Controlo clássico vs. preditivo na regulação de frequência em sistemas de potência

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo Automação e Electrónica Industrial

Esta dissertação descreve a implementação do controlo predictivo distribuído (MPC distribuído) para o controlo automático de geração (AGC). Este controlo procura restabelecer a frequência do SEE ao seu valor nominal (50 Hz) através da regulação potência activa na carga-frequência (controlo-Pf), cujo equilíbrio, na medida do possível, tem de ser mantido continuamente. Porém, um estado de equilíbrio como este jamais ocorre, uma vez que um SEE sofre constantemente variações de carga consumida, fazendo com que o equilíbrio carga/geração seja sempre modificado, levando, consequentemente, a frequência a ter um desvio em relação ao valor nominal e, para redes interligadas, que ocorra também um desvio de potência de interligação na linha. Desta forma, o AGC procura corrigir estes desvios. Para a implementação do AGC contrapõem-se as técnicas clássicas (baseado no controlo integral), com o controlo preditivo (MPC centralizado e MPC distribuído), analisando-as separadamente por simulação computacional no sofware MATLAB/Simulink. Constroem-se alguns cenários de exploração para duas redes interligadas. Estes cenários consistem em variar a carga por escalões (desde um pequeno até um grande desequilíbrio da potência gerada/potência consumida) e simultaneamente variando a distância entre as redes interligadas. Para as redes interligadas, também se examina o impacto da variação de carga quando estas estão num contexto de ilha (redes isoladas uma da outra).

Abstract: This dissertation describes the implementation of automatic generation control (AGC). This control seeks to restore the frequency of an energy electric system to its nominal value (50 Hz), though the regulating of load active power-frequency (control-Pf). The balance as far as possible has to be continuously maintained, given that there is no possibility to store electrical energy on a large scale. However, an equilibrium state like this never occurs, because an energy electric system constantly suffers variations in load consumed, causing that the equilibrium load/generation is always modified, leading therefore to have a frequency deviation from the nominal value and , to interconnected networks, which also occurs a deviation of power interconnection line. This way, the AGC seeks to correct these deviations. For the implementation of AGC oppose the classical techniques (based on integral control), with predictive control (MPC centralized and MPC distributed), analyzing them separately by computer simulation software in MATLAB/Simulink. Build up some operational scenarios for two interconnected networks. These scenarios consisting of to varying the load levels (ranging from a small to a large unbalance generated power/consumption power), and simultaneously varying the distance between the interconnected networks systems. For interconnected networks, also examines the impact of load variation when they are in an island context (a network isolated from each other).