According to the proposed definition and classification of power system stability addressed by IEEE and CIGRE Task Force, voltage stability refers to the stability of maintaining the steady voltage magnitudes at all buses in a power system when the system is subjected to a disturbance from a given operating condition (OC). Cascading outage due to voltage collapse is a probable consequence during insecure voltage situations. In this regard, fast responding and reliable voltage security assessment (VSA) is effective and indispensable for system to survive in conceivable contingencies. This paper aims at establishing an online systematic framework for voltage security assessment with high-speed data streams from synchrophasors and phasor data concentrators (PDCs). Periodically updated decision trees (DTs) have been applied in different subjects of security assessments in power systems. However, with a training data set of operating conditions that grows rapidly, re-training and restructuring a decision tree becomes a time-consuming process. Hoeffding-tree-based method constructs a learner that is capable of memory management to process streaming data without retaining the complete data set for training purposes in real-time and guarantees the accuracy of learner. The proposed approach of voltage security assessment based on Very Fast Decision Tree (VFDT) system is tested and evaluated by the IEEE 118-bus standard system. / Master of Science / Voltage security is one of the most critical issues in the power systems operation. Given an operating condition (OC), Voltage Security Assessment (VSA) provides a tool to access whether the system is capable to withstand disturbances if there is one or more than one elements is not functioning appropriately on the power grid. Traditional methods of VSA require the knowledge of network topologies and the computational contingency analysis of various circumstances. With trained models, decision-tree-based VSA is able to assess the voltage security status by collectible measurements among the system in a real-time manner. The system topology may alter over and over by system operators in order to meet the needs of heavy load demand and power quality requirements. The proposed approach based on Very Fast Decision Tree (VFDT) system is capable of updating trained decision-tree models regarding to changes of system topology. Therefore, the updated decision-tree models is able to handle different system topology and to provide accurate security assessment of current OC again.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-03-21T17:50:55Z No. of bitstreams: 1 thiagoresendedealmeida.pdf: 4974622 bytes, checksum: 0f8c86117d7625e1546498cd6c17f367 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T02:16:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagoresendedealmeida.pdf: 4974622 bytes, checksum: 0f8c86117d7625e1546498cd6c17f367 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T02:16:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagoresendedealmeida.pdf: 4974622 bytes, checksum: 0f8c86117d7625e1546498cd6c17f367 (MD5) Previous issue date: 2013-10-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O principal objetivo deste trabalho é avaliar a influência da variação dos parâmetros da rede elétrica em função da frequência do sistema em estudos relacionados à avaliação da segurança de tensão de Sistemas Elétricos de Potência (SEP). Neste sentido, é proposta uma alteração na formulação denominada Fluxo de Potência com Regulação Primária. Tal formulação representa uma modelagem alternativa do problema de Fluxo de Potência, onde a frequência do sistema pode ser estimada com precisão satisfatória. É importante destacar que a metodologia proposta neste trabalho mantém a formulação full Newton do problema. A partir deste contexto são consideradas as variações dos parâmetros da rede, tais como shunts de barra, shunts de linha e o modelo de Linhas de Transmissão e Transformadores, tornando estes parâmetros dependentes com os desvios de frequência do sistema. É também realizada uma avaliação das cargas tipo motor de indução. Assim como os parâmetros da rede, os parâmetros do motor de indução são modificados de acordo com os desvios de frequência do sistema. Em seguida são desenvolvidos estudos de avaliação da segurança de tensão a partir do desenvolvimento e implementação de um Fluxo de Potência Continuado modificado e de uma formulação alternativa do problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO). A partir dessas ferramentas é possível avaliar a variação da frequência do sistema em função do aumento do seu carregamento. Também são feitas análises a partir dos autovalores da matriz Jacobiana do método proposto. Finalmente são utilizados cinco sistemas de pequeno e médio portes para a validação da metodologia proposta. Além de dois sistemas tutoriais de pequeno porte, é utilizado o sistema 16 Barras, que é um sistema criado a partir de dados reais e condições operativas encontradas no Sistema Interligado Nacional (SIN), os sistemas New England e IEEE-118 Barras, que são sistemas testes normalmente utilizados na literatura. O programa ANATEM, desenvolvido pelo CEPEL, é utilizado de forma a validar os desenvolvimentos realizados neste trabalho. / The main objective of this work is to evaluate the influence of varying the network parameters depending on the system frequency in studies related to the voltage security assessment of Electric Power Systems. In this sense, it is proposed a modification in the formulation of the called Governor Power Flow. Such formulation represents an alternative modeling of the power flow problem, where the system frequency can be estimated with satisfactory accuracy. It is important to highlight that in this work the proposed methodology retains full Newton formulation of the problem. From this context it is considered variations of the network parameters, such as shunt devices (capacitors and reactors) and equivalent models of transmission lines and transformers, making them dependent parameters with frequency system. It is also studied the induction motor modeling. As the network parameters, the parameters of the induction motor are modified according to the deviation of system frequency. Then voltage security assessment studies are carried out through the development and implementation of a Modified Continuation Power Flow and an Optimal Power Flow. Using these tools it is possible to evaluate the system frequency variation due to the increase of the system loading. Analyzes are also made using the eigenvalues of the Jacobian matrix associated with the proposed methodology. Finally six systems of small and medium scale are used in validation process of the proposed methodology. In addition to two tutorials small systems are used a 16 buses test system, which is created from real data and operating conditions found in the Interconnected Brazilian System, the well know New England system and the IEEE-118 buses test systems, which are systems commonly used in the literature. The ANATEM program, developed by CEPEL, is used to validate the developments made in this work.

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.