dc.creator |
CHAGAS, Guilherme Souto |
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dc.date.issued |
2022-08-24 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3434 |
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dc.description.abstract |
The power flow problem is composed of phasor variables and quantities and thus can be
naturally formulated in the complex domain; however, their applications are commonly
developed in the real domain. The solution via the Newton-Raphson method, for example,
would be restricted in the real domain once the Taylor series expansion in terms of complex
variables alone does not exist. Thanks to the Wirtinger calculus, a Newton-Raphson
method based on Taylor series expansions of nonlinear functions of complex variables
and their complex conjugates becomes possible. As new technologies are implemented in
power systems, such as the incorporation of FACTS devices, the development of power
flow applications becomes increasingly intricate, and maintaining their formulations in
the real domain is preceded by an arduous algebra task. To overcome this difficulty, a
series of power flow solution methods are proposed in this work, specified to solve multiterminal
AC/DC hybrid systems, being formulated in the complex plane without any loss
of precision. Both sequential and unified approaches for solving hybrid AC/DC power flow
are derived in the complex plane. In order to improve the performance of the algorithms,
an exact second-order power flow algorithm in the complex domain is also proposed. Such
power flow models in the complex plane are naturally developed in Cartesian coordinates;
therefore, most constraint equations can be written as quadratic functions. Consequently,
the Taylor series expansion stops at its second order and the exact non-linearity of complex
quadratic power flow equations is maintained. Minor changes in the code structure are
required to transform the Newton-Raphson method into the exact power flow approach in
the complex plane. The new algorithm exhibits either a superior behavior in fully AC or
hybrid AC/DC networks. In order to show the validity of its formulations, the proposed
algorithms are implemented in Matlab for well-established case studies of the IEEE-14,
-30, -57 and -118 bus, a modified version of the IEEE Two Area RTS-96, and the Brazilian
Southern-equivalent of 1916-buses, termed as SIN-1916. The features and advantages of
the proposed algorithms are illustrated through the test systems interconnected across a
DC network prone to several scenarios, e.g., topology, voltage control, and interchanging
of active power. |
pt_BR |
dc.language |
eng |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Fluxo de carga AC/DC sequencial |
pt_BR |
dc.subject |
Fluxo de carga AC/DC unificado |
pt_BR |
dc.subject |
Fluxo de carga de segunda ordem |
pt_BR |
dc.subject |
Método Newton-Raphson no domínio complexo |
pt_BR |
dc.subject |
Redes de transmissão MTDC |
pt_BR |
dc.subject |
VSC-HVDC |
pt_BR |
dc.subject |
Wirtinger calculus |
pt_BR |
dc.title |
Enhanced power flow methods in complex plane for VSC-MTDC hybrid AC/DC transmission grids |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2022-11-29 |
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dc.date.available |
2022-11-29T17:17:48Z |
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dc.date.accessioned |
2022-11-29T17:17:48Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/0586763522925200 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
PIRES, Robson Celso |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/2131526170951254 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
O problema de fluxo de carga é composto por variáveis e grandezas fasoriais e pode ser
naturalmente formulado no domínio complexo; porém, suas aplicações são comumente desenvolvidas
no domínio real. A solução via o método de Newton-Raphson, por exemplo,
estaria restrita ao domínio real uma vez que a expansão em séries d Taylor em termos
somente das variáveis complexas não existe. Mas, graças ao cálculo de Wirtinger, um
método de Newton-Raphson baseado em expansões em série de Taylor de funções não
lineares de variáveis complexas e seus conjugados complexos se faz possível. A medida em
que novas tecnologias são implementadas nos sistemas de potência, como a incorporação
de dispositivos FACTS, o desenvolvimento de aplicações de fluxo de carga se torna cada
vez mais complexa, e manter suas formulações no domínio real necessita de uma árdua
tarefa de álgebra. Para superar esta dificuldade, uma série de métodos de solução de
fluxo de potência é proposta neste trabalho, especificados para solucionar sistemas híbridos
AC/DC multi-terminal, sendo formuladas no plano complexo sem qualquer perda de
precisão. Tanto a abordagem sequencial quanto a unificada para a solução do fluxo de
potência híbrido AC/DC são derivadas no plano complexo. Com o objetivo de melhorar
o desempenho dos algoritmos, também é proposto um algoritmo exato de fluxo de potência
de segunda ordem no domínio complexo. Tais modelos de fluxo de potência no plano
complexo são naturalmente desenvolvidos em coordenadas cartesianas; logo, a maioria
das equações de restrições pode ser escrita como funções quadráticas. Consequentemente,
a expansão em séries de Taylor se encerra na sua segunda ordem e a não linearidade exata
das equações complexas quadráticas de fluxo de potência é mantida. Pequenas alterações
na estrutura do código são necessárias para transformar o método de Newton-Raphson
na abordagem exata do fluxo de potência no plano complexo. O novo algoritmo exibe um
comportamento superior em redes totalmente AC ou híbridas AC/DC. A fim de mostrar a
validade de suas formulações, os algoritmos propostos são implementados em Matlab para
estudos de casos bem estabelecidos dos sistemas teste IEEE-14, -30, -57 e -118 barras,
uma versão modificada do sistema de duas áreas IEEE RTS-96, e o sistema interligado
nacional SIN-1916 barras. As características e vantagens dos algoritmos propostos são
ilustradas através dos sistemas teste interligados através de uma rede DC propensa a
vários cenários sob diferentes topologias, controles de tensão e injeções de potência ativa,
por exemplo. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação |
pt_BR |
dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA::SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA |
pt_BR |
dc.relation.references |
CHAGAS, Guilherme Souto. Enhanced power flow methods in complex plane for VSC-MTDC hybrid AC/DC transmission grids. 2022. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2022. |
pt_BR |