[pt] Os sistemas de potência são projetados para operarem com tensão e freqüência constantes, admitindo-se pequenas variações em torno de sues valores nominais. Estas grandezas são controladas principalmente pelos sistemas de excitação e reguladores de velocidade, respectivamente. Esta dissertação examina o projeto de sistemas de excitação modernos e estabelece as características de projeto dos componentes das excitatrizes estáticas. Os principais componentes (conversor, circuito de disparo, circuito de partida e regulador de tensão) são implementados em um protótipo de excitatriz. As respostas do protótipo à pequenas e grandes perturbações também são discutidas. / [en] Power systems are designed to operate with constant voltagem and frequency, allowing small sinal variations around its rated valves. These quantities are mainly controlled by excitation systems and governors, respectively. This dissertation examines the design of modern excitation systems and estabilishes the desired characteristics of static exciter componentes. The main components (conversor, firing circuit, starting circuit and voltage regulator) are implemented in a exciter prototype. The prototype response to small and larger disturbances are also discussed.

[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.

[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.