Avaliação de metodologias para a estimação da resposta de frequência de sistemas elétricos de potência

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Bruno Pinheiro da, 1997-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1401
Resumo: Orientador: Daniel Dotta
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spelling Avaliação de metodologias para a estimação da resposta de frequência de sistemas elétricos de potênciaEvaluation of methodologies for estimating the frequency reponse of electrical power systemsEstimativa de parâmetroIdentificação de sistemasSistemas de energia elétrica - EstabilidadeParameter estimationSystem identificationElectric power systems - StabilityOrientador: Daniel DottaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Os atuais sistemas elétricos de potência vêm caminhando para a sua completa descarbonização. Isso implica na renovação da matriz energética, priorizando as fontes de energia renováveis em detrimento das convencionais fontes baseadas em combustíveis fósseis. Apesar dos grandes ganhos relacionados a questões ambientais, essa renovação introduz questões antes não apresentados na dinâmica do sistema elétrico, destacando-se os problemas relacionados a estabilidade de frequência. A principal questão está relacionada a baixa inércia das fontes de energia solar e eólica, diferentemente dos convencionais geradores síncronos encontrados em plantas hidráulicas e térmicas. Nesse contexto, a diminuição das incertezas relacionadas ao parâmetro de inércia dos geradores, bem como seu monitoramento, é de grande importância para a correta operação e planejamento do sistema. Com base na grande quantidade de dados coletadas pelos WAMS (Wide Area Measurement Systems), o desenvolvimento de métodos baseados em dados para a estimação de parâmetros torna-se uma grande alternativa, dada a sua dispensa do conhecimento detalhado dos modelos matemáticos que compõe o sistema elétrico. Nesse trabalho, uma metodologia baseada em dados é apresentada para a estimação da resposta em frequência dos geradores síncronos utilizando sincrofasores durante operação ambiente e em perturbação. A metodologia consiste em aplicar técnicas de identificação de sistemas para estimar um modelo ARMAX que poderá ser transformado em uma função de transferência que represente a dinâmica de resposta inercial do sistema. O modelo estimado é então utilizado para extração dos parâmetros físicos de inércia; como subproduto, também é possível realizar a estimativa do coeficiente de amortecimento do gerador. O procedimento é estendido para realização das estimações regionais, onde é primeiramente apresentada uma metodologia para identificação de barra piloto no sistema que represente corretamente a frequência do centro de inércia (COI, Center of Inertia) da região. Finalmente, a metodologia é avaliada para dois sistemas, sendo: sistema reduzido com 2 geradores e 5 barras, e o sistema teste IEEE 68 BarrasAbstract: The modern power systems are moving towards to their decarbonization. This implies the renewing of the energy matrix, prioritizing renewable energy sources over conventional sources based on fossil fuels. Despite the great advantages related to environmental issues, this renovation introduces problems that were not previously presented in the dynamics of the power system, highlighting the problems related to frequency stability. The main issue is related to the low inertia of solar and wind sources, unlike the conventional synchronous generators like hydraulic and thermal power plants. In this context, the reduction of uncertainties related to the inertia of the generators, as well as its monitoring, is of great importance for a correct operation and planning of the system. Based on the amount of data measured by WAMS (Wide Area Measurement Systems), the development of data-based methods for parameter estimation becomes a great alternative, due to no need for detailed knowledge of the mathematical models that make up the power system. In this work, a procedure based on the measurements is presented for the estimation of the inertia and damping coefficient of generators, using ambient and ringdown data. The methodology consists basically in using a system identification technique to estimate an ARMAX model that can be transformed into a transfer function that represents the dynamics of the inertial response of the system. The estimated model is then used to extract the inertia parameter; as a by-product, it is also possible to estimate the damping coefficient of the generator. The procedure is extended to carry out regional estimates. A procedure for identifying a pilot bus in the system, that correctly represents the frequency of the center of inertia (COI) of the the region is first presented. Finally, the methodology is evaluated for two systems, namely: a reduced system with 2 generators and 5 buses, and the test system IEEE 68 Buses[s.n.]Dotta, Daniel, 1978-Aquino, Antonio Felipe da Cunha deJardim, Jorge Luiz de AraujoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSilva, Bruno Pinheiro da, 1997-2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (108 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1401SILVA, Bruno Pinheiro da. Avaliação de metodologias para a estimação da resposta de frequência de sistemas elétricos de potência. 2021. 1 recurso online (108 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1401. 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