Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-22Bitstream added on 2014-06-13T20:00:53Z : No. of bitstreams: 1 moreno_al_dr_ilha.pdf: 923809 bytes, checksum: e8a55f496e6bf5bfbe0531f9211526e5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esta pesquisa visa o desenvolvimento de um método para análise da estabilidade transitória de sistemas de energia eletrica multimaquinas, por meio de uma rede neural ART-ARTMAP Fuzzy Euclidiana Modificada com Treinamento Continuado. Esta arquitetura apresenta tres diferenciais em e relação a outras já utilizadas para abordar tal problema: (1) a rede iniciada com apenas um neuronio ativado e vai se expandindo durante todo o o treinamento/análise, (2) possui um módulo de treinamento continuado e (3) a o possui um módulo de deteção de intruso. No primeiro diferencial, a redeé iniciada com um neuronio e vai se expandindo de acordo com a aquisição de conhecimento, isto faz com que esta se torne muito mais rápida e que o gasto computacional se torne mínimo. Com o módulo de treinamento continuado, a rede neural consegue armazenar novos dados sem a necessidade de realizar o retreinamento. Já o módulo de detecção de intruso faz com que, ao ser apresentada a rede uma configuração estranha, a rede execute um treinamento específico para que esta configuração, com um número mínimo de entradas, seja incorporada definitivamente à rede neural. A aplicação para a rede proposta nesta pesquisa, foi a análise de estabilidade transitória, considerando-se o modelo clássico (estabilidade de primeira oscilação), para um sistema composto por 10 máquinas síncronas, 45 barras e 73 linhas de transmissão / This doctoral research aims to develop a method to analyze the transient stability of multimachine eletric power systems, through a neural network Modified Euclidean Fuzzy ART-ARTMAP with Continuous Training. The architecture presented has three differences in relation to others used to deal with this problem: (1) the network starts with only one neuron activated and expands throughout the training/analysis, (2) has a continuous training module and (3) has an intrusion detection module. The first difference, is the fact that it starts with a neuron and expands according to knowledge acquisition of the network, and causes it to become much faster and the computational expenses becomes minimum. With continuous training mod- ule, the neural network can store the new data without the need for the retraining. The intrusion detection module causes, when presented to the network a strange configuration, the network to carry out a specific training for this configuration with a minimum total of inputs so that the configu- ration is definitely incorporated to the neural network. The application for this network, in this research, was to analyze the transient stability consid- ering the classical model (stability of first oscillation) to a system composed of 10 synchronous machines, 45 buses and 73 transmission lines

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jorge Isaac Rodriguez Rodriguez.pdf: 1323419 bytes, checksum: 4200a77bd6a2f02a314bd07b92e57da8 (MD5) Previous issue date: 2005-02-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work a framework for development of electric energy systems applications is proposed, on which several methodologies of analysis can be integrated or be adapted. An application of that framework has been developed to quantify the economic aspect for the improvement of power systems dynamic security based on preventive control. The following methodologies have been integrated for this objective: power systems dynamic security assessment, calculation of preventive control measures for dynamic security improvement and economic quantification of the impact caused by the application of those measures. Dynamic security assessment function uses a fast methodology based on transient energy function for contingencies dynamic ranking and a time-domain based methodology for the dynamic evaluation of contingencies. This last function has been implemented using a distributed processing environment. The power system dynamic security level is defined according to heuristic criteria which will determine the need of application of some control measure. The preventive control measures are defined when establishing the maximum limits of generation; those measures are calculated with fast methods without the use of sensitivities. Power system operation feasibility considering the new generation limits is obtained using a non linear optimal power flow program (OPF) with an objective function of load shedding minimization. The new operation condition of the power system is calculated following technical and economic considerations with the use of an OPF for several objective functions. The framework was projected using object-oriented methodology and CORBA (common object request broker architecture) architecture and has been coded in C++ and Java languages. Complete implementation of the described methodologies has been successfully tested with the Anderson-Fouad WECC-3 generators system and with a configuration of 44 generators of the interconnected Brazilian system. Analysis of results indicates that preventive control allows an improvement of power system dynamic security and a corresponding reduction in the economic impact after the occurrence of severe disturbances. / Neste trabalho é proposto um framework para desenvolvimento de aplicações elétricas, sobre o qual podem ser implementadas ou adaptadas distintas metodologias de análise, conseguindo que trabalhem em forma integrada para a quantificação do impacto econômico da melhoria da segurança dinâmica de sistemas elétricos. As metodologias incluem a avaliação da segurança dinâmica de sistemas de energia elétrica, o cálculo de medidas de controle preventivas para a melhoria dos níveis de segurança dinâmica e a quantificação do impacto econômico produzido pela aplicação de ditas medidas. Na avaliação da segurança dinâmica utiliza-se uma metodologia baseada na função de energia transitória para o ordenamento dinâmico de contingências e uma metodologia baseada no domínio do tempo para a avaliação dinâmica de contingências, esta última dentro de um ambiente de processamento paralelo. O nível de segurança dinâmica do sistema é estabelecido seguindo critérios heurísticos que determinarão a necessidade da aplicação de alguma medida de controle. As medidas de controle preventivo são definidas ao estabelecer os limites máximos de geração, calculados com métodos rápidos, sem o uso de sensibilidades. A factibilidade da operação do sistema considerando estes novos limites de geração é obtida com a utilização de um fluxo de potência ótimo não linear (FPO) e uma função objetivo de minimização de corte de carga. O novo ponto de operação é calculado segundo considerações técnico - econômicas com a utilização de um FPO para diferentes funções objetivo. O framework foi projetado utilizando metodologia orientada a objetos e uma arquitetura CORBA (common object request broker architecture), e codificado nas linguagens C++ e Java. A implementação total das metodologias descritas foi testada com sucesso no sistema Anderson-Fouad WECC de 3 geradores e numa configuração do sistema interligado brasileiro de 44 geradores. A análise dos resultados indica que o controle preventivo permite uma melhoria da segurança dinâmica do sistema de potência e uma correspondente diminuição no impacto econômico após a ocorrência de perturbações severas.

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Resumo: Apresenta-se um modelo matemático, baseado na análise de sensibilidade, para a realização de controle de segurança dinâmica para a melhoria da estabilidade transitória de sistemas elétricos de potência. O controle de segurança dinâmica implementado consiste na alteração da impe-dância do sistema elétrico pela retirada/inclusão de linhas de transmissão. A proposta consiste em determinar um modelo de sensibilidade da margem de segurança do sistema em relação à admitância (impedância) do elemento considerado. Deste modo, pode-se estimar o impacto que as alterações no sistema de transmissão podem causar sobre a estabilidade transitória do sistema. Com as devidas adaptações, os resultados aqui apresentados podem ser estendidos para o caso do uso de dispositivos FACTS. A análise da estabilidade é realizada, via uso do conceito de sensibilidade da margem de segurança do sistema, que é determinada pelo Méto-do Direto de Lyapunov, por meio da função de energia total do sistema. Trata-se de um resul-tado que visa dar maior suporte ferramental aos planejadores e aos operadores dos sistemas de energia elétrica. Visando ilustrar os resultados auferidos com a aplicação do modelo proposto, são apresentados os resultados via simulações considerando-se dois sistemas de energia elétri-ca (sistema de 9 barras / sistema clássico Anderson & Fouad, e uma versão do sistema sul bra-sileiro). / Abstract: This work presents a mathematical model based on sensitivity analysis for the implementation of Security Dynamic Control for improvement of transient stability of electric power systems. The Security Dynamic Control performed corresponds to system impedance change by out-put/input of transmission lines (TL’s). The propose aims to determine a sensitivity model for the security margin of the system in relation to the impedance (susceptance) of the considered element. Thus, it is possible estimate the influence of TL’s on transient stability. Considering adaptations and some simplifications, the results obtained with this proposal can be used for FACTS devices. The stability analysis is achieved using the Security Margin concept deter-mined by the direct Lyapunov (energy) method; it is a supporting tool to the planners and op-erators of electric power systems. In order to illustrate the results obtained with the application of the proposed model, the simulation results are presented considering two electric power systems (9-bus system / Anderson & Fouad classic system, and one version of the South Bra-zilian system). / Doutor

Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-09T18:08:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoSegurancaSistemas.pdf: 3858130 bytes, checksum: 2cbcf782498880ce489e50eb58e31bf7 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-02-16T13:42:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoSegurancaSistemas.pdf: 3858130 bytes, checksum: 2cbcf782498880ce489e50eb58e31bf7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T13:42:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoSegurancaSistemas.pdf: 3858130 bytes, checksum: 2cbcf782498880ce489e50eb58e31bf7 (MD5) Previous issue date: 2017-09-15 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A / A busca de formas eficazes para promover a operação segura de sistemas de potência e aumentar a compreensão dos operadores tem encorajado a pesquisa contínua de novas técnicas e métodos que possam ajudar nessa tarefa. Nesta tese, propõe-se uma abordagem para avaliar a segurança da operação de sistemas de potência para múltiplas contingências usando a técnica árvore de decisão multi-caminhos ou (MDT, do inglês “Multiway Decision Tree”). A MDT difere de outras técnicas de árvore de decisão por estabelecer, na etapa de treinamento, um valor de atributo categórico por ramo. Essa abordagem propõe o uso de topologias (contingências) como atributos categóricos. Desta forma, a MDT melhora a interpretabilidade em relação ao estado operacional do sistema de potência, pois o operador pode ver claramente as variáveis críticas para cada topologia, de modo que as regras da MDT possam ser usadas no auxílio à tomada de decisão. Essa abordagem proposta foi utilizada para avaliação da segurança em dois sistemas testes, o sistema IEEE 39 barras e o sistema da parte do Norte do Sistema Interligado Nacional (SIN), sendo que este último foi testado com dados reais de um dia de operação. A técnica proposta baseada em MDT demonstrou bom desempenho, utiliando um conjunto de regras simples e claras. Também foi realizada uma comparação dos resultados obtidos com outras técnicas baseadas em árvores de decisão e verificou-se que o MDT resultou em um procedimento mais simples para a classificação de segurança dos sistemas com boa precisão. / The search for effective ways to promote the secure operation of power systems and to increase its understanding by operators has encouraged continuous research for new techniques and methods that can help in this task. In this paper, it is proposed an approach to assess power system operation security for multiple contingencies using a multiway decision tree (MDT). The MDT differs from other decision tree techniques for establishing, in the training step, one value of the categorical attributes by branch. This approach proposes the use of topologies (contingencies) as categorical attributes. In this way, it improves interpretability regarding the power system operational state, as the operator can see clearly the critical variables for each topology, such that the MDT rules can be used in aiding the decision-making. This proposal was used for security assessment of two test systems, the IEEE 39-bus system and the Northern part of the Brazilian Interconnected Power System (BIPS), and BIPS was tested with real data from one day operation. The proposed MDT-based technique demonstrated superior performance, with a set of simple and clear rules. It was also performed a comparison of the obtained results with other techniques based on DT and it turned out that MDT has resulted in a simpler procedure for power system security classification with good accuracy.

This work presents new analytical and computational methods for operation security assessment of electric power systems by considering Angle and Voltage Stability Limits. In the context of Angle Stability, it was developed a method for estimating transient security margins based on equivalent network reduction techniques and coherent generators. The angle speed deviation was the criterion used to identify generators that swing together. The reduced order was accomplished by replacing two clusters of coherent generators by an One-Machine Infinite Bus equivalent system. With this equivalent, critical fault clearing times and security margins are calculated with the aid of the Equal Area Criterion. The results were in a good agreement when compared with others methods, especially those based on Transient Energy Function used as a Lyapunov function. The method was also applied for estimating security margins and critical fault clearing times of power systems in the presence of wind power generation. It was demonstrated that the proposed method can be used to select critical contingencies, where detailed power system models are needed such that it can reproduce the actual behavior of the system. With respect to Voltage Stability, it was developed an analytical and computational method for steady state voltage stability analysis on a P-Q plane. First of all, it was applied on a simple two-bus power system, and the analytical and computational results were compared. Then, a Voltage Stability Index was derived, in order to obtain the security margins of each bus for any operational state of an n-bus power system. It was carried out by using a power system reduction technique. With the Voltage Stability Index, it is possible to identify critical buses and the regions that are prone to voltage collapse. The voltage stability limits of a distribution power system was also analyzed by means of the P-Q curves, by considering different operation scenarios of wind power generation. It was demonstrated that the wind power can contribute to improve the voltage security margins. Finally, the method was applied to a real power system of Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica, in the presence of wind power generation. The methods are computationally efficient and suitable for planning, operation and real-time operation of electric power systems. / Este trabalho apresenta novos métodos analíticos e computacionais para a avaliação da segurança da operação de sistemas elétricos de potência considerando os Limites de Estabilidade Angular e de Tensão. No tema Estabilidade Angular, desenvolveu-se um método para a estimativa de margens de segurança transitória baseado em técnicas de redução de redes e geradores coerentes. O desvio de velocidade angular foi o critério usado para identificar geradores que oscilam juntos. A redução foi realizada substituindo-se dois grupos de geradores coerentes por um sistema Equivalente Máquina-Barra Infinita. Com este equivalente, os tempos críticos de abertura de falta e as margens de segurança são calculados com auxílio do Critério das Áreas Iguais. Os resultados encontrados foram muito satisfatórios quando comparados com aqueles obtidos por outros métodos, especialmente os que utilizam a função energia como função de Lyapunov. O método também foi aplicado para a estimativa de margens de segurança e tempos críticos de abertura de falta, em sistemas de potência na presença de geração eólica. Foi demonstrado que o método proposto é capaz de selecionar contingências críticas que precisam ser estudadas com modelos completos de modo a reproduzir o comportamento real do sistema elétrico. Com relação à Estabilidade Tensão, foi desenvolvido um método analítico e computacional para análise de estabilidade estática de tensão no plano P-Q. Primeiramente, o método foi aplicado em um sistema de potência simples com duas barras, e os resultados analíticos e computacionais foram comparados. Então, um Índice de Estabilidade de Tensão foi deduzido, para determinar a margem de segurança de cada barra para qualquer estado de operação de um sistema de potência com n-barras. Com o Índice de Estabilidade de Tensão, é possível identificar barras críticas e regiões com tendência ao colapso de tensão. Os limites de estabilidade de tensão de um sistema de distribuição foram analisados através das curvas P-Q , no qual foram considerados diferentes cenários de operação da geração eólica. Deste modo, foi demonstrado que a geração eólica pode contribuir para melhorar as margens de segurança de tensão. Finalmente, o método foi aplicado em um sistema de potência real pertencente à Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica. Os métodos desenvolvidos são computacionalmente eficientes e adequados para o planejamento da expansão e operação, bem como na operação em tempo real dos sistemas elétricos de potência.