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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2020.tde-13102021-095936
Documento
Autor
Nome completo
Murilo Eduardo Casteroba Bento
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2020
Orientador
Banca examinadora
Ramos, Rodrigo Andrade (Presidente)
Affonso, Carolina de Mattos
Alberto, Luís Fernando Costa
Freitas, Francisco Damasceno
Passos Filho, João Alberto
Título em português
Método rápido para análise da segurança dinâmica de sistemas de potência considerando estabilidade a pequenas perturbações e de tensão
Palavras-chave em português
Avaliação de Segurança Dinâmica
Bifurcação de Hopf
Bifurcação Sela-Nó
Estabilidade a Pequenas Perturbações
Estabilidade de Tensão
Incerteza de Direção de Crescimento de Carga
Margem de Estabilidade
Resumo em português
Nos estudos de Estabilidade de Sistemas Elétricos de Potência (SEP), a Margem de Estabilidade de Tensão (MET) é medida como sendo a diferença entre o ponto de máximo carregamento (nariz da curva PV e definida como Bifurcação Sela-Nó (BSN)) numa dada direção de crescimento de carga e o carregamento atual. Entretanto, esta margem pode não refletir adequadamente os verdadeiros limites de carregamento do sistema quando não se consideram instabilidades oscilatórias devido a Bifurcação de Hopf (BH) (perda da Estabilidade a Pequenas Perturbações). Isto ocorre sempre que estes estudos são realizados em modelos estáticos simplificados que não exibem este tipo de mecanismo de instabilidade. Deste modo, estudos considerando apenas a modelagem estática simplificada na análise da Estabilidade de Tensão (ET), apesar de serem adequados para uma parcela de problemas que podem existir em um SEP, não são aplicáveis a outra parcela significativa desse conjunto de fenômenos. Portanto, tendo em vista esta argumentação, esta pesquisa de doutorado propõe inovações nos estudos relacionados a estabilidade de um SEP, a partir de dois aspectos. Para tal um dos objetivos desta pesquisa é avaliar conjuntamente as Margens de Estabilidade de Tensão e a Pequenas Perturbações de um SEP, a partir do desenvolvimento de um procedimento unificado. Em outras palavras, a proposta é de desenvolver um método que consiga calcular uma única margem de estabilidade que já contemple BSN e BH na região de segurança dinâmica. Além disso, informações de grandezas elétricas fornecidas por Unidades de Medição Fasorial de barras selecionadas do sistema permitirão monitorar o SEP e fornecer indicativos de adequação na estimativa atual da margem de segurança citada para a atual direção de crescimento de carga. Caso seja identificada uma violação, a direção de crescimento de carga deve ser atualizada para o novo cenário do sistema de potência e uma nova margem de segurança deve ser obtida. Desenvolver um procedimento de monitoramento da adequação da margem de estabilidade bem como um procedimento de atualização da direção de crescimento de carga também são objetivos da pesquisa de doutorado. Estas informações irão indicar a necessidade de recalcular tal margem para um novo cenário de operação.
Título em inglês
Fast method for dynamic security analysis of power system considering small-signal and voltage stability
Palavras-chave em inglês
Dynamic Security Assessment
Hopf Bifurcation
Load Growth Direction Uncertainty
Saddle-Node Bifurcation
Small-Signal Stability
Stability Margin
Voltage Stability
Resumo em inglês
In Power System (PS) Stability studies, the Voltage Stability Margin (VSM) is measured as the difference between the maximum load point (nose of PV curve and defined as Saddle-Node Bifurcation (SNB)) in a given load growth direction and the current load level. However, this margin may not adequately reflect the true loading limits of the system when oscillating instabilities are not considered due to Hopf Bifurcations (HB) (Loss of Small-Signal Stability). This occurs whenever these studies are performed on simplified static models that do not exhibit this kind of instability mechanism. Thus, studies considering only the simplified static modeling in the Voltage Stability (VS) analysis, although suitable for a portion of problems that may exist in an PS, are not applicable to another significant portion of this set of phenomena. Therefore, in view of this argument, this doctoral research proposes innovations in studies related to the stability of a PS, from two aspects. For this purpose one of the objectives of this research is to jointly evaluate the Voltage Stability Margins and the Small-Signal of a PS, from the development of a unified procedure. In other words, the proposal is to develop a method that can calculate a single stability margin that already includes SNB and HB in the dynamic security region. In addition, information on electrical quantities provided by selected buses that present Phasor Measurement Units will allow to monitor the PS and provide indications of suitability in the current estimate of the security margin cited for the current load growth direction. If a violation is identified, the load growth direction will be updated for the new power system scenario and a new security margin will be obtained. Developing a stability margin adequacy monitoring procedure as well as a load growth direction update procedure are also objectives of the doctoral research. This information will indicate the need to recalculate such a margin for a new operating scenario.
 
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Data de Publicação
2021-10-13
 
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