Projeto robusto de estabilizadores de sistemas de potência usando otimização da resposta em frequência

Abstract

Neste trabalho é apresentada uma metodologia de projeto de Estabilizadores de Sistemas de Potência (PSSs) utilizando a resposta em frequência da função Gerador-Excitatriz-Sistemas de potência, denominada GEP. Para isto, é necessário estender o conceito de GEP para sistemas multi-máquinas, com a representação completa do sistema elétrico. Também opta-se pela utilização do PSS2B, um modelo PSS realista que inclui aspectos práticos a serem considerados no projeto. Para considerar robustez frente a mudanças na condição de operação dos sistemas,são aplicadas perturbações no sistema para gerar vários pontos de operação. Propõe-se um método de projeto para obter os parâmetros dos PSSs por meio de otimização em duas etapas. Na primeira,os parâmetros dos blocos de avanço/atraso são calculados para cada máquina separadamente. Na segunda, os ganhos são calculados maximizando o menor amortecimento dos modos de oscilação do sistema. Optativamente, há uma etapa adicional na qual os ganhos são recalculados por meio da minimização da norma H2 dos PSSs para diminuir o esforço de controle, mantendo um determinado valor para o amortecimento mínimo do sistema. Para avaliar o desempenho da metodologia proposta, são utilizados dois sistemas-teste: um sistema máquina-barrainnita e o sistema New England-New York de 68 barras e 16 máquinas.<br>

Abstract : In this work a Power System Stabilizer (PSS) design method based on the use of the frequency response characteristics of the Generator-Exciter-Power System (GEP) transfer function is presented. Therefore, it is necessary to extend the concept of GEP to multimachines systems, with the complete representation of the power system. Also, it is considered the use of the PSS2B model in the design, because it isa realistic model and includes some practical aspects to be considered in the design. To take into account robustness to changes in operating conditions, disturbances are applied to the system to generate different operating points. A design method is proposed to obtain the PSS parameters through optimization, divided in two stages. In the first stage, the lead/lag blocks parameters are calculated for each PSS individually. In the second stage, the gains are obtained by maximizing the smallest damping of the oscillation modes. Optionally, there is an additional stage in which the gains are recalculated through the minimization of the H2 norm of the PSSs, to decrease the control effort, maintaininga a fixed value of minimum damping. To assess the performance of the proposed method, two test systems are used: a single machine-infinite bus system and the New England-New York System, with 68 buses and 16 machines.