Luís Fernando Costa Alberto.

O objetivo geral deste projeto de pesquisa é o desenvolvimento de técnicas rápidas de monitoramento e análise de segurança dinâmica de sistemas elétricos de potência que sejam adequadas ao ambiente de operação em tempo real. Estes desenvolvimentos levarão em consideração os novos modos de instabilidade que surgiram com a penetração de geração renovável nos sistemas elétricos e as incertezas que estas gerações, de natureza não despachável e intermitente, trouxeram para o ambiente da operação.Os objetivos específicos de pesquisa deste projeto podem ser divididos em quatro tópicos principais inter-relacionados: 1. Monitoramento de Segurança Dinâmica; 2.Inclusão de Geração Renovável não Convencional na Avaliação de Segurança Dinâmica; 3. Avaliação de Segurança Dinâmica (análise, seleção e classificação de contingências); 4.Seleção de Controles Preventivos e/ou Corretivos;

Este projeto de pesquisa visa, frente aos desafios atuais da operação de sistemas elétricos, contribuir com a solução do difícil problema de desenvolver técnicas de monitoramento e análise de estabilidade para avaliação, em tempo real, da segurança dinâmica de sistemas elétricos de potência. As crescentes incertezas operacionais, provenientes do incremento de penetração de fontes renováveis não convencionais, que são intermitentes, variáveis e não despacháveis, fazem com que as análises de segurança, atualmente realizadas no ambiente de planejamento da operação, não consigam garantir a operação segura dos sistemas elétricos de potência. Este projeto de pesquisa busca, portanto, vencer um enorme desafio que é desenvolver e aplicar, no ambiente de operação, técnicas de avaliação de segurança dinâmica e monitoramento que sejam rápidas o suficiente para alertar e auxiliar o operador, em tempo real, a manter o sistema elétrico operando em um estado seguro, evitando interrupções de energia e a ocorrência de blecautes mesmo em condições de incertezas operacionais e considerando a crescente penetração de geração a partir de fontes de energia renováveis não convencionais. Para vencer este desafio, os objetivos deste projeto foram divididos em cinco tópicos principais: (i) desenvolvimento de ferramentas de monitoramento de segurança dinâmica utilizando medições fasoriais, (ii) incorporação de modelos de geração eólica nos estudos de estabilidade e avaliações de segurança dinâmica, (iii) desenvolvimento de técnicas rápidas de análises de contingência considerando incertezas operacionais, (iv) desenvolvimento de técnicas de seleção de controles preventivos e emergenciais e (v) integração das técnicas desenvolvidas de monitoramento (via medições fasoriais) e avaliação de segurança (baseada em modelos) explorando suas vantagens e complementariedades. Com estes estudos e desenvolvimentos, pretende-se fornecer, em tempo real, para o operador, informações de margem de estabilidade confiáveis e sugestões de controles preventivos e emergenciais que possam ajudá-lo a manter o sistema elétrico operando em condição segura mesmo em situações de incertezas operacionais e considerando os impactos da penetração da geração eólica nos estudos de estabilidade destes sistemas.

O Programa Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) trata da criação de Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCTs) espalhados pelo país que funcionam de forma multicêntrica, sob a coordenação de uma instituição sede que tenha competência em determinada área de pesquisa. O programa é conduzido pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), por meio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), em parceria com a FAPESP e com as fundações de amparo à pesquisa estaduais.Os projetos são selecionados em âmbito internacional e têm as características dos Projetos Temáticos da FAPESP, modalidade que se destina a apoiar propostas de pesquisa com objetivos suficientemente ousados, que justifiquem maior duração e maior número de pesquisadores participantes.Os INCTs têm o objetivo de agregar grupos de pesquisa de diversas áreas estratégicas para o desenvolvimento sustentável do país, estimulando o desenvolvimento da pesquisa científica, tecnológica e a inovação, além da formação de recursos humanos e difusão da ciência.

O projeto propõe o desenvolvimento nacional de arranjo técnico de um Sistema de Armazenamento Padrão (SAP) constituído de baterias residenciais e controle inteligente para a gestão autônoma da produção e consumo local de energia em unidades conectadas às redes de baixa tensão, garantindo assim, a continuidade no fornecimento de energia com qualidade e segurança. O SAP constituirá de baterias de sódio-níquel, inversor híbrido bidirecional e sistema de controle. As unidades SAP utilizando as baterias sódio-níquel, que são de elevada densidade de energia, terão potência nominal de 6 kW e capacidade de armazenamento de 18 kWh, permitindo acréscimo de energia e potência dependendo da aplicação. O SAP utilizará técnicas baseadas em redes neurais (algoritmo inteligente) embarcada no sistema de controle para a gestão autônoma da carga (pelo lado da demanda) e dos níveis de tensão/frequência da rede local, possibilitando assim, a integração de fontes intermitentes de energia renovável no sistema de distribuição com qualidade e segurança na direção do conceito de redes elétricas inteligentes (Smart Grid). Além disso, o SAP contará com plataforma de comunicação para a aquisição de dados, monitoramento remoto da geração e consumo de energia, permitindo avaliar novos modelos de negócio, e capacidade de receber ações da distribuidora para a tomada de decisão. Em particular, o SAP será desenvolvido pela FPTI-BR em parceria com a empresa InGrid AG (Suíça), que tem vasta experiência no tema, por meio de mecanismo de transferência tecnológica. Serão desenvolvidos e instalados na rede da Copel 7 unidades do SAP (totalizando 42 kW/126 kWh) para avaliar à capacidade de fornecimento continuado de energia, mesmo operando ilhado, atuando como serviço ancilar localmente distribuído (regulação da tensão e balanço de carga). O SAP nacionalizado visa tanto soluções tecnológicas de custo/benefício favorável bem como arranjos técnicos que permitam novos modelos de negócio para as empresas do Setor Elétrico.

Várias distribuidoras brasileiras, entre elas a COPEL Energia, têm programas para eletrificação de zonas rurais ou ainda para melhora da qualidade de energia em áreas rurais - que estão historicamente sujeitas a índices de energia menos favoráveis do que as áreas urbanas. Neste contexto desenvolvem-se os SAPs (Sistemas de Armazenamento Padrão), sistemas de geração distribuída padronizados, acessíveis e eficientes, cujo objetivo é melhorar a eficiência dos sistemas de distribuição em áreas rurais e tornar-lhes robustos a distúrbios, sejam aleatórios (intempéries ou danos à rede) ou ainda sistêmicos (falhas e oscilações na rede), inclusive em casos ilhados. Este tema de pesquisa propõe estudar como a disseminação destes SAPs numa mesma área pode afetar a distribuição de energia à medida que os geradores e as cargas interagem entre si. O objetivo é propor um esquema de controle distribuído de carga/frequência e tensão/reativo, desenvolvido sobre uma rede que conta com algumas ou várias unidades de um sistema de geração distribuída padrão; a princípio adotar-se-á uma topologia simplificada ou oportuna, para que então sob a égide de alguns resultados preliminares se adote(m) topologia(s) similares àquela(s) dos SAPs presentes no escopo maior do projeto. O esquema de controle deve contar com medidas locais apenas, de forma a se evitar sistemas centralizados de medida e controle. Investigar-se-á também se as baterias presentes nos SAPs podem contribuir para o problema de estabilidade no sistema, o que vem de encontro à proposta de melhorar a qualidade de energia através da amortização de distúrbios. Para isto, contar-se-á com duas ferramentas básicas: modelagem matemática e simulação numérica, sobre as quais os esquemas de geração distribuída serão propostos.

Auxílio Financeiro para participar do 2016 IEEE PES General Meeting e para visitar Cornell University

Este projeto de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de métodos rápidos para avaliação, em tempo real, de segurança dinâmica de sistemas elétricos de potência (SEPs). Especificamente, os objetivos deste projeto podem ser divididos em dois tópicos principais: (i) o desenvolvimento de métodos diretos para avaliação em tempo real de estabilidade de SEPs sujeitos a grandes perturbações, incluindo o problema de estabilidade transitória (estabilidade de ângulo) e o problema de estabilidade de tensão e (ii) o desenvolvimento de métodos rápidos para avaliação estática do problema de estabilidade de tensão, com ênfase no desenvolvimento de métodos para seleção de controles preventivos e/ou corretivos.

Este projeto de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de métodos diretos para análises em tempo real de estabilidade de sistemas elétricos de potência (SEPs) sujeitos a grandes perturbações, incluindo o problema de estabilidade transitória (estabilidade de ângulo) e o problema de estabilidade de tensão. Métodos diretos permitem avaliar rapidamente a estabilidade de grandes SEPs e são fundamentais para o desenvolvimento de ferramentas de análise de segurança dinâmica. Este projeto de pesquisa se apoia nos resultados obtidos com os projetos de pesquisa FAPESP 2010/00574-9 (Auxílio Regular) e 2011/06938-5 (Bolsa de Pesquisa no Exterior). Nestes projetos, a caracterização da região de estabilidade de sistemas singularmente perturbados foi estudada em grandes detalhes. Explorando esta caracterização e as propriedades de escala de tempo (coexistência de variáveis com dinâmicas lentas e rápidas), intrínsecas aos modelos de SEP, estenderemos os fundamentos dos métodos diretos para modelos com múltiplas escalas de tempo e para sistemas representados por conjuntos de equações algébrico-diferenciais. Investigaremos também algumas potenciais aplicações destes métodos. Mais especificamente, espera-se (i) desenvolver algoritmos mais robustos para o cálculo do ponto de equilíbrio de controle (CUEP); (ii) estender os métodos diretos para análise de estabilidade de SEP no médio prazo, ou do inglês, ``mid-term stability analysis'', onde o problema de estabilidade de tensão é relevante e (iii) desenvolver os fundamentos do método conhecido na literatura por QSS (Quasi-Steady State Analysis), onde desprezam-se as dinâmicas rápidas do SEP substituindo-as por equações de equilíbrio. Outras atividades de pesquisa correlacionadas ao tema principal serão também desenvolvidas. Estas atividades incluem: (i) desenvolvimento de métodos para análise de estabilidade de tensão estática que sejam adequados para aplicações de análise de segurança em tempo real e (ii) estudos da caracterização

A determinação da região de estabilidade (também conhecida por bacia de atração) de sistemas dinâmicos não lineares é de grande utilidade em muitas aplicações nas ciências e engenharia. Em particular, a teoria de região de estabilidade encontra aplicações importantes nos estudos de estabilidade de sistemas elétricos de potência, no desenvolvimento de técnicas de otimização global e na teoria de redes neurais recorrentes. Motivada pelas pesquisas na área de análise de estabilidade de sistemas elétricos de potência, uma caracterização completa da fronteira da região de estabilidade foi desenvolvida para uma ampla classe de sistemas dinâmicos não lineares contínuos e autônomos. Explorando esta caracterização, técnicas para obtenção de estimativas ótimas da região de estabilidade via funções energia foram desenvolvidas. Apesar do grande desenvolvimento desta teoria, existem muitos problemas importantes em aberto nesta área, cuja solução é desejável tanto do ponto de vista científico como tecnológico. Este projeto de pesquisa tem por principal objetivo investigar alguns destes problemas relacionados a caracterização da região de estabilidade de sistemas dinâmicos não lineares e desenvolver algoritmos para obter estimativas ótimas desta região via funções energia. A caracterização da região de estabilidade existente na literatura foi desenvolvida para uma classe de sistemas dinâmicos não lineares contínuos e autônomos que admitem apenas equilíbrios hiperbólicos em seus conjuntos limites. Estender a caracterização para outras classes de sistemas que admitem comportamentos mais complexos em seus conjuntos limites é um dos objetivos deste projeto. Outro objetivo deste projeto é o estudo do comportamento da região de estabilidade de atratores sob a influência de variações de parâmetros. Este é um problema em aberto na literatura e de muito interesse em aplicações. Em particular, estudaremos a teoria de região de estabilidade de sistemas singularmente perturbados. Mais precisa

O grande aumento da demanda de energia elétrica nas últimas décadas e o crescente número de interligações entre os sistemas elétricos de potência existentes tornaram a operação e o controle destes sistemas muito complexos. Isto exige ferramentas de análise cada vez mais precisas e refinadas. Este projeto de pesquisa tem por objetivo principal o desenvolvimento de novas técnicas de análise e controle de sistemas de potência com o intuito de garantir maior confiabilidade para a operação dos mesmos.

Diversas são as etapas de análise de um sistema elétrico de potência. Do ponto de vista técnico, pretende-se abordar algumas das quais o grupo de pesquisa já adquiriu razoável competência. Os tópicos a serem abordados neste projeto podem ser divididos basicamente em dois: Análises Estáticas e Análises Dinâmicas. 

Dentro do contexto de análises estáticas, os seguintes temas devem ser abordados:

1. Estimação de Estados
2. Observabilidade de Redes
3. Confiabilidade de Conjunto de Medidas

Dentro do contexto de análises dinâmicas, os seguinte tópicos serão investigados:

1. Estabilidade Transitória utilizando métodos energéticos
2. Projeto de Controladores de amortecimento robustos
3. Estabilidade de Tensão
4. Estimação de Parâmetros de Geradores
5. Controle Não Linear de Geradores

Espera-se que participando efetivamente destas pesquisas, seja direta ou indiretamente, os pesquisadores envolvidos tomem conhecimento de várias etapas de análise e controle dos sistemas de potência. Espera-se também que diversas técnicas de análise e controle sejam desenvolvidas de maneira a contribuir para o avanço da ciência e o progresso da engenharia.

Trata-se de projeto de pesquisa vinculado ao Edital Universal 02/2006 do CNPq, sob o número de processo 478735/2006-5, que tem como objetivo desenvolver técnicas para a melhoria da operação de sistemas elétricos de potência, tanto do ponto de vista dinâmico quanto estático. Os tópicos abordados são relacionados à observabilidade e a estimação de estados e parâmetros em sistemas de potência e a análises lineares e não lineares da estabilidade destes sistemas, bem como o projeto de controladores para garantir tal estabilidade com um desempenho satisfatório na resposta a perturbações..

Simulações numéricas são largamente empregadas em sistemas elétricos de potência para tentar reproduzir o comportamento dinâmico do sistema quando este está sujeito a perturbações. Com base nestas simulações os engenheiros tomam decisões impondo limites de operação e ajustando os esquemas de proteção e alívio de carga. Logo, um casamento entre a simulação e aquilo que ocorre realmente na prática se faz necessário. Para que este casamento ocorra, os modelos utilizados nas simulações devem ser adequados e os parâmetros dos mesmos devem estar perfeitamente ajustados. Entretanto, verifica-se na prática muita incerteza em relação ao conhecimento dos parâmetros do gerador, do sistema de excitação, do regulador de velocidade e da turbina. Estas incertezas existem devido a muitas razões, por exemplo: perdas dos dados (geradores antigos), reajuste do ganho de algum componente não documentado (sistema de excitação, regulador de velocidade), variação de parâmetros devido ao envelhecimento de componentes do sistema, etc.

O presente projeto tem como objetivo principal o estudo da metodologia de sensibilidade de trajetória para a estimação de parâmetros de geradores síncronos, sistemas de excitação, turbinas e reguladores de velocidade.
 
Atualmente existem diversas metodologias de determinação de parâmetros tanto do gerador como do sistema de excitação, cada uma delas possui vantagens e desvantagens na sua aplicação. A metodologia de sensibilidade de trajetória foi escolhida por permitir uma representação completa do sistema de excitação incluindo não linearidades não suaves como, por exemplo, os limites dos blocos do sistema de excitação.

Existem relatos da aplicação desta metodologia para a estimação de parâmetros de geradores e do sistema de excitação. Neste projeto de pesquisa, além de investigar o problema de estimativa de geradores e sistema de excitação, pretende-se avaliar o potencial da metodologia para a estimação dos parâmetros de turbinas e reguladores de v

O grande aumento da demanda de energia elétrica nas últimas décadas e o crescente número de interligações entre os sistemas elétricos de potência existentes tornaram a operação e o controle destes sistemas muito complexos. Isto exige ferramentas de análise cada vez mais precisas e refinadas. Este projeto de pesquisa tem por objetivo principal o desenvolvimento de novas técnicas de análise e controle de sistemas de potência com o intuito de garantir maior confiabilidade para a operação dos mesmos.

Diversas são as etapas de análise de um sistema elétrico de potência. Do ponto de vista técnico, pretende-se abordar algumas das quais o grupo de pesquisa já adquiriu razoável competência. Os tópicos a serem abordados neste projeto podem ser divididos basicamente em dois: Análises Estáticas e Análises Dinâmicas. 

Dentro do contexto de análises estáticas, os seguintes temas devem ser abordados:

1. Estimação de Estados
2. Observabilidade de Redes
3. Confiabilidade de Conjunto de Medidas

Dentro do contexto de análises dinâmicas, os seguinte tópicos serão investigados:

1. Estabilidade Transitória utilizando métodos energéticos
2. Projeto de Controladores de amortecimento robustos
3. Estabilidade de Tensão
4. Estimação de Parâmetros de Geradores
5. Controle Não Linear de Geradores

Espera-se que participando efetivamente destas pesquisas, seja direta ou indiretamente, os pesquisadores envolvidos tomem conhecimento de várias etapas de análise e controle dos sistemas de potência. Espera-se também que diversas técnicas de análise e controle sejam desenvolvidas de maneira a contribuir para o avanço da ciência e o progresso da engenharia.

Este projeto de pesquisa tem por objetivo principal o desenvolvimento de novas técnicas de análise e controle de sistemas de potência e como objetivo subliminar a preparação dos estudantes envolvidos nestas pesquisas para atuar num mercado de trabalho cada vez mais exigente. Estes objetivos são atingidos desenvolvendo-se pesquisas em diversas áreas relacionadas ao controle e à análise de sistemas de potência.

Do ponto de vista técnico são abordados temas em que o grupo já adquiriu razoável competência. São eles:

-Estimação de Estados: Observabilidade de Redes e Confiabilidade de Conjunto de Medidas
-Estabilidade Transitória Utilizando Métodos Energéticos
- Projeto de Controladores de Amortecimento Robustos
- Análise de Colapso de Tensão
- Reestabelecimento de Sistemas de Energia