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Type: Dissertação
Title: Análise de oscilações de baixa frequência em sinais de sistemas elétricos de potência utilizando VMD e Prony
Author: Silva, Gabriel Marcos
First Advisor: Silva, Leandro Rodrigues Manso
Referee Member: Peres, Wesley
Referee Member: Lima, Marcelo Antônio Alves
Resumo: Este trabalho aborda a análise de oscilações de baixa frequência em sistemas elétricos de potência utilizando os algoritmos VMD (Variational Mode Decomposition) e Prony. A importância dessa análise se dá pois as oscilações de baixa frequência podem causar instabilidade ao sistema elétrico e comprometer sua operação e confiabilidade quando não são corretamente amortecidas. Por se tratarem de oscilações eletromecânicas, podem influenciar no funcionamento das partes mecânicas dos conjuntos eixo-turbina causando vibrações e desgaste. O algoritmo do VMD é usado para decompor o sinal elétrico em seus componentes modais e atenuar o ruído, ou seja, realizar a separação dos componentes de oscilação de baixa frequência dos demais componentes presentes no sinal. O algoritmo de Prony é usado para modelar os componentes modais resultantes e determinar os parâmetros do modelo, caracterizando assim as oscilações em termos de amplitude, frequência, fator de amortecimento e fase. Os resultados apresentados buscam comparar o desempenho do método frente a diferentes cenários. Foram gerados sinais com parâmetros aleatórios dentro da faixa de valores comumente vistos em oscilações de baixa frequência para a realização de análises estatísticas quanto ao desempenho do método frente a um grande volume de testes. Posteriormente, o método proposto é aplicado em sinais sintéticos utilizados em outros artigos encontrados na literatura e seu desempenho é comparado ao de outros métodos. Além disso, são utilizados dados de dois sistemas elétricos, sendo um deles simulado e o outro real, para verificar o desempenho do método frente a situações mais próximas das encontradas da realidade. Os resultados obtidos mostram que a combinação desses dois algoritmos permite uma análise eficiente e precisa para detectar e analisar oscilações de baixa frequência em sistemas elétricos de potência.
Abstract: This article addresses the analysis of low-frequency oscillations in power systems using the VMD (Variational Mode Decomposition) and Prony algorithms. Low-frequency oscillations can cause instability in the power system and compromise its operation and reliability when not properly damped. As they are electromechanical oscillations, they can influence the operation of the mechanical parts of turbine-generator sets, causing vibrations and wear. The VMD algorithm is used to decompose the electrical signal into its modal components and attenuate noise, thus separating low-frequency oscillation from other frequency components present in the original signal. The Prony algorithm is used to model the resulting modal components and determine the model parameters, thus characterizing the oscillations in terms of amplitude, frequency, damping factor, and phase. The presented results aim to compare the performance of the method across different scenarios. Signals with random parameters within the commonly observed range of low-frequency oscillations were generated for statistical analysis of the method’s performance across a large volume of tests. Subsequently, the proposed method is applied to synthetic signals used in other articles found in the literature, and its performance is compared to that of other methods. Additionally, data from two electrical systems, one simulated and the other real, are used to assess the method’s performance in situations closer to real-world conditions.The results obtained shows that the combination of these two algorithms allows for efficient and accurate analysis to detect and analyze low-frequency oscillations in power systems.
Keywords: Oscilações de baixa frequência
Análise de sinais
VMD
Prony
Instabilidade do sistema elétrico
Low frequency oscillations
Signal analysis
Power system instabili
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16962
Issue Date: 27-Mar-2024
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