Cálculo de equivalente de rede elétrica para avaliação do risco de instabilidade de tensão em tempo real por meio de curvas PV e VQ
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/51444 |
Resumo: | Esta tese de doutorado tem por objetivo apresentar uma metodologia para cálculo de equivalentes de redes elétricas apropriados para avaliação do risco de instabilidade de tensão, em tempo real, por meio da análise das curvas PV e VQ. Para cumprir tal objetivo, duas linhas de pesquisa são identificadas: determinação de equivalente de rede visto de um barramento e análise de margens de estabilidade de tensão em tempo real a partir da aplicação dos equivalentes calculados. Na primeira linha, o principal avanço consiste em mostrar que a modelagem dos geradores no cálculo dos equivalentes impacta a avaliação do risco de instabilidade de tensão, deixando este de ser atribuído somente ao aumento do carregamento do sistema. Os parâmetros internos dos geradores são obtidos por meio da solução de problema de otimização não linear restrita, a qual disponibiliza os valores da fonte de tensão e das reatâncias dos eixos direto e em quadratura a serem inseridos em matriz de admitâncias de barras modificada. É aplicado à matriz modificada o método domain decompositon para possibilitar análises em barramentos de interesse, reduzindo o custo computacional na monitoração do sistema. O trabalho investiga diversas abordagens dedicadas à construção de equivalentes de redes elétricas em tempo real, baseados em medições locais no barramento, diante da carência de simulações nesse ambiente. Com relação à segunda linha de pesquisa, apresentam-se as margens de tensão e de potência reativa nas curvas PV e VQ, respectivamente, considerando uma distância predeterminada do ponto crítico para estabilidade de tensão. A análise conjunta dessas margens torna clara a distinção de cenários inconclusivos pelas abordagens tradicionais. Todas as análises e discussões apresentadas são realizadas em redes elétricas padronizadas, por meio de simulações desenvolvidas em plataforma própria elaborada durante a pesquisa. |
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Na primeira linha, o principal avanço consiste em mostrar que a modelagem dos geradores no cálculo dos equivalentes impacta a avaliação do risco de instabilidade de tensão, deixando este de ser atribuído somente ao aumento do carregamento do sistema. Os parâmetros internos dos geradores são obtidos por meio da solução de problema de otimização não linear restrita, a qual disponibiliza os valores da fonte de tensão e das reatâncias dos eixos direto e em quadratura a serem inseridos em matriz de admitâncias de barras modificada. É aplicado à matriz modificada o método domain decompositon para possibilitar análises em barramentos de interesse, reduzindo o custo computacional na monitoração do sistema. O trabalho investiga diversas abordagens dedicadas à construção de equivalentes de redes elétricas em tempo real, baseados em medições locais no barramento, diante da carência de simulações nesse ambiente. Com relação à segunda linha de pesquisa, apresentam-se as margens de tensão e de potência reativa nas curvas PV e VQ, respectivamente, considerando uma distância predeterminada do ponto crítico para estabilidade de tensão. A análise conjunta dessas margens torna clara a distinção de cenários inconclusivos pelas abordagens tradicionais. Todas as análises e discussões apresentadas são realizadas em redes elétricas padronizadas, por meio de simulações desenvolvidas em plataforma própria elaborada durante a pesquisa.This dissertation aims at the development of a methodology for determining network equivalents that are suitable for performing voltage stability assessment in real-time through PV and VQ curves. In order to meet this objective, two research lines were identified: the estimation of network equivalent parameters as seen from a chosen bus, and the voltage stability assessment based on the network equivalent approach. Along the first line of research, the main advance demonstrates that the modelling of the generator in the network equivalent significantly influences the risk of voltage instability. The parameters of the generators are obtained by the solution of a restricted nonlinear optimization problem that provides the voltage source, and the reactances in direct and quadrature axes. These reactances are included in a modified nodal admittance matrix. On this matrix, the domain decomposition method is applied for selecting the busses that will be monitored, as well as to reduce computational cost. Additionally, considering the vast literature on the subject of network equivalents for real-time applications and the lack of simulations in the environment in which they are proposed, a comprehensive investigation of this set of methodologies is presented. Following the second line of research, voltage and reactive power margins that consider a predetermined distance to the voltage instability point on PV and VQ curves are proposed. The joint analysis of these margins provides clearer evaluations than those derived through the traditional methodologies, in relation to the risk of voltage instability. The studies in this research are carried out on standardized networks created by the Voltage Stability Task Force.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICAEngenharia elétricaRedes elétricasSistemas de energia elétrica - EstabilidadeEstabilidade de tensãoEquivalentes de redeAvaliação da estabilidade de tensãoTempo realCálculo de equivalente de rede elétrica para avaliação do risco de instabilidade de tensão em tempo real por meio de curvas PV e VQDetermining network equivalent for voltage stability assessment in real-time through PV and VQ curvesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALTese de Doutorado - Fábio Donisete Silva.pdfTese de Doutorado - Fábio Donisete Silva.pdfapplication/pdf8335560https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51444/3/Tese%20de%20Doutorado%20-%20F%c3%a1bio%20Donisete%20Silva.pdfbb2b4b6a1524a3342bb1d65e0146b675MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/51444/4/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD541843/514442023-03-31 14:55:37.756oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-03-31T17:55:37Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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