Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Carlos Roberto Mendonça Rocha / Resumo: Com o crescimento do consumo de energia, aliado às restrições ambientais que dificultam a construção de unidades geradoras e/ou de linhas de transmissão, os sistemas elétricos de potência se tornaram cada vez maiores e complexos. Para aumentar sua confiabilidade, diferentes sistemas foram interligados e passaram a trabalhar próximo de seus limites. Este trabalho apresenta estudos referentes à estabilidade a pequenas perturbações de um sistema elétrico de potência multimáquinas. Busca-se fornecer amortecimento às oscilações eletromecânicas de baixa freqüência com a utilização dos dispositivos Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESP) e também o dispositivo FACTS Capacitor Série controlado a tiristor (TCSC), equipado com um controlador adicional (POD). Para se conseguir este objetivo é realizada a modelagem do sistema elétrico de potência, seguindo de sua modificação para a inclusão do TCSC. São também modelados os controladores ESP e POD. O ajuste dos parâmetros dos controladores é feito pelo Método da Compensação de Fase e a localização destes dispositivos no sistema elétrico é discutida. A partir dos modelos implementados computacionalmente são realizadas simulações e os resultados obtidos são discutidos e conclusões são apresentadas a respeito da estabilidade às pequenas perturbações do sistema elétrico de potência. / Abstract: As the electrical energy demand increases, associated to environmental restrictions that difficult the construction of new generator unities and/or transmission lines, the electrical power systems are becoming large and complex. To increase the reliability, different systems are interconnected and working close to their limits. This work presents studies referred to small perturbations stability of a multimachine electrical power system. Low frequency electromechanical oscillations are damped using stabilizer devices like Power Systems Stabilizer (PSS) and also FACTS devices as tiristor control series capacitor (TCSC) equipped with an additional controller (POD). This objective is attained modeling the electrical power system and modifying it to include the TCSC. The ESP and POD controllers are also modeled. The controller parameter adjustments are effectuated by the Phase Compensation Method and the positioning of these devices on the electrical power system is discussed. Simulations are realized from the models computationally implemented and the results are discussed emphasizing the stability to small perturbations of the electrical power system. / Mestre

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Laurence Duarte Colvara / Banca: Dilson Amancio Alves / Banca: Francisco Damasceno Freitas / Banca: George Lauro Ribeiro de Brito / Resumo: Este trabalho trata da análise da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência multimáquinas considerando a atuação de Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESPs) e de controladores do tipo Power Oscillation Damping acoplados a dispositivos FACTS UPFC (conjunto UPFC/POD). Um de seus objetivos é analisar como o posicionamento dos zeros da função de transferência em malha aberta (FTMA) do sistema elétrico de potência influencia na localização e na capacidade dos controladores em introduzir amortecimento às oscilações de baixa frequência. De maneira usual, uma análise de sensibilidade, através do método dos resíduos fornece a localização para instalação do conjunto UPFC/POD e/ou ESP. Entretanto, será mostrado neste trabalho que a quantidade de amortecimento fornecido ao modo eletromecânico de interesse utilizando os controladores suplementares de amortecimento é limitada pelo zero da FTMA do controlador. Desta forma, o ESP ou o conjunto UPFC/POD instalado na melhor localização obtida através do método dos resíduos pode não fornecer o coeficiente de amortecimento desejado ao polo de interesse. Outro objetivo é o ajuste dos parâmetros destes controladores e são utilizadas duas técnicas, sendo uma baseada na compensação de fase e chamada de método dos resíduos. Também é proposta outra forma de ajuste, fundamentada em algoritmos genéticos. Para a execução desses estudos o Modelo de Sensibilidade de Potência é utilizado para a representação do sistema elétrico de potência. Resultados são apresentados para dois sistemas teste: sistema simétrico com 4 geradores, 10 barras e 9 linhas de transmissão e o sistema New England com 10 geradores, 39 barras e 46 linhas de transmissão / Abstract: This work deals with the small-signal stability analysis of multimachine power systems considering the Power System Stabilizers (PSS) and Power Oscillation Damping (POD) performance. POD is coupled to the FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) UPFC (Unified Power Flow Controller). An analysis of the open-loop transfer function (OLTF) zeros of the electric power systems is carried out aiming to verify the influence of the OLTF zeros placement on the controllers location and ability to introduce damping to low frequency oscillations. In the usual way, a sensitivity analysis, using the residue method, provides the UPFC/POD and/or PSS location. However, will be shown in this work that the damping provided to interest eigenvalue using a supplementary damping controller is limited by the OLTF zeros placement. Thus, the PSS or the UPFC/POD installed in the best location obtained by the residue method cannot provide the desired damping coefficient to the interest pole. Another objective of this work is to evalmate the performance of the controller parameters tuning. Two techniques are used with this objetive. One of then is based on phase compensation and called the residue method. The second one is based on genetic algorithm method. For the execution of these studies the Power Sensitivity Model (PSM) is used to represent the electric power system. Results are presented for two test systems: a test system with 4 generators, 10 buses and 9 transmission lines and the New England System that has 10 generators, 39 buses and 46 transmission lines / Doutor

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Élcio Precioso de Paiva / Resumo: Este trabalho apresenta estudos referentes à estabilidade a pequenas perturbações do sistema elétrico de potência, considerando a atuação de FACTS para o amortecimento das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência. É abordado o dispositivo FACTS SSSC (Static Synchronous Series Compensator). Para este fim o sistema elétrico é modelado, modificando-se o Modelo de Sensibilidade de Potência para se inserir o compensador. Para melhorar a estabilidade do sistema desenvolvido, controladores são propostos para maximizar o desempenho do dispositivo SSSC, e dessa forma introduzir amortecimento ao sistema elétrico. Acrescenta-se ao modelo desenvolvido os Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESP ou PSS - Power System Stabilizers) e o Power Oscillation Damping (POD), para atuação conjunta com o SSSC. Utilizando os fatores de participação e teoria de resíduos é possível encontrar a melhor localização para instalação dos dispositivos e realizar o ajuste dos parâmetros dos controladores. Simulações são realizadas para dois sistemas teste; um de quatro e outro de dez geradores. A partir dos resultados obtidos conclui-se pela potencialidade da utilização do SSSC para a melhoria da estabilidade a pequenas perturbações do sistema elétrico de potência. / Abstract: This work presents studies to provide damping to low frequencies oscillations of the electrical power systems by FACTS devices, considering SSSC (Static Synchronous Series Compensator). This is developed and implemented using the Power Sensitivity Model for multimachine systems. Afterwards, the SSSC devices are introduced as well as the controllers. The PSS (Power Systems Stabilizers) and POD (Power Oscillation Damping) controllers has been included using the participation factor and residue number theory to examine their best allocation on the electrical power systems. The study is based on modal analysis and time domain simulations using two test systems: four and ten generators. The simulation results show the capability of this method for small signal stability improvement for the electric power systems. / Mestre

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Igor Kopcak / Resumo: Este trabalho apresenta estudos referentes à modelagem do dispositivo FACTS STATCOM para posterior inclusão nas equações do Modelo de Sensibilidade de Potência multimáquinas. O objetivo final da modelagem é o estudo da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência. São considerados dois modelos para o dispositivo: um primeiro modelo permite apenas a compensação de potência reativa, enquanto que num segundo modelo é possível a compensação tanto de potência ativa como de potência reativa. Também são sugeridos controladores para o dispositivo FACTS STATCOM e, neste trabalho, estes controladores são descritos por blocos de primeira ordem. Com o equacionamento do sistema elétrico realizado, seu modelo é implementado computacionalmente para se efetuar simulações para se avaliar a estabilidade a pequenas perturbações. As simulações estão baseadas na análise no domínio do tempo e no domínio da frequência, utilizando os dois modelos desenvolvidos para o STATCOM. A partir dos resultados obtidos pelas simulações, análises são realizadas, e discutidos os principais aspectos referentes à estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência / Abstract: This work presents studies referred to the modeling of the FACTS STATCOM device to include in multi-machine Power Sensitivity Model equations. The aim is to study electrical system stability under small perturbations. Two models are considered for the device: the first one allows only the reactive power compensation, while the other one allows the reactive or active compensation. Controllers for the FACTS STATCOM device are also suggested, and in this work they are described by first order blocks. As the electrical system equations are finalized, the model is computationally implemented to effectuate simulations and evaluate the stability under small perturbations. The simulations are based on the time and frequency domain using the two models developed for the FACTS STATCOM device. Considering the results obtained by the simulations the analysis are realized and discussed the principal aspects referred to the electrical Power system stability under small perturbations / Mestre

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Wellington Santos Mota / Resumo: O objetivo desta Dissertação de Mestrado é apresentar a possibilidade de fornecer amortecimento às oscilações de baixa freqüência do sistema elétrico de potência através dos dispositivos FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) e UPFC (Unified Power Flow Controller). Para isso realiza-se o desenvolvimento e implementação do Modelo de Sensibilidade de Potência para sistemas multmáquinas. Na seqüência são introduzidos os dispositivos TCSC e UPFC, bem como os seus controladores. Apresentam-se resultados de acordo com a evolução dos modelos que representam os dispositivos FACTS, ou seja, parte-se de uma compensação fixa, passando para um modelo dinâmico de primeira ordem e por fim, é incluído o controlador POD (Power Oscillation Damping). A utilização de sinais locais e remotos para entrada do controlador POD também é analisada. Além disso são mostrados os resultados obtidos pela técnica clássica de introdução de amortecimento através de sinais suplementares (os estabilizadores de sistemas de potência - PSS: Power System Stabilizers). O projeto dos controladores POD e PSS é baseado no método da compensação de fase, utilizando a teoria de controle clássico. Fatores de participação, autovetores, autovalores e resíduos de funções de transferência são utilizados como índices para examinar a melhor alocação dos controladores POD e PSS no sistema elétrico de potência. / Abstract: The objective of this work is to present the possibility to provide damping to low frequencies oscillations of the electrical power systems by FACTS devices (Flexible Alternating Current Transmission System): TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) and UPFC (Unified Power Flow Controller). This is developed and implemented using the Power Sensitivity Model for multimachine systems. Afterwards, the TCSC and UPFC devices are introduced as well as the controllers. Results are presented according to the evolution of the models that represent the FACTS devices, i.e., it starts with a fixed compensation, passing through a first order dynamic model and finally, it is included a POD controller (Power Oscillation Damping). It is also analyzed the inclusion of local and remote signals for the input of the POD controller. Besides, results obtained by classical techniques of introducing damping by supplementary signals (Power Systems Stabilizer - PSS) are shown. The project of POD and PSS controllers are based on the Phase Compensation Method using the classical control theory. Participation Factor like eigenvalues, eigenvectors and transfer function residues are used as index to examine the best allocation of the POD and PSS controllers on the electrical power systems. / Mestre