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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26040| Título: | Análise modal como ferramenta de análise de segurança estática de tensão em sistemas de potência |
| Título(s) alternativo(s): | Modal analysis based tool for static voltage security assessment in power systems |
| Autor(es): | Weigert, Gabriela Rosalee |
| Orientador(es): | Benedito, Raphael Augusto de Souza |
| Palavras-chave: | Sistemas de energia elétrica - Estabilidade Energia elétrica - Transmissão - Proteção Falhas de energia elétrica Energia elétrica - Produção Sistemas de energia elétrica - Estimação de Estado Análise modal Controle automático Electric power system stability Electric power transmission - Protection Electric power failures Electric power production Electric power systems - State estimation Modal analysis Automatic control |
| Data do documento: | 21-Jul-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | WEIGERT, Gabriela Rosalee. Análise modal como ferramenta de análise de segurança estática de tensão em sistemas de potência. 2021. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. |
| Resumo: | A análise de segurança estática de tensão em sistemas elétricos de potência envolve, além do estudo de estabilidade do ponto de operação em que o sistema se encontra, a análise de contingências e de ações de controle. Dentro da análise de contingências, utilizam-se diversos métodos para filtragem e ranqueamento das contingências selecionadas para o estudo. A fim de reduzir ao máximo o esforço computacional dessas análises, que são realizadas em tempo real, é essencial que a filtragem e ranqueamento de contingências sejam feitos de maneira eficaz, para que as simulações envolvendo modelos mais completos do sistema, e consequentemente dispendiosas, sejam executadas somente para as contingências mais críticas. Uma das métricas mais utilizadas para aferir a respeito da estabilidade de tensão de um sistema é a margem de estabilidade estática de tensão. No entanto, muitos dos métodos de ranqueamento de contingências consolidados na literatura (índice L, FVSI, PI) não são orientados por essa métrica, mas partem de outros tipos de análise mais simplificadas. Por consequência os ranqueamentos e índices obtidos a partir desses métodos nem sempre condizem com a proximidade que cada contingência se encontra da instabilidade, como indica a margem de estabilidade de tensão. Além disso, esses métodos de ranqueamento não têm participação na etapa de análise de ações de controle, sendo necessários outros estudos e índices capazes de sugerir ações de controle ao operador do sistema. Assim, este trabalho propõe uma nova metodologia a ser utilizada como parte do processo de análise de segurança estática de tensão. Utilizando a análise modal da matriz jacobiana das equações de fluxo de potência como ferramenta, propõe-se um método de ranqueamento e filtragem de contingências juntamente com um algoritmo de análise de ações de controle preventivo e emergencial. O intuito do algoritmo de ranqueamento e filtragem é identificar a contingência que levaria o sistema a operar com a menor margem de estabilidade. Aproveitando o resultado do ranqueamento e os fatores de participação levantados pela análise modal, ações de controle preventivo e emergencial são propostas. O objetivo dessas ações é levar o sistema a um estado seguro, ou o mais próximo disso. Para isso, são simuladas ações preventivas no sistema completo, levando em considerações as restrições de operação atuais e sugerindo ações de controle emergenciais a serem implementadas após a ocorrência da contingência. A metodologia proposta foi simulada para os sistemas-teste IEEE 14, 30 e 57 barras, obtendo resultados promissores para o algoritmo de ranqueamento, superando o desempenho dos métodos consolidados na literatura, no que diz respeito à proximidade da contingência à instabilidade. As análises de ação de controle são apresentadas a partir da simulação do sistema 57 barras. Embora não sejam feitas comparações para o algoritmo de controle, o seu desempenho é comentado. |
| Abstract: | Static voltage security assessment in electric power systems comprises stability analysis of the operation point, as well as contingency analysis and the proposition of control strategies. In order to perform contingency analysis, the selected contingencies must be screened and ranked. Contingency evaluation is executed in real-time, thus it is essential to reduce the computational cost of this part of the analysis. Therefore, the stages of contingency screening and ranking must be effective, in order to assure that the simulations involving more complete models are executed only for the most critical cases. One of the most frequent indices that measure voltage instability is the voltage stability margin. Still, most of the contingency ranking methods in literature (L, FVSI, PI) are not based on this indicator, yet are formulated on simpler grounds. Therefore, traditional ranking methods do not necessarily attest about the proximity of each contingency to instability, as does voltage stability margin. In addition, contingency ranking indices are not useful to determine control strategies. Thus, it is necessary to perform complementary analysis in order to suggest control strategies in a traditional contingency analysis method. In this manner, this work proposes a new method to be integrated to the process of static voltage security assessment. A method of contingency screening and ranking is proposed, as well as an analysis of control strategies method. Both tools rely on the modal analysis of the power flow equation’s jacobian matrix. The goal of the proposed screening and ranking algorithm is to indicate the contingency associated with the most critical voltage stability margin. The indices obtained in the contingency analysis stage are kept and reused in the analysis of preventive and emergency control strategies, in order to drive the system to a secure state, or the closer it can get to a secure state. Preventive control strategies are proposed for the complete system, respecting operational limits, while emergency control strategies, to be implemented in a postcontingency situation, are proposed for the contingencies that violate security constraints. The proposed methodology was simulated on IEEE 14, 30 and 57 buses test-systems. The precision of the ranking algorithm was satisfying if compared with literature methods and with voltage stability margin based ranking. Control strategies propositions are presented for the 57 buses system. Even though there were no comparisons with literature control preposition methods, the performance of the proposed algorithm is commented. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26040 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia |
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