Experimental and Educational Platform for Operation Tests and Parameterization of Power System Regulators and Stabilizers

Authors

  • Douglas de Matos Magnus Federal University of Santa Catarina https://orcid.org/0000-0002-9819-3765
  • Luis Felipe Bianchi Carbonera Faculdade SATC
  • Luciano Lopes Pfitscher Universidade Federal de Santa Catarina
  • Daniel Pinheiro Bernardon Universidade Federal de Santa Maria
  • André Abelardo Tavares Faculdade SATC
  • César Cataldo Scharlau Universidade Federal de Santa Catarina

Keywords:

Synchronous Machine, Voltage Control, Power System Stabilizer, Digital Control, Educational Platform

Abstract

This paper presents the development and application of an experimental and educational platform for operation testing of synchronous machines and power system regulators. This platform is composed by an asynchronous motor, which simulates the primary machine, that is coupled to a synchronous generator shaft. The platform also includes a supervisory and control system, which acts on the parameterization of the regulators and drives the primary machine and generator’s excitation field. It is possible to carry out operation tests with the generator stator running in open circuit, stand-alone or connected to the grid, and to simulate disturbances in the system to observe the power system behavior and control performance in such cases. The main contribution of this research is a real platform for experimental validation of digital models of automatic voltage regulators, power system stabilizers and governors, consequently optimizing control design and parameterization. Regarding to the teaching in power system control, the differential of this platform is the unified approach of theory understanding with the comprehension of techniques for implementation of control and instrumentation in real systems, thus contributing to the improvement of student learning, professional formation and motivation for practical activities.

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Author Biographies

Douglas de Matos Magnus, Federal University of Santa Catarina

B.S. degree in Electrical Engineering from SATC Faculty (2017). Pursuing M. S. degree in Energy and Sustainability at the Federal University of Santa Catarina in the area of ​​Energy Conversion and Control. Researcher in the areas of Electrical Power Systems, Control and Electromagnetism, with emphasis on power system regulators, digital control, wind power generation, stability, power quality and lightning performance of distribution lines.

Luis Felipe Bianchi Carbonera, Faculdade SATC

Bacharel em Engenharia Elétrica pela UNIJUÍ. Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria. Atualmente é professor em regime integral na Faculdade SATC. Trabalhou por quatro anos como engenheiro da Hidroenergia Engenharia e Automação LTDA. Principais atividades: desenvolvimento de um Regulador Integrado de Velocidade e Tensão de geradores síncronos para a concessionária CEMIG. Utilização de controladores PID, avanço e atraso e filtros digitais com programação de microcontroladores ARM 32 bits em linguagem C. Programação de supervisório e IHM, projeto de automação e comissionamento de PCHs. Tem interesse nos temas de reguladores de sistemas de potência e otimização aplicada a estabilizadores de SEPs.

Luciano Lopes Pfitscher, Universidade Federal de Santa Catarina

Bacharel (1997), Mestre (2001) e Doutor (2013) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria. Foi professor (2001-2010) e Coordenador Executivo (2005-2010) do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS) e professor (2010-2013) da Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA. Atualmente, é professor da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) no curso de graduação em Engenharia de Energia e do Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade, Campus Araranguá. Participa dos grupos de pesquisa: Núcleo Tecnológico de Energia Elétrica (NTEEL); Bacia Hidrográfica, zona costeira e potencial energético; e Automação e Robótica Móvel (LARM), UFSC. Áreas de interesse: Redes Elétricas Inteligentes, Qualidade de Energia, Eficiência Energética e Automação Industrial.

Daniel Pinheiro Bernardon, Universidade Federal de Santa Maria

Professor Adjunto 4 da Universidade Federal de Santa Maria - UFSM e bolsista de produtividade do CNPq em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora DT-2. Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2007). Possui mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2004), especialização em Planejamento de Sistemas de Distribuição pela Universidade Presbiteriana Mackenzie (2001) e graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2000). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Sistemas Elétricos de Potência, atuando principalmente nos seguintes temas: redes elétricas inteligentes (smart grid), modelagem e otimização de sistemas, planejamento, análise e operação de redes de distribuição. Também atuou dez anos no setor elétrico, trabalhando nas concessionárias de energia elétrica RGE e AES Sul.

André Abelardo Tavares, Faculdade SATC

Doutor e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina. Possui experiência como engenheiro eletricista nas áreas de projetos elétricos, Linhas de Transmissão, Subestações, PCHs e UHEs. Atualmente é coordenador do curso de Engenharia Elétrica da Faculdade SATC. Tem interesse na área de expansão e operação da geração.

César Cataldo Scharlau, Universidade Federal de Santa Catarina

Bacharel em Engenharia de Controle e Automação pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (2002), mestrado em Engenharia Elétrica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (2005) e doutorado em Engenharia de Automação e Sistemas pela Universidade Federal de Santa Catarina (2013). Atualmente é professor na Universidade Federal de Santa Catarina - Campus Araranguá, participando dos seguintes grupos de pesquisa: "Bacia Hidrográfica, Zona Costeira e Potencial Energético", "Automação e Robótica Móvel" e "Núcleo Tecnológico de Energia Elétrica (NTEEL)". Tem experiência nas áreas de Engenharias Elétrica, Automação e Controle, atuando principalmente nos seguintes temas: máquinas de indução, sistemas chaveados e desigualdades matriciais lineares.

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Published

2019-09-10

How to Cite

de Matos Magnus, D., Bianchi Carbonera, L. F., Lopes Pfitscher, L., Pinheiro Bernardon, D., Abelardo Tavares, A., & Cataldo Scharlau, C. (2019). Experimental and Educational Platform for Operation Tests and Parameterization of Power System Regulators and Stabilizers. IEEE Latin America Transactions, 17(1), 54–62. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/145

Issue

Vol. 17 No. 1 (2019): Ordinary Issue

Section

Articles