Aplicação do algoritmo bioinspirado Novel Bat Algorithm na parametrização dos controladores suplementares de amortecimento e dispositivo FACTS GUPFC

Abstract

Este trabalho apresenta o Novel Bat Algorithm com uma nova técnica para realizar o ajuste coordenado dos parâmetros de controladores suplementares de amortecimento (Estabilizadores de Sistemas de Potência e do conjunto Generalized Unified Power Flow Controller – Power Oscillation Damping) em sistemas elétricos de potência multimáquinas. O objetivo principal é inserir amortecimento adicional aos modos oscilatórios de baixa frequência e, consequentemente, garantir a estabilidade do sistema elétrico frente a pequenas perturbações. Para representar o sistema elétrico de potência será utilizado o Modelo de Sensibilidade de Potência. Desse modo, todos os seus dispositivos e componentes foram modelados por injeções de potência. Análises estáticas e dinâmicas foram realizadas em dois sistemas teste, sendo: o Sistema Simétrico de Duas Áreas e o Sistema New England. A eficiência do dispositivo FACTS Generalized Unified Power Flow Controller atuando em conjunto com uma estrutura de controle baseada em controladores Proporcional – Integral foi criteriosamente avaliada para o controle de fluxos de potências ativa e reativa, para a melhoria do perfil de tensão do sistema elétrico e na redução das perdas no sistema de transmissão. O desempenho do Novel Bat Algorithm, no que concerne ao ajuste dos parâmetros dos controladores, foi comparado a outros quatro algoritmos bio-inspirados bastante difundidos na literatura: Particle Swarm Optimization, Bacterial Foragim Optimization, Bat Algorithm e o Algoritmo Genético com Elitismo. Os resultados demonstraram que o Novel Bat Algorithm foi mais eficiente que as demais técnicas avaliadas, obtendo soluções com amortecimento satisfatório, mesmo quando variações nos cenários de carregamento do sistema são consideradas, sendo, portanto, credenciado como ferramenta promissora para a análise da estabilidade a pequenas perturbações em sistemas elétricos de potência multimáquinas.

This work presents the Novel Bat Algorithm as a new technique for the to perform the coordinated tuning of the parameters of the supplementary damping controllers (Power Systems Stabilizers and Generalized Unified Power Flow Controller - Power Oscillation Damping) in multi-machine electric power systems. The main objective is to insert damping to low-frequency oscillations and thus ensure the stability of the electrical system against minor disturbances. The Power Sensitivity Model is used to represent the system. Thus, all devices and their components are modeled by power injection. Static and dynamic analyzes were performed in the two systems: the two-areas symmetric, and the New England. The performance of the proposed methodology (Novel Bat Algorithm), for tuning of the parameters of the controllers was compared to four other algorithms, presented in the literature: The Particle Swarm Optimization method, Bacterial Foraging Optimization method, Bat Algorithm method and a Genetic Algorithm with elitism. The results demonstrated that the Novel Bat Algorithm was more effective than the other techniques presented, generating robust solutions when variations on the scenarios of loads were considered, and therefore accredited it as a tool in the analysis of the study of small-signal stability.