Search

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O presente trabalho tem como objetivo avaliar métodos de estimação fasorial aplicados em linhas de transmissão com compensação série, utilizados em relés numéricos para proteção de distância em linhas de transmissão. Foram feitas comparações entre cinco algoritmos de estimação de fasores: método Fourier de Um Ciclo (FDFT), Cosseno Modificado, Mímico com Fourier de Um Ciclo, algoritmo de Guo e o algoritmo desenvolvido por CAMPOS (2016). Na primeira parte do trabalho, foram gerados sinais analíticos contendo componentes de frequência não fundamentais, utilizando o software MATrix LABoratory (MATLAB®). Os métodos foram avaliados usando índices de desempenho. Para um dos sinais, contendo componentes sub-harmônicas e DC de decaimento exponencial, o método de Campos apresentou melhor resultado, com menores valores em 78% dos casos para o índice que quantifica a oscilação da resposta no tempo e em 100% dos casos para o índice que quantifica o percentual de overshoot, enquanto o método FDFT foi o que teve o pior resultado e se mostrou mais susceptível às frequências sub-harmônicas. Já em relação ao índice que quantifica a velocidade de convergência na estimação fasorial, a combinação do filtro mímico com o método de Fourier de um ciclo apresentou menores valores de médias. Em seguida, foi criado um banco de dados, obtido através da modelagem de uma linha de transmissão com compensação série e simulação de faltas via software Alternative Transients Program (ATP). Foram variadas a localização dos bancos de capacitores série, o grau de compensação, localização, ângulo de incidência e tipo de falta, totalizando 288 casos. Os resultados obtidos no ATP foram usados como sinais de entrada para o MATLAB®, onde foi modelado o relé de distância tipo MHO autopolarizado e onde os algoritmos de estimação de fasores extraíram as componentes fundamentais de tensão e corrente. Na análise dos resultados, o desempenho dos algoritmos foi comparado através da trajetória da impedância aparente, do número de ciclos requeridos para estimação da distância de falta e do tripping time. Como conclusão dessa comparação, tem-se que todos os algoritmos são afetados pelas componentes indesejadas introduzidas pela presença de compensação série na linha, visto que há uma redução no valor da impedância aparente que pode provocar um mau funcionamento da proteção This work aims to evaluate phasor estimation methods applied in transmission lines with series compensation, used in numerical relays for distance protection in transmission lines. Comparisons were made between five phasor estimation algorithms: Full Cycle Discrete Fourier Transform (FDFT), Modified Cosine, Digital Mimic Filter with FDFT, Guo Algorithm and the algorithm developed by CAMPOS (2016). In the first part of this work, analytical signals containing undesirable components were generated, using MATrix LABoratory software (MATLAB®). The phasor estimation methods were evaluated using performance indexes. For one of the signals, containing subharmonic and decaying DC components, the Campos method presented better results, with lower values in 78% of the cases for the index that quantifies the oscillation of the response in time and in 100% of the cases for the index that quantifies the percentage of overshoot, while the FDFT method was the one that had the worst result and was more susceptible to the subharmonic frequencies. Regarding the index that quantifies the speed of convergence in the phasor estimation, the combination of the mimic filter with FDFT method presented lower mean values. Then, a database was created, obtained through the modeling of a transmission line with series compensation and fault simulation using Alternative Transients Program (ATP) software. The location of the series capacitor banks, the degree of compensation, incidence angle and fault type location were varied, totaling 288 cases. The results obtained in the ATP were used as input signals for the MATLAB®, where the autopolarized MHO type distance relay was modeled and where the phasor estimation algorithms extracted the fundamental voltage and current components. In the analysis of the results, the performance of the algorithms was compared through the apparent impedance trajectory, number of cycles required for fault distance estimation and tripping time. In conclusion of this comparison, it is observed that all algorithms are affected by the unwanted components introduced by the presence of series compensation in the line, since there is a reduction in the value of the apparent impedance that can cause a protection malfunction

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This dissertation addresses the main problems related to doubly-fed induction generators (DFIG) connection to grids with unbalanced voltages. Series compensation is used to achieve balanced voltage on the stator of the machine, avoiding torque oscillations and high currents due to the grid voltage unbalance. The DC-link voltage control proposed reduces the complexity of the converter when compared to the alternatives considered in the literature. The close to no-load operation of the DFIG is also depicted. Simulation results for a commercial large scale generator are presented to demonstrate the performance of the system with the proposed controller. Esta dissertação trata dos principais problemas relacionados à conexão de geradores duplamente alimentados à rede elétrica com tensões desequilibradas. Compensação série é usada para equilibrar as tensões no estator da máquina, evitando oscilações de conjugado e altas correntes de seqüência negativa devido aos desequilíbrios das tensões no ponto de conexão do gerador. O controle da tensão do barramento CC é proposto tal que é possível reduzir a complexidade do conversor quando comparado com outras alternativas apresentadas na literatura. A operação próximo à carga nula é apresentada. Resultados de simulação para um gerador em escala comercial são apresentados para demonstrar o desempenho do sistema proposto.

Submitted by Guilherme Lemeszenski (guilherme@nead.unesp.br) on 2013-08-22T18:58:35Z No. of bitstreams: 1 S0103-17592007000200007.pdf: 170903 bytes, checksum: f4e224f9cebdc567907a2c5f6ed25ce3 (MD5) Made available in DSpace on 2013-08-22T18:58:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 S0103-17592007000200007.pdf: 170903 bytes, checksum: f4e224f9cebdc567907a2c5f6ed25ce3 (MD5) Previous issue date: 2007-06-01 Made available in DSpace on 2013-09-30T18:12:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 S0103-17592007000200007.pdf: 170903 bytes, checksum: f4e224f9cebdc567907a2c5f6ed25ce3 (MD5) S0103-17592007000200007.pdf.txt: 48102 bytes, checksum: 950760b9369cc514bebe9a5c268c21f2 (MD5) Previous issue date: 2007-06-01 Submitted by Vitor Silverio Rodrigues (vitorsrodrigues@reitoria.unesp.br) on 2014-05-20T13:30:54Z No. of bitstreams: 2 S0103-17592007000200007.pdf: 170903 bytes, checksum: f4e224f9cebdc567907a2c5f6ed25ce3 (MD5) S0103-17592007000200007.pdf.txt: 48102 bytes, checksum: 950760b9369cc514bebe9a5c268c21f2 (MD5) Made available in DSpace on 2014-05-20T13:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 S0103-17592007000200007.pdf: 170903 bytes, checksum: f4e224f9cebdc567907a2c5f6ed25ce3 (MD5) S0103-17592007000200007.pdf.txt: 48102 bytes, checksum: 950760b9369cc514bebe9a5c268c21f2 (MD5) Previous issue date: 2007-06-01 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este artigo propõe uma nova estratégia para representar o problema de planejamento da expansão da transmissão a longo prazo. A proposta apresenta uma novidade, um modelo matemático que considera a instalação de dispositivos de compensação série. Nesta nova formulação a inclusão desses dispositivos torna a função objetivo não-linear e aumenta a não-linearidade das restrições relacionadas com a segunda lei de Kirchhoff. Para validar o modelo proposto são estudados o comportamento dos fluxos de potência ativa no sistema com a presença dos dispositivos de compensação série. Um algoritmo genético especializado, com codificação inteira e real, foi implementado com a intenção de fornecer como solução, a quantidade e o local, onde devem ser instalados as novas linhas de transmissão e os dispositivos de compensação série, além do valor da compensação. Os impactos da adição dos dispositivos de compensação série são mostrados através de estudos detalhados com o sistema teste IEEE 24 barras. Os resultados indicam um bom desempenho da metodologia proposta. This paper proposes a new method for representation of the long-term transmission expansion planning model. The main contribution of this approach is that the developed mathematical model permits to consider the installation of series compensation devices. With the inclusion of these devices, in this new formulation, the objective function becomes non-linear and the behavior of the constraints related to Kirchhoff laws becomes ever more non-linear and complex. In order to validate the proposed model, studies are conducted to verify the active power flow behavior in the presence of series compensation devices. A specialized genetic algorithm, with integer and real codification, was implemented to solve this model. The optimization solution supplies the amount and the local where new transmission lines and series compensation devices must be installed. In the case of series compensation devices, the compensation level capability is also provided. The impacts caused by the installation of the series compensation devices are presented though detailed studies by using the IEEE 24 bus system. The results show that the method has great potential to be applied to real long-term transmission expansion planning problem. UNESP Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Matemática UNESP Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Elétrica UNESP Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Matemática UNESP Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Antenor Pomilio Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Nesta tese é introduzida uma nova estratégia de controle que permite a síntese de indutâncias negativas para realização da compensação série de linhas de transmissão. O método, que é baseado na estratégia SDR (Síntese Direta de Reatâncias), opera com realimentação de estados e requer a medição de variáveis locais. Em relação aos métodos tradicionais, usando capacitores, a compensação através de indutância negativa pode ter desempenho superior, pois é possível conseguir sistemas mais estáveis, sem risco de ressonâncias, e com desempenho dinâmico superior, o que permite a realização de outras funções desejáveis, tais como o amortecimento de oscilações eletromecânicas e a compensação de cintilação luminosa. Dada a elevada potência requerida pela aplicação, sugere-se a utilização do Conversor Multinível em Cascata Assimétrico, que apresenta alto rendimento e é capaz de produzir uma tensão de saída de baixo conteúdo harmônico. Para este conversor, foi introduzida uma estratégia de controle que permite uma implementação sem que sejam necessárias fontes CC. Sugere-se também um procedimento para escolha do capacitor de filtragem que permite uma redução da corrente no conversor para uma dada condição de operação. São apresentados alguns estudos sobre a estabilidade da compensação série com indutância negativa. Para a técnica de controle proposta, são realizados estudos de autovalores, que permitem verificar a robustez com variação de parâmetros. Através de simulações, verificasse a estabilidade com a presença de elementos não modelados na planta, como capacitâncias parasitas. Também são apresentados estudos sobre a estabilidade para um modelo de simulação da ressonância subsíncrona, que considera o modelo do gerador e características mecânicas do eixo da turbina. Os resultados obtidos com estes estudos de estabilidade, bem com os resultados experimentais, indicam que a técnica proposta é viável para a aplicação Abstract: This thesis introduces a new control strategy of realizing negative inductances with static converters for series compensation of transmission lines. The proposed method, which is basedon DRS (Direct Reactance Synthesis) technique, requires state feedback of variables that can be measured locally. The use of negative inductances instead of capacitors may yield performance improvement because there is no risk of resonance and it is possible to obtain higher stability margins and better dynamic performance. Consequently, it is possible to realize some useful functions that are not possible with conventional strategies, just as flicker ompensation and smoothing of electromechanical oscillations. Series compensation requires high power static converters and, due to this, the use of the Asymmetrical Cascaded Multilevel Converters (ACMC) is suggested. This high efficiency power converter is capable of producing a low THD output voltage using less power switches than other topologies. This thesis also introduces a DC control strategy for ACMC, which may allow negative inductance implementation with no DC sources. It is also suggested a design procedure for choosing the filter capacitance that reduces the required current capability of the power converter. Some studies regarding the stability of series compensation with negative inductances were carried on. For the new control strategy, it was possible to perform the eigenvalues analysis, that proved therobustness under some parameters variations. The stability considering elements that were not modeled, just as stray capacitances or generator and turbine shaft, were tested through simulations. The simulations and experimental results corroborate to prove that the control strategy is suitable for this application Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica