Development of Wide-Area Control Scheme in Power System Toolbox

Nanni, Marcelo; Bernardo, Raul Torres; Dotta, Daniel

doi:10.1109/isgt-la.2019.8895406

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“…Com o objetivo de avaliar a capacidade das plantas PV de grande porte para auxiliar no amortecimento de oscilações interáreas nos SEPs, foi proposto nesta tese um sistema de controle remoto que utiliza a capacidade de injeção de potência reativa disponível nas plantas PV para e amortecer essas oscilações. Por sua vez, o projeto dos parâmetros de controle proposto, nesta tese, é baseado no algoritmo de otimização não convexo, com restrições de amortecimento, H ∞ -H 2 Fixed Order Optimization (HIFOO), que dispensa conhecimento especial para ser aplicado ao projeto de controladores (NANNI; BERNARDO;DOTTA, 2019). O algoritmo permite o projeto de controladores robustos de baixa ordem, considerando diferentes pontos de operação e de nível de carga, bem como parâmetros de atraso variáveis em medições remotas.…”

Section: Introductionunclassified

Modelagem e análise dos impactos da inserção da planta PV na operação e controle de sistemas elétricos de potência

Nanni

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ResumoO aumento da penetração das fontes de energia renováveis, como a energia solar, está levando o sistema elétrico a enfrentar mudanças singulares em seu comportamento dinâmico. Tornando, assim, necessário avaliar as implicações deste aumento nos problemas de estabilidade dos sistemas de energia, sendo imprescindível que modelos aprimorados destas fontes de energia estejam disponíveis para a realização de novos estudos do sistema elétrico. Propõe-se nesta tese, portanto, estudar os impactos da inserção de plantas fotovoltaicas (PV) de grande porte nas dinâmicas dos sistemas elétricos de potência e avaliar como as plantas PV, quando conectadas diretamente no sistema de transmissão, podem efetivamente contribuir com o amortecimento das oscilações interáreas. Neste contexto, constatou-se a falta de pacotes computacionais, que além de realizar simulações dinâmicas não lineares, determinem o modelo linearizado dos sistemas elétricos. Por este motivo, o modelo genérico de planta PV de última geração, desenvolvido pela Western Electricity Coordinating Council, foi codificado na plataforma de simulação de código aberto Power System Toolbox. Os impactos na dinâmica do sistema elétrico devido ao aumento da penetração de geração solar foram estudados através da análise do sistema linearizado e de simulações não-lineares. Foi avaliado o comportamento dinâmico do sistema elétrico considerando diversos pontos de alocação de plantas PV, níveis de penetração, variação de esquemas de controle e ajustes paramétricos da planta PV. Constatou-se que a inserção de geração solar no sistema de energia pode afetar o amortecimento de oscilações interáreas de forma positiva ou negativa, dependendo do ponto de alocação, penetração e esquemas de controle selecionado. Contudo, o sistema apresentou-se com mais amortecimento quando a planta PV é alocada na região importadora de energia. Com o intuito de auxiliar no amortecimento de oscilações eletromecânicas, foi implementado, nesta tese, um controlador com seu sinal de saída aplicado em plantas PV de grande porte, utilizando como entrada medições locais e remotas. O projeto dos parâmetros do controlador foi realizado com algoritmo de otimização HIFOO, que não requer conhecimento especial de controle para seu emprego, facilitando o uso desta técnica em aplicações práticas no sistema elétrico. A eficácia do controlador proposto, em aumentar o amortecimento de oscilações eletromecânicas, foi comprovada através dos resultados das simulações. No pior caso analisado, o controlador foi capaz de aumentar o amortecimento do modo crítico de oscilação crítico de 3,12% para 5,44%.Palavras-chaves: planta fotovoltaica; simulação numérica; cálculo de frequência; controle remoto; análise de sistemas elétricos de potência; estabilidade em sistemas de potência; HIFOO.

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