Orientador: Dílson Amâncio Alves / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Resumo: Este trabalho apresenta um novo esquema de parametrização geométrico para o fluxo de carga continuado que possibilita o traçado completo das curvas P-V, e o cálculo do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência, sem os problemas de mau-condicionamento. O objetivo é o de apresentar de uma forma clara e didática, os passos envolvidos no desenvolvimento de uma técnica de parametrização geométrica a partir da observação das trajetórias de solução do fluxo de carga. A técnica associa robustez com facilidade de compreensão. A singularidade da matriz Jacobiana é eliminada pela adição da equação de uma reta que passa por um ponto no plano formado nas variáveis magnitude da tensão nodal e o fator de carregamento, dois parâmetros físicos de fácil compreensão. O uso desta técnica amplia o grupo das variáveis de tensão que podem ser usadas como parâmetro de continuação. Os resultados obtidos com a nova metodologia para os sistemas testes do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras), mostram que as características do método convencional são melhoradas e a região de convergência ao redor da singularidade é ampliada. Vários testes são apresentados com intuito de prover um completo entendimento do método proposto e possibilitar comparação e a avaliação do desempenho do esquema de parametrização proposto. / Abstract: This work presents a new geometrical parameterization scheme to the continuation power flow that allows the complete tracing of P-V curves and the computation of the maximum loading point of a power system, without ill-conditioning problems. The objective is to present in a clear and didactic way, the steps involved in the development of a geometrical parameterization technique from the observation of the behavior of power flow solutions path. The technique associates robustness with simplicity and easy interpretation. The Jacobian matrix singularity is overcome by the addition of a line equation which passes through a point in the plane determined by variables bus voltage magnitude and the loading factor, two physical parameter of easy understanding. The use of this technique enlarges the group of voltage variables that can be used as continuation parameter. The results obtained with the new methodology for the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses), show that the characteristics of the conventional method are improved and the region of convergence around the singular solution is enlarged. Many tests are also presented in intention to provide the complete understanding of the proposed method and to allow the comparison and assessment of the performance of the proposed parameterization scheme. / Mestre

Orientador: Laurence Duarte Colvara / Banca: Sergio Azevedo de Oliveira / Banca: Silvia Galvão de Souza Cervantes / Resumo: Este trabalho tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento de técnicas de Educação em Engenharia apresentando uma ferramenta de apoio ao Ensino/Aprendizagem de Sistemas Elétricos de Potência na forma de um software de interface amigável e baixo custo. O software desenvolvido em linguagem C++ segue os padrões de programação orientada a objetos e oferece ao usuário a resolução de fluxos de potência e simulações de casos de contingências transitórias com possibilidade de interatividade, apresentando resultados em ambiente gráfico. Desenvolvido para aplicação na área de Dinâmica e Estabilidade de Sistemas de Potência, suporta sistemas-exemplos clássicos do IEEE e também disponibiliza ao usuário ferramentas para personalização de arquivos de dados de entrada, tornando-se flexível e de fácil acesso aos casos já inseridos no sistema. O usuário também pode criar novos sistemas de acordo com suas necessidades. Os resultados são exibidos em forma numérica e também através de gráficos tridimensionais e animação, possibilitando fácil visualização de resultados, entendimento de fenômenos e análise de influências sobre o desempenho. / Abstract: This work presents a contribution to the development of Engineering Education techniques by means of a Teaching/Learning support tool for Electrical Power System studies resulting in a friendly low cost interface software. It was developed in C++ language and follows the pattern of object oriented programming, offering to the user the resolution of load flow and digital simulations of transient stability with the possibility of interactivity, showing the results in a graphic environment. It was developed for use in applications of Static and Transient Power Systems Stability and it has enclosed classic sample-systems of IEEE and others and also allows the user to customize input data files. Then the tool is flexible and enables easy access to cases formerly inserted in the system. The user also can create new systems according to his needs. The machines rotors movement can be seen in a graphic animation, allowing easy visualization of events, phenomena comprehension and analysis of influences about the performance. / Mestre

Orientador: Dílson Amâncio Alves / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Vivaldo Fernando da Costa / Banca: Walmir de Freitas Filho / Resumo: O fluxo de carga convencional é considerado inadequado para a obtenção do ponto de máximo carregamento devido a singularidade da matriz Jacobiana. Os métodos da continuação são ferramentas eficientes para a solução deste tipo de problema, e diferentes parametrizações são utilizadas para evitar a singularidade da matriz. Neste trabalho apresentase uma técnica de parametrização geométrica que possibilita o traçado completo das curvas PV sem os problemas de mal condicionamento. A técnica proposta associa a robustez com a simplicidade e a facilidade de compreensão. A singularidade da matriz Jacobiana é eliminada pela adição da equação de uma reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis perdas de potência ativa totais e o fator de carregamento, dois parâmetros físicos de fácil compreensão. A técnica, aplicada aos sistemas do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e ao sistema brasileiro sul-sudeste (638 e 787 barras), mostra que as características do fluxo de carga não só são preservadas, mas também melhoradas. Diversos testes são realizados para proporcionar a comparação do desempenho do esquema de parametrização proposto para o método do fluxo de carga continuado. / Abstract: The conventional Newton's method has been considered inadequate to obtain the maximum loading point of power systems due to the Jacobian matrix singularity. Continuation methods are efficient tools for solving this kind of problem, and different parameterizations are used to avoid the matrix singularity. This paper presents a new geometric parameterization scheme that allows the complete tracing of the PV curves without ill-conditioning problems. The proposed technique associates the robustness to the simplicity and easy understanding. The Jacobian matrix singularity is overcome by the addition of a line equation, which passes through a point in the plane, determined by the real power losses and loading factor variables, two parameters with clear physical meaning. The application of this new technique to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and to the Brazilian systems south-southeast (638 and 787 buses) shows that the characteristics of the conventional Newton's method are not only preserved but also improved. Several tests are carried out to compare the performance of the proposed parameterization scheme for the continuation power flow method. / Doutor

Orientador: Dilson Amancio Alves / Banca: Percival Bueno de Araujo / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Geraldo Roberto Martins da Costa / Banca: Luiz Carlos Pereira da Silva / Resumo: Este trabalho apresenta dois métodos para a análise estática de contingências em Sistemas Elétricos de Potência utilizando o Método da Continuação. No primeiro método a margem de carregamento pós-contingência é obtida a partir do ponto de máximo carregamento do caso base. A magnitude de tensão de uma barra qualquer é usada como parâmetro na etapa de parametrização do fluxo de carga continuado. O ramo selecionado para avaliação da contingência é parametrizado por um fator de escalonamento que possibilita a remoção gradual do ramo e assegura a convergência nos casos em que o método diverge para a retirada total da linha de transmissão. Em geral, para a maioria das contingências analisadas são necessárias poucas iterações para a determinação do ponto de máximo carregamento pós-contingência. Mostra-se que o método pode ser usado como uma técnica alternativa para a averiguação e até mesmo para a obtenção da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. No outro método, o qual obtém o ponto de máximo carregamento de pós-contingência a partir do caso base, as variáveis ângulo de fase e magnitude de tensão de uma barra k qualquer, e a perda total de potência ativa, são propostas como parâmetros para a etapa de parametrização do fluxo de carga continuado utilizado na averiguação da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. Nos casos em que há divergência do fluxo de carga, o método proposto possibilita confirmar se esta ocorre devido à deficiência numérica do método em si ou a inexistência de um ponto de operação factível de pós-contingência. O uso da perda total de potência ativa como parâmetro traz como vantagem a possibilidade da determinação de pontos além do ponto de singularidade sem a necessidade...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents two methods for static contingency analysis of electric power systems by using Continuation Methods. In the first the post-contingency loading margin is obtained from the base case maximum loading point. The voltage magnitude of any bus can be used as a parameter in the parameterization step of the proposed continuation power flow. The branch selected for contingency evaluation is parameterized by a scaling factor which allows its the gradual removal and assures the continuation power flow convergence for the cases where the method would diverge for the complete transmission line removal. In general, for most of the analyzed contingencies little iterations are necessary for the determination of the post-contingency maximum loading point. It is shown that the method can be used as an alternative technique to verify and even to obtain the list of critical contingencies supplied by the electric power systems security analysis function. In the other method, which obtains the maximum loading point from the base case, new parameters, namely the voltage magnitudes, phase angles and the total power losses, for evaluating the effects of branch outages. The approach can be used as a verification tool after a list of critical contingencies had been ranked according to their severities by the contingency selection functions. It is then possible to find whether the non-convergence of a power flow is due to a numerical problem or to an infeasible operating situation. The mains advantage of using the total real power losses as a parameter is that it is not necessary to change parameters during the solutions tracing until beyond the simple limit point, where the original Jacobian is singular. The proposed methods facilitate the development and the implementation of continuation methods for contingencies analysis / Doutor