Rede neural NARX aplicada ao amortecimento de oscilações de potência
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22693 |
Resumo: | The dynamics of power systems with time-varying and non-linear elements is a complex matter since it involves continuous adjustments among every part for a suitable and efficient performance. Small disturbances in the load variation procedure also routinely occur. Consequently, the controller parameters must be adjusted to the variable conditions. The non-linear autoregressive model with exogenous input (NARX) neural network (NN) has been used in many non-linear dynamic systems. This paper explores the NARX combined with a multiobjective optimization by using genetic algorithms (GAs) to damp local and interarea oscillation modes. The NN model is trained by using a historical database determined by the GA for several load levels. Subsequently, the model can change the stabilizer parameters in real time after the learning phase. This study is used to tune a power system stabilizer (PSS) in a two-area four-machine system. This study is to adjust for the IEEE PSS4b in a system of four machines and two areas. The results of the simulations in the case study demonstrated that the GA-NARX-PSS had the best effects in dampening the oscillations resulting from the disturbances compared to other stabilizer adjustment techniques found in the literature. It was observed that the GA-NARX-PSS damped as oscillations caused by a short circuit with a longer duration than that supported by the PSS tuned with both AG optimization and the whale optimization algorithm (WOA). |
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Rede neural NARX aplicada ao amortecimento de oscilações de potênciaThe NARX neural network to damp power system oscillationsRegulador de tensãoEstabilizadores de sistemas de potênciaRedes neuraisAlgoritmo genéticoAutomatic voltage regulatorPower system stabilizersNeural networkGenetic algorithmCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThe dynamics of power systems with time-varying and non-linear elements is a complex matter since it involves continuous adjustments among every part for a suitable and efficient performance. Small disturbances in the load variation procedure also routinely occur. Consequently, the controller parameters must be adjusted to the variable conditions. The non-linear autoregressive model with exogenous input (NARX) neural network (NN) has been used in many non-linear dynamic systems. This paper explores the NARX combined with a multiobjective optimization by using genetic algorithms (GAs) to damp local and interarea oscillation modes. The NN model is trained by using a historical database determined by the GA for several load levels. Subsequently, the model can change the stabilizer parameters in real time after the learning phase. This study is used to tune a power system stabilizer (PSS) in a two-area four-machine system. This study is to adjust for the IEEE PSS4b in a system of four machines and two areas. The results of the simulations in the case study demonstrated that the GA-NARX-PSS had the best effects in dampening the oscillations resulting from the disturbances compared to other stabilizer adjustment techniques found in the literature. It was observed that the GA-NARX-PSS damped as oscillations caused by a short circuit with a longer duration than that supported by the PSS tuned with both AG optimization and the whale optimization algorithm (WOA).Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqA dinâmica dos sistemas de energia com elementos variáveis no tempo e não lineares torna muito complexo garantir uma operação estável, pois requisita um ajuste contínuo de cada elemento com a finalidade de se obter um desempenho adequado e eficiente. Grandes perturbações como curtos-circuitos, chaveamento de linhas, desconexão de gerador ou perda de grandes blocos de carga podem acarretar oscilações de potência. O controlador mais utilizado para contrapor a estas oscilações é o Power System Stabilizer (PSS). As redes neurais artificiais (RNA) têm sido utilizadas como controle em muitas plantas dinâmicas não lineares. Para tal, esta tese explora a rede neural nonlinear autoregressive exogenous model (NARX) combinada com uma otimização multiobjetivo com a aplicação de algoritmos genéticos (AG) para amortecer as oscilações de potência. O modelo RNA é treinado utilizando um banco de dados determinado pelo AG para vários níveis de carga. Posteriormente, a própria rede pode alterar os parâmetros do estabilizador em tempo real. Uma nova técnica de geração de dados para treinamento da NARX é proposta, a qual necessita de poucos pontos de operação para que a rede neural reconheça os padrões do sistema. Este estudo é aplicado para ajustar o IEEE PSS4b em um sistema de quatro máquinas e duas áreas. Os resultados das simulações no estudo de caso demonstraram que o GA-NARX-PSS apresentou melhores efeitos no amortecimento das oscilações decorrentes das perturbações comparado com outras técnicas de ajuste de estabilizadores presentes na literatura. Observouse que o GA-NARX-PSS amorteceu as oscilações provocadas por curto-circuitos com tempo de duração maiores que o suportado pelo PSS sintonizado tanto com otimização via AG como com o algoritmo whale optimization algorithm (WOA).Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaBernardon, Daniel Pinheirohttp://lattes.cnpq.br/600461227839727Farret, Felix Albertohttp://lattes.cnpq.br/5783619992936443Gastaldini, Cristiane CauduroMarchesan, GustavoResener, MarianaLeborgne, Roberto ChouhyCarbonera, Luis Felipe Bianchi2021-11-03T19:17:58Z2021-11-03T19:17:58Z2020-10-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22693ark:/26339/001300000tzqsporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-11-04T06:04:34Zoai:repositorio.ufsm.br:1/22693Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2021-11-04T06:04:34Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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