Estágio realizado na Self Energy e orientado pelo Eng.º Pedro Manuel Pereira Fonseca Santos / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Instituto Politécnico de Leiria. 2009

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Fernando Pires Maciel Barbosa

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T00:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:02:52Z : No. of bitstreams: 1 170964.pdf: 3996205 bytes, checksum: 57ef03befbe88ec8a3a07c302dad9fb3 (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia para a determinação de diagramas de bifurcação em sistemas elétricos de potência reais. Esta metodologia prevê a determinação dos pontos de equilíbrio de um sistema elétrico a partir do seu conjunto de equações algébrico-diferencial, em que os valores de referência dos reguladores automáticos de tensão e outros controladores sejam mantidos constantes ao longo de toda a análise efetuada. Este procedimento permite que as curvas potência/tensão obtidas sejam equivalentes aos diagramas de bifurcação da teoria de bifurcações, tornando a análise coerente com esta. A proposição de análise de sistemas reais, por outro lado, fundamenta-se no uso de uma modelagem realista dos componentes que possuem uma participação decisiva no processo de instabilidade de um sistema, tais como reguladores de tensão, limitadores de sobrecorrente de campo, limitadores de subcorrente de campo e compensadores de corrente reativa. A metodologia proposta é utilizada na simulação de dois sistemas elétricos. O primeiro, refere-se a um sistema hipotético de 3 barras, útil para a compreensão de alguns fenômenos relacionados ao processo de instabilidade de um sistema elétrico. O segundo sistema refere-se ao sistema sul brasileiro reduzido, com a representação de 213 barras e 20 geradores. Os geradores deste sistema possuem representação detalhada de RATs, ESPs, limitadores de tensão e corrente de campo, bem como limites de corrente de armadura. Os resultados obtidos e apresentados através de diversas figuras demonstram a importância da modelagem proposta no processo de identificação de margens de estabilidade realistas para um sistema elétrico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T23:11:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:05:52Z : No. of bitstreams: 1 191506.pdf: 4715798 bytes, checksum: 1dc4073ef22b8d9b7602f149ab0f484e (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-16T04:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T17:20:34Z : No. of bitstreams: 1 84643.pdf: 3005294 bytes, checksum: 56179868e12b89b77600ae5d5862c515 (MD5) / A presente dissertação apresenta um método de ajuste dos parâmetro dos sinais estabilizadores de sistemas de potência (ESP) derivados da velocidade e da potência elétrica em sistemas de potência multimáquinas. O ajuste é feito de forma coordenada, considerando as interações dinâmicas entre as máquinas, e visa posicionar os auto-valores associados aos modos eletro-mecânicos instáveis ou pouco amortecidos do sistema. A estrutura de controle adotada e descentralizada, isto é, composta de controladores locais (ESP's) que medem saídas locais e atuam somente sobre entradas locais. O método para posicionamento de pólos é interativo sendo que, em cada iteração, os valores de todos os controladores selecionados são ajustados. Considera-se que o numerador da função de transferência do ESP é quadrático, admitindo-se tanto o caso de zeros reais quanto de zeros complexos. Neste último caso, o problema de determinação dos parâmetros da função de transferência do ESP torna-se subdeterminado, e uma técnica de projeções ortogonais é aplicada para determinar o ajuste que apresenta o mínimo desvio em relação a um ajuste proposto. O método também permite o ajuste dos parâmetros dos ESP's quando o número de estabilizadores é menor do que o número de máquinas, dada a seleção prévia das máquinas a serem equipadas com ESP. A validação do método proposto é feita através de sua aplicação a três sistemas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T17:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276684.pdf: 2364541 bytes, checksum: a3dc48589dd0235134ca3614e4982ff4 (MD5) / O presente trabalho de dissertação aborda o uso de dados de medição fasorial sincronizada para o gerenciamento de ações de controle contra instabilidades que possam ser causadas por grandes perturbações nos Sistemas de Energia Elétrica (SEE). Os dados dos Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (SPMS - Synchronized Phasor Measurement System) foram emulados a partir de simulações da dinâmica ele-tromecânica do sistema elétrico brasileiro para o caso de contingências no sistema de transmissão de Itaipu em 60 Hz (tronco de 765 kV). Tais contingências podem originar perdas de sincronismo, colapsos de frequência ou afundamentos de tensão no sistema elétrico brasileiro. O Sistema Especial de Proteção (SEP) proposto neste trabalho visa evitar estes fenômenos e atender ainda a um conjunto de critérios dinâmicos definidos pelo Operador Nacional do Sistema (ONS). O cumprimento desta tarefa foi obtido pela concepção de três formas de controle: ações de malha aberta com arquitetura baseada em eventos, que constam de uma agenda de alívio de geração baseada na diferença angular entre subestações como indicativo do carregamento do sistema; ações de ma-lha fechada com arquitetura baseada na resposta eletromecânica do sistema frente a distúrbios no tronco de 765 kV, que constam na construção do equivalente máquina-barramento infinito do sistema e na identificação do risco de perda de sincronismo em tempo real; e ações em malha fechada baseadas no monitoramento de grandezas elé-tricas das Unidades Geradoras (UG) de Itaipu 60 Hz e do tronco de 765 kV, que objeti-vam garantir que o sistema obtenha o desempenho requerido frente aos distúrbios es-pecificados. O SPMS proposto considera unidades de medição fasorial (PMU - Phasor Measurement Unit) em 36 gerações equivalentes do modelo eletromecânico considera-do, e nas subestações do tronco de 765 kV. Através de simulações de casos hipotéticos e de um estudo de caso foi observado que a utilização de dados sistêmicos, assim co-mo aqueles originados de SPMS, permite ações de controle mais seletivas quando comparadas às tradicionais ações de controle baseadas em eventos e simulações off-line, evidenciando ser potencialmente promissor a utilização dos SPMSs no SEP insta-lado no tronco de 765 kV. / This work investigates the influence of the Instrumentation Channels (ICs) in the synchronized phasor measurement accuracy. Studies are addressed to accuracy of ICs, in steady state, and modeling of its elements: Coupled Capacitive Voltage Transformers (CCVTs) Current Transformers (CTs), and control cables. The problem of error in current measurement under conditions of low loading of Transmission Lines (TL) is highlighted, as well as the importance of the burden on the accuracy of phasor measurements. The application of different methodologies for power flow calculation in TL and its parameters calculation are also investigated. Those studies are complemented by sensitivity analysis of these methodologies against phasor errors. Finally, a performance analysis involving the SPMS MedFasee Eletrosul prototype is presented, focusing on the detection and compensation of errors introduced by the phasor ICs involved. The presence of significant errors in the module and phasor angle is verified, depending on the loading level of the TL and the peculiarities of ICs. These characteristics are confirmed by sensitivity analysis applied to real cases.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:14:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246963.pdf: 1135305 bytes, checksum: f48e80e90836ac7e897fb0f4149c36b6 (MD5) / O objetivo desta dissertação é examinar diversos métodos existentes para a alocação ótima dos requisitos dos serviços ancilares de reserva em sistemas de potência, tanto do ponto de vista teórico quanto no que se refere à suas implementações computacionais e propriedades. Considera-se uma estrutura de mercado competitiva, onde os agentes participantes ofertam lances de quantidade e preço. A liquidação é feita através de leilões e os requisitos de cada mercado são estabelecidos pelo operador independente do sistema. Objetiva-se comparar diferentes métodos de liquidação, onde a função objetivo e a forma de remuneração dos agentes selecionados diferem em cada estrutura. São considerados três mercados de reservas operativas qualificadas hierarquicamente: regulação, reserva girante e reserva não-girante. A interação entre os mercados é possível nos algoritmos implementados, quando implicar em menores custos na solução final, desde que respeitando a hierarquia estabelecida. As taxas de rampa para tomada de carga também são consideradas. Especificamente são apresentados três métodos para estabelecer a liquidação dos requisitos de cada mercado de forma ótima: Mínimo Custo Social Revelado, Comprador Racional e Pagamento Conforme a Oferta. Um sistema-teste com seis agentes geradores é utilizado para gerar estudos de casos retratando situações típicas e os resultados correspondentes são analisados no decorrer do trabalho. As análises são feitas considerando um cenário de demanda fixa e também o atendimento a uma curva de demanda baseando-se em uma curva de carga. The objective of this work is to examine distinct methods recently proposed for ancillary service procurement in the context of reserves for both regulation and reliable operation of electric power systems. Both theoretical properties and computational implementation of such methods are considered. A competitive market structure is assumed where participants make bids composed of quantity (in MW) and price to the market operator. The reserve market requirements are established by the operator, and markets are cleared through auction mechanisms. Several methods for market clearing are evaluated, where the objective function and the way the participants are remunerated characterize each structure. Three reserve markets are considered, in hierarchical order: regulation, spinning reserve and non-spinning reserve. Interactions between markets are possible whenever that leads to more efficient solutions, respecting the above hierarchical order. Generating unit ramping rates are also taken into account. Specifically, three clearing methods for reserve markets are examined, namely, Minimum Revealed Social Cost, Rational Buyer and Pay-as-Bid. A test system involving six generating agents is employed to carry out typical study cases, whose results are analysed in this thesis. Such studies consider both a fixed demand scenario and the provision of reserves following time-varying reserve requirements which follow a typical daily load curve.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:04:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248434.pdf: 3766643 bytes, checksum: 576aa30dca25990f1a0d9c6f70e06112 (MD5) / O presente trabalho apresenta um estudo do estado da arte sobre Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (SPMS - Synchronized Phasor Measurement System), com ênfase em suas potenciais aplicações, e o desenvolvimento de metodologias para análise do comportamento dinâmico de Sistemas de Energia Elétrica (SEE), utilizando métodos paramétricos. A análise do estado da arte apresenta uma revisão teórica sobre as principais aplicações de SPMS, as quais foram categorizadas em: básicas; de monitoramento; de controle-proteção; e especiais. Destacam-se algumas experiências práticas, bem como uma síntese do estágio de desenvolvimento de tais aplicações, em diversos países. Descrevem-se ainda algumas experiências envolvendo a tecnologia de medição fasorial no Brasil. Em relação à análise da dinâmica de SEE, apresenta-se uma metodologia baseada no método de Prony e nos modelos Auto-Regressivo (AR) e Auto-Regressivo de Média Móvel (ARMA). Esta metodologia é utilizada para a identificação e a caracterização de oscilações eletromecânicas, em termos de freqüência de oscilação, taxa de amortecimento, fatores de participação e mode shapes. São realizadas simulações e estudos de caso com dados reais do Sistema Interligado Nacional (SIN), baseado em registros de um protótipo de Sistema de Medição Fasorial Sincronizada. Os resultados obtidos demonstram o grande potencial de SPMS, assim como o bom desempenho da metodologia implementada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:17:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 250086.pdf: 1000379 bytes, checksum: 6a4ae3a6aa7d1f247fe2f7de2106e9c4 (MD5) / Esta dissertação apresenta contribuições à análise dos métodos de fluxo de carga de varredura aplicados às redes primárias de distribuição radiais e fracamente malhadas, com foco no método de soma das correntes e soma das potências. Destaca-se como contribuição, uma nova abordagem para o cálculo do fluxo de carga baseada no método de soma das potências, e na utilização da técnica de rotação de eixos. Desenvolveu-se também um método de varredura para aplicações em redes fracamente malhadas, considerando-se a representação do efeito capacitivo das linhas de distribuição, reguladores de tensão, bancos de capacitores fixos e automáticos, assim como geração distribuída com controle de tensão na barra de interconexão. Ainda como contribuições, analisaram-se matematicamente as propriedades de convergência dos métodos de soma das correntes e soma das potências, por meio do teorema do ponto fixo para contrações. Apresentam-se condições que se verificaram suficientes para a convergência dos métodos, assim como uma prova formal da convergência do método de soma das correntes, convergência esta independente da escolha da solução inicial. Ademais, deduz-se a taxa de convergência dos métodos, e prova-se a dependência dessas taxas para com o carregamento das redes. Por fim, formulam-se limitantes para com o desvio entre a solução do fluxo de carga e um estado de tensão obtido pelos métodos. Todas as formulações e análises foram validadas em simulações com redes de distribuição obtidas na literatura, assim como redes reais de concessionárias brasileiras.