Redução de ordem paramétrica de modelos aplicada à análise de estabilidade eletromecânica a pequenos sinais em sistemas de potência

• Main Author: Ismael Acle, Yussef Guardia
• Other Authors: Freitas, Francisco Damasceno
• Language: Portuguese
• Published: 2017
• Subjects: Matriz elétrica; Estabilidade eletromecânica; Sistemas de potência
• Online Access: http://repositorio.unb.br/handle/10482/24577

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. === Submitted by Raquel Almeida ([e-mail]) on 2017-07-20T11:49:38Z No. of bitstreams: 1 2017_YussefGuardiaIsmaelAcle.pdf: 18039663 bytes, checksum: 0ca2e32421122a2d9861227f7fd69d07 (MD5) === Approved for entry into archive by Raquel Viana ([e-mail]) on 2017-09-19T16:16:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_YussefGuardiaIsmaelAcle.pdf: 18039663 bytes, checksum: 0ca2e32421122a2d9861227f7fd69d07 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-09-19T16:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_YussefGuardiaIsmaelAcle.pdf: 18039663 bytes, checksum: 0ca2e32421122a2d9861227f7fd69d07 (MD5) Previous issue date: 2017-09-19 === Este trabalho propõe, detalha e investiga quatro abordagens para Redução de Ordem Paramétrica de Modelos (ROPM), aplicadas em estabilidade eletromecânica a pequenos sinais de Sistemas de Potência. Cada abordagem é aplicada sobre um sistema na representação de sistema descritor com matriz jacobiana aumentada, resultando em um sistema reduzido com determinados parâmetros de interesse explicitamente acessíveis. O método de Truncamento Balanceado via SLRCF-ADI foi empregado na redução da parte do sistema que não varia com os parâmetros de interesse. A primeira abordagem proposta considera como constantes as matrizes de transformação de ordem, obtidas na redução de ordem de modelo (ROM) em determinada configuração de parâmetros e as reaproveita para gerar modelos reduzidos em outras configurações de parâmetros de interesse. A segunda abordagem retira do sistema as equações e variáveis associadas, no caso, a Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESP), realiza a ROM e, em seguida, utiliza uma metodologia proposta para reacoplar as equações dos ESPs. A terceira abordagem é semelhante à segunda, porém retira do sistema apenas as equações que contém os parâmetros de interesse. A quarta abordagem associa ramos em paralelo a ramos que contenham parâmetros de interesse, realiza a ROM sem estes ramos paralelos, e os reacopla ao sistema reduzido. Testes foram efetuados buscando-se avaliar o desempenho de cada abordagem de redução paramétrica em diferentes circunstâncias. Dada a grande quantidade de variações e graus de liberdade, alguns testes específicos foram selecionados para a avaliação de desempenho. Ao final, as abordagens foram aplicadas no ajuste de ESPs via análise de lugar geométrico das raízes, com finalidade de realocar modos instáveis e pouco amortecidos presentes no sistema. As segunda, terceira e quarta abordagens apresentaram resultados mais do que satisfatórios quanto à suas capacidades de manter resposta em frequência, no tempo e estabilidade de seus modos muito próximos do comportamento do sistema original, a níveis de erro aceitáveis. === This work proposes and investigates four approaches for parametric model order reduction (PMOR), which are applied to the power system small-signal stability problem. Each PMOR approach is determined considering a power system model whose modeling is based on a highly sparse descriptor system representation also known as unreduced Jacobian matrix approach. The problem formulation is established in such way to take into account explicitly accessible parameters of the original problem and a constant portion. This constant part in general has large scale dimension. Balanced Truncation via SLRCF-ADI method was employed for the reduction of the constant part of the system. The first PMOR approach assumes that the transformation matrices to determine the PMOR are constant, because they are computed for fixed parameters. Despite be constant, they are employed to compute MORs for a parameter range around the fixed ones. The second approach considers that the equations and variables associated to a given controller are removed from the full order model (FOM). Then a MOR is computed from the remaining FOM. After this step, the removed equations and preserved variables are reincorporated to the MOR. The third PMOR approach is similar to the second one; however it removes from the FOM only the equations that contain parameters of interest. The fourth approach associates parallel branches to those branches that contain only parameters of interest. Then it is computed the MOR without those parallel branches and finally recouple them to the reduced system. Experiments were performed in a large-scale power system model in order to evaluate each PMOR approach performance. The approaches were employed for tuning Power System Stabilizer (PSS) via Root Locus analysis. The second, third and fourth PMOR approaches presented better performances regarding their capacity to maintain frequency and time responses and modal stability very close to the original system behavior. But the fourth approach presented the best performance regarding parameter range changing and smaller model order than second and third approaches.