Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Élcio Precioso de Paiva / Resumo: Este trabalho apresenta estudos referentes à estabilidade a pequenas perturbações do sistema elétrico de potência, considerando a atuação de FACTS para o amortecimento das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência. É abordado o dispositivo FACTS SSSC (Static Synchronous Series Compensator). Para este fim o sistema elétrico é modelado, modificando-se o Modelo de Sensibilidade de Potência para se inserir o compensador. Para melhorar a estabilidade do sistema desenvolvido, controladores são propostos para maximizar o desempenho do dispositivo SSSC, e dessa forma introduzir amortecimento ao sistema elétrico. Acrescenta-se ao modelo desenvolvido os Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESP ou PSS - Power System Stabilizers) e o Power Oscillation Damping (POD), para atuação conjunta com o SSSC. Utilizando os fatores de participação e teoria de resíduos é possível encontrar a melhor localização para instalação dos dispositivos e realizar o ajuste dos parâmetros dos controladores. Simulações são realizadas para dois sistemas teste; um de quatro e outro de dez geradores. A partir dos resultados obtidos conclui-se pela potencialidade da utilização do SSSC para a melhoria da estabilidade a pequenas perturbações do sistema elétrico de potência. / Abstract: This work presents studies to provide damping to low frequencies oscillations of the electrical power systems by FACTS devices, considering SSSC (Static Synchronous Series Compensator). This is developed and implemented using the Power Sensitivity Model for multimachine systems. Afterwards, the SSSC devices are introduced as well as the controllers. The PSS (Power Systems Stabilizers) and POD (Power Oscillation Damping) controllers has been included using the participation factor and residue number theory to examine their best allocation on the electrical power systems. The study is based on modal analysis and time domain simulations using two test systems: four and ten generators. The simulation results show the capability of this method for small signal stability improvement for the electric power systems. / Mestre

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Laurence Duarte Colvara / Banca: Gideon Villar Leandro / Resumo: O principal objetivo deste trabalho é a utilização do modelo de injeção de potência do dispositivo FACTS TCSC (Thyris-tor Controlled Series Capacitor) na análise da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência. Para atingir este objetivo é deduzido o modelo de injeção de potência do TCSC, cujo equacionamento é adicionado ao Modelo de Sensibilidade de Po-tência (MSP), utilizado para representar o sistema elétrico de potência (SEP). Para o amortecimento das oscilações eletromecânicas de baixa frequência do SEP são utilizados dois modelos para os controladores, um que considera somente um ganho proporcional e outro comumente chamado na literatura de controlador suplementar de amortecimento (POD - Power Oscillation Damping) que contém também blocos de avanço- atraso de fase. Ambos os controladores devem atuar em conjunto com o TCSC para fornecer amortecimento ao SEP. Neste trabalho o sinal de entrada para os dois controladores é a variação da potência ativa na linha de transmissão de instalação do TCSC e seus parâmetros são ajustados de duas formas: pelo método dos resíduos e utilizando o toolbox rltool (SISO) do software MATLAB. Para a validação do equacionamento desenvolvido foram realizadas simulações em um sistema de potência simétrico, de duas áreas, composto de 4 geradores e 10 barras / Abstract: This work presents a power injection model for the Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC), a Flexible AC Transmission Systems (FACTS) device, for small signal stability analysis in the electric power systems. To achieve such goal, the TCSC injection power model equations are summed up to the Power Sensitivity Model (PSM) which is used to represent the electric power system (EPS). For the low frequency electromechanical oscillation damping, two models are used to represent the controller: 1. A proportional control and; 2. A supplementary control known as Power Oscillation Damping (POD), which also comprehends lead-lag blocks. Both controllers, previously cited, must work together with the TCSC to damp oscillations in the EPS. In this work, the input signal for both controllers is the real power flow variation in the transmission line where the TCSC is placed and the controllers parameters are adjusted using the residues method and the Matlab toolbox rltool (SISO). Several simulations in a symmetrical, two areas power system, composed of four generators and ten busses, are provided in way to validate the power injection model and are discussed in this work / Mestre

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Laurence Duarte Colvara / Banca: Roberto Apolonio / Banca: Vivaldo Fernando da Costa / Resumo: Este trabalho apresenta estudos referentes à inclusão do dispositivo FACTS STATCOM e a utilização de Redes Neurais Artificiais para o ajuste dos parâmetros de sinais adicionais estabilizantes (PSS's e POD's) no sistema de potência multimáquinas. O objetivo é a melhoria da estabilidade frente às pequenas perturbações do sistema de energia elétrica. O modelo matemático utilizado para o estudo das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de energia elétrica foi o Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP), modificado para permitir a inclusão do dispositivo STATCOM. Este modelo baseia-se no princípio de que o balanço de potência ativa e reativa deve ser satisfeito continuamente em qualquer barra do sistema durante um processo dinâmico. Prosseguindo na realização do trabalho foram desenvolvidos os modelos matemáticos para a inclusão dos PSS's e POD's no sistema elétrico, bem como foi realizada uma discussão a respeito da escolha do local de instalação destes controladores e técnicas clássicas para o ajuste de seus parâmetros. A partir disto foram utilizadas redes neurais artificiais (RNA's) com o objetivo de ajustar os parâmetros dos controladores. A rede utilizada para este fim foi a do tipo Perceptron Multicamadas, sendo utilizado para o seu treinamento o algoritmo Backpropagation. Simulações foram realizadas e os resultados obtidos para os sistemas testes Sul Brasileiro, Simétrico de Duas Áreas e New England são comentados / Abstract: This work presents studies about the inclusion of FACTS STATCOM devices using neural networks tune stability additional signal parameters (PSS's and POD's) on a multi-machine power system. The objective is to improve the stability to small perturbations in electric power systems. The mathematical model used for studying the lower frequency electromechanical oscillations is the Power Sensitivity Model (PSM), modified to allow the inclusion of the STATCOM device. This model is based on the principle that the active and reactive power balance must be continuously satisfied in every bus of the system during the dynamical process. Mathematical models were developed to include the PSS's and POD's on the electrical system, as well as the local to install these control devices and the classical techniques to adjust these parameters. Afterwards, the neural networks were used to adjust the parameters of the controllers. The neural network used is a Perceptron Multi Layer, with the training by backpropagation. Simulations were effectuated for the South Brazilian Power System, the Two Areas Symmetrical Power System and the New England Power System / Doutor

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Igor Kopcak / Resumo: Este trabalho apresenta estudos referentes à modelagem do dispositivo FACTS STATCOM para posterior inclusão nas equações do Modelo de Sensibilidade de Potência multimáquinas. O objetivo final da modelagem é o estudo da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência. São considerados dois modelos para o dispositivo: um primeiro modelo permite apenas a compensação de potência reativa, enquanto que num segundo modelo é possível a compensação tanto de potência ativa como de potência reativa. Também são sugeridos controladores para o dispositivo FACTS STATCOM e, neste trabalho, estes controladores são descritos por blocos de primeira ordem. Com o equacionamento do sistema elétrico realizado, seu modelo é implementado computacionalmente para se efetuar simulações para se avaliar a estabilidade a pequenas perturbações. As simulações estão baseadas na análise no domínio do tempo e no domínio da frequência, utilizando os dois modelos desenvolvidos para o STATCOM. A partir dos resultados obtidos pelas simulações, análises são realizadas, e discutidos os principais aspectos referentes à estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência / Abstract: This work presents studies referred to the modeling of the FACTS STATCOM device to include in multi-machine Power Sensitivity Model equations. The aim is to study electrical system stability under small perturbations. Two models are considered for the device: the first one allows only the reactive power compensation, while the other one allows the reactive or active compensation. Controllers for the FACTS STATCOM device are also suggested, and in this work they are described by first order blocks. As the electrical system equations are finalized, the model is computationally implemented to effectuate simulations and evaluate the stability under small perturbations. The simulations are based on the time and frequency domain using the two models developed for the FACTS STATCOM device. Considering the results obtained by the simulations the analysis are realized and discussed the principal aspects referred to the electrical Power system stability under small perturbations / Mestre

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Wellington Santos Mota / Resumo: O objetivo desta Dissertação de Mestrado é apresentar a possibilidade de fornecer amortecimento às oscilações de baixa freqüência do sistema elétrico de potência através dos dispositivos FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) e UPFC (Unified Power Flow Controller). Para isso realiza-se o desenvolvimento e implementação do Modelo de Sensibilidade de Potência para sistemas multmáquinas. Na seqüência são introduzidos os dispositivos TCSC e UPFC, bem como os seus controladores. Apresentam-se resultados de acordo com a evolução dos modelos que representam os dispositivos FACTS, ou seja, parte-se de uma compensação fixa, passando para um modelo dinâmico de primeira ordem e por fim, é incluído o controlador POD (Power Oscillation Damping). A utilização de sinais locais e remotos para entrada do controlador POD também é analisada. Além disso são mostrados os resultados obtidos pela técnica clássica de introdução de amortecimento através de sinais suplementares (os estabilizadores de sistemas de potência - PSS: Power System Stabilizers). O projeto dos controladores POD e PSS é baseado no método da compensação de fase, utilizando a teoria de controle clássico. Fatores de participação, autovetores, autovalores e resíduos de funções de transferência são utilizados como índices para examinar a melhor alocação dos controladores POD e PSS no sistema elétrico de potência. / Abstract: The objective of this work is to present the possibility to provide damping to low frequencies oscillations of the electrical power systems by FACTS devices (Flexible Alternating Current Transmission System): TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) and UPFC (Unified Power Flow Controller). This is developed and implemented using the Power Sensitivity Model for multimachine systems. Afterwards, the TCSC and UPFC devices are introduced as well as the controllers. Results are presented according to the evolution of the models that represent the FACTS devices, i.e., it starts with a fixed compensation, passing through a first order dynamic model and finally, it is included a POD controller (Power Oscillation Damping). It is also analyzed the inclusion of local and remote signals for the input of the POD controller. Besides, results obtained by classical techniques of introducing damping by supplementary signals (Power Systems Stabilizer - PSS) are shown. The project of POD and PSS controllers are based on the Phase Compensation Method using the classical control theory. Participation Factor like eigenvalues, eigenvectors and transfer function residues are used as index to examine the best allocation of the POD and PSS controllers on the electrical power systems. / Mestre