system. The
greatest value of this type of system simplification lies
in the insight it provides about the dynamic tendencing of
the system.
In this research, the equivalents obtained by the proposed
methods are for load-flowand transient stability studies.
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[pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE MODELOS DE ESTABILIZADORES APLICADOS EM REGULADORES DE TENSÃO E CÁLCULO DE EQUIVALENTES DINÂMICOS / [en] DYNAMIC AGGREGATION OF POWER SYSTEM STABILIZER MODELS APPLIED IN VOLTAGE REGULATORS AND CALCULATION OF DYNAMIC EQUIVALENTS19 October 2005 (has links)
[pt] O cálculo de equivalentes dinâmicos baseados em coerência
apresenta três etapas básicas: a identificação de
geradores coerentes, a redução estática da rede e a
agregação dinâmica dos modelos das unidades geradoras
coerentes.
Esta dissertação trata do problema da agregação dinâmica
de modelos de estabilizadores aplicados em reguladores de
tensão de geradores coerentes, visando o cálculo de
equivalentes dinâmicos precisos para estudos de
estabilidade transitória de sistemas de energia elétrica.
A determinação de um critério de escolha do melhor modelo
equivalente, para uma dada composição de modelos de
estabilizadores num grupo de geradores coerentes, é o
objetivo principal.
O ajuste dos parâmetros dos modelos equivalentes de
estabilizadores dos grupos coerentes é realizado, a partir
das respostas em freqüência dos modelos individuais de
cada grupo, utilizando-se o método de Levenberg-Marquardt,
o que caracteriza um problema de otimização multivariável.
O desempenho dinâmico dos equivalentes calculados com a
metodologia adotada é avaliado em um sistema teste. / [en] The calculation of coherency-based dynamic equivalents has
three main steps: the identification of coherent
generators, the network reduction and the dynamic
aggregation of the coherent generating unit models.
This dissertation deals with the problem of dynamic
aggregation of power system stabilizer models to calculate
coherency-based dynamic equivalents for power system
transient stability studies. The determination of a
criteria to choose the best equivalent model for a given
composition of power system stabilizer models in a group
of coherent generators is the main objective.
The parameters of the power system stabilizer equivalent
models for each group of coherent generating units are
adjusted to match the frequency response of the individual
models. This multivariable optimization problem is solved
using the Levenberg-Marquardt method.
The dynamic performance of the equivalents is evaluated in
a test system.
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[en] DYNAMIC AGGREGATION OF EXCITATION SYSTEM MODELS AND CALCULATION OF DYNAMIC EQUIVALENTS / [pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE MODELOS DE SISTEMAS DE EXCITAÇÃO E CÁLCULO DE EQUIVALENTES DINÂMICOSMARIA BEATRIZ DUARTE DE ARAUJO PEDRO 17 October 2005 (has links)
[pt] A metodologia empregada para o cálculo de equivalentes
dinâmicos apresenta três etapas essenciais: a
identificação de geradores coerentes, a redução estática
da rede e a agregação dinâmica dos modelos das unidades
geradoras coerentes. Dentre essas etapas, a última é a
que
menos tem sido tratada, e que vem requerendo maior
desenvolvimento.
Esta dissertação trata do problema da agregação dinâmica
de modelos de sistemas de excitação de geradores
coerentes, visando o cálculo de equivalentes dinâmicos
para estudos de estabilidade transitória de sistemas de
energia elétrica. O principal objetivo é a determinação
de
um critério de escolha do melhor modelo equivalente para
uma dada composição de modelos de sistemas de excitação
num grupo de geradores coerentes.
Os parâmetros dos modelos equivalentes dos sistemas de
excitação dos grupos de unidades geradoras coerentes são
ajustados numericamente a partir das respostas em
frequência dos modelos individuais de cada grupo,
utilizando-se o método de Levenberg-Marquardt, o que
caracteriza um problema de otimização multivariável. Os
desempenhos dinâmicos dos equivalentes propostos são
avaliados em um sistema teste. / [en] The methodology used to calculate dynamic equivalents has
three basic steps: the identification of the coherent
groups of generating units, the network reduction and the
dynamic aggregation of coherent generator models. Among
these steps, the last one has not been studied lately and
deserves more development.
This disseration deals with the problem of dynamic
aggregation of excitaion system models to calculate
coherency-based dynamic equivalents for power system
transient stability studies. The main objective is the
determination of a criteria to choose the best equivalent
model for a given composition of excitation system models
in a group of coherent generators.
The parameters of the excitation system equivalent model
for cach group of coherent generating units are
numerically adjusted to match the frequency response of
the individual models. This is a multivariable otmization
problem, which is solved using the Levenberg-Marquardt
method. The dynamic performance of the proposed
equivalents is evaluated in a test system.
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[en] DYNAMIC AGGREGATION OF VOLTAGE REGULATORS: ANATEM MODELS 19, 20 AND 21 / [pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE REGULADORES DE TENSÃO: MODELOS 19, 20 E 21 DO ANATEMSABRINA DA SILVA SANTOS 22 September 2005 (has links)
[pt] A agregação dinâmica de reguladores de tensão de unidades
geradoras
coerentes, visando o cálculo de equivalentes dinâmicos
para estudos de
estabilidade transitória de sistemas de energia elétrica,
é o objeto desta
dissertação. A metodologia empregada para o cálculo de
equivalentes dinâmicos
apresenta três etapas: a identificação de geradores
coerentes, a redução estática da
rede e a agregação dinâmica dos modelos das unidades
geradoras coerentes. A
agregação dinâmica de um grupo de geradores coerentes
consiste em representar
este grupo através de uma ou mais unidades geradoras
equivalentes. As unidades
geradoras coerentes podem ser representadas por diferentes
modelos de máquina
síncrona, regulador de tensão, estabilizador, turbina e
regulador de velocidade.
Haverá, então, um modelo equivalente para cada componente
da unidade
geradora. Os parâmetros lineares de cada modelo
equivalente são ajustados
numericamente através do método de Levenberg-Marquardt
para resolver o
problema de otimização multivariável. O objetivo principal
é a determinação do
melhor modelo equivalente para uma dada composição de
modelos de reguladores
de tensão num grupo de unidades geradoras coerentes. O
sistema teste New
England é utilizado para avaliar a metodologia empregada,
observando-se os
desempenhos dinâmicos dos equivalentes propostos. Serão
considerados modelos
do banco de dados de estabilidade do sistema elétrico
brasileiro. / [en] This dissertation deals with the problem of dynamic
aggregation of voltage
regulators of coherent generating units to calculate
dynamic equivalents for power
system transient stability studies. The methodology used
to calculate coherencybased
dynamic equivalents has three basic steps: the
identification of the coherent
groups of generating units, the static reduction of the
external network and the
dynamic aggregation of coherent generating unit models.
The dynamic
aggregation of a group of coherent generating units
consists of the representation
of this group by one or more equivalent generating units.
The coherent generating
units can be represented by different models of
synchronous machine, voltage
regulator, stabilizer, turbine and speed governor. There
will be an equivalent
model for each component of the generating unit. The
linear parameters of the
equivalent models are numerically adjusted using the
Levenberg-Marquardt
method in order to solve the multivariable optimization
problem. The main
objective is the determination of the best equivalent
model for a given
composition of voltage regulator models in a group of
coherent generating units.
The New England system is used to evaluate the dynamic
performance of the
equivalents. The voltage regulator models considered in
this work are in the
Brazilian electrical system stability database. The swing
curves of the internal
system generators obtained with the equivalent system are
compared with those
obtained with the simulation of the complete system.
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[pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE TURBINAS E REGULADORES DE VELOCIDADE: MODELOS 02, 03 E 05 DO ANATEM / [en] DYNAMIC AGGREGATION OF TURBINES AND SPEED GOVERNORS: ANATEM MODELS 02, 03 AND 0518 October 2004 (has links)
[pt] Esta dissertação trata do problema de agregação dinâmica de
modelos de turbinas e reguladores de velocidade de unidades
geradoras coerentes, visando o cálculo de equivalentes
dinâmicos precisos para estudos de estabilidade transitória
de sistemas de energia elétrica. Os modelos de turbina e
regulador de velocidade considerados neste trabalho são do
banco de dados de estabilidade do sistema elétrico
brasileiro (modelos do Anatem). A metodologia empregada
para o cálculo de equivalentes dinâmicos apresenta três
etapas básicas: a identificação de geradores coerentes, a
redução estática da rede e a agregação dinâmica dos
modelos das unidades geradoras coerentes. A agregação
dinâmica de um grupo de unidades geradoras coerentes
consiste em representar esse grupo através de uma
ou mais unidades geradoras equivalentes. As unidades
geradoras coerentes podem ser representadas por diferentes
modelos de máquina síncrona, sistema de excitação,
estabilizador, turbina e regulador de velocidade. Os
parâmetros lineares dos modelos equivalentes são ajustados
numericamente através do método de Levenberg-Marquardt para
resolver o problema de otimização multivariável. As
respostas em freqüência são apresentadas em diagramas de
Bode (módulo e fase). O bem conhecido sistema New England é
considerado para a avaliação do desempenho dinâmico dos
equivalentes. As curvas de oscilação angular e de potência
elétrica dos geradores do sistema interno, assim como
curvas de tensão em barras, obtidas com o sistema
equivalente são comparadas com aquelas obtidas com a
simulação do sistema completo. / [en] This dissertation deals with the problem of dynamic
aggregation of turbine and speed governor models of
coherent generating units to calculate dynamic equivalents
for power system transient stability studies. The turbine
and speed governor models considered in this work are in
the Brazilian electrical system stability database (Anatem
models). The methodology used for the calculation of
coherency-based dynamic equivalents has three basic steps:
the identification of the coherent groups of generating
units, the static reduction of the external network and the
dynamic aggregation of coherent generating unit models. The
dynamic aggregation of a group of coherent generating units
consists of the representation of this group by one or more
equivalent generating units. The coherent generating units
can be represented by different models of synchronous
machine, excitation system, stabilizer, turbine and speed
governor. The linear parameters of the equivalent models
are numerically adjusted using the Levenberg-Marquardt
method in order to solve the multivariable optimization
problem. The frequency responses are presented in Bode
diagrams (magnitude and phase). The well known New England
system is considered for the evaluation of the dynamic
performance of the equivalents. The angular swing curves and
electric power curves of the internal system generators as
well as bus voltage curves obtained with the equivalent
system are compared with those obtained with the simulation
of the complete system.
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[en] DYNAMIC AGGREGATION OF DUAL-INPUT POWER SYSTEM STABILIZER MODELS TO CALCULATE DYNAMIC EQUIVALENTS / [pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE MODELOS DE ESTABILIZADORES COM DUPLA ENTRADA PARA O CÁLCULO DE EQUIVALENTES DINÂMICOSMARCOS ANTONIO ALBUQUERQUE 25 February 2003 (has links)
[pt] Esta dissertação trata do problema da agregação dinâmica de
modelos de estabilizadores com dupla entrada, aplicados em
reguladores de tensão de unidades geradoras coerentes,
visando o cálculo de equivalentes dinâmicos precisos para
estudos de estabilidade transitória de sistemas de energia
elétrica. A metodologia utilizada para o cálculo de
equivalentes dinâmicos é baseada em coerência de geradores,
e apresenta três etapas básicas: a identificação de
unidades geradoras coerentes, a redução estática da rede
externa, e a agregação dinâmica dos geradores de cada grupo
formado. A agregação dinâmica de um grupo de unidades
geradoras coerentes permite a formação de uma ou mais
unidades geradoras equivalentes. Haverá um modelo
equivalente para cada componente da unidade geradora, ou
seja, modelos equivalentes de máquina síncrona, sistema de
excitação, estabilizador, turbina e regulador de
velocidade. O ajuste numérico dos parâmetros lineares da
função de transferência equivalente é feito pelo método de
Levenberg-Marquardt, de modo a minimizar o erro entre a
resposta em freqüência desta função e a da função de
transferência agregada, que representa a soma das funções
de transferência individuais das unidades de cada
grupo. Isto caracteriza um problema de otimização
multivariável. As respostas em freqüência são apresentadas
em diagramas de Bode (módulo e fase). A avaliação do
desempenho dinâmico dos equivalentes é feita no sistema
teste New England, comparando-se as curvas de oscilação dos
geradores do sistema interno obtidas em simulações com a
rede completa e com o equivalente. Os modelos de
estabilizadores com dupla entrada utilizados são do banco
de dados do sistema elétrico brasileiro. / [en] This dissertation deals with the problem of dynamic
aggregation of dualinput stabilizer models applied on
voltage regulators of coherent generating units
to calculate dynamic equivalents for power system transient
stability studies. The methodology used for the calculation
of coherency-based dynamic equivalents has three basic
steps: the identification of the coherent groups of
generating units, the network reduction and the dynamic
aggregation of coherent generator models. The dynamic
aggregation of a group of coherent generating units
attached to a common busbar consists of the representation
of this group by one or more equivalent generating units.
There will be an equivalent model for each component of the
generating unit, i.e., an equivalent model for the
synchronous machine, other one for the excitation system,
and so on. The linear parameters of the equivalent transfer
function are numerically adjusted to match the frequency
response of the corresponding aggregated transfer function
which represents the sum of the individual transfer
functions for each coherent group. This characterises a
multivariable optimization problem. The frequency responses
are presented in Bode diagrams (magnitude and phase). The
dynamic equivalents are evaluated in the New England
system. The swing curves of the internal system generators
obtained with the complete system are compared with those
obtained with the equivalent system. The dual-input power
system stabilizer models considered in this work are in the
Brazilian system stability database.
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[pt] TEORIA E APLICAÇÃO DE EQUIVALENTES DINÂMICOS NA REDE ELÉTRICA BRASILEIRA / [en] THEORY AND APPLICATION OF DYNAMIC EQUIVALENTS TO THE BRAZILIAN POWER GRIDRODRIGO VILLELA DE FARIA 13 January 2020 (has links)
[pt] Modelos equivalentes de rede podem ser usados na avaliação de segurança online, no planejamento da operação de grandes sistemas e na simulação em tempo real. A representação de partes não observadas do sistema por equivalentes melhora significativamente o desempenho computacional, que é um requisito importante na avaliação de segurança on-line, e necessário quando não estão disponíveis informações sobre áreas não observadas. Em simuladores em tempo real, devido a limitações de hardware, é obrigatório o uso de equivalentes. Para estudos de planejamento, as reduções de rede fazem sentido se o sistema for muito grande e o foco da análise restrito a uma parte relativamente pequena do sistema, para os quais o uso de equivalentes de rede pode poupar uma enorme quantidade de tempo. O tema dos equivalentes de rede recebeu atenção significativa nos anos 70 e 80, principalmente na avaliação da segurança estática. Entretanto, para aquelas perturbações que envolvem respostas de potência pelo sistema externo, simples modelos estáticos podem não ser suficientes. Para isso, utiliza-se a representação dinâmica nesses equivalentes. O sistema externo deve manter uma resposta semelhante às oscilações eletromecânicas do sistema original. Tendo em vista a expansão do Sistema Interligado Nacional (SIN), a crescente inserção de elos de corrente contínua e a elevada da participação de fontes de geração distribuída, especialmente a eólica, é esperado um aumento significativo do número e complexidade dos modelos para simulações dinâmicas. Assim, é de extrema relevância o aperfeiçoamento dos equivalentes dinâmicos, tanto para utilização on-line como para o planejamento da operação. Portanto, esta dissertação visa explorar os limites das técnicas de equivalentes dinâmicos de rede mais recentes, bem como possíveis caminhos para o aperfeiçoamento de sua
aplicação, inclusive com a consideração do seu uso para acelerar o cálculo de regiões de segurança. Além de uma revisão da teoria recente de equivalentes estáticos e dinâmicos, serão apresentadas aplicações de equivalentes dinâmicos em diferentes regiões do SIN. A primeira região, mais restrita, representa a rede de atendimento aos estados do Acre e Rondônia, com o restante do SIN reduzido. A segunda região, mais geral, reduz partes do SIN considerando o bloqueio total do Bipolo Xingu-Estreito e seu impacto na rede. Os resultados obtidos são amplamente discutidos. / [en] Equivalent network models can be used for online security assessment, operation planning of large systems, and real-time simulation. Representing unobserved parts of large networks by equivalents significantly improves computational performance, which is an important requirement in online security assessment and required when no information on unobserved areas is available. In real-time simulators, due to hardware limitations, the use of equivalents is mandatory. For planning studies, network reductions make sense if the system is too large and the focus of analysis is restricted to a relatively small part of the system, for which the use of network equivalents can save a huge amount of time. The topic of network equivalents received significant attention in the 1970s and 1980s, especially in static security assessments. However, for those perturbations involving power responses by the external system, simple static models may not be sufficient. For this, the dynamic representation in these equivalents is used. The external system must preserve a response similar to the electromechanical oscillations of the original system. Considering the expansion of the Brazilian Interconnected System (BIS), the increasing insertion of DC links and the high contribution of distributed generation sources, especially wind, a significant increase in the number and complexity of the models for dynamic simulations is expected. Thus, it is extremely important to improve the dynamic equivalents, for both online use and for operation planning. Therefore, this dissertation aims to explore the limits of the latest dynamic network equivalent techniques as well as possible ways to improve its application, including its use to speed up the assessment of security regions. In addition to a review of the recent theory of static and dynamic equivalents, applications of dynamic equivalents will be
presented in different regions of the BIS. The first region, more restricted, represents the network transmission services to the states of Acre and Rondônia, with the rest of the BIS reduced. The second region, more general, reduces parts of the BIS considering the total block of the Xingu-Estreito bipole and its impact on the network. The results obtained are widely discussed.
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