Estimação de parâmetros transitórios e subtransitórios de geradores síncronos utilizando os algoritmo simulated annealing e fast simulated annealing combinados com mínimos quadrados

Abstract

Neste estudo, propõe-se uma nova metodologia para a estimação dos parâmetros transitórios e subtransitórios de geradores síncronos de polos salientes, a partir de oscilogramas das correntes de armadura através do ensaio de curto-circuito trifásico brusco, aplicado nos terminais da máquina em vazio e com rotação nominal. Para isso utiliza-se o método Simulated Annealing e a variante Fast Simulated Annealing, que são meta-heurísticas para otimização não-linear, consistindo numa técnica de busca local probabilística, fundamentada numa analogia com a termodinâmica. A estimação dos referidos parâmetros também foi realizada utilizando o método gráfico descrito na norma IEEE-115, o Método de Prony e o método dos mínimos quadrados, para realizar uma análise comparativa com os resultados obtidos pelos métodos Simulated Annealing. As técnicas propostas foram aplicadas a sinais sintéticos construídos a partir da equação característica da corrente de armadura, obtida quando se realiza um ensaio de curto-circuito trifásico brusco, válido para modelar na região linear de operação. Os métodos clássicos citados requerem o pré-processamento de dividir o intervalo de tempo do registro de corrente de curto em três subintervalos, com dinâmicas claramente distintas: subtransitório, transitório e estacionário. O método Simulated Annealing revelou não requerer o referido pré-processamento, e ainda assim obteve bons resultados, que puderam ser refinados com o uso do método dos mínimos quadrados no final do processo.

In this study, a new methodology is proposed for the estimation of transient and subtransient parameters of salient poles synchronous generators, by oscillograms of the armature currents through the sudden three phase short circuit test applied to the terminals of the machine in vacuo and with nominal rotation. For this, the Simulated Annealing method and the Fast Simulated Annealing variant are used, which are meta-heuristics for non-linear optimization, consisting of a probabilistic local search technique based on an analogy with thermodynamics. The estimation of these parameters was also performed using the graphic method described in the IEEE-115 standard, the Prony Method and the least squares method, to perform a comparative analysis with the results obtained by the Simulated Annealing methods. The proposed techniques were applied to synthetic signals constructed from the characteristic equation of the armature current, obtained when performing a sudden three phase short circuit test, valid for modeling in the linear region of operation. The classical methods cited require the preprocessing of dividing the time interval of the short current register into three subintervals, with distinct dynamics: subtransient, transient and stationary. The Simulated Annealing method did not require preprocessing, but still obtained good results, which could be refined using the least squares method at the end of the process.