The purpose of this paper is to show that the software ScicosLab can be used as an interesting and effective computational tool to analyze the automatic generation control of electric power systems. Firstly it is presented the software and, afterwards, the concepts and definitions of rotational movements in order to develop mathematical models for the generators equipped with steam turbines or hydraulic turbines and speed governors, and for their electrical loads. For the studies it is used a system comprised by two distinct interconnected areas where a load increase in one area is simulated without/with the tieline, ignoring, and then considering the primary and supplementary controls. Finally, it is analyzed a more realistic system with three distinct areas extracted from the Brazilian power system. The computational results show graphically the variations of the two main quantities of interest: the frequency of each area of the system and the tieline power. These quantities allow the evaluation of the system behavior after a disturbance that affects the generation-load balance. Within the above context, it is verified that the ScicosLab computer package effectively models and simulates the load-frequency control of power systems, qualifying, therefore, as an excellent alternative to replace any similar program which requires license payment. / A proposta deste trabalho é mostrar que o software ScicosLab pode ser utilizado como uma ferramenta computacional, interessante e eficaz, para analisar o controle automático de geração de sistemas elétricos de potência. Inicialmente é apresentado o software e, em seguida, os conceitos de movimentos rotativos que permitem desenvolver os modelos matemáticos para os geradores equipados com turbinas a vapor ou hidráulica e reguladores de velocidade, e para suas cargas elétricas. Para possibilitar os estudos é utilizado um sistema constituído por duas áreas distintas interligadas, onde é simulado um aumento de carga em uma destas áreas, sem e com a linha de interligação, desconsiderando e, em seguida, considerando os controles primário e suplementar. Finalmente, analisa-se um sistema mais realístico com três áreas distintas extraído do sistema elétrico brasileiro. Os resultados computacionais mostram graficamente as variações das duas principais grandezas de interesse: a frequência de cada área do sistema e a potência da linha de interligação. Estas grandezas permitem avaliar o comportamento do sistema após uma perturbação que afeta o balanço geração-carga. Considerando o exposto acima, constata-se que o pacote computacional ScicosLab modela e simula eficazmente o controle carga-frequência de sistemas elétricos de potência, qualificando-se, portanto, como uma excelente alternativa para substituir qualquer programa similar que exige pagamento de licença. / Mestre em Ciências

O mundo moderno está cada dia mais conectado por todos os meios tecnológicos que existem hoje. Isto permite que mais e mais pessoas possam se comunicar, tornando a estrada da comunicação virtual obrigatória para a sobrevivência das pequenas, médias e grandes empresas públicas e privadas. O grande avanço tecnológico do século 20 foi à utilização em grande escala do PC (personal computer) comumente chamados de microcomputadores. Este avanço também chegou aos sistemas elétricos de potência, tornando as subestações digitalizadas. Estas subestações sendo digitais correm riscos de invasão cibernética interna ou mesmo externa. Embora a possibilidade de invasão cibernética externa seja pequena, ela existe. Diante dessa situação este trabalho propõe a aplicação de um sistema de segurança, aplicado em um sistema elétrico de potência. O trabalho concentra-se especificamente no estudo dos sistemas de detecção de intruso (SDI), nos seus dois modos básicos: o SDI por abuso e SDI por anomalia utilizando redes neurais artificiais. Estes conceitos serão testados em um sistema elétrico de potência simulado, com uma rede de comunicação baseada em microcomputadores e/ou equipamentos microprocessados, com relés digitais reais. Os Softwares, denominados SNORT e Carcará, foram utilizados e extensivamente testados com resultados altamente encorajadores para a função descrita. / Modern world is more connected each day by all technological means available. This allows more people to communicate, turning the virtual communication road obligatory to the survival of small, medium and large companies, whether public or private. The great technological advance of the 20th century was the large use of the PCs (personal computer), usually called microcomputers. This advance also reached the power electric systems with the digitalization of the substations. These digitalized substations, run the risk of cybernetic invasion, internal or even external. Although the possibility of external cybernetic invasion is small, it exists. In that context, the present thesis proposes the application of a security system for an electric power system. The focus will be the study of intruder detection systems (IDS), on its two basic forms: the IDS by abuse and the IDS by anomaly, using artificial neural networks. These concepts will be tested in a simulated electric power system, with a communication network based on microcomputers, with actual digital relays with the digitalization of the substations.

Orientador : Vivaldo Fernando da Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Domingues_AdrianaFavaro_D.pdf: 789245 bytes, checksum: 9ca2b124a01cd871aa7f4bbb4c63c57a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho aborda o problema das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência de modo interárea em sistemas de energia elétrica através de duas metodologias: primeiramente, através do método convencional da análise modal linear e, posteriormente, através da aplicação do método da forma normal dos campos vetoriais como ferramenta para viabilizar o acréscimo dos termos não lineares de segunda ordem resultantes da expansão em série de Taylor. Neste caso, o método da forma normal é aplicado a um Modelo de Sensibilidade de Potência com representação de segunda ordem, para investigar os efeitos das interações não lineares entre os modos naturais de oscilação de sistemas de energia elétrica. São consideradas, em ambas as análises, a inclusão de dispositivos FACTS e da modelagem dinâmica das cargas. As simulações são realizadas para um sistema simétrico de duas áreas e para o Sistema Equivalente Sul-Sudeste Brasileiro. A metodologia de análise proposta mostra-se bastante satisfatória como alternativa à simulação não linear no domínio do tempo e à análise modal convencional / Abstract: In this work, the analysis of power systems inter-area mode oscillations is performed by the application of two different methodologies: first, the linear modal analysis, and then the analysis including second order nonlinear terms from a Taylor series expansion, with the application of the method of normal forms of vector fields. In this case, the method of normal forms is applied to a Power Sensitivity Model including second order nonlinear terms, in order to investigate the effects of nonlinear interactions between system modes. Both methodologies consider the inclusion of FACTS devices and dynamic load model. Simulations are performed for a symmetric two-area test power system and for the Equivalent South-Southeast Brazilian system. The results obtained show that the methodology proposed is very effective as an alternative to linear modal analysis and timedomain simulation in the performance of inter-area mode oscillations analysis / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

This work proposes a hybrid system for alarm processing and fault diagnosis in electrical networks which use two methods of computational intelligence: Generalized Regression Neural Network and Genetic Algorithms. The neural network has the function of processing the set of received alarms and present as a response the characteristic(s) event(s), using for this, an elaborated knowledge based on the functional diagrams for protection and interviews with operators. Six modules were implemented for different neural components of a test system, according to their protection schemes. The output of these modules is used as input to the GA which has to do a combined analysis along with its database and provide the operator with the main protective components involved in the incident, as well as the probable causes of defects and actions to be taken in order to return the system in the shortest possible time and greater safety. For average inserted random errors of 0%, 7,73%, 15,46% and 23,19% in the received alarms, the system was able to diagnoses correctly in 100%, 93,60%, 74,26% and 48,07% of the cases respectively. It was found that the genetic algorithm improved the results obtained by neural network with good capability of generalization and condition to present multiple solutions, and the response time of the hybrid system was acceptable to the under consideration problem. / O presente trabalho propõe um sistema híbrido para processamento de alarmes e diagnóstico de faltas em redes elétricas com a utilização de dois métodos de inteligência computacional: Generalized Regression Neural Network e Algoritmos Genéticos. A rede neural tem a função de processar o conjunto de alarmes reportados e apresentar como resposta o evento(s) característico(s), utilizando-se, para isso, de um conhecimento elaborado com base nos diagramas funcionais da proteção e entrevista com operadores. Foram implementados seis módulos neurais para diferentes componentes de um sistema teste, de acordo com os seus respectivos esquemas de proteção. A saída destes módulos é utilizada como entrada para o AG que deve fazer uma análise combinatória juntamente com sua base de dados e apresentar ao operador os principais componentes de proteção envolvidos na incidência, bem como as prováveis causas do defeito e ações a serem tomadas de forma a restabelecer o sistema no menor tempo possível e com maior segurança. Para erros aleatórios médios inseridos de 0%, 7,73%, 15,46% e 23,19% nos alarmes reportados, o sistema se mostrou capaz de diagnosticar corretamente em respectivamente 100%, 93,60%, 74,26% e 48,07% dos casos. Verificou-se que o algoritmo genético melhorou os resultados obtidos pela rede neural, apresentando boa capacidade de generalização e condições de apresentação de múltiplas soluções, sendo o tempo de resposta do sistema híbrido aceitável para o problema tratado.

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Orientador: Vivaldo Fernando da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:14:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paccini_RodrigodeOliveira_M.pdf: 1988341 bytes, checksum: 7be3a801c003202ec884c8313b60ac5f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Quando um sistema interligado de corrente alternada sofre variações de carga, sua freqüência pode exibir um comportamento oscilatório. Se este mesmo sistema possuir um elo de corrente contínua em paralelo com as linhas de intercâmbio, esse efeito poderá ser atenuado devido à atuação do controlador de corrente do elo. Esta tese apresenta um estudo que avalia a eficiência de um elo de CC para o amortecimento de oscilações de freqüência de intercâmbio sob condições de pequenas perturbações, operando o sistema com Controle Automático de Geração (CAG). Um modelo de injeção de potência utilizado para representar o elo CC é implementado no Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP). Uma das vantagens desse modelo é permitir o desacoplamento da rede em duas partes distintas: o balanço ativo e o balanço reativo, em que as duas podem ser tratadas juntas ou separadamente. Com a escolha desse modelo, tornou-se possível implementar toda a rede no formato de diagrama de blocos. Além disso, as barras de carga do sistema são acessíveis através do diagrama de blocos, o que torna possível variar também a característica da carga. Através dessa representação, tornou-se viável a inserção do elo de CC no diagrama de blocos, pois o mesmo foi modelado como uma injeção de potência nas barras terminais nos balanços ativo e reativo, fechando um novo balanço de potência. As análises no domínio do tempo foram realizadas no programa Matlab Simulink®. Também utilizando este software, um controlador de amortecimento de oscilações de potência (POD-Power Oscillation Damping Controller) foi projetado para a modulação da potência do elo de CC. Os resultados obtidos mostram que o elo de CC possui um grande potencial para a manutenção do amortecimento de oscilações de freqüência de modo inter-área, quando equipados com controladores POD. / Abstract: When an interconnected alternate-current power system suffers variations of loads, its frequency can exhibit an oscillatory behavior. If this system possesses a direct-current link in parallel with the inter-tie lines, this effect could be decreased, due to the link current controller action. This work presents a study that evaluates the efficiency of DC link for the damping of interarea frequency oscillations under small disturbances, operating the system with automatic generation control (AGC). A DC power injection model is implemented in the Power Sensitivity Model (PSM). One of the advantages of this model is to allow the detach of the network in two distinct parts: the active and reactive balances, where the two can be dealt together or separately. With the choice of this model, it's possible to implement the complete network in the block diagram format. Moreover, the network load bus are accessible through the block diagram, which this are possible to vary the load characteristic. Through this representation, the insertion of DC link in the block diagram became viable, therefore it was modeled as a power injection in the terminals bus in the active and reactive balances, closing a new power balance. The time domain analysis is carried out the software Matlab Simulink®. Also using this software, a POD controller (Power Oscillation Damping Controller) was designed for the DC power modulation. The results show that DC link comprises a great potential for the maintenance of frequency oscillations damping in interarea mode, when coupled to POD controllers. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Doctoral thesis deals about primary and secondary energy legislation of the Czech Republic and proposes supplement to the legislation for renewable sources of energy. The thesis contents proposal of methodology of determination of available network capacity for connecting of new renewable sources. It analyzes current state of Czech electric power system and its possibilities for integrating new sources. It also determined available network capacity for connecting of new renewable sources in various regions of Czech Republic according to actual trend of renewable sources development. Next part of the thesis simulates impact of volatile large production of wind power plants in northern Germany in near future (year 2015). The thesis also contents proposal to the Czech power system reinforcements to eliminate negative impacts of loops flows.

I ett modernt samhälle är elektricitet en nyckelkomponent för industrins, individens och samhällets utveckling. Naturkatastrofområden där elektriciteten slagits ut står inför stora prövningar för att kunna få samhällsviktiga funktioner att fungera igen. Med hjälp av den mobila miljövänlig energienhet Emergency Energy Module (EEM) kan elbehovet lindras. Detta examensarbetes mål var att ta fram en elsystemsbeskrivning för den kommande Export container (EXC), samt ta fram ett korrekt elschema för den befintliga EEM. Elsystemsbeskrivningen måste ta hänsyn till EXC:s kravspecifikation samt innehålla Bills of Material (BoM) och elschema. Problematiken ligger bl.a. i att få flera olika energikällor (sol, vind och biomassa förgasare) att fungera tillsammans i ett elsystem där likspänning, växelspänning, trefas och enfas blandas. Stor vikt ligger också vid att få ett flexibelt elsystem som relativt lätt kan förändras efter olika kunders behov. Genomförandet av detta examensarbete utfördes inledningsvis med en faktainsamligs-fas. Detta efterföljdes av en genomgång och analys av EEM:s elsystem vilket resulterade i ett elschema och en manual. Svagheter i EEM:s elsystem ansågs vara avsaknaden av överspänningsskydd och jordfelsbrytare, mätpunkt 5 var felplacerad, mätutrustningen borde av säkerhetsskäl vara fastmonterade och 1-fas generator borde användas i biomassaförgasaren för att avlägsna snedbelastningsproblem. Den befintliga Power routern, vars uppgift är att kontrollera energiflöde i systemet, ansågs begränsad eftersom den endast kunde ta emot en AC-energikälla, endast hantera 1-fas samt hade en relativt låg max uteffekt på 5,5 kW. Med hjälp av analysens funna svagheter och med hänsyn till EXC:s kravspecifikation konstruerades sedan ett elsystem för EXC med tillhörande BoM, elschema, kravspecifikation avseende delsystem och förslag på kandidater som uppfyller dessa. Elsystemet rekommenderas byggas kring Power routern Quattro vilket ger stora möjligheter till flexibilitet i form av att kunna skala upp systemet om bl.a. mer effekt skulle önskas av kund, eller om det finns behov av 3-fas system. En mängd olika programmeringsinställningar kan då göras vilket underlättar uppbyggnaden av specifika elsystem efter varierande kunders behov. / In a modern society electricity is a key component for the development of the individual, industry, and society. Natural disaster areas where the electricity has been knocked out face great trials in order to get vital public functions working again. With the help of the mobile eco-friendly energy device Emergency Energy Module (EEM) electricity needs can be eased. The goal of thesis was to produce an electrical power system description for the upcoming Export container (EXC), and to generate a correct circuit diagram for the existing Emergency energy module (EEM). The electric power description must take into account EXC's specifications and include Bills of Material (BoM) and circuit diagram. The problems lies in getting the various sources of energy (solar, wind and biomass gasifier) to work together in a power system where DC, AC, three-phase and single-phase are mixed. Great emphasis is also given to obtain a flexible electricity systems that can be relatively easily changed for different customer needs. The making of this thesis was carried out initially with a gathering facts phase. This was followed by a review and analysis of the EEM's electrical system which resulted in a circuit diagram and a manual. Weaknesses in EEM's electrical system was considered to be the lack of overvoltage protection and residual current device, measuring point 5 was misplaced, measuring equipment should for safety reasons be firmly attached and 1-phase generator should be used in biomass gasifier to remove uneven load problems. The existing Power router, whose task is to control the energy flow in the system, was limited because it could only receive one AC power source, handle only one-phase and had a relatively low maximum output power of 5.5 kW. Whit the help of the analysis improvement suggestions above and with EXC's specification taking into account was then an electric power system for EXC constructed. with associated BoM, circuit diagram, specifications for subsystems and proposals for candidates that meet these. The electrical system is recommended to be built around the Power router Quattro which provides great opportunities for flexibility in terms of being able to scale up the system if such more power would be desired by the customer, or if there is a need for 3-phase systems. A variety of programming settings can then be made which facilitates the construction of specific electrical systems for varying customer needs.

The increasing demand for sustainable energy is one of the driving forces behind the increasing use of wind power by means of wind-turbines in electric power systems. Modern wind turbines commonly employ variable-speed-generator technology associated with a power-electronic converter as part of the grid connection. A drawback of the use of power electronics is the presence of harmonic emissions. Consequently a systematic study on distortion from wind power installations is needed; this holds for individual wind turbines as well for complete installations.In the work, measurements and analysis of harmonic emissions were performed on a number of wind-turbines in several wind parks in Northern Sweden. The measurements on the individual wind turbines reveal that the harmonic emissions are different from each other, even for different turbines from the same manufacturer. However in general the characteristic harmonics dominate the harmonic emissions. Furthermore, a long-term measurement shows that the dominant frequencies in the emission change with time.The total emission from a wind park into the public grid is determined by the emission from individual turbines and by the properties of the wind park. To study the impact of the wind park on the propagation a ``transfer function'' method has been introduced, and applied by means of calculation and simulation. The method is based on a mathematical model that predicts the harmonic propagation from the wind turbines to the public grid in the frequency range up to 50 kHz. Applying the model to three example parks reveals that, the amplitudes at the resonance frequency are strongly dependent on the resistance of both underground cables and transformer, especially at high frequencies. In other words, the higher order harmonics are damped a lot.In conclusion, wind park harmonic emissions into the public grid are due to the combination of emission from individual wind turbines and the propagation through the collection grid.