Dominant modes identification in a large electric power system considering information from adequate locals to simulate phasor measurement units

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2009.Esta dissertação apresenta resultados sobre critérios para escolha de locais visando à alocação de Unidades de Medição Fasorial (Phasor Measurement Units - PMUs) tomando como base a rede elétrica do Sistema Interligado Nacional (SIN). Adicionalmente, mostra resultados práticos sobre extração de modos dominantes a partir de dados obtidos de algumas PMUs instaladas em algumas universidades brasileiras. Três critérios de alocação de PMUs são analisados visando a obtenção dos locais mais adequados para suas instalações. Os locais são definidos a partir de um conjunto de barras candidatas. O conjunto de barras candidatas é definido através do método de Fatores de Observabilidade aplicado a modos dominantes e através de locais considerados estratégicos para a observação de modos relevantes de baixa frequência. A verificação da adequação dos locais escolhidos é testada através da identificação dos modos dominantes extraídos de curvas que simulam os sinais das PMUs e também da coerência angular entre essas curvas. Simulações são realizadas na rede elétrica do SIN, levando-se em conta um cenário de carga pesada relativo a fevereiro de 2007. Os resultados da identificação confirmam que, em determinados locais, alguns modos importantes são bem observados. Diversos sinais foram utilizados para calcular a coerência angular. Os resultados desta simulação servem como orientação para evitar redundâncias na instalação das PMUs. Considerando apenas o cenário estudado, alguns locais são identificados como adequados para instalação de PMUs. Testes para extração de modos dominantes foram realizados a partir de curvas obtidas em algumas PMUs instaladas em universidades brasileiras. Os resultados destes testes indicam boa qualidade no que diz respeito à identificação de modos de baixas frequências, mesmo para PMUs instaladas na parte de baixa tensão. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACTThis dissertation presents results about the criteria aiming the Phasor Measurement Units (PMUs) allocations in an electric power system. The Brazilian Interconnected Power System (BIPS) is used as the test-system. Moreover, practical results calculated from data collected at PMUs installed at some brazilian universities are shown. Three criteria for PMU allocation are analyzed in order to obtain the most appropriate locations for their installations. The sites are defined from a set of candidate buses. These buses are defined according to the Observability Factors method applied to dominant modes and by selection of some locations considered strategic for the observation of low frequency relevant modes. The selected sites suitability is evaluated by identifying the dominant modes extracted from curves that simulate the PMU signals and by the angular coherence between these curves. Simulations are carried out in the BIPS taking into account a heavy load scenario from February 2007. The results of the identification confirm that some important modes are well observed at some places. Several signals were used to calculate the angular coherence. These results were used as a guideline to optimize the PMUs installation. Considering just the scenario studied, some places are identified as suitable for installation of PMUs. Tests to extract dominant modes accomplished from curves obtained from the PMUs installed at some brazilian universities indicated a good quality concerning the low frequency modes identification, even for PMUs installed at the low voltage side