Enhancing the situational awareness of voltage security region via probabilistic reliability evaluation

Abstract

Summary In power systems operation and control rooms, the operator must not only supervise the system but also issue commands in order to ensure that the system meets certain security criteria. However, they are generally blind about the influence of several control variables on the system response. This paper presents an efficient probabilistic security region construction tool for this situational awareness problem, meeting the time constraints of an online application by using parallel computing. Besides, a tabu list algorithm has been introduced into the Monte Carlo simulation so that only nonvisited operating points are actually evaluated. Results for the Brazilian Interconnected Power Systems on different load conditions will be presented and compared with the ones obtained with the conventional voltage security assessment tool to illustrate the feasibility of this tool in the online environment. By visualizing the probabilistic voltage security assessment nomogram, the operator can take adequate corrective actions according to the level of risk the system is running into or even take no action at all if the operating procedures allow it.

Avaliação de Segurança de Tensão em Sistemas Elétricos de Distribuição via Regiões de Segurança Estática

“…A região de segurança pode fornecer informações sistêmicas e globais sobre pontos operacionais viáveis. A construcão da região pode ser realizada offline e aplicada online para determinar a segurança de um ponto operacional Wu and Kumagai (1982); Almeida et al (2013); Netto and Borges (2020). Além disso, pode-se conhecer a localização relativa de um ponto de operação na região de segurança, o queé muitoútil para os operadores do SET decidirem quantas gerações podem ser aumentadas em cada direção do espaço viável e qual direçãoé adequada para o controle de segurança.…”

“…No SET, pesquisas sobre regiões de segurança alcançaram conquistas importantes Almeida et al (2013); Liu (1986); Zhu (2002); Wu and Kumagai (1982); YU et al (1989); Wang and Yu (2011);Netto and Borges (2020). A técnica VSA (Voltage Security Assessment), uma aplicação de regiões de segurança estática,é usada para determinar se um SET pode satisfazer critérios de confiabilidade e segurança em regime permanente.…”

“…O artigo Almeida et al (2013) apresenta em detalhes como a construção do VSAé executada para análise de segurança em SET. A aplicação de um VSA que considera a probabilidade da ocorrência de diversos pontos operativoś e detalhado em Netto and Borges (2020). Nesta referênciaé discutido a importância da consideração de pontos operativos que considerem não apenas níveis de carga e geração, mas também o cenário de operação dos demais componentes do sistema de potência.…”

“…Durante a operação de um sistema de potência questões como "O quanto inseguroé um ponto de operação inseguro? " podem surgir durante sua operação Netto and Borges (2020). Neste contexto, a MCV-SED caracteriza a segurança de um SED não apenas em "seguro" e "inseguro", como ocorre no VSA, e assim consegue mensurar a insegurança da região insegura mediante diversos pontos operativos.…”

A newparticle swarm optimization‐basedmethodology for determiningonlinestatic security regions

“…Sun et al 6 proposed an online dynamic security assessment scheme for large‐scale interconnected power systems that identify stability problems for operating conditions and provide guidelines for preventive control. Netto et al 7,8 described a probabilistic approach for determining the voltage‐related safe system operating region combining the radial exploration of operating conditions of the conventional methodology presented by Almeida et al 9 They also described a probabilistic contingencies analysis, considering the contingencies that have higher chances to occur. Javan et al 10 reconstructed the static security regions (SERs) in a low‐dimensional space by increasing in stress extent along with several loading directions until the static voltage stability, generators output, or transmission lines reach their limit.…”