Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-21T13:36:30Z No. of bitstreams: 1 felipedecastrobrumalmeida.pdf: 1845415 bytes, checksum: 51a0b14098a88f1127e6d6291d69e2f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-22T15:30:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 felipedecastrobrumalmeida.pdf: 1845415 bytes, checksum: 51a0b14098a88f1127e6d6291d69e2f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T15:30:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 felipedecastrobrumalmeida.pdf: 1845415 bytes, checksum: 51a0b14098a88f1127e6d6291d69e2f7 (MD5) Previous issue date: 2011-03-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem por objetivo principal a avaliação do desempenho de dispositivos de controle e da modelagem da carga a partir de Regiões de Segurança Estática. Trata-se de uma importante ferramenta para avaliação da segurança de sistemas elétricos de potência, utilizadas tanto em ambiente off-line de planejamento da expansão e operação, quanto em tempo real nos centros de controle e operação (sistemas on-line VSA). Estas regiões são obtidas através de sucessivas soluções de casos de fluxo de potência e seu objetivo principal é verificar as condições de atendimento a carga (mercado) a partir de diversas condições de despacho da geração. Inicialmente, portanto, é apresentado de forma detalhada o processo de construção das Regiões de Segurança Estática, bem como os principais aspectos construtivos e considerações relevantes que podem influenciar de forma significativa a análise do desempenho do sistema. Com este objetivo, foi desenvolvido um programa para construção automática das Regiões de Segurança Estática na plataforma MatLab®. Um ambiente de processamento paralelo, intrínseco ao próprio MatLab®, foi utilizado com o intuito de aprimorar o desempenho computacional, o que permite a avaliação tanto de sistemas de pequeno porte, de valor tutorial, quanto de sistemas de médio/grande porte. Numa segunda etapa, este trabalho objetiva avaliar o desempenho de importantes dispositivos de controle e modelagem de carga a partir da construção automática das Regiões de Segurança. Os dispositivos de controle avaliados são: (i) Controle Remoto de Tensão; (ii) Controle de Tensão por Bancos Shunt Chaveados Automaticamente; (iii) Controle Automático de Tensão por Transformadores tipo LTC (Load Tap Changer); (iv) Controle Secundário de Tensão. A influência da modelagem da carga na avaliação da segurança do sistema é investigada a partir dos modelos ZIP e motor de indução. Os resultados obtidos demonstram que a representação de dispositivos de controle e da modelagem da carga podem influenciar significativamente as Regiões de Segurança Estática de sistemas elétricos de potência. / The main objective of this work is to evaluate the performance of control devices and load modelling through Static Security Regions. This is an important tool for security assessment of electric power systems, which can be used for both the operating environment (on-line systems VSA) and planning studies. These regions are obtained through successive power flow solutions and its main objective is to verify the steady-state security conditions from different configurations of generation dispatch for a given constant demand. Initially, the construction process of the Static Security Regions, as well as the key aspects of the construction and relevant considerations that may significantly impact the analysis of the system performance, is presented in detail. In this sense, a program for automatic construction of the Static Security Regions have been developed using the MatLab® platform. An intrinsic parallel processing environment was used to improve the computational performance, which allowed the evaluation of a small tutorial system and medium/large scale systems. As a second step, this work proposes the evaluation of the impact of important control devices and load modelling on the Static Security Regions construction. The control devices investigated are: (i) Remote Voltage Control; (ii) Shunt Devices with Automatic and Discrete Switching; (iii) Voltage Control by Automatic Load Tap Changing (LTC) Transformers; (iv) Secondary Voltage Control. The impact of load modelling is investigated through ZIP and induction motors models. The results obtained indicated that the representation of control devices and load modelling may significantly impact the Static Security Regions of the electrical power systems.

[pt] Para simular, prever e controlar os sistemas de energia elétrica, engenheiros precisam de ferramentas computacionais para modelar os componentes dessa rede interconectada altamente complexa. Muitos esforços ao longo do século passado foram dedicados a desenvolver modelos matemáticos para geradores, linhas de transmissão, compensadores de potência reativa, transformadores e assim por diante. Os principais componentes dos sistemas de potência são representados precisamente através de modelos matemáticos, mas as cargas ainda são uma fonte de incerteza nas simulações, devido à sua característica de aleatoriedade. Modelos de carga conservadores superestimam a resposta de potência a desvios de tensão, enquanto modelos de carga excessivamente otimistas podem subestimar as margens de estabilidade, deixando o sistema muito próximo do seu limite operacional. É preciso estabelecer representações de cargas tão próximas da realidade quanto possível, a fim de explorar os recursos de rede de modo mais eficiente. Este trabalho fornece uma metodologia para modelagem de carga, investigando e resumindo as etapas do processo, que podem ser implementadas de diversas maneiras. O tratamento de dados, a escolha de uma representação matemática do modelo de carga e sua estimação de parâmetros são apresentados através de estudos de caso reais, tanto para uma aplicação focada na dinâmica do sistema elétrica, quanto para uma aplicação em regime permanente. Discute-se como otimização e conceitos de inferência estatística podem ser ferramentas efetivas para alcançar melhores aproximações sobre como a carga responderá a perturbações causadas por variações de tensão, sejam estas variações espontâneas, ou devido a ações de controle, ou causadas por curtos-circuitos. / [en] To simulate, predict and control Electric Power Systems (EPS), engineers need tools to model the components of this highly complex interconnected network. Many efforts over the past century were dedicated to develop mathematical models for generators, transmission lines, reactive power compensators, transformers and so on. The main components of the power systems are precisely represented by mathematical models, but the loads are still a source of uncertainty in the simulations, due to their random characteristics. It is well known that conservative load models super estimate power response to voltage deviations, and, on the other hand, over-optimistic load models may underestimate stability margins, leading a system to operate too close to its limit. It is necessary to stablish load representations as close to reality as possible, in order to fully exploit grid resources. This work provides a methodology for load modeling, investigating and summarizing the steps of the process, whose can be implemented in a wide variety of ways. Data treatment, the choice of a load model representation and their parameters estimation are presented through real case studies, both for dynamic simulation and a steady state application. It is discussed how optimization and statistical inference concepts can be effective tools to reach better approximations on how load will respond to disturbances caused by voltage variations, whether these were spontaneous, due to control actions, or caused by short-circuits.