Análise dos zeros da FTMA e ajuste de parâmetros de controladores suplementares de amortecimento acoplado ao dispositivo FACTS UPFC

Abstract

Este trabalho trata da análise da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência multimáquinas considerando a atuação de Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESPs) e de controladores do tipo Power Oscillation Damping acoplados a dispositivos FACTS UPFC (conjunto UPFC/POD). Um de seus objetivos é analisar como o posicionamento dos zeros da função de transferência em malha aberta (FTMA) do sistema elétrico de potência influencia na localização e na capacidade dos controladores em introduzir amortecimento às oscilações de baixa frequência. De maneira usual, uma análise de sensibilidade, através do método dos resíduos fornece a localização para instalação do conjunto UPFC/POD e/ou ESP. Entretanto, será mostrado neste trabalho que a quantidade de amortecimento fornecido ao modo eletromecânico de interesse utilizando os controladores suplementares de amortecimento é limitada pelo zero da FTMA do controlador. Desta forma, o ESP ou o conjunto UPFC/POD instalado na melhor localização obtida através do método dos resíduos pode não fornecer o coeficiente de amortecimento desejado ao polo de interesse. Outro objetivo é o ajuste dos parâmetros destes controladores e são utilizadas duas técnicas, sendo uma baseada na compensação de fase e chamada de método dos resíduos. Também é proposta outra forma de ajuste, fundamentada em algoritmos genéticos. Para a execução desses estudos o Modelo de Sensibilidade de Potência é utilizado para a representação do sistema elétrico de potência. Resultados são apresentados para dois sistemas teste: sistema simétrico com 4 geradores, 10 barras e 9 linhas de transmissão e o sistema New England com 10 geradores, 39 barras e 46 linhas de transmissão

This work deals with the small-signal stability analysis of multimachine power systems considering the Power System Stabilizers (PSS) and Power Oscillation Damping (POD) performance. POD is coupled to the FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) UPFC (Unified Power Flow Controller). An analysis of the open-loop transfer function (OLTF) zeros of the electric power systems is carried out aiming to verify the influence of the OLTF zeros placement on the controllers location and ability to introduce damping to low frequency oscillations. In the usual way, a sensitivity analysis, using the residue method, provides the UPFC/POD and/or PSS location. However, will be shown in this work that the damping provided to interest eigenvalue using a supplementary damping controller is limited by the OLTF zeros placement. Thus, the PSS or the UPFC/POD installed in the best location obtained by the residue method cannot provide the desired damping coefficient to the interest pole. Another objective of this work is to evalmate the performance of the controller parameters tuning. Two techniques are used with this objetive. One of then is based on phase compensation and called the residue method. The second one is based on genetic algorithm method. For the execution of these studies the Power Sensitivity Model (PSM) is used to represent the electric power system. Results are presented for two test systems: a test system with 4 generators, 10 buses and 9 transmission lines and the New England System that has 10 generators, 39 buses and 46 transmission lines