Identificação de impedâncias de sistemas de potência trifásicos por meio do método vector fitting

Abstract

A presente dissertação propõe o cálculo de um modelo de equivalente dinâmico para sistemas de potência trifásicos, com quatro terminais, sendo três referentes às fases e um de referência. A técnica é apropriada para a obtenção de redes elétricas com o propósito de substituir uma determinada parte do sistema elétrico (rede externa), a qual admite-se ser de menor impacto para a área específica de estudos (rede interna). Para determinação do equivalente trifásico, são necessárias apenas duas impedâncias, pois estas são os parâmetros básicos de um circuito trifásico acoplado. O interesse nesse equivalente é somente no cálculo de impedâncias, pois a finalidade do estudo é avaliar o impacto da geração de harmônicos na área do sistema considerada interna, onde há a fonte. Uma impedância própria e uma mútua são obtidas por meio de ajuste de grandezas medidas na barra de fronteira que separa a área interna da externa. O ajuste no domínio da frequência é baseado na técnica Vector Fitting. Para validação dos resultados, são realizadas simulações em regime permanente e comparadas as tensões nas três fases da barra de fronteira. O resultado também é comprovado a partir de curvas de resposta em frequência das tensões na barra de fronteira. Em ambos os casos, obtiveram-se resultados satisfatórios com desvio quadrado médio entre os resultados considerando o sistema completo e com o equivalente. Resultados satisfatórios também foram observados em simulações com o sistema submetido a desequilíbrio de corrente entre as fases. Os testes para avaliação do desempenho da técnica foram realizados em um sistema de 9 barras, das quais duas delas integram a área interna. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This master thesis proposes the computation of a three-phase power system dynamic equivalent which has four terminals. Three of these ports are related to phases and one is the reference. The technique is appropriated for obtaining an electrical network for replacing a part of a given power system (known as external network). This part of the system has a level of importance less than a specific electrical network (internal area), since this latter one is the target of the studies. For determining the three-phase equivalent two impedances are calculated named as self and mutual impedances. These parameters are used to form a coupled circuit. The equivalent replaces an external full network connected to an internal network through a border bus. The self and mutual impedance terms are obtained by setting vector quantities measured on the boundary of the system bus. For setting we make use of the methodology based on Vector Fitting. Results are validated by performing time simulations at steady state and by comparing the voltages at the three phase border bus. Also, the results are confirmed through simulations considering frequency response data. In both cases, the performance for computing the dynamic equivalent is considered satisfactory. This is justified by verifying the very low mean square deviation between results for the complete and equivalent system. All experiments were carried out by considering a 9-bus power system which has two bus inside the study zone.