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Orientador : Vivaldo Fernando da Costa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Reumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência de dois dispositivos FACTS, o Compensador Série Controlado a Tiristores (TCSC) e o Compensador Estático de Reativos (SVC), no amortecimento das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência de modo local em sistemas de energia elétrica. Este estudo é realizado através da análise modal, incluindo a identificação de autovalores críticos e análise de bifurcações, utilizando-se um Modelo de Sensibilidade de Potência para a representação de um sistema constituído por um gerador conectado a uma barra infinita. Os resultados obtidos comprovam a ação eficaz desses dois dispositivos no amortecimento das oscilações do rotor, destacando-se a maior eficiência do Compensador Série Controlado a Tiristores em relação ao Compensador Estático de Reativos na manutenção da estabilidade angular do sistema Abstract: In this work, the influence of two FACTS devices, the Tiristor Controlled Series Compensator (TCSC) and the Static VAr Compensator (SVC), on power systems low frequency electromechanical oscillations damping, is analyzed by modal analysis, including critical eigenvalues identification and bifurcation analysis. A Power Sensitivity Model is used to represent a single machine infrnite bus system. The results obtained show that both devices are effective in damping rotor oscilIations, emphasizing that the Tiristor ControIled Series Compensator provides a better effectiveness than the Static VAr Compensator in keeping system angular stability Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vivaldo Fernando da Costa, Igor Kopcak Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Neste trabalho é avaliada a influência do controlador IPFC (Interline Power Flow Controller ) no desempenho de sistemas elétricos de potência quanto à estabilidade a pequenas perturbações. Foi utilizado um modelo de injeção de potência para inclusão do IPFC em programas de fluxo de carga, considerando a representação das fontes de tensão do dispositivo em coordenadas retangulares e incorporando as equações que representam sua dinâmica. As análises de regime permanente atestam a capacidade do IPFC de gerenciamento e controle dos fluxos de potências ativa e reativa em linhas de transmissão. Entretanto, o ajuste de potência constante do modo de controle pode diminuir a margem de estabilidade de tensão, por não permitir o aumento dos fluxos nas linhas controladas quando o carregamento do sistema cresce. As análises dinâmicas da estabilidade a pequenas perturbações foram realizadas com a inclusão do IPFC e de um POD (Power Oscillation Damping) no Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP). Os resultados obtidos revelam que o IPFC possui um grande potencial para a manutenção da estabilidade de ângulo em sistemas de potência quando equipado com controladores POD. Abstract: This work assess the impact of the IPFC (Interline Power Flow Controller) on the smallsignal stability performance of Power Systems. A power injection model is used to include the IPFC in a power flow routine. The modelling represents the IPFC source voltages in rectangular coordinates and incorporates its differential equations at steady-state. The power flow analysis shows the IPFC effectiveness for the management and control of active and reactive power flows of transmission lines. However, the constant power flow operation mode can decrease the voltage stability margin. The IPFC and a POD (Power Oscillation Damping) were included in the Power Sensitivity Model (PSM) to perform the small-signal stability analysis. Simulation results show that the IPFC with a POD can improve the angle stability of Power Systems. Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Vivaldo Fernando da Costa, Igor Kopcak Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta dissertação aborda um estudo sobre a contribuição do HVDC (High Voltage Direct Current) para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa frequência quando o sistema de energia elétrica sofre uma pequena perturbação. O modelo matemático do elo HVDC foi incluído no Fluxo de Potência, bem como as características de regime permanente dos dispositivos dinâmicos (modelagem dos controles de corrente ou potência) como em um Fluxo de Potência Expandido. Foi utilizado o MSP (Modelo de Sensibilidade de Potência) para inclusão do modelo dinâmico dos geradores, reguladores automáticos de tensão, controles de corrente do elo HVDC para possibilitar a análise modal. Para prover um amortecimento adequado das oscilações eletromecânicas, foi necessário projetar um POD (Power Oscillation Damping Controller) para inserir um sinal suplementar junto ao sinal de referência do controlador de corrente ou potência no retificador, consequentemente modulando estas grandezas do elo HVDC. O projeto do controlador e a análise de estabilidade foram baseados em técnicas de resposta em frequência e análise modal. Os resultados obtidos mostram a viabilidade do elo HVDC na contribuição da estabilidade de ângulo dos geradores. Abstract: This dissertation presents a study about the HVDC (High Voltage Direct Current) link contribution for damping low frequency electromechanical oscillations when Electric Energy System suffers small-signal disturbances. The HVDC link components models were included in the Power Flow method as well as the steady-state characteristics of the dynamic devices (current or power controls modeling). It was utilized the MSP (Power Sensitivity Model) to include the generators dynamic model, automatic voltage regulators, HVDC link current controls to perform the modal analysis. For damping the electromechanical oscillations, it was designed a POD (Power Oscillation Damping Controller) to include a supplementary signal added to reference signal of the rectifier current or power controller, in order to modulate these HVDC link quantities. The design of controller and stability analysis are based on frequency response techniques and modal analysis. The results obtained shown the HVDC link viability for damping electromechanical oscillations. Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vivaldo Fernando da Costa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo que avalia o desempenho do PST (Phase Shifting Transformer), equipado com um controlador suplementar, para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de energia elétrica. O modelo dinâmico que representa o PST é implementado no Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP). A análise da estabilidade e o projeto de estabilizadores POD (Power Oscillation Damping) são baseados em análise modal, bifurcações de Hopf, gráficos do lugar das raízes e técnicas de resposta em freqüência e no tempo. É investigado o desempenho de diferentes sinais de entrada para os controladores. Os resultados obtidos revelam que o PST, quando equipado com estabilizadores, possui um grande potencial para manutenção da estabilidade de ângulo a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência Abstract: This dissertation presents an assessment of the performance of PST (Phase Shifting Transformer) equipped with a supplemental controller for damping power systems low-frequency electromechanical oscillations. The dynamic model that represents the PST is implemented in the Power Sensitivity Model (PSM). The stability analysis and the design of POD (Power Oscillation Damping) stabilizers are based on modal analysis, Hopf bifurcations, root locus plots and time and frequency response techniques. The performance of different input signals to the controllers is investigated. The results obtained reveal that the PST, when equipped with stabilizers, has a great potential for keeping power systems small-signal angle stability Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Vivaldo Fernando da Costa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho aborda o problema das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência de modo interárea em sistemas de energia elétrica através de duas metodologias: primeiramente, através do método convencional da análise modal linear e, posteriormente, através da aplicação do método da forma normal dos campos vetoriais como ferramenta para viabilizar o acréscimo dos termos não lineares de segunda ordem resultantes da expansão em série de Taylor. Neste caso, o método da forma normal é aplicado a um Modelo de Sensibilidade de Potência com representação de segunda ordem, para investigar os efeitos das interações não lineares entre os modos naturais de oscilação de sistemas de energia elétrica. São consideradas, em ambas as análises, a inclusão de dispositivos FACTS e da modelagem dinâmica das cargas. As simulações são realizadas para um sistema simétrico de duas áreas e para o Sistema Equivalente Sul-Sudeste Brasileiro. A metodologia de análise proposta mostra-se bastante satisfatória como alternativa à simulação não linear no domínio do tempo e à análise modal convencional Abstract: In this work, the analysis of power systems inter-area mode oscillations is performed by the application of two different methodologies: first, the linear modal analysis, and then the analysis including second order nonlinear terms from a Taylor series expansion, with the application of the method of normal forms of vector fields. In this case, the method of normal forms is applied to a Power Sensitivity Model including second order nonlinear terms, in order to investigate the effects of nonlinear interactions between system modes. Both methodologies consider the inclusion of FACTS devices and dynamic load model. Simulations are performed for a symmetric two-area test power system and for the Equivalent South-Southeast Brazilian system. The results obtained show that the methodology proposed is very effective as an alternative to linear modal analysis and timedomain simulation in the performance of inter-area mode oscillations analysis Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Vivaldo Fernando da Costa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Essa dissertação de mestrado apresenta um estudo que avalia o desempenho dos controladores FACTS (Flexible AC Transmission Systems) para a melhoria da estabilidade de ângulo a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência. O potencial do Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP), uma alternativa ao clássico modelo Heffron-Phillips (MHP) para o estudo e análise do problema de oscilações eletromecânicas de baixa frequência fracamente amortecidas, é explorado. A análise da estabilidade e o projeto de estabilizadores POD (Power Oscillation Damping) para controladores FACTS são baseados em análise modal, bifurcações de Hopf, gráficos do lugar das raízes, e técnicas de resposta em frequência e no tempo. O desempenho de diferentes sinais de entrada para estabilizadores POD é investigado. Os resultados das simulações revelam que tanto os controladores FACTS série quanto os controladores em derivação possuem um grande potencial para a manutenção da estabilidade angular do sistema Abstract: This master¿s dissertation presents an assessment of Flexible AC Transmission Systems (FACTS) controllers performance on power system small-signal angle stability improvement. The potential of the Power Sensitivity Model (PSM), an alternative approach to the classical Heffron-Phillips model (HPM) for study and analysis of poorly damped low frequency electromechanical oscillations problem, is explored. The stability analysis and design of FACTS Power Oscillation Damping (POD) controllers are based on modal analysis, Hopf bifurcations, root locus plots, and time and frequency response techniques. The performance of different input signals to the POD controllers is investigated. Simulation results reveal that both shunt FACTS controllers and series ones are very effective on keeping system angle stability Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica