Parameterized fast decoupled power flow methods for obtaining the maximum loading point of power systems. Part I. Mathematical modeling

The conventional Newton and fast decoupled power flow (FDPF) methods have been considered inadequate to obtain the maximum loading point of power systems due to ill-conditioning problems at and near this critical point. It is well known that the PV and Q-theta decoupling assumptions of the fast decoupled power flow formulation no longer hold in the vicinity of the critical point. Moreover, the Jacobian matrix of the Newton method becomes singular at this point. However, the maximum loading point can be efficiently computed through parameterization techniques of continuation methods. In this paper it is shown that by using either theta or V as a parameter, the new fast decoupled power flow versions (XB and BX) become adequate for the computation of the maximum loading point only with a few small modifications. The possible use of reactive power injection in a selected PV bus (Q(PV)) as continuation parameter (mu) for the computation of the maximum loading point is also shown. A trivial secant predictor, the modified zero-order polynomial which uses the current solution and a fixed increment in the parameter (V, theta, or mu) as an estimate for the next solution, is used in predictor step. These new versions are compared to each other with the purpose of pointing out their features, as well as the influence of reactive power and transformer tap limits. The results obtained with the new approach for the IEEE test systems (14, 30, 57 and 118 buses) are presented and discussed in the companion paper. The results show that the characteristics of the conventional method are enhanced and the region of convergence around the singular solution is enlarged. In addition, it is shown that parameters can be switched during the tracing process in order to efficiently determine all the PV curve points with few iterations. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Parameterized fast decoupled power flow methods for obtaining the maximum loading point of power systems. Part II. Performance evaluation

The parameterized fast decoupled power flow (PFDPF), versions XB and BX, using either theta or V as a parameter have been proposed by the authors in Part I of this paper. The use of reactive power injection of a selected PVbus (Q(PV)) as the continuation parameter for the computation of the maximum loading point (MLP) was also investigated. In this paper, the proposed versions obtained only with small modifications of the conventional one are used for the computation of the MLP of IEEE test systems (14, 30, 57 and 118 buses). These new versions are compared to each other with the purpose of pointing out their features, as well as the influence of reactive power and transformer tap limits. The results obtained with the new approaches are presented and discussed. The results show that the characteristics of the conventional FDPF method are enhanced and the region of convergence around the singular solution is enlarged. In addition, it is shown that these versions can be switched during the tracing process in order to efficiently determine all the PV curve points with few iterations. A trivial secant predictor, the modified zero-order polynomial, which uses the current solution and a fixed increment in the parameter (V, theta, or mu) as an estimate for the next solution, is used for the predictor step. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Comparative analysis of current and voltage-controlled photovoltaic Maximum Power Point tracking

Maximum Power Point tracking (MPPT) in photovoltaic (PV) systems may be achieved by controlling either the voltage or current of the PV device. There is no consensus in the technical literature about how is the best choice. This paper provides a comparative analysis performance among current and voltage control using two different MPPT strategies: the perturb and observe (P&O) and the incremental conductance techniques. © 2011 IEEE.

Main maximum power point tracking strategies intended for photovoltaics

This paper presents evaluations among the most usual MPPT techniques, doing meaningful comparisons with respect to the amount of energy extracted from the photovoltaic panel (PV) (Tracking Factor - TF) in relation to the available power, PV voltage ripple, dynamic response and use of sensors. Using MatLab/Simulink® and DSpace platforms, a digitally controlled boost DC-DC converter was implemented and connected to an Agilent Solar Array E4350B simulator in order to verify the analytical procedures. The main experimental results are presented and a contribution in the implementation of the IC algorithm is performed and called IC based on PI. Moreover, the dynamic response and the tracking factor are also evaluated using a Friendly User Interface, which is capable of online program power curves and compute the TF. Finally, a typical daily insulation is used in order to verify the experimental results for the main PV MPPT methods. © 2011 IEEE.

Aplicação do método de Newton desacoplado para o fluxo de carga continuado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Técnicas de parametrização para o fluxo de carga continuado desenvolvidas a partir da análise das trajetórias de soluções do fluxo de carga

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

In Vitro Study of Fracture Load and Fracture Pattern of Ceramic Crowns: A Finite Element and Fractography Analysis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Continuation load flow using automatically determined branch megawatt losses as parameters

The conventional Newton's method is considered to be inadequate for the computation of the maximum loading point (MLP) of power systems since: (i) it encounters difficulties in the vicinity of the MLP: and (ii) the load flow Jacobian matrix becomes singular at the MLP. It is well known that continuation methods are powerful and useful tools that are able to trace the solution PV curve without experiencing such diffculties. However, continuation methods require a parameterisation so that a modified, well conditioned set of load flow equations is obtained. In particular, the Jacobian matrix associated with this modified set of equations should not be singular at the MLP. The authors propose that the actual power losses in transmission branches (lines and transformers) are used to parameterise the approach. Specific procedures for the automatic determination of the most appropriate parameter (branch) are proposed. Such procedures include the utilisation of fast voltage-stability indices. Simulation results are presented to show that the proposed method is able to trace the whole solution PV curve very efficiently.

Método da continuação aplicado na análise de contingência de linhas de transmissão

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Esquemas alternativos para o passo de parametrização do método da continuação baseados em parâmetros físicos

O método de fluxo de carga convencional é considerado inadequado para se obter o ponto de máximo carregamento (PMC) de sistemas de potência, devido à singularidade da matriz Jacobiana neste ponto. Os métodos da continuação são ferramentas eficientes para a solução deste tipo de problema, visto que técnicas de parametrização podem ser utilizadas para evitar a singularidade da matriz Jacobiana. Neste trabalho, novas opções para a etapa de parametrização do método da continuação são apresentadas. Mostra-se que variáveis com claro significado físico podem ser utilizadas na etapa de parametrização. As seguintes variáveis foram testadas: perda total de potência ativa e reativa, potência ativa e reativa na barra de referência, potência reativa das barras de geração, e as perdas de potência ativa e reativa nas linhas de transmissão (LT). Além de facilitar a implementação computacional do método de continuação, as técnicas de parametrização apresentadas simplificam a definição matemática e o entendimento do método por parte de engenheiros de potência, visto que os métodos de continuação existentes na literatura sempre utilizam técnicas de parametrização complexas, e de interpretação puramente geométrica. Resultados obtidos com a nova metodologia para os sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram que as características de convergência do método de fluxo de carga convencional são melhoradas na região do PMC. Além disso, durante o traçado das curvas PV, as diversas técnicas de parametrização podem ser comutadas entre si possibilitando o cálculo de todos os pontos da curva com um número reduzido de iterações. Diversos testes são realizados para proporcionar a comparação do desempenho dos esquemas de parametrização propostos.

Técnicas de parametrização global para o fluxo de carga continuado

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Técnica de parametrização geométrica para o fluxo de carga continuado baseado nas variáveis tensão nodal e fator de carregamento

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Determinação do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência utilizando o fluxo de carga desacoplado rápido parametrizado

Os métodos de fluxo de carga por Newton-Raphson e fluxo de carga desacoplado rápido convencionais são considerados inadequados para a obtenção do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência, devido à problemas de mal-condicionamento neste ponto crítico e na sua vizinhança. Neste ponto a matriz Jacobiana do método de Newton-Raphson torna-se singular e considera-se que não são mais válidas as hipóteses de desacoplamento P-V e Q-teta utilizadas para a formulação do método fluxo de carga desacoplado rápido. No entanto, mostra-se neste trabalho, que com pequenas modificações, as versões XB e BX do fluxo de carga desacoplado rápido tornam-se adequadas para a obtenção do ponto de máximo carregamento. Estas novas versões modificadas são comparadas entre si com o intuito de explicitar suas características, assim como da influência da atuação dos limites de geração de potência reativa e de tap's de transformadores. Os resultados obtidos para os sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram que as características de convergência das versões originais são preservadas. Além disso, durante o traçado das curvas PV, os diversos métodos podem ser comutados entre si possibilitando o cálculo de todos os pontos da curva com um número reduzido de iterações.

Fluxo de carga continuado utilizando estratégia de parametrização geométrica baseada em parâmetros físicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

An Improved Parameterization Technique for the Continuation Power Flow

Continuation methods have been long used in P-V curve tracing due to their efficiency in the resolution of ill-conditioned cases, with close to singular Jacobian matrices, such as the maximum loading point of power systems. Several parameterization techniques have been proposed to avoid matrix singularity and successfully solve those cases. This paper presents a simple geometric parameterization technique to overcome the singularity of the Jacobian matrix by the addition of a line equations located at the plane determined by a bus voltage magnitude and the loading factor. This technique enlarges the set of voltage variables that can be used to whole P-V curve tracing, without ill-conditioning problems and no need of parameter changes. Simulation results, obtained for large realistic Brazilian and American power systems, show that the robustness and efficiency of the conventional power flow are not only preserved but also improved.