Thesis (MScEng (Electrical and Electronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: The digital control of UPS systems has been difficult in the past due to a lack of DSP technology. It was for this reason not possible to establishing the necessary control to regulate the voltages and currents of the UPS systems. Recent advances in DSP technology have however provided the means of establishing central control of the UPS system as well as incorporating more complex closed-loop control algorithms by utilising a single floating-point DSP. Closed-loop control strategies are investigated and the central control of a line-interactive UPS is established in this study. Both the status of the physical system as well as various system parameters are controlled. The system both regulates and charges the storage batteries when the main utility supply is maintained. In the event that the utility fails, the converter instantaneously changes power flow towards the load with the aim of maintaining an uninterrupted voltage supply. Several closed-loop deadbeat based control strategies are investigated for the regulation of the inductor current. A solution for the regulation of the DC-link is also developed and implemented. Furthermore, an intensive study is done on the regulation of the voltage supplied to the load in the event that the utility supply fails. The investigation is initially approached by considering classical control theory. Although these control strategies provided sufficient results, a predictive strategy that is based on the physical conditions of the switching converter is finally investigated to establish closed loop control of the output voltage. This resulted in a high-bandwidth voltage controller capable of maintaining control under a wide-array of load conditions. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die digitale beheer van UPS stelsels was moeilik in the verlede as gevolg van 'n gebrek aan DSP tegnologie. Dit was vir hierdie rede nie moontlik om beheer te kon bewerkstelling ten einde die spannings and strome in the UPS stelsels te kon reguleer nie. Onlangse vordering in DSP tegnologie het egter dit moontlik gemaak om sentrale beheer van die UPS stelsel te bewerkstellig sowel as om meer komplekse geslote lus beheer algoritmes te inkorporeer met behulp van 'n enkele DSP. Geslote lus beheer strategiëe word ondersoek en die sentrale beheer van die line-interaktiewe UPS word bewerkstellig in hierdie studie. Beide die huidige toestand van die fisiese stelsel sowel as die verskeie parameters word beheer. Die stelsel beide laai en reguleer die batterye terwyl die hooftoevoer onderhou word. In die geval dat die hooftoevoer faal, word die omsetter se rigting van drywingsvloei verander om die las te voorsien van 'n ononderbroke spannings toevoer. Verskeie geslote-lus “deadbeat” beheer strategiëe word ondersoek vir die regulasie van die induktor stroom. 'n Oplossing vir die regulasie van die GS-koppervlak word ook ontwikkel en geïmplementeer. Verder word 'n intensiewe studie gedoen op regulasie van die spanning wat aan die las gevoer word in die geval dat die hooftoevoer faal. Hierdie ondersoek word aanvanklik benader deur klassieke beheer teorie te bestudeer. Alhoewel hierdie beheer strategiëe voldoene resultate gebied het, was 'n voorspel beheerstrategie gebaseer op die fisiese toestand van die omsetter finaal ondersoek. Die resultaat is 'n hoë-bandwydte spannings beheerder wat daartoe instaat is om beheer te handhaaf onder 'n verskeidenheid van lastoestande.

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Jr., Marcos Julio Rider Flores / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T05:47:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_HeloisaHelena_M.pdf: 1272493 bytes, checksum: d78e9e8d9a329ccbf0cc8be6f666af25 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A operação de um sistema de energia elétrica pode ser gerenciada remotamente através dos centros de controle utilizando sistemas de gerenciamento de energia (Energy Management Systems-EMS). Nesses centros de controle são realizadas e executadas freqüentemente muitas funções em tempo real e em modo de estudo. Dentre estas funções têm-se: o controle automático da geração, a estimação de estado, análise de topologia e análise estática de segurança entre tantas outras. A base da resolução destas funções é a execução e testes de um grande número de cálculos de fluxos de potência. A estimativa de estado de um sistema de potência pode ser determinada resolvendo as equações de um fluxo de carga, que matematicamente são representadas por um conjunto de equações algébricas não lineares. Este problema é conhecido como fluxo de potência ou fluxo de carga, e o seu objetivo principal é o cálculo das magnitudes das tensões e seus ângulos de fase, e consequentemente dos fluxos de potência nas linhas de transmissão. O objetivo deste estudo é usar redes neurais artificiais (RNA) na: (a) solução do fluxo de carga (FC); (b) solução do FC considerando controle de limites de tensão nas barras PV; (c) inicialização de um FC para sistema mal condicionados; e (d) cálculo de equivalentes externos estáticos para sistemas de energia elétrica. A idéia é que um fluxo de potência baseado em RNA seja mais rápido que o fluxo de potência convencional baseado no método de Newton-Raphson, particularmente nos casos envolvendo aplicações em tempo rela e em modo de estudo avançadas de fluxos de potência no EMS / Abstract: The operation of electric power systems can be managed remote and automatically from control centers using energy management systems (EMS). In these control centers many on-line and off-line functions are carried out periodically. Among those functions, we can list: the automatic generation control, state estimation, topological analysis, and static security analysis. These functions are based on the calculation of a large number of power flows. The operating state of power systems may be determined by solving power flow equations that are mathematically represented by a set of non-linear algebraic equations. This problem is known as the load flow or power flow problem and its main objective is the calculation of all bus voltage magnitudes and angles, and consequently the power flows through the transmission lines. The goal of this study is to propose an artificial neural networks (ANN) based methodology for (a) solving the basic load flow, (b) solving basic load flow considering reactive power limits of generation (PV) buses, (c) determining a good quality load flow starting point for ill-conditioned systems, and (d) computing static external equivalent circuits. The proposed ANN based power flow solver is intended to be faster than the conventional power flow problem solvers which use Newton-Raphson method, particularly in those cases involving advanced on-line applications of the power flow problem in the EMS / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

No description available.

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_AdrianoCosta_M.pdf: 2073375 bytes, checksum: e1c68a8598816ca4909e74ba53dee76d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A crescente demanda por energia elétrica, por vezes em ritmo mais acelerado que os investimentos em expansão das redes de distribuição, tem levado as distribuidoras a operarem próximo aos limites aceitáveis, o que torna toda a operação da rede mais complexa. Um dos desafios atuais é estabelecer um efetivo controle de tensão e potência reativa (Volt/var) na rede buscando melhorar o nível de operação e de eficiência energética da rede. Muitas propostas para encontrar a solução do problema partiram de uma abordagem de forma desacoplada: o controle de tensão e o controle de potência reativa foram resolvidos separadamente. Neste trabalho, porém, foram estudados métodos de solução do problema visando à segurança da operação e à otimização global dos recursos da rede de modo integrado, ou seja, considerando a dependência entre tensão e potência reativa. Na literatura, grande parte dos trabalhos reportam soluções baseadas em modelos elétricos da rede de distribuição. Os métodos estudados nessa dissertação são baseados em técnicas de aprendizado de máquina com o objetivo de construir um modelo capaz de utilizar apenas as medições de tensão e corrente provenientes dos medidores instalados ao longo da rede e obter o melhor despacho dos ajustes dos dispositivos de controle, sem a necessidade de um modelo elétrico do sistema. A grande vantagem de não depender dos dados e modelo elétrico do sistema está associada às imprecisões tipicamente existentes na base de dados elétricos das concessionárias de distribuição de energia elétrica. Neste contexto, primeiramente, propõe-se o uso de aprendizado por reforço, no qual o agente interage com a rede enquanto acumula experiência de operação dos controles. A implementação através do algoritmo Q-Learning permite a construção de um operador virtual da rede de distribuição a partir dos dados provenientes dos medidores instalados em determinadas barras do sistema, dos quais é extraído o estado corrente da condição de carregamento da rede. Os principais aspectos da aplicação do método ao problema de controle integrado de tensão e potência reativa são simulados em redes típicas e as capacidades de aplicação prática ao cenário atual do sistema elétrico são discutidas. Em uma segunda etapa, propõe-se utilizar um algoritmo de aprendizado supervisionado através de Máquinas de Vetores de Suporte (em inglês, Support Vector Machine ¿ SVM), uma técnica eficientemente aplicada a problemas de mineração de dados. O modelo é implementado através de técnicas de classificação, que extraem características relevantes nos conjuntos de dados, a fim de otimizar a operação da rede para cada condição de carregamento, eliminando a necessidade de repetir o treinamento do modelo ou calcular uma nova solução do problema de otimização a cada novo cenário. Discute-se o desempenho do método baseado em SVM para diferentes características de entrada. Investiga-se ainda a generalização do modelo proposto na presença de ruídos nos dados e no caso de reconfiguração da rede. Estudos em sistemas típicos de distribuição mostram que o método proposto é eficiente na solução de problemas práticos do dia-a-dia das concessionárias, principalmente em ambientes com grande volume de dados / Abstract: The growing demand for electricity, sometimes at a faster rate than investments in distribution network expansion, has led utilities operating close to acceptable limits, which makes the network operation more complex. One of current challenges is to establish an effective voltage and reactive power control, improving the operation as well as the efficiency of the distribution network. There are many methods reported to find a solutions for the voltage and reactive power problem. Most of them have adopted a decoupled form, solving the voltage control and reactive power (Volt/var) control separately. However, in this work, methods for the problem solution aiming the operation safety and the global assets optimization are approached in an integrated fashion, i. e., considering the dependence between voltage and reactive power. Most papers reports solution based on electrical models of distribution network. In this dissertation, the methods studied are based on machine learning techniques aiming to build a model with directly power meter data using capability, and set optimal dispatch of controls devices adjustments, without the need of an electrical model of the system and, therefore, not susceptible to inaccuracies of the model of the distribution network under study. Firstly, it proposes a reinforcement learning use, in which the agent interacts with the network while earns control operating experience. The implementation, thought de Q-Learning algorithm allows a construction of a distribution network virtual operation from data obtained from the meters installed on buses. From the meter data, is extracted the current state of the network loading condition. The main aspects of the application of the method to the integrated voltage and reactive power control are simulated in a typical network and the possibilities of practical application in the current scenario of the electrical system are discussed. In a second step, an algorithm for supervised learning via the Support Vector Machine (SVM), a technique applied efficiently to problems in data mining is proposed. The model is implemented by classification techniques, extracting relevant features in the data sets from the power meters in order to optimize the operation of the network for each loading condition. Thus it eliminates the need to retraining model or calculating a new optimization problem solution for each new scenario. Discusses the performance based on different features for SVM model input. Also the generalization capabilities of the proposed model in the presence of noise and in the case of network reconfiguration are studied. Studies in typical distribution systems show that proposed method is a good candidate to solve the practical problem of the system, especially in large networks with large amounts of data / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Thesis: M.S., Massachusetts Institute of Technology, Department of Electrical Engineering and Computer Science, 1980 / Includes bibliographical references. / by Conrado Orta, Jr. / M.S. / M.S. Massachusetts Institute of Technology, Department of Electrical Engineering and Computer Science

Abstract not available

Worldwide concern about the environmental problems and a possible energy crisis has led to increasing interest in clean and renewable energy generation. Among various renewable energy sources, wind power is the most rapidly growing one. Therefore, how to provide efficient, reliable, and high-performance wind power generation and distribution has become an important and practical issue in the power industry. In addition, because of the new constraints placed by the environmental and economical factors, the trend of power system planning and operation is toward maximum utilization of the existing infrastructure with tight system operating and stability margins. This trend, together with the increased penetration of renewable energy sources, will bring new challenges to power system operation, control, stability and reliability which require innovative solutions. Flexible ac transmission system (FACTS) devices, through their fast, flexible, and effective control capability, provide one possible solution to these challenges. To fully utilize the capability of individual power system components, e.g., wind turbine generators (WTGs) and FACTS devices, their control systems must be suitably designed with high reliability. Moreover, in order to optimize local as well as system-wide performance and stability of the power system, real-time local and wide-area coordinated control is becoming an important issue. Power systems containing conventional synchronous generators, WTGs, and FACTS devices are large-scale, nonlinear, nonstationary, stochastic and complex systems distributed over large geographic areas. Traditional mathematical tools and system control techniques have limitations to control such complex systems to achieve an optimal performance. Intelligent and bio-inspired techniques, such as swarm intelligence, neural networks, and adaptive critic designs, are emerging as promising alternative technologies for power system control and performance optimization. This work focuses on the development of advanced optimization and intelligent control algorithms to improve the stability, reliability and dynamic performance of WTGs, FACTS devices, and the associated power networks. The proposed optimization and control algorithms are validated by simulation studies in PSCAD/EMTDC, experimental studies, or real-time implementations using Real Time Digital Simulation (RTDS) and TMS320C6701 Digital Signal Processor (DSP) Platform. Results show that they significantly improve electrical energy security, reliability and sustainability.

Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:37:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_RicardoBorges_M.pdf: 725231 bytes, checksum: e24b9811f14e33910092b2f639a89050 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O método desacoplado rápido (MDR) [2] é uma variante do tradicional método de Newton [1] para a resolução do problema de fluxo de carga (obtenção do estado de operação de redes elétricas de potência). Sabe-se que o MDR apresenta desempenho insatisfatório quando aplicado a redes de distribuição, devido à desfavorável relação r/x dos ramos, resultando num processo de cálculo que pode apresentar divergência ou convergência lenta (grande número de iterações). Há algum tempo foi proposta uma alteração no MDR, chamada de rotação de eixos[4], que melhora as características de convergência do método. A idéia consiste em obter uma rede fictícia para a qual o MDR funcione bem e cujo estado de operação (magnitudes e ângulos de tensão) seja o mesmo da rede original. O valor do ângulo de rotação de eixos, único para toda a rede, é determinado empiricamente. Recentemente uma outra proposta de rotação ótima de eixos[5] foi apresentada, sugerindo modificações ao método que trouxeram maior automação aos cálculos, apesar de efeitos desfavoráveis em relação à manipulação de matrizes e ao significado físico da rede elétrica durante o processo iterativo. O presente trabalho traz um novo algoritmo de rotação de eixos que supera algumas desvantagens dos métodos apresentados em [4, 5], com bom desempenho. Além disso, traz uma interessante contribuição sobre a rotação de barras do tipo PV, não abordado anteriormente / Abstract: The fast decoupled loadflow (FDLF) [2] is a variant of the traditional Newton method [1] for solving the loadflow problem (find the operational state of electrical power networks). It is well-known that FDLF presents unsatisfactory performance when applied to distribution systems. Their unfavourable r/x branch ratios may lead to divergence or slow convergence (large number of iterations). A modification to the FDLF, called axesrotation[4], was proposed some time ago, which improves convergency of the method. The idea is to obtain a fictitious network for which the FDLF performs better and which operational state (voltage magnitudes and angles) is the same as the original network. However, the rotation angle is determined empirically. Recently the optimal axes rotation[5] was presented, suggesting some modifications that led to more automated calculations, despite of some undesirable effects on matrices handling and also to the physical meaning of networks during the iterative process. This research work presents a new algorithm for axes rotation that overcomes some disadvantages found in [4, 5], with good performance. Moreover, it brings an interesting contribution on the rotation of PV buses, not previously considered. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: José Antenor Pomilio, Edson Adriano Vendrusculo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T02:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Newtonda_D.pdf: 5963220 bytes, checksum: 500403f704e8c3419c8550979ec0b925 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os filtros híbridos combinam o filtro passivo com o filtro ativo para a obtenção de um filtro que aproveita as qualidades de ambos. O filtro híbrido possui uma redução de potência na sua parte ativa e apresenta um melhor desempenho que o filtro passivo. Existem diferentes topologias de combinações entre o filtro passivo e o filtro ativo, cada uma com suas características. A topologia mais usual é aquela em que o filtro ativo fica em série com o filtro passivo. Neste trabalho será analisada a topologia com o filtro ativo em paralelo com o indutor do filtro passivo. A vantagem desta topologia é a divisão das correntes harmônicas entre ambos os filtros, o que não ocorre na topologia série. O funcionamento do filtro híbrido na compensação das harmônicas de corrente da carga é aprofundado, ampliando as discussões anteriormente publicadas, identificando novas características de operação, contribuindo no estabelecimento de procedimentos de projeto tanto do circuito de potência quanto de controle. Um estudo teórico da atuação do filtro híbrido em um alimentador industrial de média tensão descrito na norma IEEE 519-1992 (workbench) é também apresentado. Resultados experimentais de implementação em um protótipo são apresentados de modo a comprovar a técnica de controle usada e também avaliar a compensação de correntes harmônicas em situações distintas de carga e harmônico de tensão na rede / Abstract: Hybrid Filters combine the passive filter with the active filter to obtain a filter that takes advantage of the qualities of both. The hybrid filter has a power reduction in its active part and presents better performance than the passive filter. There are different topologies of the combinations between the passive filter and the active filter, each with its own characteristics. The most common topology is the active filter in series with the passive filter. In this work the topology that will be analyzed is one where the active filter is parallel to the inductor of the passive filter. The advantage of this topology is the division of the harmonic current between the two filters, this does not occur in the series topology. The operation of the hybrid filter in the compensation of the load harmonic current is improved, expanding the discussions previously published, identifying new characteristics of operation, contributing to the establishment of design procedures in the power circuit as in the control. A theoretical study of the hybrid filter performance in an industrial medium voltage power supply described in IEEE standard 519-1992 (workbench) is presented too. Experimental results from a prototype implementation are presented in order to check the control technique used and also to evaluate the current harmonic compensation in different situations of the load and harmonic voltage in the source / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

No description available.