Metodologia de Estimaç˜ao de Parâmetros de Sistemas Dinâmicos N˜ao-Lineares com Aplicaç˜ao

140 Pages·2009·2.71 MB·Portuguese

Metodologia de Estima¸c˜ao de
Parˆametros de Sistemas Dinˆamicos
N˜ao-Lineares com Aplica¸c˜ao em
Geradores S´ıncronos
Elmer Pablo Tito Cari
Tese de Doutorado apresentada `a Escola de
Engenharia de S˜ao Carlos da Universidade de
S˜ao Paulo, como parte dos requisitos para
obten¸c˜ao do T´ıtulo de Doutor em Engenharia
El´etrica.
ORIENTADOR: Prof. Dr. Lu´ıs Fernando Costa Alberto
CO-ORIENTADOR: Prof. Dr. Newton Geraldo Bretas
S˜ao Carlos
2009
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO,
PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
Ficha catalográfica preparada pela Seção de Tratamento
da Informação do Serviço de Biblioteca – EESC/USP

Tito Cari, Elmer Pablo
T621m Metodologia de estimação de parâmetros de sistemas
dinâmicos não-lineares com aplicação em geradores
síncronos / Elmer Pablo Tito Cari ; orientador Luís
Fernando Costa Alberto, co-orientador Newton Geraldo
Bretas. –- São Carlos, 2009.

Tese (Doutorado-Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica e Área de Concentração em Sistemas
Elétricos de Potência –- Escola de Engenharia de São
Carlos da Universidade de São Paulo, 2009.

1. Estimação de parâmetros. 2. Gerador síncrono.
3. Sensibilidade de trajetória. 4. Sistemas não-lineares.
5. Sincronização. I. Título.

ii
iii
Dedicat´oria
Com muito amor dedico este trabalho: aos meus pais Julian (em mem´oria) e
Juana, aos meus irm˜aos e irm˜as Hugo, Miguel e Cesar, Beatriz, Ang´elica, Le-
onarda e Olga, as minhas sobrinhas e sobrinhos Cyntia, Ana, Sofia e Anthony,
Jordan, Diana, aos meus cunhados e cunhadas Marcelino, Raul, Edwin e Haidee,
e a todos os meus familiares.
iv
v
Agradecimentos
Ao nosso amado Senhor Jesus por ter me mostrado as riquezas insond´aveis
de Cristo.
– Ao Professor Lu´ıs Fernando Costa Alberto pela sua excelente orienta¸ca˜o
durante o presente trabalho.
– Ao Professor Newton Geraldo Bretas pela sua co-orienta¸c˜ao e amizade.
– Aos Professores Jo˜ao Bosco e Rodrigo pela amizade compartilhada no LA-
COSEP.
– Aos companheiros do laborat´orio LACOSEP, aqueles que encontrei ao che-
gar, aqueles que j´a foram e ainda aqueles que est˜ao chegando.
– Aos irm˜aos da igreja em S˜ao Carlos, pelas suas ora¸c˜oes.
– Aos irm˜aos da minha repu´blica: Fabiano, Daniel, Douglas, Paulo, Jorge e
Julio, pela amizade.
vi
vii
Resumo
Cari, Elmer Pablo Tito,(2009). Metodologia de Estima¸c˜ao de Parˆametros de
Sistemas Dinˆamicos N˜ao-Lineares com Aplica¸c˜ao em Geradores S´ıncronos. Tese
(Doutorado) - Escola de Engenharia de S˜ao Carlos, Universidade de S˜ao Paulo,
S˜ao Carlos, 2009.
Estetrabalhoapresentaumanovametodologiaparaestimarparˆametrosdege-
radoress´ıncronosbaseadanaan´alisedesensibilidadedetrajet´oria. Estanovame-
todologia foi concebida com o objetivo de suplantar dificuldades de convergˆencia
que a metodologia de sensibilidade de trajet´oria tradicional apresenta devido a:
(i) baixa robustez com rela¸c˜ao aos valores iniciais dos parˆametros e ru´ıdo nas
medidas, (ii) impossibilidade de lidar com singularidades que podem se apresen-
tar nas equa¸c˜oes alg´ebricas do modelo de EAD (equa¸co˜es alg´ebrica-diferenciais)
que levam a inexistˆencia de solu¸c˜oes, especialmente quando os parˆametros est˜ao
distantes dos valores verdadeiros. Apesar de ter sido desenvolvida para resol-
ver o problema de estima¸c˜ao de parˆametros do gerador s´ıncrono, a metodolo-
gia ´e geral e pode ser aplicada para uma classe grande de sistemas dinˆamicos
n˜ao-lineares. Neste sentido, a principal contribui¸c˜ao desta tese ´e a proposi¸ca˜o
de uma nova metodologia baseada na sensibilidade de trajet´oria para estimar
parˆametros de sistemas dinˆamicos n˜ao-lineares restritos, ou seja, modelados por
EADs. Maisprecisamente,relaxa-searestri¸c˜aodeigualdadedosistemadinˆamico,
substituindo-aporumaformula¸ca˜oalternativabaseadanaminimiza¸ca˜odafun¸c˜ao
alg´ebrica do modelo de EAD. Uma segunda contribui¸ca˜o desta tese est´a relacio-
nada `a modelagem do gerador. Neste sentido, a escolha de varia´veis de estado,
das entradas e sa´ıdas, ´e fundamental para o sucesso da metodologia de estima¸c˜ao
viii
de parˆametros. Nesta tese, estas escolhas permitem que os parˆametros mecˆanicos
e el´etricos possam ser estimados independentemente. Para estimar os parˆametros
el´etricos, o gerador ´e modelado por um conjunto de EADs para que os seguintes
requisitospr´aticossejamatendidos: (i)estimarosparˆametrosapartirdemedidas
de perturba¸co˜es obtidas com o gerador em opera¸c˜ao, (ii) usar apenas medidas de
f´acil acesso, (iii) n˜ao depender dos parˆametros da rede. Como resultado final,
prop˜oe-se um algoritmo que combina a nova metodologia de sensibilidade de tra-
jet´oria para sistemas restritos com um algoritmo de estima¸c˜ao em duas fases para
estimar os parˆametros do gerador s´ıncrono. A metodologia proposta ´e robusta
aos valores iniciais dos parˆametros e atende aos requisitos pr´aticos mencionados
anteriormente. Al´em disso, a estima¸c˜ao do ˆangulo de potˆencia ´e um subproduto
da metodologia proposta.
Palavras–Chave: Estima¸c˜ao de parˆametros. Gerador s´ıncrono. Sensibilidade de
trajet´oria. Sistemas n˜ao-lineares. Sincroniza¸ca˜o.