Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/1843/35733| Type: | Dissertação |
| Title: | Resiliência de redes de Kuramoto: uma aplicação a sistemas elétricos de potência |
| Authors: | Ercílio Inácio Moreira |
| First Advisor: | Luis Antonio Aguirre |
| First Referee: | Leonardo Antônio Borges Tôrres |
| Second Referee: | Leandro Freitas Abreu |
| Abstract: | As redes dinâmicas têm sido alvo de grande interesse na comunidade científica. Tal fato justifica-se pela inúmera quantidade de sistemas físicos que podem ser representados por esses modelos. Grande parte dos estudos relacionados focam-se na estabilidade e resiliência desses sistemas. A estabilidade de um sistema dinâmico é um problema importante, especialmente quando se consideram sistemas interconectados. Neste trabalho, realizou-se uma análise de resiliência em modelos de Kuramoto, motivada pela capacidade que eles possuem de representar sistemas elétricos de potência. As investigações concentraram-se em duas linhas principais. Primeiramente, dois exemplos foram analisados: um sistema de testes e um modelo em escala ampla do sistema elétrico brasileiro. O objetivo foi determinar o efeito da escolha da representação (Effective Network, Structure-Preserving, ou Synchronous Motor) sobre a medida de resiliência desses sistemas. Utilizando-se um conceito chamado estabilidade da bacia, que quantifica a estabilidade não local e fornece a probabilidade de um sistema perturbado retornar ao regime estável, constatou-se que as abordagens não são totalmente correspondentes em relação à classificação dos geradores. Em estudos anteriores, a estabilidade da bacia foi utilizada, mas limitada a sistemas elétricos de potência homogêneos. Então, na segunda investigação, usou-se uma abordagem semelhante, estendendo-a a sistemas heterogêneos. A partir de uma amostra de topologias de redes de energia geradas aleatoriamente, estudou-se como a estabilidade da bacia de um sistema elétrico de potência é afetada por dois fatores principais: (i) a heterogeneidade da rede elétrica; e (ii) o tempo de seccionamento, que define o tempo para um dispositivo de proteção isolar o gerador perturbado do restante da rede. As simulações numéricas mostraram que, enquanto para uma rede completamente homogênea, quanto menor o tempo de seccionamento, maior a estabilidade da bacia, para uma heterogênea, a melhor escolha do tempo de seccionamento pode não ser o mais curto. Ao contrário, em uma rede muito heterogênea, a melhor escolha pode ser não isolar o gerador perturbado da rede. Por fim, aplicou-se essa metodologia também na análise de um modelo do sistema elétrico de potência brasileiro. |
| Abstract: | Dynamic networks have been the subject of great interest in the scientific community. This is justified by the countless number of physical systems that can be represented by these models. Most related studies focus on the stability and resilience of such systems. The stability of a dynamical system is an important problem in nonlinear science, especially when considering interconnected systems. In this work, a resilience analysis was performed using Kuramoto models, motivated by their ability to represent power grids. The investigations follows along two lines. First, two examples were studied: a test system and a large scale model of the Brazilian power grid. The goal was to determine the effect of the choice of representation (Effective Network, Structure-Preserving or Synchronous Motor) on the resilience measure of these systems. By using a concept called basin stability, which quantifies non-local stability and gives the likelihood that a perturbed system returns to the stable state, it was found that the approaches are not fully equivalent with respect to generator classification. In previous studies, basin stability was used but limited to homogeneous power grids. Then, in the second investigation, a similar approach was adopted, extending it to heterogeneous power grids. From a sample of randomly generated power grid topologies, we studied how the basin stability of an electric power system is affected by two main factors: (i) the heterogeneity of the power grid; and (ii) the tripping time, which defines the time for a protection device to isolate the perturbed generator from the rest of the network. The numerical simulations showed that while for a completely homogeneous network, the shorter the tripping time, the better the basin stability, for a heterogeneous one, the best choice of tripping time may not be the shortest. Contrariwise, in a highly heterogeneous network, the best choice may be to not isolate the perturbed generator from the network at all. Finally, this methodology was also applied to the analysis of a model of the Brazilian electric power grid. |
| Subject: | Engenharia elétrica Sistemas dinâmicos Sistemas elétricos de potência |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/35733 |
| Issue Date: | 29-Nov-2019 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Resiliência de Redes de Kuramoto: uma Aplicação a Sistemas Elétricos de Potência.pdf | 17.14 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.