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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2007.tde-11092007-155259
Document
Author
Full name
Daniel Barbosa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2007
Supervisor
Committee
Coury, Denis Vinicius (President)
Moreira, Fernando Augusto
Vieira Júnior, José Carlos de Melo
Title in Portuguese
Estimação da freqüência em sistemas elétricos de potência através de filtragem adaptativa
Keywords in Portuguese
ATP
Estimação da freqüência
Filtro adaptativo
Mínimos quadrados
Proteção digital
Sistema elétrico de potência
Variação da freqüência
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta um método para a estimação da freqüência em sistemas elétricos de potência utilizando filtros adaptativos baseados no algoritmo dos mínimos quadrados (LMS - least mean square). A análise do sistema de potência é realizada através da conversão das tensões trifásicas em um sinal complexo pela aplicação da transformada 'alfa''beta', cuja forma complexa foi direcionada ao algoritmo de filtragem adaptativa. O método é baseado na aplicação da filtragem adaptativa para a realização de rastreio do sinal de entrada, o que permite verificar o seu comportamento variante no tempo. O algoritmo proposto foi testado através de formas de ondas geradas com o software Matlab e de simulações realizadas através do software Alternative Transients Program (ATP). É importante salientar que nas simulações do ATP foram modelados diversos equipamentos que constituem o sistema elétrico de potência, incluindo um gerador síncrono com regulação de velocidade, linhas de transmissão com variação em freqüência e transformadores de potência com suas respectivas curvas de saturação. Estas modelagens tiveram por objetivo gerar dados das mais diversas e distintas situações para a verificação e análise da metodologia proposta. Os resultados da pesquisa mostram a excelência na aplicabilidade do algoritmo proposto na estimação da freqüência de um sistema elétrico, mesmo com sinais ruidosos, além do rastreio fiel da freqüência em situações de manobra e operação. Alguns dos resultados apresentados comparam as estimações obtidas pela técnica proposta em relação às estimações de um determinado relé comercial, habilitado à supervisão da freqüência.
Title in English
Frequency estimation in power system through adaptive filtering
Keywords in English
Adaptive filter
ATP
Digital protection
Frequency estimation
Frequency variation
Least mean square
Power system
Abstract in English
This work presents a method for frequency estimation in power systems using adaptive filters based in the algorithm of least mean square (LMS). The analysis of the power system is made through the conversion of the three-phase voltages in a complex signal with the application of 'alfa''beta' transform, whose complex form was directed to the algorithm of adaptive filtering. The method is based on the application of the adaptive filtering for tracking the input signal, and it allows verifying its variant behavior in time. The algorithm was tested through waveforms generated by Matlab software and simulations carried out through Alternative Transients Program (ATP) software. It is important to point out that in the simulations using ATP many diferent power system equipments had been modeled, including a synchronous generator with speed regulation, transmission lines with variation in frequency and power transformers with their saturation curves. The objective of these tests was to generate data for diverse and distinct situations for the verification and the analysis of the proposed methodology. The results of the research show the excellence in the applicability of the algorithm considered in frequency estimation of an electrical system, even with noisy signals, as well as the tracking of the frequency during operation. Some of the results are compared to the ones presented by a commercial relay set to track frequency.
 
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Barbosa_Daniel.pdf (4.21 Mbytes)
Publishing Date
2007-09-24
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • BARBOSA, Daniel, et al. Digital frequency relaying based on the modified least mean square method [doi:10.1016/j.ijepes.2009.07.009]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems [online], 2010, vol. 32, n. 3, p. 236-242.
  • BARBOSA, Daniel, et al. Filtragem adaptativa para a estimação da freqüência em sistemas elétricos de potência [doi:10.1590/S0103-17592008000200010]. Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica [online], 2008, vol. 19, n. 2.
  • BARBOSA, Daniel, et al. A modified least mean square algorithm for adaptive frequency estimation in power systems [doi:10.1109/PES.2008.4596771]. In 2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century [online], Pittsburgh, PA, USA, 2008. Pittsburgh, PA, USA : IEEE, 2008. p. 1-6. ISBN 978-1-4244-1905-0.
  • BARBOSA, Daniel, et al. A Modified Least Mean Square Method Applied to Frequency Relaying. In GARCIA, Lino. Adaptive Filtering Applications [online]. Editor. 1 ed.. Rijeka - Croatia : InTech - Open Access Publisher, 2011. chap. 17. p. 365-380. Electrical and Electronic Engineering. [cited 2011-10-11]. Available from : <http://www.intechopen.com/articles/show/title/a-modified-least-mean-square-method-applied-to-frequency-relaying>
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