Análise da estabilidade a pequenas perturbações considerando a atuação dos controladores suplementares de amortecimento ESP e TCSC-POD ajustados por um algoritmo BVNS

Abstract

Neste trabalho, uma técnica baseada na Busca em Vizinhança Variável Básica é apresentada para realizar o ajuste coordenado dos parâmetros dos controladores suplementares de amortecimento Thyristor Controlled Series Capacitor - Power Oscillation Damping e Estabilizadores de Sistemas de Potência, a fim de garantir a estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência. A estratégia do método de ajuste proposto consiste em explorar sistematicamente estruturas de vizinhança atrelada a uma etapa de busca local, tornando possível a obtenção de soluções ótimas e a manutenção da capacidade de evitar a estagnação em um ótimo local. Um modelo do TCSC por injeção de corrente é apresentado e seus coeficientes de sensibilidade de corrente são deduzidos para incorporação ao Modelo de Sensibilidade de Corrente, que é utilizado para representar o sistema elétrico de potência. Com a inclusão da modelagem dos controladores de amortecimento, simulações são realizadas em dois sistemas testes, conhecidos como sistema Simétrico de Duas Áreas e sistema New England. Os resultados obtidos são analisados para melhor compreensão do comportamento do sistema elétrico de potência quando submetido a uma pequena perturbação e da influência dos controladores de amortecimento neste cenário. Os parâmetros dos controladores são ajustados pelo algoritmo Particle Swarm Optimization, por um Algoritmo Genético e, também, pelo método proposto neste trabalho. Os desempenhos individuais dos métodos de ajuste são comparados a fim de concluir sobre a técnica melhor adaptada para este tipo de problema, incluindo a análise de um cenário realístico e de maior complexidade, onde são consideradas variações de carga no sistema. Os resultados mostram que o BVNS tem desempenho superior em relação aos outros métodos aplicados, qualificando o método proposto como uma ferramenta em potencial no ajuste coordenado dos controladores de amortecimento.

In this work, a technique based on Basic Variable Neighborhood Search is presented to perform the coordinated tuning of the parameters of the supplementary damping controllers Thyristor Controlled Series Capacitor - Power Oscillation Damping and Power System Stabilizers in order to guarantee the small-signal stability of the electric power systems. The strategy of the proposed tuning method consists in systematically exploring neighborhood structures followed by a local search stage, making it possible to obtain optimal solutions and to maintain the ability to avoid stagnation in a local optimum. A current injection model for the TCSC is presented and its current sensitivity coefficients are deduced for incorporation into the Current Sensitivity Model, which is used to represent the electric power system. With the inclusion of the damping controllers modeling, simulations are performed on two test systems, known as the Two-Area Symmetric system and New England system. The results obtained are analyzed to better understand the behavior of the electric power system when subjected to a small disturbance and the influence of the damping controllers in this scenario. The controllers parameters are tuned by the Particle Swarm Optimization algorithm, by a Genetic Algorithm and also by the method proposed in this work. The individual performances of the tuning methods are compared in order to conclude on the technique best suited for this type of problem, including the analysis of a realistic and more complex scenario, where load variations are considered in the system. The results show that the BVNS performs better than the other applied methods, qualifying the proposed method as a potential tool in the coordinated tuning of the damping controllers.