Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T05:54:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:47:55Z : No. of bitstreams: 1 144466.pdf: 69598279 bytes, checksum: 617f4831eb449b89f13adf167b3fdc54 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:51:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262974.pdf: 6150289 bytes, checksum: c5206623555cf733ad10e912cbc080e1 (MD5) / Esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento e a implementação de estimadores de estados robustos baseados na aplicação de técnicas ortogonais baseadas em rotações de Givens ao método de Regiões de Confiança. Inicialmente, o problema de Estimação de Estados em Sistemas de Potência (EESP) é apresentado como um problema de mínimos quadrados ponderados e resolvido através do método de Gauss-Newton. Mostra-se que o método de Gauss-Newton exibe como desvantagem uma tendência ao mau condicionamento numérico e como se contornar essa desvantagem com a utilização de métodos baseados em transformações ortogonais. Na seqüencia, o método de rotações de Givens de três multiplicadores (G3M) é aplicado ao problema de EESP. Mostra-se que o mesmo é capaz de fornecer soluções robustas, pois a degradação do condicionamento numérico do problema é evitada. A seguir, é introduzido o conceito de Regiões de Confiança. Mostra-se como os métodos de Regiões de Confiança podem ser vistos como uma evolução do algoritmo de Levenberg-Marquardt, e como o mesmo pode ser aplicado a problemas de EESP através de métodos ortogonais baseados em rotações de Givens. Dois métodos ortogonais são então desenvolvidos: o método IAPE, baseado na capacidade do método G3M de processar informações a-priori; e o método da Refatoração- , baseado na expansão da matriz Jacobiana para a inclusão do coeficiente de Levenberg-Marquardt. Comparações qualitativas e quantitativas sobre os métodos desenvolvidos são apresentadas. Por fim, resultados numéricos ilustram a capacidade dos métodos de Regiões de Confiança em obter soluções para vários casos-teste em que estimadores baseados no método convencional de Gauss-Newton não alcançam a convergência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327943.pdf: 1994584 bytes, checksum: cd1a99225084a76e539c68534101ac06 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta uma metodologia para a incorporação de medidasprovenientes de diferentes tipos de sensores à Estimação de Estadosem Sistemas de Potência. A agregação de medidas de diferentes sensoresse faz oportuna e importante devido à disponibilização de novas tecnologiasde medição, como por exemplo os sistemas de medição fasorialsincronizada. Ela é feita mediante um módulo de fusão que processa estimativasproduzidas por módulos de estimação individuais associadosa cada classe de sensores. Não há restrições sobre o algoritmo utilizadoem cada módulo de estimação individual, o que viabiliza o uso deestimadores correntemente empregados na indústria. As informaçõesprocessadas são: (i) medidas oriundas dos sistemas SCADA, as maisutilizadas atualmente nos centros de operação; (ii) pseudomedidas, quesão informações não provenientes dos sistemas de telemetria, advindaspor exemplo de estudos prévios, etc., e (iii) medidas fasoriais sincronizadas,que representam uma nova classe de sensores, caracterizada poralta taxa de amostragem e nível superior de exatidão. A diferença deexatidão entre as diferentes classes de dados reete-se nas respectivasmatrizes de covariância, e é utilizada no módulo de fusão para ponderaras estimativas geradas pelos módulos de estimação.Neste trabalho, o método de estimação de estados utilizado nos módulosde estimação baseia-se na formulação clássica do problema via mínimosquadrados ponderados (MQP), o qual é resolvido através do método daEquação Normal de Gauss com capacidade de processamento de informações a priori. Estas são utilizadas para contornar problemas defalta de observabilidade com respeito às medidas fasoriais sincronizadas,já que esta tecnologia ainda se encontra em fase de implantação nossistemas de potência na maior parte dos países. Os programas computacionaisforam desenvolvidos na plataforma Matlab R, tendo sidoutilizadas técnicas de esparsidade disponibilizadas pela plataforma.Três sistemas-teste do IEEE são utilizados para avaliação do desempenhoda abordagem proposta. Os resultados indicam vantagens naarquitetura proposta de estimação, demonstrando que se trata de umaalternativa promissora para a incorporação de novas classes de medidasaos estimadores existentes nos centros de operação.<br> / This dissertation presents a methodology for incorporating measurementsprovided by dierent types of sensors to Power System StateEstimation. The aggregation of dierent measurements sources is timelyand important with the advent of new monitoring technologies,such as synchronized phasor measurement systems. To combine theestimates provided by the distinct classes of sensors, the application ofestimation fusion methods is proposed. There are no restrictions on thestate estimation algorithm used by each individual estimatior, so thatany algorithm currently used in the power industry may be employed.The distinct classes of state estimation input data considered in thiswork are: (i) measures obtained from SCADA systems, which are themost used in operations centers nowadays; (ii) pseudo-measurements,which are pieces of information that are not originated from telemetrysystems but arise from load forecast studies, previous state estimationstudies, etc., and (iii) synchronized phasor measurements, which representa new class of sensors, characterized by higher sampling ratesand accuracy levels. The dierence in accuracy of the dierent classesof data manifests itself on the respective covariance matrices, whichare used in the fusion module to weigh the estimates generated by theindividual estimation modules.In this work, the state estimation method used in each estimation moduleis based upon the classical weighted squares (WLS), which is thensolved by a variant of Normal equation method equipped with a prioriinformation processing capability. A priori information is used tocircumvent problems of unobservability with respect to synchronizedphasor measurements that may occur due to the limited penetrationof phasor measurements units in most existing power networks. Allcomputer programs, and sparsity techniques provided by that platformhave been used. To evaluate the performance of the proposed approach,three IEEE test systems have been employed. The results illustrate theadvantages of the proposed estimation architecture, demonstrating thatit qualies as a valid alternative approach to incorporate new classesof data into existing EMS state estimation application.

[pt] Vários trabalhos têm sido apresentados nos últimos anos abordando o problema de estimação de estado em sistemas de potência. Diferentes tipos de algoritmos - estáticos, rastreador e dinâmico - têm sido propostos junto com uma variedade de aplicações: detecção e identificação de erros grosseiros configurador de rede, etc. praticamente todos esses estudos foram efetuados para uma rede essencialmente de corrente alternada (CA). A presença de elos de corrente contínua (CC) em operação em vários sistemas de potência e a possibilidade futura da existência de redes, CC, fazem com que as técnicas de estimação de estado sejam estendidas para cobrir tais casos. Somente alguns trabalhos foram publicados até então abordando este tópico. O presente trabalho descreve um novo, simples e eficiente método de estimação estática de estado para sistemas mistos CA/CC. Basicamente o processo de estimação é feito de forma independente para as redes CA e CC, e posteriormente para a interconexão CA/CC. Tal característica faz com que o método proposto possa ser facilmente implementado em qualquer algoritmo de estimação de estado CA existente. O algoritmo proposto é aplicado a um sistema CC multiterminal integrado a um sistema CA e os resultados são discutidos. / [en] In the past few years, many papers have been published on state estimation applied to electric power systems. Different types of algorthms - static, tracking and dynamic - have been proposed aside with a variety of applications: detection and identification of bad data, networ configurator, etc. Most of such studies have been carried out for AC systems although there are some power systems around the world with DC links in operation. Moreover, engineers are now considering DC multiterminal networks as a feasible option. Therefore the state estimation techniques have to be extended to deal with such mixed AC/DC systems. So far, few papers have been published on this matter. This paper describes a new, simple and efficient method for the static state estimation of integrated HVDC/AC systems. Basically, the estimation process is carried out independently for the AC and DC networks, and then for the AC/DC interconnection system. Owing to the characteristics of the proposed method, it can be coupled to any existing AC state estimation algorithm. The proposed algorithm is applied to an integrated multiterminal DC/AC test systems and the results are discussed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:14:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232190.pdf: 843856 bytes, checksum: b8c9555bca4ae305e4d548adb7edf616 (MD5) / Este trabalho introduz uma metodologia para monitoração em tempo real da Geração Distribuída em sistemas de distribuição, baseada no uso da ferramenta Estimação de Estados, largamente aplicada a sistemas de transmissão e em testes estatísticos de hipóteses. O método proposto permite identificar se os níveis de Geração Distribuída em pontos do sistema são consistentes com os valores esperados pelo operador. Caso isso não se verifique, são fornecidas estimativas de potência gerada nas fontes de geração distribuída a partir das medições efetuadas ao longo dos alimentadores. Diferentemente do que ocorre nas aplicações em sistemas de transmissão, a redundância de medidas disponíveis para o estimador de estados em sistemas de distribuição é geralmente reduzida. Este trabalho indica como informações adicionais sobre variáveis do sistema, denominadas pseudomedidas e informações a priori sobre as variáveis a serem estimadas podem ser utilizadas em conjunto com o plano de medição de tempo real para assegurar um bom desempenho do estimador. Resultados de simulações envolvendo um sistema de distribuição-teste do IEEE e alimentadores reais de uma concessionária de distribuição atestam o bom desempenho da metodologia proposta e são descritos e discutidos em detalhes nesta dissertação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:02:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320585.pdf: 4182638 bytes, checksum: 02a21b067c23556c490f50767ef6c939 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta dissertação é desenvolvida uma estratégia de estimação de estados em dois estágios para incorporar medidas fasoriais à estimação de estados em sistemas de potência. O primeiro estágio consiste de um estimador convencional, que processa apenas medidas oriundas do sistema SCADA. Nenhuma restrição é imposta ao seu algoritmo de solução. O segundo estágio é formado por um estimador que processa medidas fasoriais sincronizadas combinando-as com o resultado do primeiro estágio, de modo a obter, em uma etapa de pós processamento, a estimativa final combinada dos dois sistemas de medição.O segundo estágio é formulado em coordenadas retangulares, resultando em um modelo de medição linear. Como consequência, não é necessário recorrer a métodos iterativos e a solução é obtida de forma direta. A contrapartida da mudança do sistema de coordenadas é que as características estatísticas dos dados (e dos resultados do primeiro estágio) são alteradas. Além disso, as matrizes do problema passam a apresentar uma estrutura em blocos 2 x 2.Para solucionar o problema do segundo estágio foi desenvolvido um estimador de estados ortogonal baseado nas rotações de Givens em blocos. Este algoritmo, e a extensão matricial das rotações rápidas de Givens, são desenvolvimentos próprios deste trabalho que atendem às características do problema do segundo estágio sem abrir mão da robustez numérica.A metodologia proposta é avaliada através de casos de estudo conduzidos com os sistemas-teste de 14, 30 e 57 barras do IEEE. Resultados numéricos indicam melhoria na qualidade dos estados estimados quando todas as propriedades estatísticas e estruturais do problema do segundo estágio são consideradas através do método ortogonal baseados nas rotações de Givens em blocos <br> / Abstract: This thesis addresses a two-stage strategy to incorporate phasor measurements to power system state estimation. The ?rst stage consists of a conventional state estimator, which processes measurements acquired from SCADA systems only. No restriction is imposed upon its solution algorithm. The second stage processes phasor measurements combining them with the results of the ?rst stage in order to obtain, in a post-processing step, a ?nal state estimate based ondata from both measurement systems. The second stage formulation makes use of rectangular coordinates, resulting in a linear measurement model. Therefore, it is not necessary to rely on iterative methods and the solution is directly obtained. The price to be paid for this transformation is that the data statistical properties are modi?ed. Additionally, matrices of the measurement model of the second stage present a 2×2 block structure. An orthogonal state estimator based on a block form of Givens rotations has been developed in this thesis to solve the second stage. This algorithm, and the extended matrix form of fast Givens rotations, are developments of this thesis that meet the second stage requirements without com promising numerical robustness. Case studies are conducted on IEEE benchmark systems to evaluate the proposed methodology. Numerical results indicates quality improvements in the estimates when all statistical and structural properties of the second stage are considered through the proposed method.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T09:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:09:43Z : No. of bitstreams: 1 175710.pdf: 2822028 bytes, checksum: 1cd3a85e6c262608903e2db43914d773 (MD5) / Neste trabalho é proposta a detecção e identificação de erros de topologia em Sistemas de Potência a partir de um estimador de estados ortogonal baseado em rotações de Givens sem raízes quadradas. A detecção de erros de topologia consiste em se verificar os resíduos normalizados associados às informações de status dos elementos de impedância nula. Na identificação, apenas os elementos suspeitos modificam suas condições de operação, formando o conjunto de hipóteses alternativas. O teste de hipóteses e o teorema de Bayes são utilizados para verificar qual das hipóteses recebe maior respaldo do conjunto de medidas e restrições do sistema.

[pt] Este trabalho trata da comparação de quatro de métodos de identificação paramétrica para sistemas dinâmicos lineares, operando em ambiente estocástico. Dos métodos envolvidos, três são de correlações, enquanto um é uma derivação do método de mínimos quadrados. Inicialmente, foi apresentado o problema de identificação de sistemas, e são discutidos aspectos estruturais ligados à ele. A seguir é apresentado um resumo de cada método e efetuada a comparação entre eles, tanto sob o ponto de vista estrutural quanto computacional. Nesta última fase, foram feitas simulações, e utilizado dados reais. / [en] This work presents a comparison of effectiveness of form parametric identification methods for linear dynamical systems operating in a stochastic environment. Three of these methods are correlation ones, and the other is derived from the least squares method. First of all, the system identification problem was introduced, and then, the structural aspects related to it were discussed. Later on, it was presented a review ot the above mentioned methods as well as a comparison between them. Such a comparison was concerned both with structural and computational aspects. This last stage uses simulated and real data.