Power systems inertial constant estimation using synchrophasors

Orientador: Daniel DottaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: A estabilidade de frequência se tornou uma preocupação para operadores de sistemas com o aumento na presença de geradores de baixa-inércia conectados à rede. Ao contrário de máquinas síncronas, essas máquinas não dispõem de capacidade considerável de armazenamento de energia cinética em suas massas girantes. O conhecimento da constante inercial é desafiador dadas as incertezas a respeito do modelo e intermitência desses novos geradores. Este trabalho apresenta uma nova metodologia para determinação automática da constante inercial do sistema de potência utilizando modelo autorregressivo de média móvel e entrada exógena (ARMAX). Esse método não intrusivo faz uso de eventos regulares da rede medidos por Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (WAMS, na sigla inglesa). O uso de um conjunto de dados pequeno e constante assim como o modelo ARMAX de identificação permite uma estimação célere e de baixo custo computacional. O método é validado na estimação da inércia regional do sistema teste 68 barras. Finalmente, a robustez do método a ruído e medidas espúrias é avaliada através de simulações Monte Carlo e estimações de inércia para o mesmo sistema, com participação de geração eólicaAbstract: The frequency stability has become a concern for the system operators with the increase of low-inertia generator connected to power systems. Different from synchronous machines, these sources lack the capacity for storing kinetic energy in rotating masses. Assessing the power system inertial constant is challenging due to uncertainties regarding modeling and generation intermittency of these new generators. This work presents a novel methodology to automatically assess the power system inertial constant using autoregressive moving average exogenous input (ARMAX) model. This non-intrusive approach uses regular power system disturbances measured by Wide-Area Measurement Systems (WAMS). The use of a fixed and small measurement data set as well as ARMAX model identification allows a fast and low computational burden estimation. The method is validated on the estimation of regional inertias for 68 bus power test system. Finally, the method robustness to noise and outliers is evaluated via Monte Carlo simulations and initial inertia estimation results for the same system with wind generationMestradoEnergia EletricaMestre em Engenharia Elétric