Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-24T17:47:05Z No. of bitstreams: 1 jaquelinelindoloresderesende.pdf: 763365 bytes, checksum: 4b56a18a805fcfd95a929bb21bc511d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T17:59:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jaquelinelindoloresderesende.pdf: 763365 bytes, checksum: 4b56a18a805fcfd95a929bb21bc511d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T17:59:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jaquelinelindoloresderesende.pdf: 763365 bytes, checksum: 4b56a18a805fcfd95a929bb21bc511d6 (MD5) Previous issue date: 2007-07-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O aumento constante da complexidade dos sistemas elétricos de potência exige um contínuo aprimoramento das técnicas de operação e controle. Os atuais centros de supervisão e controle caracterizam-se por funções que processam informações recolhidas dos sistemas em tempo real, de modo a controlá-los de forma adequada visando mantê-los operando de acordo com a programação estabelecida. A função específica a ser abordada neste trabalho é a análise de contingências, que tem por objetivo verificar o grau de segurança do sistema, fornecendo ao operador condições de prever a reação do sistema frente a determinadas perturbações. Em geral, os métodos de análise de contingências solucionam apenas os casos onde ocorre a convergência do processo iterativo associado ao problema de fluxo de potência, ficando os demais casos sem nenhuma solução ou previsão. Portanto, o objetivo deste trabalho é propor uma formulação matemática para a análise estática de contingências, na qual a margem de carregamento pós-contingência é calculada a partir do ponto de máximo carregamento pré-contingência. Para isto, utiliza-se o método do ponto de colapso que fornece diretamente o ponto de máximo carregamento. Além disto, o ramo selecionado para avaliação da contingência é parametrizado por um fator de escalonamento, possibilitando a sua remoção gradual e assegurando a convergência nos casos em que o método tradicional de análise diverge para a retirada total do ramo. Desta forma, a metodologia proposta fornece uma previsão do comportamento do sistema frente a uma perturbação, mesmo para os casos nos quais a retirada completa do ramo causa a divergência dos métodos tradicionais de análise. / The constant complexity increase of the electrical power systems demands a continuous improvement of operation and control techniques. The current supervision and control centers are characterized by functions that process collected real-time information, in order to effectively control the systems and to keep them operating in accordance with a specified schedule. The specific function to be dealt with in this work is the static contingency analysis whose objective is to provide the operator with conditions to foresee the reaction of the system to some disturbances. In general, the static contingency methods solve only the cases where the power flow problem converges, being the remainder cases with no solution or forecast. Therefore, the objective of this work is to propose a mathematical formulation for the static contingency analysis, in which the post-contingency loading margin is calculated from the base case loading margin. For this purpose, the point of collapse method that directly provides the maximum loading point is used. Moreover, the branch selected for evaluation of the contingency is parameterized by a scaling factor, allowing its gradual removal and assuring the convergence in situations where the conventional methods diverge for the complete branch removal. Thus, the proposed methodology yields a forecast of the system behavior due to a disturbance, even for the cases in which the complete branch removal causes the divergence of the conventional methods.

Nesta dissertação é aplicado o método da função Lagrangiana barreira modificada (FLBM), uma variante do método de pontos interiores, para determinação do máximo carregamento em sistemas de energia elétrica. A formulação do problema tem como restrições de igualdade as equações de balanço de potência do sistema, em sua forma parametrizada, e como restrições de desigualdade os limites de tensões nas barras e os limites de geração de potência reativa nas barras com controle de reativo. Os resultados encontrados com a técnica de otimização estática utilizada neste estudo são confrontados com os resultados obtidos com o método primal-dual barreira logarítmica. Para realização dos testes de desempenho da metodologia proposta, utilizou-se como padrão os sistemas do IEEE de 14, 57 e 118 barras. Os testes demonstraram a robustez e a eficiência do algoritmo proposto. / In this work the modified barrier Lagrangian function (MBLF) method, a variant of the interior point method. The formulation of the problem will have as constraints of equality the power system swinging equations, in a parametrized form, and as inequality constraints the voltage limits in the buses and the reactive generation limits in the buses with reactive control. The results found with the static optimization technique used in this study are confronted with the results obtained with the primal-dual barrier logarithmic method. The performance of the method is illustrated using as pattern the systems IEEE 14, 57 and 118 bars. The tests demonstrated the robustness and the efficiency of the proposed algorithm.

Nesta dissertação é aplicado o método da função Lagrangiana barreira modificada (FLBM), uma variante do método de pontos interiores, para determinação do máximo carregamento em sistemas de energia elétrica. A formulação do problema tem como restrições de igualdade as equações de balanço de potência do sistema, em sua forma parametrizada, e como restrições de desigualdade os limites de tensões nas barras e os limites de geração de potência reativa nas barras com controle de reativo. Os resultados encontrados com a técnica de otimização estática utilizada neste estudo são confrontados com os resultados obtidos com o método primal-dual barreira logarítmica. Para realização dos testes de desempenho da metodologia proposta, utilizou-se como padrão os sistemas do IEEE de 14, 57 e 118 barras. Os testes demonstraram a robustez e a eficiência do algoritmo proposto. / In this work the modified barrier Lagrangian function (MBLF) method, a variant of the interior point method. The formulation of the problem will have as constraints of equality the power system swinging equations, in a parametrized form, and as inequality constraints the voltage limits in the buses and the reactive generation limits in the buses with reactive control. The results found with the static optimization technique used in this study are confronted with the results obtained with the primal-dual barrier logarithmic method. The performance of the method is illustrated using as pattern the systems IEEE 14, 57 and 118 bars. The tests demonstrated the robustness and the efficiency of the proposed algorithm.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-24T14:36:40Z No. of bitstreams: 1 marcelocantarino.pdf: 1124563 bytes, checksum: 25aa72244ea806af00361631d5fc961f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T16:59:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelocantarino.pdf: 1124563 bytes, checksum: 25aa72244ea806af00361631d5fc961f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T16:59:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelocantarino.pdf: 1124563 bytes, checksum: 25aa72244ea806af00361631d5fc961f (MD5) Previous issue date: 2007-07-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo comparativo da avaliação da sensibilidade da margem de carregamento em relação à variação de diferentes parâmetros elétricos do sistema, sem a necessidade de se revolver este problema da forma tradicional, ou seja, utilizando um programa de fluxo de potência continuado ou o método do ponto de colapso. Desta forma, obtém-se um ganho no tempo de resposta às perturbações sofridas pelo sistema, possibilitando ações de controle corretivo e preventivo mais eficazes. Como a análise de sensibilidade tem grande importância nos estudos da estabilidade de tensão, é necessário o desenvolvimento de novas metodologias e a avaliação das existentes, de modo a possibilitar uma análise mais eficiente e confiável da operação do sistema elétrico de potência em virtude das variações de seus parâmetros. Neste contexto, este trabalho apresenta um novo desenvolvimento matemático para a análise de sensibilidade utilizando as equações do fluxo de potência com tensões representadas em coordenadas retangulares, e estabelece um processo comparativo com o modelo tradicional expresso em termos das equações do fluxo de potência com tensões representadas em coordenadas polares. Os resultados produzidos pela metodologia de análise de sensibilidade são então comparados com os resultados exatos gerados pelo método do ponto de colapso. Sistemas testes IEEE e um modelo equivalente da região Sul-Sudeste brasileira são utilizados na simulação dos resultados. / This work presents a comparative study on the evaluation of the sensitivity of loading margin with respect to different electric system parameters, without the necessity of solving this problem by the conventional form using the continuation power flow or the point of collapse method. Therefore, a gain in the time response to the disturbances is obtained, making possible more efficient corrective and preventive control actions. As the sensitivity analysis has a great importance voltage stability studies, it is necessary to develop new methodologies and the evaluation of the existing ones, in order to make possible a more efficient and reliable operation analysis of the electrical power system due to the variations of its parameters. In this context, this work presents a new mathematical model for the sensitivity analysis using the power flow equations with the voltages in rectangular coordinates, and establishes a comparative process with the conventional model expressed in terms of power flow equations with the voltages in polar coordinates. The results provided by the sensitivity analysis are then compared with the actual results yielded by the point of collapse method. IEEE test systems and a South-Southeastern Brazilian network are used in the simulation of the results.

Neste trabalho é proposta a determinação do ponto de Máximo Carregamento (PMC) em sistemas elétricos de potência por meio do método da Função Lagrangiana Barreira Modificada (FLBM), uma variante do método de Pontos Interiores (PI). Também por meio do método da FLBM, busca-se determinar qual é a barra, para cada sistema, que apresenta a maior sensibilidade em relação ao fator de carregamento, ou seja, qual seria a primeira barra que deveria sofrer corte de carga a fim de aumentar a margem de carregamento do sistema e, assim, evitar o colapso de tensão. Para comprovação dos resultados obtidos por meio do método da FLBM utiliza-se a técnica de Análise de Sensibilidade (AS). A formulação do problema tem como restrições de igualdade as equações de balanço de potência do sistema elétrico e como restrições de desigualdade os limites de tensões nas barras, assim como os limites de geração de potência reativa nas barras com controle da referida potência. Estudos de casos foram realizados em um sistema de 3 barras e nos sistemas IEEE 14, 57, 118 e 300 barras; tais estudos demonstraram a robustez e a eficiência dos algoritmos propostos. / This work proposes the determination of the Maximum Loading Point (MLP) in electric power system via Lagrangian Modified Barrier Function (LMBF) method, a variant of Interior Point (IP). The LMBF method is also used to determine which bus, for each system, has the highest sensitivity of load factor, i.e., which bus would be the first to have load shedding in order to increase the loading margin system and thus prevent voltage collapse. To validate this approach, the Sensitivity Analysis (SA) technique was used for the confirmation of the results obtained by the LMBF method. The formulation of the problem considered the equations of power balance of the electrical system equality constraints, and the buses voltage magnitude limits, as well as the limits of reactive power control at the buses of that power inequality constraints. Case studies were conducted in a system of 3 buses and IEEE systems 14, 57, 118 and 300 buses, demonstrating the robustness and efficiency of the proposed algorithms.

Neste trabalho é proposta a determinação do ponto de Máximo Carregamento (PMC) em sistemas elétricos de potência por meio do método da Função Lagrangiana Barreira Modificada (FLBM), uma variante do método de Pontos Interiores (PI). Também por meio do método da FLBM, busca-se determinar qual é a barra, para cada sistema, que apresenta a maior sensibilidade em relação ao fator de carregamento, ou seja, qual seria a primeira barra que deveria sofrer corte de carga a fim de aumentar a margem de carregamento do sistema e, assim, evitar o colapso de tensão. Para comprovação dos resultados obtidos por meio do método da FLBM utiliza-se a técnica de Análise de Sensibilidade (AS). A formulação do problema tem como restrições de igualdade as equações de balanço de potência do sistema elétrico e como restrições de desigualdade os limites de tensões nas barras, assim como os limites de geração de potência reativa nas barras com controle da referida potência. Estudos de casos foram realizados em um sistema de 3 barras e nos sistemas IEEE 14, 57, 118 e 300 barras; tais estudos demonstraram a robustez e a eficiência dos algoritmos propostos. / This work proposes the determination of the Maximum Loading Point (MLP) in electric power system via Lagrangian Modified Barrier Function (LMBF) method, a variant of Interior Point (IP). The LMBF method is also used to determine which bus, for each system, has the highest sensitivity of load factor, i.e., which bus would be the first to have load shedding in order to increase the loading margin system and thus prevent voltage collapse. To validate this approach, the Sensitivity Analysis (SA) technique was used for the confirmation of the results obtained by the LMBF method. The formulation of the problem considered the equations of power balance of the electrical system equality constraints, and the buses voltage magnitude limits, as well as the limits of reactive power control at the buses of that power inequality constraints. Case studies were conducted in a system of 3 buses and IEEE systems 14, 57, 118 and 300 buses, demonstrating the robustness and efficiency of the proposed algorithms.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-23Bitstream added on 2014-06-13T19:48:55Z : No. of bitstreams: 1 magalhaes_em_me_ilha.pdf: 455261 bytes, checksum: c5f0181b55df616b30443981a524ebbc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta o método de Newton desacoplado para o fluxo de carga continuado. O método foi melhorado por uma técnica de parametrização geométrica possibilitando assim o traçado completo das curvas P-V, e o cálculo do ponto de máximo carregamento de sistemas elétricos de potência, sem os problemas de mau condicionamento. O objetivo é o de apresentar de forma didática os passos envolvidos no processo de melhoria do método de Newton Desacoplado a partir da observação das trajetórias de solução do fluxo de carga. A técnica de parametrização geométrica que consiste na adição de uma equação de reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis: tensão nodal de uma barra k qualquer e o fator de carregamento eliminam os problemas de singularidades das matrizes envolvidas no processo e ampliam o grupo das variáveis de tensão que podem ser usadas como parâmetro da continuação. Os resultados obtidos com a nova metodologia para o sistema teste do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e também para os sistemas reais de grande porte, o 638 barras do sistema Sul-Sudeste brasileiro e do sistema de 904 barras do sudoeste Americano, mostram que as características do método convencional são melhoradas na região do ponto de máximo carregamento e que a região de convergência ao redor da singularidade é sensivelmente aumentada. São apresentados vários testes com a finalidade de prover um completo entendimento do funcionamento do método proposto e também avaliar seu desempenho / This work presents the decoupled Newton method for continuation power flow. The method was improved by using a geometric parameterization technique that allows the complete tracing of P-V curves, and the computation of maximum loading point of a power system, without ill-conditioning problems. The goal is to present in a clear and didactic way the steps involved in the development of the improved decoupled Newton method obtained from the observation of the geometrical behavior of power flow solutions. The geometric parameterization technique that consists of the addition of a line equation, which passes through a point in the plane determined by the bus voltage magnitude and loading factor variables, can eliminate the ill-conditioning problems of matrices used by the method and can enlarge the set of voltage variables that can be used as continuation parameter to P-V curve tracing. The method is applied to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and two large real systems: the south-southeast Brazilian system (638 buses) and the 904-bus southwestern American system. The results show that the best characteristics of the conventional decoupled Newton’s method are improved in the vicinity of the maximum loading point and therefore the region of convergence around it is enlarged. Several tests are presented with the purpose of providing a complete understanding of the behavior of the proposed method and also to evaluate its performance

Orientador: Edméa Cássia Baptista / Resumo: O problema de maximização da margem de carregamento operacional tem por finalidade determinar a maior demanda de carga em um sistema elétrico de potência que satisfaça todas as restrições operacionais do sistema e de equipamentos. Em linhas gerais, conhecer com precisão a máxima demanda de potência ativa e reativa suportada pelo sistema elétrico de potência para que o mesmo opere em condições satisfatórias é uma informação importante para a operação e planejamento do sistema. Muitos trabalhos, da literatura, formulam o problema de máximo carregamento através de um modelo de otimização contínuo, e mais recentemente, alguns trabalhos apresentam modelos que também passaram a levar em consideração o fator de potência da demanda das barras de carga. Neste trabalho propõe-se um modelo para o problema de máximo carregamento baseado no fator de potência de demanda ajustável e levando em consideração restrições de segurança. O problema de maximização da margem de carregamento operacional será formulado como um problema de programação não linear, não convexo de grande porte com variáveis contínuas e visa maximizar o somatório de potências ativas demandadas pelas barras de carga, respeitando um fator de potência mínimo pré-estabelecidos e restrições de segurança pós-contingência. Destaca-se que uma contribuição do trabalho é que o modelo encontre para o sistema um ponto de operação factível na presença de contingências pré-definidas, além disso, respeita os limites físicos e operacionai... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The problem of maximizing the operating load margin aims to determine the highest load demand in an electrical power system that satisfies all operational constraints of the system and equipment. In general, knowing precisely the maximum demand for active and reactive power supported by the electrical power system, in order that it operates in satisfactory conditions, is an important information for the operation and planning of the system. Many works in the literature formulate the problem of maximum loading through a continuous optimization model, and more recently, some works present models that also started to take into account the power factor of the load bars demand. This work proposes a model for the maximum load problem based on the adjustable demand power factor, taking into account security constraints. The problem of maximizing the operating load margin will be formulated as a non-linear, non-convex large programming problem with continuous variables and aims to maximize the sum of active powers demanded by the load bars, respecting an established minimum power factor and post-contingency security constraints. It is important to highlight that the model also ensures that the system finds a feasible operating point, even in the presence of predefined contingencies, besides; it respects the physical and operational limits provided for in the traditional Optimal Power Flow. The proposed model was tested for the IEEE 14, 30, 118 bus systems, simulated on the GAMS platf... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este trabalho apresenta um estudo sobre o método da continuação aplicado ao problema de fluxo de potência. Definições e conceitos de estabilidade de tensão são descritos de forma a explicitar as diferenças e semelhanças existentes com relação ao estudo de máximo carregamento em sistemas de energia elétrica. Uma síntese da teoria da bifurcação aborda sua importância em estudos de colapso de tensão. É proposta uma técnica de controle do tamanho do passo para o método da continuação com o objetivo de determinar o ponto de máximo carregamento (PMC) sem a necessidade de especificar, por meio do usuário, um valor para o tamanho inicial do passo. Os resultados dos estudos realizados em sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram a aplicação do método da continuação convencional e de sua associação à técnica de controle do tamanho do passo. / This work presents a research about the continuation method applied to the power flow problem. Voltage stability definitions and concepts are described in a way to highlight and point out the differences and the similarities among several methods used to determine the maximum loading of electrical power systems. A short description of the bifurcation theory is also presented in order to show its importance to the voltage collapse studies. A technique based on automatically controlling the step size is proposed as an innovation of the continuation method. The objective of this technique is to determine the maximum loading point without the traditional need of asking the user for the initial step size. The results compare the performance between the conventional and the new method. These methods are analyzed using IEEE test systems (14, 30, 57 and 118-bus).

Este trabalho apresenta um estudo sobre o método da continuação aplicado ao problema de fluxo de potência. Definições e conceitos de estabilidade de tensão são descritos de forma a explicitar as diferenças e semelhanças existentes com relação ao estudo de máximo carregamento em sistemas de energia elétrica. Uma síntese da teoria da bifurcação aborda sua importância em estudos de colapso de tensão. É proposta uma técnica de controle do tamanho do passo para o método da continuação com o objetivo de determinar o ponto de máximo carregamento (PMC) sem a necessidade de especificar, por meio do usuário, um valor para o tamanho inicial do passo. Os resultados dos estudos realizados em sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram a aplicação do método da continuação convencional e de sua associação à técnica de controle do tamanho do passo. / This work presents a research about the continuation method applied to the power flow problem. Voltage stability definitions and concepts are described in a way to highlight and point out the differences and the similarities among several methods used to determine the maximum loading of electrical power systems. A short description of the bifurcation theory is also presented in order to show its importance to the voltage collapse studies. A technique based on automatically controlling the step size is proposed as an innovation of the continuation method. The objective of this technique is to determine the maximum loading point without the traditional need of asking the user for the initial step size. The results compare the performance between the conventional and the new method. These methods are analyzed using IEEE test systems (14, 30, 57 and 118-bus).