Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Neves, Lucas Sales
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-27042022-162432/
Resumo: With the ongoing load increase in current power systems, voltage stability analysis has become an essential tool to ensure that a power system can withstand different loading variations. In this scenario, this work deals with parameter uncertainties and control selection in voltage stability analysis of power systems. The main contributions of this thesis are related to: • Modelling: – A new static power system model is proposed. The new model enables na unified analysis of different voltage instability mechanisms. Specifically, all static bifurcations are transformed into saddle-node bifurcations. – A new model to take parameter uncertainties into account is proposed, where parametric variations are represented by a Brownian motion and the uncertainty region is described by a cone. • Voltage stability margin computation: – A new method for contingency ranking is proposed. The proposed method is both fast and accurate in computing the contingency ranking, and is able to compute different bifurcation types. – A new method is proposed to compute the voltage stability margin. The method is robust to different parameter variation scenarios and is able to compute diferente bifurcation types. The method is also fast, with a execution time equivalent to a few continuation power flow computations.• Voltage stability margin control: A new method is proposed to select control actions which aim for increasing the voltage stability margin. The method takes uncertainties into account, and results show that proposed method is fast on selecting a small number of control actions that are sufficient to increase the voltage stability margin to a predefined value.All propositions were tested by means of several simulations on different test-systems. Implementation results corroborate that the proposed methods are fast and robust, with potential for online voltage stability assessment of large-scale power systems.
id USP_36debb03d964f8908df80d708c93e9b3
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-27042022-162432
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str 2721
spelling Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertaintiesMétodos rápidos de análise de estabilidade de tensão e seleção de controles considerando incertezas de parâmetrosBifurcation surfaceEstabilidade de tensãoIncertezas paramétricasMargem de estabilidade de tensãoParameter uncertaintiesPreventive control selectionSeleção de controles preventivosSuperfície de bifurcaçõesVoltage stabilityVoltage stability marginWith the ongoing load increase in current power systems, voltage stability analysis has become an essential tool to ensure that a power system can withstand different loading variations. In this scenario, this work deals with parameter uncertainties and control selection in voltage stability analysis of power systems. The main contributions of this thesis are related to: • Modelling: – A new static power system model is proposed. The new model enables na unified analysis of different voltage instability mechanisms. Specifically, all static bifurcations are transformed into saddle-node bifurcations. – A new model to take parameter uncertainties into account is proposed, where parametric variations are represented by a Brownian motion and the uncertainty region is described by a cone. • Voltage stability margin computation: – A new method for contingency ranking is proposed. The proposed method is both fast and accurate in computing the contingency ranking, and is able to compute different bifurcation types. – A new method is proposed to compute the voltage stability margin. The method is robust to different parameter variation scenarios and is able to compute diferente bifurcation types. The method is also fast, with a execution time equivalent to a few continuation power flow computations.• Voltage stability margin control: A new method is proposed to select control actions which aim for increasing the voltage stability margin. The method takes uncertainties into account, and results show that proposed method is fast on selecting a small number of control actions that are sufficient to increase the voltage stability margin to a predefined value.All propositions were tested by means of several simulations on different test-systems. Implementation results corroborate that the proposed methods are fast and robust, with potential for online voltage stability assessment of large-scale power systems.Com o aumento de carga nos sistemas de potência atuais, estabilidade de tensão se tornou uma ferramenta essencial para garantir que um sistema de potência pode suportar diferentes variações de carregamento. Neste contexto, este trabalho aborda incertezas de parâmetros e seleção de controles na análise de estabilidade de tensão de sistemas de potência. Esta tese apresenta contribuições relacionadas a: • Modelagem: – A proposição de um novo modelo estático para sistemas de potência. O novo modelo permite uma análise unificada de diferentes mecanismos que podem levar à instabilidade de tensão. Especificamente, todas as bifurcações estáticas são transformadas em bifurcações sela-nó. – Um modelo para tratamento de incertezas é proposto. As variações paramétricas são representadas por um movimento Browniano e a região de incertezas é representada por um cone. • Cálculo da margem de estabilidade de tensão: – Um novo método para análise de contingências foi desenvolvido. O método proposto é preciso no cálculo do ranqueamento das contingências, e é capaz de detectar diferentes tipos de bifurcação. – Um novo método de cálculo da margem de estabilidade de tensão foi proposto. O método é robusto a diferentes cenários de variação paramétrica e é capaz de detectar diferentes tipos de bifurcação. O método também é rápido, com um tempo de execução equivalente a alguns cálculos de fluxo de potência continuado. • Controle da margem de estabilidade de tensão: Um novo método foi proposto para a seleção de ações de controle com o objetivo de aumentar a margem de estabilidade de tensão. O método leva incertezas em consideração, e resultados mostram que o método proposto pode rapidamente selecionar um pequeno conjunto de ações de controle capaz de aumentar a margem para um valor pré-definido. Todas as proposições foram testadas por meio de diversas simulações em diferentes sistemas-teste. Resultados de implementação corroboram que os métodos propostos são rápidos e robustos, com potencial para avaliação em tempo real de estabilidade de tensão em sistemas de grande porte.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPAlberto, Luís Fernando CostaNeves, Lucas Sales2022-03-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-27042022-162432/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2022-04-29T12:15:50Zoai:teses.usp.br:tde-27042022-162432Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-04-29T12:15:50Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
Métodos rápidos de análise de estabilidade de tensão e seleção de controles considerando incertezas de parâmetros
title Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
spellingShingle Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
Neves, Lucas Sales
Bifurcation surface
Estabilidade de tensão
Incertezas paramétricas
Margem de estabilidade de tensão
Parameter uncertainties
Preventive control selection
Seleção de controles preventivos
Superfície de bifurcações
Voltage stability
Voltage stability margin
title_short Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
title_full Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
title_fullStr Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
title_full_unstemmed Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
title_sort Fast methods for voltage stability analysis and control selection considering parameter uncertainties
author Neves, Lucas Sales
author_facet Neves, Lucas Sales
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Alberto, Luís Fernando Costa
dc.contributor.author.fl_str_mv Neves, Lucas Sales
dc.subject.por.fl_str_mv Bifurcation surface
Estabilidade de tensão
Incertezas paramétricas
Margem de estabilidade de tensão
Parameter uncertainties
Preventive control selection
Seleção de controles preventivos
Superfície de bifurcações
Voltage stability
Voltage stability margin
topic Bifurcation surface
Estabilidade de tensão
Incertezas paramétricas
Margem de estabilidade de tensão
Parameter uncertainties
Preventive control selection
Seleção de controles preventivos
Superfície de bifurcações
Voltage stability
Voltage stability margin
description With the ongoing load increase in current power systems, voltage stability analysis has become an essential tool to ensure that a power system can withstand different loading variations. In this scenario, this work deals with parameter uncertainties and control selection in voltage stability analysis of power systems. The main contributions of this thesis are related to: • Modelling: – A new static power system model is proposed. The new model enables na unified analysis of different voltage instability mechanisms. Specifically, all static bifurcations are transformed into saddle-node bifurcations. – A new model to take parameter uncertainties into account is proposed, where parametric variations are represented by a Brownian motion and the uncertainty region is described by a cone. • Voltage stability margin computation: – A new method for contingency ranking is proposed. The proposed method is both fast and accurate in computing the contingency ranking, and is able to compute different bifurcation types. – A new method is proposed to compute the voltage stability margin. The method is robust to different parameter variation scenarios and is able to compute diferente bifurcation types. The method is also fast, with a execution time equivalent to a few continuation power flow computations.• Voltage stability margin control: A new method is proposed to select control actions which aim for increasing the voltage stability margin. The method takes uncertainties into account, and results show that proposed method is fast on selecting a small number of control actions that are sufficient to increase the voltage stability margin to a predefined value.All propositions were tested by means of several simulations on different test-systems. Implementation results corroborate that the proposed methods are fast and robust, with potential for online voltage stability assessment of large-scale power systems.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-03-11
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-27042022-162432/
url https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-27042022-162432/
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1815257408583237632