Identificação em tempo real de oscilações eletromecânicas utilizando sincrofasores

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014.Neste trabalho descreve-se a implementação de técnicas de identificação de sistemas e processamento de sinais em um aplicativo computacional desenvolvido para o monitoramento em tempo real de modos de oscilações eletromecânicas em Sistemas de Energia Elétrica (SEE). Essas técnicas empregam apenas medidas de entrada e saída dos sistemas na estimação de suas características modais, independendo da modelagem matemática dos SEE. Duas técnicas baseadas em medidas foram implementadas: o método de Welch e o método de subespaço de estados CCA. O método de Welch fornece uma estimativa do espectro de frequências dos sinais formados pelo conjunto de medidas extraídos do sistema, permitindo a identificação das frequências de oscilação dos modos dominantes. O método de subespaço de estados CCA permite a obtenção de um modelo em espaço de estados, a partir do qual, realizando uma análise modal, pode-se extrair as frequências e taxas de amortecimento dos modos de oscilação. O aplicativo computacional integrado desenvolvido para a aplicação das técnicas de estimação foi escrito em linguagem computacional C#, considerando princípios básicos de modelagem orientada a objetos e padrões de projeto. O projeto e a implementação computacional do aplicativo são descritos no decorrer do trabalho. O aplicativo foi testado no monitoramento de modos eletromecânicos de um sistema-teste e do Sistema Interligado Nacional (SIN) brasileiro, utilizando sincrofasores do sistema de medição fasorial sincronizada MedFasee BT. Os resultados apresentados mostram a efetiva identificação dos modos de oscilação monitorados com a determinação das respectivas frequências e taxas de amortecimento.Abstract : This work describes the implementation of system identication andsignal processing techniques in a computational application developedfor the real-time monitoring of electromechanical modes in power systems.These techniques use only input and output measurements toestimate system's modes, having no need of mathematical modelling.Two of these measurement-based techniques were implemented in thiswork: Welch's method and the subspace method CCA. Welch's methodprovides a spectral estimation, allowing the identication of the dominantmodes frequencies. The subspace method CCA builds a statespacemodel from which one can extract modes' frequencies and dampingratios by applying modal analysis.The integrated computational application developed to apply the estimationtechniques was written with C# language, making use of objectoriented modelling and design patterns basic concepts. The project andthe computational implementation are described in the course of thiswork.The computational application was tested for monitoring electromechanicalmodes of a test-system and of the Brazilian InterconnectedPower System (BIPS) using synchrophasors from the MedFasee BTsynchronized phasor measurement system. Results show the eectiveidentication of the monitored oscillation modes with the determinationof the respective frequencies and damping ratios