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[en] COHERENCY - BASED DYNAMIC EQUIVALENT / [pt] EQUIVALENTE DINÂMICO POR AGREGAÇÃO DE GERADORES COERENTESEDUARDO NOHME CARDOSO 13 April 2007 (has links)
[pt] A expansão e a interligação de Sistemas de Energia
Elétrica (SEE) tem enfatizado o uso de equivalentes
dinâmicos pelas companhias de serviço de eletricidade, nos
estudos de planejamento e operação, para representação das
porções do sistema não pertinentes à sua área de atuação.
Com a redução das dimensões do modelo do sistema obtém-se
um aumento de velocidade dos estudos com minimização dos
custos e do esforço computacional. Além desses aspectos o
uso de equivalentes contorna o problema de capacidade
limitada de memória dos sistemas de computação e se
enquadra na atual estrutura física e conceitual dos
minicomputadores.
Em estudos de estabilidade de SEE, o objetivo básico de
equivalentes dinâmicos é o de simular as reações do
sistema externo quando ocorrem distúrbios no sistema
interno. O grande calor deste tipo de simplificação reside
em sua capacidade de reconhecer a tendência dinâmica do
sistema.
Esta pesquisa apresenta um método para cálculo de
equivalentes dinâmicos para estudos de estabilidade
transitória baseado na agregação de geradores que oscilam
conjuntamente após uma dada perturbação. O modelo reduzido
obtido por transformações topológicas, e constituído de
parâmetros similares aos habitualmente empregados na
modelagem de sistemas de energia elétrica sendo
numericamente estável. Ao final, alguns resultados são
apresentados no intuito de atestar a validade do método
proposto. / [en] The spread and the interconection of Electrical Power
Systems have been stressed the employment of dynamic
equivalents by Electrical Power Companies for representing
system áreas that they are not responsible for at planning
and operation studies. Due to system model dimension
reduction, studies have become faster with reduced costs
and computational task requiriments. Besides, dynamic
equivalents overcome computational system limited memory
capability problems ant fit easily into the up-to-date
phisical and coceptual structure of the minicomputers.
As an aid to Electrical Power System Stability studies,
the objective of the dynamic equivalents is to simulate
external system. The great merit of this lind of
overcoming is its ability on revealing the system dynamic
trend.
This research shows a method of computing dynamic
equivalents for transitory stability studies based con the
agregation of the generators that oscilate together from
an initial perturbation on. The reduced model, got from
topological transformations, is built of parameters that
are similar to usually employed on Electrical Energy
System modeling been numerically stable. At the end, some
results are shown as an attempt to test the performance of
the method.
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[en] DYNAMIC AGGREGATION OF VOLTAGE REGULATORS: ANATEM MODELS 19, 20 AND 21 / [pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE REGULADORES DE TENSÃO: MODELOS 19, 20 E 21 DO ANATEMSABRINA DA SILVA SANTOS 22 September 2005 (has links)
[pt] A agregação dinâmica de reguladores de tensão de unidades
geradoras
coerentes, visando o cálculo de equivalentes dinâmicos
para estudos de
estabilidade transitória de sistemas de energia elétrica,
é o objeto desta
dissertação. A metodologia empregada para o cálculo de
equivalentes dinâmicos
apresenta três etapas: a identificação de geradores
coerentes, a redução estática da
rede e a agregação dinâmica dos modelos das unidades
geradoras coerentes. A
agregação dinâmica de um grupo de geradores coerentes
consiste em representar
este grupo através de uma ou mais unidades geradoras
equivalentes. As unidades
geradoras coerentes podem ser representadas por diferentes
modelos de máquina
síncrona, regulador de tensão, estabilizador, turbina e
regulador de velocidade.
Haverá, então, um modelo equivalente para cada componente
da unidade
geradora. Os parâmetros lineares de cada modelo
equivalente são ajustados
numericamente através do método de Levenberg-Marquardt
para resolver o
problema de otimização multivariável. O objetivo principal
é a determinação do
melhor modelo equivalente para uma dada composição de
modelos de reguladores
de tensão num grupo de unidades geradoras coerentes. O
sistema teste New
England é utilizado para avaliar a metodologia empregada,
observando-se os
desempenhos dinâmicos dos equivalentes propostos. Serão
considerados modelos
do banco de dados de estabilidade do sistema elétrico
brasileiro. / [en] This dissertation deals with the problem of dynamic
aggregation of voltage
regulators of coherent generating units to calculate
dynamic equivalents for power
system transient stability studies. The methodology used
to calculate coherencybased
dynamic equivalents has three basic steps: the
identification of the coherent
groups of generating units, the static reduction of the
external network and the
dynamic aggregation of coherent generating unit models.
The dynamic
aggregation of a group of coherent generating units
consists of the representation
of this group by one or more equivalent generating units.
The coherent generating
units can be represented by different models of
synchronous machine, voltage
regulator, stabilizer, turbine and speed governor. There
will be an equivalent
model for each component of the generating unit. The
linear parameters of the
equivalent models are numerically adjusted using the
Levenberg-Marquardt
method in order to solve the multivariable optimization
problem. The main
objective is the determination of the best equivalent
model for a given
composition of voltage regulator models in a group of
coherent generating units.
The New England system is used to evaluate the dynamic
performance of the
equivalents. The voltage regulator models considered in
this work are in the
Brazilian electrical system stability database. The swing
curves of the internal
system generators obtained with the equivalent system are
compared with those
obtained with the simulation of the complete system.
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[pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE TURBINAS E REGULADORES DE VELOCIDADE: MODELOS 02, 03 E 05 DO ANATEM / [en] DYNAMIC AGGREGATION OF TURBINES AND SPEED GOVERNORS: ANATEM MODELS 02, 03 AND 0518 October 2004 (has links)
[pt] Esta dissertação trata do problema de agregação dinâmica de
modelos de turbinas e reguladores de velocidade de unidades
geradoras coerentes, visando o cálculo de equivalentes
dinâmicos precisos para estudos de estabilidade transitória
de sistemas de energia elétrica. Os modelos de turbina e
regulador de velocidade considerados neste trabalho são do
banco de dados de estabilidade do sistema elétrico
brasileiro (modelos do Anatem). A metodologia empregada
para o cálculo de equivalentes dinâmicos apresenta três
etapas básicas: a identificação de geradores coerentes, a
redução estática da rede e a agregação dinâmica dos
modelos das unidades geradoras coerentes. A agregação
dinâmica de um grupo de unidades geradoras coerentes
consiste em representar esse grupo através de uma
ou mais unidades geradoras equivalentes. As unidades
geradoras coerentes podem ser representadas por diferentes
modelos de máquina síncrona, sistema de excitação,
estabilizador, turbina e regulador de velocidade. Os
parâmetros lineares dos modelos equivalentes são ajustados
numericamente através do método de Levenberg-Marquardt para
resolver o problema de otimização multivariável. As
respostas em freqüência são apresentadas em diagramas de
Bode (módulo e fase). O bem conhecido sistema New England é
considerado para a avaliação do desempenho dinâmico dos
equivalentes. As curvas de oscilação angular e de potência
elétrica dos geradores do sistema interno, assim como
curvas de tensão em barras, obtidas com o sistema
equivalente são comparadas com aquelas obtidas com a
simulação do sistema completo. / [en] This dissertation deals with the problem of dynamic
aggregation of turbine and speed governor models of
coherent generating units to calculate dynamic equivalents
for power system transient stability studies. The turbine
and speed governor models considered in this work are in
the Brazilian electrical system stability database (Anatem
models). The methodology used for the calculation of
coherency-based dynamic equivalents has three basic steps:
the identification of the coherent groups of generating
units, the static reduction of the external network and the
dynamic aggregation of coherent generating unit models. The
dynamic aggregation of a group of coherent generating units
consists of the representation of this group by one or more
equivalent generating units. The coherent generating units
can be represented by different models of synchronous
machine, excitation system, stabilizer, turbine and speed
governor. The linear parameters of the equivalent models
are numerically adjusted using the Levenberg-Marquardt
method in order to solve the multivariable optimization
problem. The frequency responses are presented in Bode
diagrams (magnitude and phase). The well known New England
system is considered for the evaluation of the dynamic
performance of the equivalents. The angular swing curves and
electric power curves of the internal system generators as
well as bus voltage curves obtained with the equivalent
system are compared with those obtained with the simulation
of the complete system.
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[en] DYNAMIC AGGREGATION OF DUAL-INPUT POWER SYSTEM STABILIZER MODELS TO CALCULATE DYNAMIC EQUIVALENTS / [pt] AGREGAÇÃO DINÂMICA DE MODELOS DE ESTABILIZADORES COM DUPLA ENTRADA PARA O CÁLCULO DE EQUIVALENTES DINÂMICOSMARCOS ANTONIO ALBUQUERQUE 25 February 2003 (has links)
[pt] Esta dissertação trata do problema da agregação dinâmica de
modelos de estabilizadores com dupla entrada, aplicados em
reguladores de tensão de unidades geradoras coerentes,
visando o cálculo de equivalentes dinâmicos precisos para
estudos de estabilidade transitória de sistemas de energia
elétrica. A metodologia utilizada para o cálculo de
equivalentes dinâmicos é baseada em coerência de geradores,
e apresenta três etapas básicas: a identificação de
unidades geradoras coerentes, a redução estática da rede
externa, e a agregação dinâmica dos geradores de cada grupo
formado. A agregação dinâmica de um grupo de unidades
geradoras coerentes permite a formação de uma ou mais
unidades geradoras equivalentes. Haverá um modelo
equivalente para cada componente da unidade geradora, ou
seja, modelos equivalentes de máquina síncrona, sistema de
excitação, estabilizador, turbina e regulador de
velocidade. O ajuste numérico dos parâmetros lineares da
função de transferência equivalente é feito pelo método de
Levenberg-Marquardt, de modo a minimizar o erro entre a
resposta em freqüência desta função e a da função de
transferência agregada, que representa a soma das funções
de transferência individuais das unidades de cada
grupo. Isto caracteriza um problema de otimização
multivariável. As respostas em freqüência são apresentadas
em diagramas de Bode (módulo e fase). A avaliação do
desempenho dinâmico dos equivalentes é feita no sistema
teste New England, comparando-se as curvas de oscilação dos
geradores do sistema interno obtidas em simulações com a
rede completa e com o equivalente. Os modelos de
estabilizadores com dupla entrada utilizados são do banco
de dados do sistema elétrico brasileiro. / [en] This dissertation deals with the problem of dynamic
aggregation of dualinput stabilizer models applied on
voltage regulators of coherent generating units
to calculate dynamic equivalents for power system transient
stability studies. The methodology used for the calculation
of coherency-based dynamic equivalents has three basic
steps: the identification of the coherent groups of
generating units, the network reduction and the dynamic
aggregation of coherent generator models. The dynamic
aggregation of a group of coherent generating units
attached to a common busbar consists of the representation
of this group by one or more equivalent generating units.
There will be an equivalent model for each component of the
generating unit, i.e., an equivalent model for the
synchronous machine, other one for the excitation system,
and so on. The linear parameters of the equivalent transfer
function are numerically adjusted to match the frequency
response of the corresponding aggregated transfer function
which represents the sum of the individual transfer
functions for each coherent group. This characterises a
multivariable optimization problem. The frequency responses
are presented in Bode diagrams (magnitude and phase). The
dynamic equivalents are evaluated in the New England
system. The swing curves of the internal system generators
obtained with the complete system are compared with those
obtained with the equivalent system. The dual-input power
system stabilizer models considered in this work are in the
Brazilian system stability database.
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Avaliação da segurança da operação de sistemas elétricos de potência considerando os limites de estabilidade angular e de tensão / Operation security assessment of electric power systems by considering the angle and voltage stability limitsMariotto, Lenois 22 February 2008 (has links)
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.
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