Projeto de controlador PID robustamente estável aplicado ao problema de controle de carga e frequência em Usinas Hidroelétricas

Abstract

Resumo: O sistema elétrico de potência precisa manter a qualidade e confiabilidade de operação. Entre outros fatores, isto significa manter a frequência com o mínimo de variação, responsabilidade esta do controlador de carga e frequência. Considerando as não-linearidades no sistema de uma usina hidroelétrica, o controle de carga e frequência é um assunto ainda em aberto exigindo amplo estudo. Neste trabalho propõe-se aplicar ao problema de controle de carga e frequência em usinas hidroelétrica uma técnica controle H(inf) com otimização por Algoritmos Genéticos para obter um controlador PID. Mais especificamente, são usados algoritmos genéticos para sintonizar os parâmetros de um PID pelos critérios do controle H(inf) robusto. O resultado é um controlador simples que ao mesmo tempo herda a principal característica do controlador H(inf) robusto: a estabilidade robusta frente à variação do modelo do sistema. Neste problema o processo é o sistema elétrico cujo modelo varia conforme o carregamento. Para ser possível aplicar a técnica proposta, foram necessárias algumas modificações no modelo do sistema e na descrição usual da técnica de controle H(inf). Como estudo de caso, foram utilizados um sistema elétrico com uma área e uma usina, baseado em uma usina do Sistema Elétrico de Potência (SEP) Brasileiro, e outro sistema elétrico de potência composto por duas usinas. Analisa-se o comportamento do controlador proposto em situações de isolamento inesperado da área. Os resultados obtidos foram promissores ao apresentar desempenho superior aos controladores previamente propostos para a mesma situação

Abstract: The electric power system must maintain operation quality and reliability. Among others factors, this means to keep the frequency constancy, and this is the purpose of load frequency control. Because of the non-linearities in the hydroelectric power plant, the load frequency control is an open problem and requires extensive study. In this work, we propose to apply to load frequency problem in hydroelectric power plant a technique of H(inf) control with optimization by Genetic Algorithm to obtain a PID controller. More specifically, we used genetic algorithms to tune the PID parameters using H(inf) control specification. The result is a simple controller that at same time inherits the main feature of H(inf) robust control: the robust stability to the variation of system model. In this problem the plant is the electric system whose model changes according load. To be possible apply the proposed technique, it were required some alteration in the model of system and in the usual description of the H(inf) control technique. The case study was a single area and single power plant electric system, based in a power plant of Brazilian Electric Power System, and other composed of two power plants. It was analyzed the behavior of an area in an unexpected isolating. The obtained results were promising to present superior performance to the previously proposed controllers for the same situation.