Performance of Controller Designs in Small-Disturbance Angle Stability of Power Systems with Parametric Uncertainties

Authors

Keywords:

angle stability, automatic generation control, controller design, parametric uncertainties

Abstract

The electric power system is a complicated dynamic system with a range of operating states and parametric uncertainties, especially due to change of the network topology, load increment and generation scheduling. Under this circumstance, traditional power system transient stability analysis methods may not always be appropriate. This paper presents the development of a computational methodology for evaluating the effect of parametric uncertainties on the small-signal stability analysis of power systems. A probabilistic approach is applied as a metric for the dynamic performance of the damping ratio of critical eigenvalues. The method is based on a Monte Carlo simulation for the analysis of automatic control of generation. The methodology is used for the performance evaluation of three classical controller tuning techniques: Frequency Response, Approximate Method and Ziegler-Nichols. The results show that the methodology is valid and potentially useful for quantifying the effect of parametric uncertainties in power systems dynamics simulations.

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Author Biographies

Moises Santos, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

Moises M. Santos é graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (2005), Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (2008) e Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, com período sanduíche na Universidade do Porto, Portugal (2017). Atualmente é professor adjunto nível 1 junto à Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. Atua nas áreas de planejamento, análise e operação de sistemas de energia elétrica com aplicação de métodos de otimização vinculados ao conceito de Smart Grids.

Gabriel Calvaittis Santana, Universidade Federal de Santa Maria

Gabriel Calvaittis Santana Graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (2019). Atualmente é aluno de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Maria. As principais áreas de interesse são: análise e estabilidade de Sistemas Elétricos de Potência.

Mauricio de Campos, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

Maurício de Campos possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (1997), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2000) e é doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande (2017). Atualmente é professor adjunto da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Automação Eletrônica de Processos Elétricos e Industriais, atuando principalmente nos seguintes temas: qualidade de energia, instrumentação, sistemas supervisórios, acionamentos de maquinas elétricas e educação em engenharia.

Mauricio Sperandio, Universidade Federal de Santa Maria

Mauricio Sperandio é formado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria - RS, com ênfase em Sistemas Elétricos de Potência, e concluiu mestrado e doutorado em Sistemas de Energia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina em 2004 e 2008, respectivamente, vinculado ao Laboratório de Planejamento (LabPlan). De 2009 a 2013 foi professor adjunto da Universidade Federal do Pampa - Campus Alegrete (RS). Atualmente está na Universidade Federal de Santa Maria, estando como chefe do Depto. de Eletromecânica e Sistemas de Potência. Atua nas áreas de planejamento, análise e operação de sistemas de energia elétrica com aplicação de métodos de otimização. Principal interesse em pesquisa e desenvolvimento na área de transmissão e distribuição, tarifação, redes elétricas inteligentes e microrredes.

Paulo S. Sausen, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

Paulo Sérgio Sausen possui graduação, Bacharelado, em Informática pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (1993), Mestrado em Ciência da Computação pela Universidade Federal da Paraíba (1997) e Doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande (2008). Atualmente é professor Adjunto nível 2, do Departamento de Ciências Exatas e Engenharia (DCEEng), da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (UNIJUÍ) onde é membro do NDE do Curso de Ciência da Computação, Coordenador do Grupo de Pesquisa GAIC e professor permanente do Programa em Modelagem Matemática (cursos de Mestrado e Doutorado) da Unijui. Possuí experiência nas áreas de Ciência da Computação, Engenharia Elétrica e Matemática Aplicada, com ênfase em Smart Grids, Modelagem Matemática de baterias e gerenciamento dinâmico de energia. É sócio fundador da VSYS Soluções Inteligente uma startup que atua no segmento das Redes Elétricas Inteligentes.

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Published

2021-05-26

How to Cite

Santos, M., Calvaittis Santana, G., de Campos, M., Sperandio, M., & Sausen, P. S. (2021). Performance of Controller Designs in Small-Disturbance Angle Stability of Power Systems with Parametric Uncertainties. IEEE Latin America Transactions, 19(12), 2054–2061. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/5073

Issue

Vol. 19 No. 12 (2021): Ordinary Issue

Section

Articles