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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2009.tde-16112009-152004
Documento
Autor
Nome completo
Ivo Sechi Nazareno
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2009
Orientador
Banca examinadora
Bretas, Newton Geraldo (Presidente)
Alberto, Luís Fernando Costa
Feltrin, Antonio Padilha
Silva, Luiz Carlos Pereira da
Souza, Antonio Carlos Zambroni de
Título em português
Mecanismo de instabilidade devido a grandes perturbações em sistemas elétricos de potência modelados por equações algébrico-diferenciais
Palavras-chave em português
Equações algébrico-diferenciais
Estabilidade transitória
Métodos diretos
Sistemas elétricos de potência
Resumo em português
Nesta pesquisa são analisados os mecanismos que levam um sistema elétrico de potência (SEP) à instabilidade proveniente de uma perturbação de grande porte e as formas de se avaliar diretamente a margem de estabilidade desse sistema quando o mesmo é modelado preservando a estrutura da rede de transmissão. O sistema foi matematicamente modelado por um conjunto de equações algébrico-diferenciais (EAD), que permite modelagens mais compreensivas da carga e da rede e possibilita melhor avaliação da estabilidade de um sistema quando comparado com o modelo de equações diferenciais ordinárias (EDO) utilizado tradicionalmente para o estudo de estabilidade transitória. A avaliação direta da margem de estabilidade do sistema de potência modelado por conjuntos de EAD foi realizada usando métodos diretos de análise com base no conceito de ponto de equilíbrio instável de controle (PEIC). Tais métodos permitem a obtenção da margem deforma local e rápida, sem requerer a integração numérica de equações diferenciais do modelo pós-falta. No entanto, existem alguns problemas abertos para se alcançar a completa fundamentação do método PEIC para modelos de EAD. Assim, neste estudo dá-se um passo nesta direção, mostrando que as definições existentes de PEIC e de outros pontos de interesse podem ser falhas, principalmente quando a trajetória de falta do sistema alcança superfícies singulares. Neste sentido, são propostos a correção destas definições e um método direto de detecção do PEIC. O método proposto é adequado para análise direta de estabilidade angular e de tensão de curto-termos devido a grandes perturbações e capaz de fornecer corretos tempos críticos de abertura e a identificação dos mecanismos de instabilização do sistema de EAD, mesmo quando as trajetórias do sistema alcançam superfícies singulares.
Título em inglês
Instability mechanism due to large disturbances in electric power systems modeled by differential-algebraic equations
Palavras-chave em inglês
Differential-algebraic equations
Direct methods
Electric power systems
Transient stability
Resumo em inglês
This thesis addresses to the mechanisms that lead an electric power system to instability due to large disturbances and to the methods to assess directly the stability margin when the system is modeled preserving the network structure. The system is modeled by a set of differential-algebraic equations (DAE) that permits more comprehensive models for the load and network and provides a better stability margin assessment when compared to the model of ordinary differential equations (ODE) traditionally used for transient stability analysis. The direct assessment of the stability margin was realized using direct methods based on the controlling unstable equilibrium point (CUEP) concept and permits to assess the margin in a local and fast manner, without requires the time integration of the post-fault system differential equations. Nevertheless, some open problems remain to be solved in order to provide a complete foundation of the CUEP method for DAE power system models. In this research a further step is given in this direction, showing that the existent definitions for the CUEP and other interest points may fail, mainly when the fault-on trajectory reaches singular surfaces. In this sense, it is proposed the correction of these definitions and a new CUEP method that is adequate to the angular and voltage short-term direct stability assessment due to large disturbances; capable to provide precise critical clearing times and the identification of the instability mechanisms for the DAE modeled power system, even in the presence of singular surfaces.
 
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Ivo.pdf (4.57 Mbytes)
Data de Publicação
2009-11-24
 
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