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Previous issue date: 2018-01-24 / A utilização de estabilizadores de sistemas elétricos de potência é imprescindível para uma operação confiável de sistemas elétricos de grande porte. A maior parte dos estabilizadores atualmente em operação é projetada por meio de técnicas de controle clássico, utilizando modelos linearizados do sistema elétrico. Embora este tipo de estabilizador apresente desempenho satisfatório para o amortecimento das oscilações eletromecânicas inerentes ao sistema de potência, muitos estudos confirmam que a utilização de técnicas de controle
adaptativo, preditivo, robusto e inteligente para a síntese da lei de controle nesses estabilizadores pode produzir resultados ainda melhores.
Neste trabalho é investigado o desempenho de uma estratégia de controle preditivo, do tipo variância mínima, representada em espaço de estados, GMVSS, aplicada ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas de potência interligados. O procedimento de projeto se baseia na premissa de que a estrutura do controlador é herdada do modelo de projeto, onde variáveis de estado estimadas, entram na síntese de uma lei de controle por realimentação de
estados estimados. A complexidade da estrutura do controlador é então ditada pela complexidade do modelo de projeto. Este procedimento difere do original, GMV, via funções de transferência, todavia fornece os mesmos resultados. A contribuição mais significativa de tal estratégia é a simplicidade de projeto devido à ausência da equação Diofantina no
procedimento. A equação Diofantina é resolvida indiretamente e de maneira natural pela própria formulação do problema, a partir do filtro de Kalman obtido de uma representação ARMAX no espaço de estados.
Por fim, a lei de controle sintetizada é aplicada ao sistema não linear por meio de simulações numéricas que utilizam modelos não lineares do sistema, avaliando-se as características de robustez e desempenho do controlador proposto via funções de sensibilidade, diagrama de
Nyquist, mapa de polos e zeros e índices de desempenho para toda a faixa de operação. Os resultados mostram que o estabilizador preditivo é capaz de contribuir positivamente para o amortecimento dos modos de oscilação mais problemáticos, aumentando assim os limites de
estabilidade do sistema de potência. / The use of power system stabilizers is essential for reliable operation of large electrical
systems. Most stabilizers in operation are designed using classical control techniques based
on linearized power systems models. Although this type of stabilizer presents satisfactory
performance for the damping of oscillations inherent in the power system, many studies show
that use of adaptive and intelligent control techniques for the synthesis of the control law in
these stabilizers can produce even better results.
In this work it is investigated the performance of a predictive control strategy, of the
minimum variance control type in the state space, GMVSS, applied to the damping of
electromechanical oscillations in interconnected power systems. The design procedure is
based on the premise that the controller structure is inherited from the design model, where
estimated state variables, come into play in the synthesis of a state feedback control law. The
complexity of the controller structure is then dictated by the complexity of the design model.
This procedure differs from the original transfer function method, GMV, however matching
exactly the same results. The most significant contribution of such a strategy is the simplicity
of design due to the absence of the Diophantine equation in the procedure. The Diophantine
equation is indirectly solved in a natural way by the problem formulation itself, from a
Kalman filter obtained from an ARMAX state space representation.
Finally, the synthesized control law is applied to the nonlinear system by means of numerical
simulations using nonlinear models of the system, evaluating the characteristics of robustness
and performance of the proposed controller via sensitivity functions, Nyquist diagram, poles
and zeros map and performance indexes for the entire operating range. The results show that
the predictive stabilizer is able to contribute positively to the damping of the most problematic
oscillation modes, thus increasing the stability limits of the power system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpa.br:2011/9956 |
| Date | 24 January 2018 |
| Creators | CASTRO, Luís Augusto Mesquita de |
| Contributors | SILVEIRA, Antonio da Silva, ARAÚJO, Rejane de Barros |
| Publisher | Universidade Federal do Pará, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFPA, Brasil, Instituto de Tecnologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | 1 CD-ROM, reponame:Repositório Institucional da UFPA, instname:Universidade Federal do Pará, instacron:UFPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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