Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 17, Issue: 2, Published: 2006
  • Estabilizador neural não-linear para sistemas de potência treinado por rede de controladores lineares Sistemas De Potência

    Barreiros, José A. L.; Ferreira, André M. D.; Barra Jr., Walter; Tavares-da-Costa Jr., Carlos; Bayma, Rafael Suzuki

    Abstract in Portuguese:

    A utilização de Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESP), para amortecer oscilações eletromecânicas de pequena magnitude e baixa freqüência, é cada vez mais importante na operação dos modernos sistemas elétricos. Estabilizadores convencionais, com estrutura e parâmetros fixos, têm sido utilizados com essa finalidade há algumas décadas, porém existem regiões de operação do sistema nas quais esses estabilizadores lineares não são tão eficientes, especialmente quando comparados com estabilizadores projetados através de modernas técnicas de controle. Um ESP Neural, treinado a partir de um conjunto de controladores lineares locais, é utilizado para investigar em quais regiões de operação do sistema elétrico o desempenho do estabilizador a parâmetros fixos é deteriorada. O melhor desempenho do ESP Neural nessas regiões de operação, quando comparado com o ESP convencional, é demonstrado através de simulações digitais não-lineares de um sistema do tipo máquina síncrona conectada a um barramento infinito e de um sistema com quatro geradores.

    Abstract in English:

    Power System Stabilizers (PSS) have been applied as the most common solution to damp small magnitude and low frequency oscillations in modern electric power systems. Conventional Stabilizers, with fixed structure and parameters, have been used with this objective for several decades, but there are some system operation conditions where the performance of these linear stabilizers may deteriorate, especially when compared with that of stabilizers designed using modern control techniques. A Neural PSS, trained with a set of local linear controllers, is applied to establish the regions where a Conventional PSS shows low performance. Using non-linear digital simulations of a synchronous machine connected to an infinite-bus system and a multi-machine power system the Neural PSS is assessed showing superiority in those regions.
  • Soluções ajustadas do FPO via modelo parametrizado Sistemas De Potência

    Moyano, Carlos Fabian; Salgado, Roberto de Souza

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma formulação parametrizada do Fluxo de Potência Ótimo (FPO), a qual visa evitar a divergência do processo iterativo do FPO. A função objetivo do problema modificado é representada pela soma ponderada do índice a ser otimizado originalmente com o parâmetro de ajuste da carga e/ou limites. A metodologia proposta fornece uma indicação das potenciais causas da divergência do processo iterativo e das possíveis medidas que podem ser tomadas para se obter uma solução operacional. No caso em que o carregamento originalmente especificado pode ser suprido sob condições operativas, a solução do problema de FPO convencional é determinada. Resultados numéricos obtidos com sistemas teste de 6, 118 e 750 barras ilustram a aplicação da estratégia proposta.

    Abstract in English:

    This work presents a parameterized formulation of the Optimal Power Flow (OPF) problem, which aims at avoiding the divergence of the OPF iterative process. The objective function of the modified optimisation problem is given by the weighted sum of the original performance index to be optimized with the parameter applied to adjust the demand and/or limits. The proposed methodology provides indication of the potential causes of the non-convergence and the possible actions that could be taken to determine an operational solution. If the originally specified demand can be supplied satisfying the operational limits without load/limits adjustments, the proposed methodology determines the conventional OPF solution. Numerical results obtained with test systems of 6, 118 and 750 buses illustrate the application of the proposed strategy.
  • Método da continuação aplicado na análise de contingência de linhas de transmissão Sistemas De Potência

    Matarucco, R. R.; Alves, D.A.; Canossa, J. H.; Silva, L.C.P. da; Castro, C. A.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta um método para a análise estática de contingências em Sistemas Elétricos de Potência utilizando o Método da Continuação. A margem de carregamento pós-contingência é obtida a partir do ponto de máximo carregamento do caso base. A magnitude de tensão de uma barra qualquer é usada como parâmetro na etapa de parametrização do fluxo de carga continuado. O ramo selecionado para avaliação da contingência é parametrizado por um fator de escalonamento que possibilita a remoção gradual do ramo e assegura a convergência nos casos em que o método diverge para a retirada total da linha de transmissão. Em geral, para a maioria das contingências analisadas são necessárias poucas iterações para a determinação do ponto de máximo carregamento pós-contingência. Mostra-se que o método pode ser usado como uma técnica alternativa para a averiguação e até mesmo para a obtenção da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos.

    Abstract in English:

    This work presents a new methodology for static contingency analysis of electric power systems by using Continuation Methods. The post-contingency loading margin is obtained from the base case maximum loading point. The voltage magnitude of any bus can be used as a parameter in the parameterization step of the proposed continuation power flow. The branch selected for contingency evaluation is parameterized by a scaling factor which allows its the gradual removal and assures the continuation power flow convergence for the cases where the method would diverge for the complete transmission line removal. In general, for most of the analyzed contingencies little iterations are necessary for the determination of the post-contingency maximum loading point. It is shown that the method can be used as an alternative technique to verify and even to obtain the list of critical contingencies supplied by the electric power systems security analysis function.
  • Alocação de unidades hidrelétricas no problema da programação da operação energética utilizando relaxação lagrangeana e lagrangeano aumentado Sistemas De Potência

    Rodrigues, Rafael N.; Finardi, Erlon C.; Silva, Edson L. da

    Abstract in Portuguese:

    O problema da programação da operação energética visa definir quais unidades geradoras devem estar em operação para o atendimento à demanda e às demais restrições do sistema, ao longo do horizonte de estudo, de modo que o mínimo custo de operação seja encontrado. Matematicamente, trata-se de um problema não-linear, inteiro-misto e de grande porte, o que torna a sua solução uma tarefa desafiadora. Este artigo apresenta o uso da Relaxação Lagrangeana para decompor o problema da programação da operação em subproblemas menores e mais simples de serem solucionados. No esquema de decomposição utilizado, os subproblemas têm naturezas distintas e são construídos aproveitando-se as particularidades que cada um deles apresenta. Um dos subproblemas resultante do esquema de relaxação utilizado refere-se à alocação das unidades hidrelétricas. Para resolver esse subproblema, propõe-se um algoritmo de enumeração exaustiva do espaço de estados do problema. Cada combinação consiste na solução de problemas não-lineares restritos, resolvidos aqui por meio do método de Lagrangeano Aumentado. Tal método transforma cada problema restrito em uma série de subproblemas irrestritos, que por sua vez são solucionados por um algoritmo de Quase-Newton. O modelo computacional desenvolvido é aplicado a duas usinas hidrelétricas do sistema brasileiro, demonstrando-se a sua consistência e viabilidade prática.

    Abstract in English:

    The short-term operation planning problem aims to define the generation units should operate at minimum cost to fully supply the demand while meeting the system constraints over the study horizon. The problem is of a non-linear, integer-mixed, large scale optimization type, whose solution is a rather challenging task. This paper uses the Lagrangian Relaxation to decompose the original problem into simpler subproblems to be solved in sequence. In this decomposition, the subproblems are constructed taking advantage of their specific characteristics. One of the resulting subproblems of the relaxation scheme refers to the commitment of hydroelectric units. In order to solve this problem, an algorithm for exhaustive enumeration is proposed. This algorithm makes use of the Augmented Lagrangean method, which solves the resulting constrained nonlinear subproblems for each examined state. A Quasi-Newton method is used for the solution of the unconstrained subproblems resulting from the application of the Augmented Langrangean method. The proposed model is applied to two hydroelectric units of the Brazilian power system, demonstrating its consistency and practical feasibility.
  • Operational analysis and limitations of the VSI-Based multi-line FACTS controllers

    Vasquez-Arnez, R.L.; Zanetta Jr., L.C.

    Abstract in English:

    In this paper, the operational analysis and the main limitations of the VSI-based multi-line FACTS controllers, namely: the GIPFC (Generalized Interline Power Flow Controller) and the IPFC (Interline Power Flow Controller), are analyzed. The GIPFC & IPFC are amongst the newest devices within the FACTS technology. By utilizing these devices an enhanced and nearly instantaneous controllability over independent transmission systems, can be obtained. The steady-state analysis of a GIPFC & IPFC controlling two balanced independent AC systems, is initially modeled. The use of the instantaneous power theory along with the d-q orthogonal co-ordinates showed to be appropriate tools for assessing the GIPFC response towards the operation of both controlled systems. Yet, to observe its dynamic behavior and simultaneously validate the previous steady-state analysis, a phase-shift VSI-based GIPFC was implemented in the ATP program. Where applicable, a comparative evaluation between the GIPFC and the IPFC, is also presented.
  • Modelagem de usinas eólicas para estudos de confiabilidade Sistemas De Potência

    Leite, Andréa P.; Falcão, Djalma M.; Borges, Carmen L.T.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho desenvolve um modelo computacional de representação probabilística da geração de usinas eólicas para estudos de confiabilidade. O modelo pode fornecer a estimativa anual da energia produzida e calcular indicadores de desempenho, que podem ser usados na análise de viabilidade de implantação das usinas. O modelo combina as características aleatórias da velocidade do vento às informações operativas das turbinas, tais como as taxas de falha e de reparo, representando o comportamento da usina eólica por um processo de Markov. Foram feitas simulações com séries reais de velocidade de vento de regiões do Brasil e os resultados reproduziram com sucesso o comportamento de todos os componentes presentes no modelo.

    Abstract in English:

    This paper develops a computer model for the probabilistic representation of wind farms generation for reliability studies. The model can provide an annual estimation of energy production and calculate performance indices, which can be used on wind farms implantation feasibility analysis. The model combines the stochastic characteristics of wind velocity with the operational information of the turbines, such as the failure and repair rates, representing the wind farm by a Markov process. The simulations were made with real series of wind velocity of several Brazilian regions and the results reproduced successfully the behavior of the components considered in the model.
  • A new technique in mobile robot simultaneous localization and mapping

    Sujan, Vivek Anand; Meggiolaro, Marco Antonio; Belo, Felipe Augusto Weilemann

    Abstract in Portuguese:

    Usualmente não é possível fornecer a priori a robôs móveis autônomos um mapa detalhado de seu ambiente de trabalho. Nestes casos, o robô precisa criar um modelo geométrico preciso movendo-se pelo ambiente e utilizando seus sensores. Neste trabalho, um algoritmo iterativo é proposto para planejar a estratégia de exploração de robôs móveis autônomos, permitindo-os construir de forma eficiente um modelo do ambiente em forma de grafo sem a necessidade de sensores de alto custo. Neste algoritmo, o conteúdo de informação presente em sub-regiões de uma imagem panorâmica 2-D do ambiente é determinada a partir da posição atual do robô usando uma única câmera fixada em sua estrutura. Usando uma métrica baseada na teoria da informação de Shannon, o algoritmo determina, a partir da imagem 2-D, localizações potenciais para novos nós do grafo, a partir dos quais serão tomadas novas imagens panorâmicas para prosseguir com a exploração. Uma transformada de Mellin é usada para guiar o robô de volta a um nó previamente explorado. Este processo continua até que todo o ambiente tenha sido explorado em um nível de detalhes pré-especificado. A eficácia do algoritmo é verificada experimentalmente através da exploração de um ambiente interno por um agente robótico móvel dispondo apenas de um conjunto limitado de sensores.

    Abstract in English:

    In field or indoor environments it is usually not possible to provide service robots with detailed a priori environment and task models. In such environments, robots will need to create a dimensionally accurate geometric model by moving around and scanning the surroundings with their sensors, while minimizing the complexity of the required sensing hardware. In this work, an iterative algorithm is proposed to plan the visual exploration strategy of service robots, enabling them to efficiently build a graph model of their environment without the need of costly sensors. In this algorithm, the information content present in sub-regions of a 2-D panoramic image of the environment is determined from the robot's current location using a single camera fixed on the mobile robot. Using a metric based on Shannon's information theory, the algorithm determines, from the 2-D image, potential locations of nodes from which to further image the environment. Using a feature tracking process, the algorithm helps navigate the robot to each new node, where the imaging process is repeated. A Mellin transform and tracking process is used to guide the robot back to a previous node. This imaging, evaluation, branching and retracing its steps continues until the robot has mapped the environment to a pre-specified level of detail. The effectiveness of this algorithm is verified experimentally through the exploration of an indoor environment by a single mobile robot agent using a limited sensor suite.
  • Omnibus interior lighting system using LEDs and automotive communication network

    Cervi, Murilo; Pappis, Douglas; Campos, Alexandre; Prado, Ricardo Nederson do

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta um sistema de iluminação inteligente para interiores de ônibus utilizando LEDs (diodos emissores de luz) controlados através de uma rede automotiva de comunicação de dados. O sistema consiste em um controle central (mestre) e módulos de iluminação escravos, utilizando-se um protocolo de comunicação do tipo LIN para efetuar a comunicação. Esta rede é uma alternativa de baixo custo para o sistema proposto, devido às suas características físicas e baixa taxa de transferência de dados apresentada. Cada nó escravo é um módulo de iluminação independente que controla um grupo de LEDs e mede o nível de iluminação ambiente. O nó mestre é responsável pelo ajuste dos parâmetros dos módulos de LEDs (escravos), tais como o estado (liga/desliga) e nível de iluminação desejado. Além disso, o nó mestre proporciona uma interface com o usuário do sistema e estabelece comunicação de dados com outros sistemas eletrônicos embarcados, através de uma porta de comunicação com uma rede do tipo CAN. Este artigo apresenta uma descrição lógica completa do sistema, através de diagramas de blocos e de estados, além de uma descrição física e alguns resultados experimentais relevantes.

    Abstract in English:

    This paper presents an intelligent lighting system for bus interior environment using LEDs (Light Emitting Diodes) controlled through an automotive communication network. The system consists of a master central control and slave lighting modules, using a LIN protocol (Local Interconnect Network) to perform communication. This network is a low cost alternative to the proposed system requirements, due to its low bit rate and physical needs. Each slave is an independent lighting module that supplies a group of LEDs and measures the environment lighting level. The master sets LEDs module parameters (slaves), such as the state (on/off) and desired lighting level. Besides, the master makes the user interface and establishes communication with other bus systems through a CAN (Controller Area Network) gateway. This paper presents a complete logical description, including block and state diagrams, a physical description and some relevant experimental results of the proposed system.
  • Synthesis of an LMI-based fuzzy control system with guaranteed cost performance: a piecewise Lyapunov approach

    Arrifano, Natache S. D.; Oliveira, Vilma A.; Cossi, Lúcia V.

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho, uma nova análise de estabilidade e projeto de controle fuzzy chaveado baseado em sistemas fuzzy Takagi-Sugeno com incertezas são propostos. O sistema fuzzy adotado é composto por uma família de sistemas lineares incertos locais com agregação fuzzy. O projeto de controle proposto utiliza ganhos de realimentação de estado locais obtidos da solução de um problema de otimização com desempenho de custo garantido formulado em termos de desigualdades matriciais lineares e um esquema de chaveamento fuzzy baseado em funções de Lyapunov, que são usadas quando a trajetória do estado do sistema está na fronteira de subespaços definidos do espaço de estado. A estabilidade global é garantida considerando uma classe de funções de Lyapunov quadráticas por partes. Exemplos ilustram a aplicação da abordagem proposta.

    Abstract in English:

    A new stability analysis and design of a fuzzy switching control based on uncertain Takagi-Sugeno fuzzy systems are proposed. The fuzzy system adopted is composed by a family of local linear uncertain systems with aggregation. The control design proposed uses local state feedback gains obtained from an optimization problem with guaranteed cost performance formulated in the context of linear matrix inequalities and a fuzzy switching scheme built from local Lyapunov functions. The global stability is guaranteed by considering a class of piecewise quadratic Lyapunov functions. Examples are given to illustrate the applicability of the proposed approach.
  • Uma abordagem fuzzy para a avaliação técnico-econômica de redes de acesso Sistemas Inteligentes

    DeSousa, Marcos A.; Carlson, Carlos M. F.; Machado, Joana T.; Ribeiro, Raul V.

    Abstract in Portuguese:

    O surgimento de novas tecnologias e serviços vem impondo mudanças substanciais ao tradicional sistema de telecomunicações. Múltiplas possibilidades de evolução do sistema fazem da etapa de planejamento um procedimento não só desejável como necessário, principalmente num ambiente de competitividade. A utilização de metodologias abrangentes e flexíveis que possam auxiliar no processo de decisão, fundadas em modelos de otimização, parece um caminho inevitável. Este artigo propõe um modelo de programação linear inteiro misto para ajudar no planejamento estratégico de sistemas de telecomunicações, e em particular da rede de acesso. Os principais componentes de custo e receita são identificados e o modelo é desenvolvido para determinar a configuração da rede (serviços, tecnologias, etc) que maximize a receita esperada pelo operador do sistema. O conceito de números fuzzy é adotado para avaliar o risco técnico-econômico em situações de imprecisão nos dados de demanda. Resultados de experimentos computacionais são apresentados e discutidos.

    Abstract in English:

    The rising of new technologies and services imposes significant changes to the traditional telecommunications system. The diversity of system evolution settings makes the planning stage an increasingly desirable procedure, mainly in a competitive environment. The use of comprehensive and flexible methodologies that can support the decision process, based in optimization mathematical models, seems to be indispensable. This paper proposes a mixed-integer linear programming model devoted to help the strategic planning of the telecommunication systems, and in the special of the access network. Major components of costs and revenues are identified. The model intends to determine the network configuration (services, technologies, etc.) which maximizes the expected revenue. In order to perform some techno-economical risk analyses in situations with lack of precision in the demand data, fuzzy sets concepts are adopted. Results of computational experiments are presented and discussed.
Sociedade Brasileira de Automática Secretaria da SBA, FEEC - Unicamp, BLOCO B - LE51, Av. Albert Einstein, 400, Cidade Universitária Zeferino Vaz, Distrito de Barão Geraldo, 13083-852 - Campinas - SP - Brasil, Tel.: (55 19) 3521 3824, Fax: (55 19) 3521 3866 - Campinas - SP - Brazil
E-mail: revista_sba@fee.unicamp.br