Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T12:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304085.pdf: 1844449 bytes, checksum: 2f694d17c6cdffdc63fdb715b77a2765 (MD5) / Condições de operação com elevados fluxos entre áreas podem reduzir o amortecimento de modos de oscilação inter-áreas. Um fator adicional à redução do amortecimento destes modos são as características de sistemas de potência modernos em que investimentos na expansão da rede são limitados, não acompanhando o aumento do carregamento, conduzindo a operação para a proximidade dos limites de segurança. A solução convencional para elevação do amortecimento dos modos inter-áreas é a aplicação de sinais estabilizadores nos reguladores de tensão das máquinas síncronas das unidades geradoras do sistema, considerando como sinais de entrada, dentre outros, a velocidade angular do rotor do gerador ou a potência acelerante do gerador, ambos sinais locais. A baixa controlabilidade dos modos de oscilação inter-áreas a partir das unidades geradores, ou até a baixa observabilidade destes modos nos sinais locais de entrada dos estabilizadores instalados nas máquinas síncronas, representam as principais dificuldades para elevar o amortecimento destes modos. A controlabilidade das unidades geradoras não pode ser aumentada por se tratarem de instalações fixas. Já para a observabilidade, utilizando métodos de medição fasorial sincronizada, pode-se obter um sinal remoto portador de informações melhores do que aquelas obtidas com o sinal local. Os equipamentos FACTS desenvolvidos para controle de tensão e fluxo de potência também podem ser fontes de amortecimento para elevar as margens de segurança do sistema e permitir aumento do carregamento. Com a flexibilidade de instalação dos equipamentos FACTS, pode-se determinar a instalação em local que proporcione elevada controlabilidade dos modos de oscilação de interesse e, através de medição fasorial, considerar na entrada do controlador qualquer sinal que apresente elevada observabilidade deste mesmo modo. No Sistema Interligado Nacional os equipamentos FACTS são utilizados principalmente para controle de tensão e fluxo de potência. Neste trabalho são propostos sinais estabilizadores para os equipamentos FACTS já instalados no Sistema Interligado Nacional para prover amortecimento aos modos inter-áreas que apresentam amortecimento insatisfatório. Para o projeto dos sinais estabilizadores adicionais, aplicam-se técnicas de controle clássico e de controle robusto. Os desempenhos de amortecimento e robustez dos controladores clássicos e dos controladores robustos são comparados através da aplicação de contingências e avaliação do pseudo-espectro do sistema compensado. / Conditions of operation with high power flow between areas can reduce the oscillation damping of inter-area modes. An additional factor that reduce the damping of these modes are the modern characteristics of power systems in which investments in the grid expansion are limited, do not follow the increasing load, leading to the operation close to the security limits. The conventional solution to increase the damping of inter-area modes is the use of stabilizing signals. These signals are applied to the voltage regulators of the synchronous machine at generating units and are derived from the angular velocity of the generator, the accelerating power of de generator, among others. The low controllability of the inter-areas oscillation modes from the generating units, or low observability of this modes at the usually local input signals of the stabilizers installed in synchronous machines, are the major difficulties to increase the damping of these modes. The problem of controllability of the generating units can not be solved since the machines are fixed. For the observability, using phasor measurement, a remote signal can be obtained with better information content on the mode of interest than that obtained with the local signal. The FACTS devices developed for power flow and voltage control can also be sources of damping to increase the security margins of the system and allow increasing load. Due to the FACTS installation flexibility, one can determine the installation location to provide high controllability of the oscillation modes of interest and through phasor measurement, the controller can use the input signal that provides high observability of the same mode. In the Brazilian National Interconnected System FACTS devices are mainly used for voltage and power flow control. This work propose stabilizing controls for FACTS devices already installed in the National Interconnected System to provide additional damp to poorly damped inter-area modes. For the design of the additional stabilizers signals design classic and robust control techniques are applied. The damping and robustness of the classical and robust controllers are compared by the application of contingencies and evaluation of the pseudo-spectrum of the controlled system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:07:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286956.pdf: 880584 bytes, checksum: 8558f76558038170b3fbb8cff9ec8ef3 (MD5) / Este trabalho de dissertação aborda os impactos da inclusão das medidas fasoriais sincronizadas de tensão e de corrente na análise de observabilidade e criticidade de medidas na Estimação de Estados em Sistemas de Potência. É proposta a extensão de um eficiente algoritmo combinatório de análise de observabilidade topológica e criticidade a fim de considerar a presença de medidas fasoriais sincronizadas no plano de medição, além de medidas convencionais. Apresenta-se ao longo do trabalho uma revisão qualitativa dos principais conceitos da estimação de estados, observabilidade topológica bem como uma introdução aos sistemas de medição fasorial sincronizada. Faz-se necessária também uma descrição dos fundamentos da teoria de matróides utilizada na solução dos problemas de análise de observabilidade topológica e de criticidade de medidas. Por fim, discute-se o tratamento proposto às medidas fasoriais sincronizadas de tensão e corrente de modo a permitir sua incorporação ao plano de medição e processamento pelo algoritmo combinatório de análise de observabilidade topológica e criticidade de medidas. Os resultados de simulação obtidos com os sistemas-teste IEEE de 14, 30, 57 e 118 barras atestam o adequado desempenho da extensão da metodologia proposta e são detalhadamente apresentados nesta dissertação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319073.pdf: 1262902 bytes, checksum: 56fa916085b19ef278e66d4ab6e31fb4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho propõe a extensão do método de Coestimação Linear de Estados e Topologia para o modelo completo da rede elétrica, ou seja, o modelo não-linear. O método proposto consiste em estimar conjuntamente as variáveis analógicas e a topologia do sistema de potência. A viabilização deste procedimento é possível mediante a formulação do problema de estimação de estados como um problema de otimização multi-objetivo no qual considera-se tanto os resíduos das medidas analógicas quanto as restrições operacionais relativas aos status dos ramos chaveáveis. Realiza-se a formulação da função custo multi-objetivo combinando o critério dos mínimos quadrados ponderados (MQP), que modela os resíduos das medidas de estimação, e o critério dos mínimos valores absolutos (MVAP), que modela as restrições operacionais impostas pelos dispositivos chaveáveis (abertos/fechados) da subestação. Utiliza-se o método primal-dual de pontos interiores para obter a solução do problema de otimização. O algoritmo proposto é desenvolvido passo a passo para um sistema-teste de pequeno porte. Posteriormente o desempenho e a eficácia da ferramenta computacional são avaliados na aplicação a três sistemas de maior porte, dos quais dois são os sistemas-teste IEEE de 24 e 30 barras, e o terceiro é um sistema real da Companhia Paranaense de Energia Elétrica (COPEL). Os resultados obtidos demonstram que a abordagem considerando o modelo não-linear para a rede elétrica é perfeitamente viável e promissora no que tange à estimação simultânea das variáveis de estado analógicas e da topologia. <br> / This work proposes the extension of the linear state and topology coestimation method to allow its application in connection with a complete, nonlinear model for the electric network. The proposed method consists of jointly estimating analog variables and power system topology. The feasibility of this procedure is achieved by formulating the state estimation problem as a multi-objective optimization problem which considers both the analog measurement residues and the operational constraints related to the switchable branches status. The multi-objective cost function is a combination of the weighted least squares (WLS) criterion based on the estimation residues, and the weighted least absolute value (WLAV) criterion applied to the operational constraints imposed by the statuses of the substation switching devices. The method employs primal-dual interior point method for solving the optimization problem. The proposed algorithm is presented step-by-step by using a small test system. Then, performance and effectiveness of the methodology are evaluated through its application to three larger systems, two of them derived from the IEEE-24 bus and IEEE-30 bus test systems, and a third one based on a real system of the Companhia Paranaense de Energia Elétrica (COPEL). The results demonstrate that State and Topology Coestimation considering a non-linear network model is perfectly feasible and a promising approach for real-time power system modeling.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-21T01:11:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197036.pdf: 1170006 bytes, checksum: ad6d2fc8ccd8b350036249281361d4da (MD5) / O objetivo deste trabalho é apresentar as etapas do desenvolvimento de um Sistema Especialista, dedicado a auxiliar a operação do sistema elétrico de uma refinaria de petróleo que possui geradores próprios e alimentação proveniente da concessionária de energia elétrica, durante situações em que ocorrem falhas no sistema, fornecendo aos operadores diagnósticos das falhas com indicações das prováveis causas. Especial ênfase foi dada na organização e separação dos tipos de conhecimentos envolvidos, buscando-se não somente transferir o conhecimento dos operadores para o sistema especialista, mas modelar uma ontologia de sistemas elétricos o mais genérica possível e regras de diagnóstico também genéricas, visando seu reaproveitamento em outros projetos similares. A implementação foi bem sucedida, confirmando a necessidade desta etapa inicial de Engenharia do Conhecimento onde o problema foi analisado e dividido por tipos de conhecimentos envolvidos, facilitando bastante a modelagem da ontologia deste sistema, a instanciação dos objetos e a construção das regras. Foram realizados testes simulando algumas situações anormais, com resultados satisfatórios. São apresentadas, ainda, sugestões para integração futura do sistema especialista, com a base de dados em tempo real dos Sistemas de Controle Digitais da refinaria, e para construção de interfaces de operação destes sistemas especialistas, também buscando uma solução o mais genérica, econômica e reaproveitável possível.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T07:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 191932.pdf: 2136020 bytes, checksum: 62b00e2c0a2d3920b300caffb6e44b23 (MD5) / Este trabalho apresenta uma nova topologia de um estabilizador de tensão alternada, que tem a finalidade de fornecer energia para cargas lineares e não-lineares. Princípio de funcionamento, análise teórica, metodologia e exemplo de projeto são realizados, visando implementar um protótipo de laboratório de 1 kVA. Resultados experimentais são apresentados e discutidos, validando o estudo realizado. A eficácia dos circuitos de controle utilizados é verificada pela qualidade da forma de onda da tensão de saída, demonstrando a atuação do circuito como filtro ativo de tensão. Apontam-se as contribuições inéditas e as possibilidades de continuidade do trabalho.

O objetivo do controle de cheias é regularizar a vazão defluente das usinas hidroelétricas para evitar danos às suas jusantes. Dentre os vários métodos para realizar o controle de cheias, destacam-se o da Curva Volume x Duração e o das Trajetórias Críticas. O Método da Curva Volume x Duração prioriza o controle de cheias, com o cálculo do volume de espera constante ao longo do período chuvoso, baseado nas vazões afluentes acumuladas. Já o Método das Trajetórias Críticas utiliza as vazões afluentes excedentes no cálculo recursivo elos volumes de espera, utilizando a ideia de envoltória das trajetórias. Neste trabalho, introduzem-se algumas melhorias no método da Curva Volume x Duração, sendo feitas análises comparativas entre este método, o método Curva Volume x Duração por Janelas (introduzindo o conceito de janelas de afluências), e ainda o método de controle de cheias por Equações Diferenciais Estocásticas, com o cálculo dos parâmetros por inferência bayesiana. O objetivo da análise é avaliar o desempenho no controle ele cheias de modo mais eficiente: minimizando os danos a jusante sem comprometer excessivamente ou desnecessariamente a geração de energia elétrica. As metodologias são aplicadas à Usina de Chavantes sob várias condições hidrológicas. Em cada análise são contabilizadas as ocorrências de falhas (vazão defluente superior à vazão de referência) e suas intensidades, bem como parâmetros relacionados à geração de eletricidade, tal como a energia armazenada no reservatório durante o período de cheias, disponibilidade média e diária de ponta e geração média diária. / The objective of the overflowing control is to regularize the outflow of the hydropower plant to avoid downstream damage. Among the several methods to accomplish the overflowing control, we pointed out the Curve Volume x Duration and the Critical Trajectories. The Curve Volume x Duration Method prioritizes the overflowing control, with the calculation of the expectation constant volume along the rainy period, based on the accumulated overflow. The Critical Trajectories Method already uses the overflow exceeding in the recursive calculation of the expectation volumes, using the idea of covering trajectories. In this work, some improvements are introduced in the Curve Volume x Duration Method, being made comparative analyses among this method, the Curve Volume x Duration by Window Method (introducing the concept of date windows), and still the overflow Method by Stochastic Differentiate Equations, with the calculation of the parameters by bayesian inference. The objective of the analysis is to evaluate the performance in the overflow control by efficient way: minimizing the downstream damages without committing excessively or unnecessarily the generation of electric energy. The methodologies are applied to Chavantes Powerplant, under several hydrologic conditions. In each analysis, the occurrences of faults are counted (flowing down higher them the flowing reference) and its intensities, as well as the related parameters to the electricity generation, like as the stored energy in the reservoir during the overflow period, medium and daily availability of peak and medium daily generation.

Orientadores: Carlos Alberto Castro Júnior, Manfred Fritz Bedriñana Aronés / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T09:53:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Xavier_CarlosEduardo_M.pdf: 2536219 bytes, checksum: cdaf7cc5b96c9695e965ceacd285daa5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta um método prático para o cálculo do ponto de máximo carregamento (PMC) de sistemas elétricos de potência baseado nas propriedades geométricas do problema, e na utilização de um fluxo de carga de Newton-Raphson com otimização de passo (FCOP). O PMC é obtido considerando uma margem de erro aceitável ?%, sendo esta margem uma informação prática que pode ser definida pelo operador da rede. É também realizado um equacionamento apropriado para aplicação do método prático em áreas previamente definidas. São apresentados resultados de simulações para sistemas de transmissão teste do IEEE, sistemas de distribuição e sistemas reais incluindo o Sistema Interligado Nacional (SIN) com mais de 4.500 barras. Foram realizadas inúmeras simulações com o método proposto a fim de avaliar a sua robustez, tendo sido estipuladas margens de erro aceitáveis de 0,1% até 10% e carregamento inicial para as redes partindo do caso base até valores muito altos, que geralmente correspondem a situações de infactibilidade / Abstract: This thesis presents a practical method for calculating power systems¿ maximum loading points (MLP) based on the geometric properties of the problem, an on the use of a Newton-Raphson load flow with step size optimization (LFSSO). The MLP is obtained by considering an acceptable error margin ?%, where this margin is a practical information that can be defined by the network operator. A formulation for practical application of the method to previously defined areas is also presented. Simulation results are presented for IEEE test transmission systems, distribution systems and realistic systems including the National Interconnected System (NIS) with over 4,500 buses. A large number of simulations have been carried out for evaluating its robustness, with acceptable errors ranging from 0.1% to 10%, and initial loadings starting from the base case up to very high values, which generally correspond to infeasibility situations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-13T19:53:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_AnaliseImpactoGeradores.pdf: 1807062 bytes, checksum: 70cccf54fcf4a578677d62ea69daa518 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-13T20:05:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_AnaliseImpactoGeradores.pdf: 1807062 bytes, checksum: 70cccf54fcf4a578677d62ea69daa518 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T20:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_AnaliseImpactoGeradores.pdf: 1807062 bytes, checksum: 70cccf54fcf4a578677d62ea69daa518 (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / Esta Dissertação de Mestrado tem por objetivo apresentar uma análise comparativa entre dois modelos de controles de inversores para o estudo da análise da estabilidade transitória e estabilidade de tensão, com a inserção da geração fotovoltaica nas redes elétricas de distribuição. É proposto também uma análise da influência, tanto negativa quanto positiva, causada pelos modos de controle desses inversores na estabilidade da máquina síncrona interconectada ao sistema elétrico. Uma outra solução a ser investigada neste trabalho será o uso do modo de controle de potência reativa dos geradores fotovoltaicos via inversor, que possa contribuir para o alivio da demanda de reativo dos geradores síncronos distribuídos interligados no mesmo sistema elétrico, com o objetivo de reduzir a possibilidade de gerar uma condição de instabilidade de tensão, após uma grande perturbação, ou quando da ocorrência de contingências no sistema elétrico de potência que possam afetar redes elétricas fracas ou sobrecarregadas e com grande inserção de geradores fotovoltaicos. As análises dos modelos de controle serão realizadas por meio de simulações no domínio do tempo, através da ferramenta computacional ANATEM e ANAREDE. / This dissertation aims to present a comparative analysis between two models of inverter control for the study of the transient stability analysis and voltage stability, with the insertion of the photovoltaic generation in the distribution electric grid. It is also proposed an analysis of the influence, both negative and positive, caused by the control modes of these inverters in the stability of synchronous machine connected to the grid. Another proposed solution to be investigated in this work will be the use of the reactive power control mode of photovoltaic generators via the inverter, which can contribute to the relief of the reactive demand of distributed synchronous generators interconnected in the same electric system, in order to reduce the possibility of generating a voltage instability condition, after a big disturbance, or in the occurrence of contingencies in the electric power system that may affect weak or overloaded electrical grids and with large insertion of photovoltaic generators. The analysis of the control models will be carried out through simulations in the time domain, through the ANATEM and ANAREDE computational tools.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Willian Douglas F Mendonca.pdf: 2130607 bytes, checksum: ef5e681d6a8d26e8c6fe5324e3cf0c03 (MD5) Previous issue date: 2014-07-04 / In this Master's Dissertation is presented the development of a specialized algorithm for planning the expansion of pole networks of distribution systems. The technique used for solution is the Constructive Heuristics that has been used together with mathematical optimization models to solve the problem. However the presented algorithm does not employ a mathematical optimization model, in other words, a model compound of objective function and constraints. So, instead of working with variables, we seek to work with parameters, with the objective of providing greater speed to the research process, simplifying the search process for the final topology always keeping committed to finding a solution of good quality. Despite not having a guarantee that the solution is the global optimum, the solutions obtained by this type of algorithm solutions are almost always of excellent quality and can be used as a starting point for algorithms that use techniques or more complex mathematical models. To assist the Constructive Heuristic Algorithm in the search for the final topology is used a specialized routine for the calculation of AC power flow The methodology used by the subroutine for these calculations is based on the Backward Forward Sweep algorithm. / No presente trabalho é apresentado o desenvolvimento de um algoritmo especializado para o planejamento da expansão de redes aéreas de sistemas de distribuição. A técnica utilizada para solução é a Heurística Construtiva que tem sido utilizada em conjunto com modelos matemáticos de otimização para resolver o problema. No entanto o algoritmo apresentado não emprega um modelo matemático de otimização, em outras palavras, um modelo composto de função objetivo e restrições. Assim, em vez de trabalhar com variáveis, procura-se trabalhar com parâmetros, com o objetivo de proporcionar uma maior velocidade ao processo de pesquisa, simplificando o processo de busca para a topologia final sempre buscando manter o compromisso de encontrar uma solução de boa qualidade. Apesar de não ter a garantia de que a solução seja a ótima global, as soluções obtidas por este tipo de algoritmo são quase sempre soluções de excelente qualidade e podem ser usadas como ponto de partida para os algoritmos que usam técnicas ou modelos matemáticos mais complexos. Para auxiliar o Algoritmo Heurístico Construtivo na busca para a topologia final é usada uma rotina especializada para o cálculo do fluxo de potência CA. A metodologia utilizada pela subrotina para estes cálculos está baseada no algoritmo de varredura Backward Forward Sweep.

A área de pesquisa e prototipagem de soluções para Sistemas de Potência compartilha, com outras áreas da engenharia, vários problemas relacionados a software, principalmente, os seus custos e o seu tempo de desenvolvimento. Mais especificamente, nas aplicações com sistemas embarcados e dispositivos computacionais em tempo real, a presença de fatores como a complexidade dos algoritmos, os requisitos críticos de desempenho e as restrições impostas pelo hardware da aplicação, fazem com que o desenvolvimento do software evolua de forma muito lenta. Finalmente, quando um projeto está terminado, seu software já é obsoleto ou completamente incompatível para uso em novos projetos, com um hardware novo. Esse trabalho apresenta uma possível solução a esses problemas, por meio de um arcabouço de software para aplicações em tempo real. Através de uma metalinguagem de descrição de fluxos de dados baseada em blocos, e de ferramentas de compilação e interpretação, esse arcabouço permite abstrair o projeto, a implementação e os testes da aplicação, do desenvolvimento das demais partes do dispositivo, favorecendo um projeto sistemático em módulos, o futuro reuso de códigos, a fácil manutenção de algoritmos e a execução de testes cruzados, entre plataformas, com previsibilidade de resultados. O arcabouço foi elaborado e testado em um cenário de Sistemas de Potência, com a criação de um relé digital de proteção contra sobrecorrentes, com aquisição de dados via barramento de processo da norma IEC 61850. Entretanto, toda a metodologia desse trabalho pode ser aplicada a qualquer outra área correlata, mediante a extensão de sua metalinguagem. / The research and prototype area for Power System solutions share, among other engineering disciplines, several problems concerning software, mainly their developing time and costs. More specifically, in embedded system and real time computing devices applications, the presence of factors, such as the algorithm complexity, the critical performance requirements and other restrictions imposed by the application hardware, makes the software development to slowly evolve. Finally, when a project is over, its software is already obsolete or completely incompatible for use in other projects, with a new hardware. This work presents a possible solution to these problems, through a software framework for real time applications in Power Systems. Through a block based data stream description metalanguage, and compiling and interpreting tools, this framework allows the application design, implementation and testing procedures to be abstracted from the development of other device parts, permitting a systematic and modular project, the code reuse in the future, easy algorithm maintenance and the execution of cross-platforms tests with predictable results. The framework was created and tested in Power System scenarios, especially in the construction of a digital protection overcurrent relay, with data acquisition through the IEC 61850 process bus. However, the entire methodology of this study could be applied to any other related area, by extending its metalanguage with the appropriate building blocks.