https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20490| File | Description | Size | Format | |
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| filipemateusesilvarodrigues.pdf | 1.18 MB | Adobe PDF | View/Open |
| Type: | Dissertação |
| Title: | Estimação de estados usando o método holomórfico com base em medições fasoriais sincronizadas |
| Author: | Rodrigues, Filipe Mateus e Silva |
| First Advisor: | Melo, Igor Delgado de |
| Co-Advisor: | Oliveira, Bráulio César de |
| Referee Member: | Rodrigues, Anselmo Barbosa |
| Referee Member: | Passos Filho, João Alberto |
| Resumo: | Este trabalho apresenta uma nova técnica para a resolução do problema de estimação de estados em sistemas elétricos de potência, denominada Holomorphic Embedding State Estimation Method (HESEM), a qual, em livre tradução, corresponde ao título desta dissertação de mestrado. Na abordagem denominada Estimação de Estados utilizando o Método Holomórfico, diferentes tipos de medições podem ser empregados, incluindo medições provenientes de Phasor Measurement Units (PMUs). No método proposto, as equações algébricas que descrevem a operação da rede elétrica são formuladas em função das tensões fasoriais a serem estimadas em cada barra do sistema. Essas equações são, então, transformadas em expressões holomórficas a partir da introdução de uma variável complexa auxiliar, a qual garante que as equações admitam derivadas analíticas em todo o domínio dos números complexos. Em seguida, cada uma das tensões nodais do sistema são representadas como a soma de múltiplos termos de uma série de Maclaurin. Esses termos são determinados sequencialmente por meio de uma metodologia recursiva, na qual cada termo de ordem n é obtido a partir do cálculo do termo de ordem n − 1. Para garantir a unicidade da solução com um número reduzido de termos calculados, emprega-se um processo matemático conhecido como continuação analítica, usando Aproximantes de Padé, permitindo expandir o raio de convergência de uma série numérica complexa a partir do cálculo de uma quantidade reduzida de termos da série original. Dentre as vantagens do HESEM destaca-se sua capacidade de resolver as equações da estimação de estados por meio de uma técnica não iterativa, garantindo a unicidade da solução e exigindo menor tempo computacional quando comparado aos métodos tradicionais, como o critério dos Mínimos Quadrados Ponderados (MQP). Adicionalmente, as variáveis de estado são compostas por fasores de tensão expressos em coordenadas retangulares e, diferentemente das abordagens baseadas em soluções iterativas, nas quais uma matriz Jacobiana contendo múltiplas derivadas deve ser recalculada a cada iteração, no HESEM a matriz correspondente é única e permanece inalterada ao longo de todo o processo de solução. Simulações computacionais são realizadas em diferentes sistemas de teste com o objetivo de comprovar a viabilidade e a efetividade do método proposto. Os sistemas-teste clássicos de 14 e 33 barras são utilizados para demonstrar a aplicabilidade do HESEM, enquanto um equivalente do sistema de transmissão brasileiro contendo 107 barras é empregado para avaliar o desempenho do algoritmo e verificar sua escalabilidade. |
| Abstract: | This work introduces the Holomorphic Embedding State Estimation Method (HESEM), a new technique for state estimation in electric power systems. It supports different measurement types, including data from Phasor Measurement Units (PMUs). The approach formulates the algebraic equations that describe network operation directly in terms of the bus voltage phasors to be estimated. These equations are then converted into holomorphic expressions by introducing an auxiliary complex variable, which ensures the resulting functions are analytically differentiable over the complex domain. Next, all nodal voltages are represented as a sum of terms in a Maclaurin series. The series coefficients are computed sequentially through a recursive procedure: each term of order n is obtained from the term of order n − 1. To obtain a unique solution while computing only a limited number of terms, the method applies analytic continuation using Padé approximants, which effectively enlarges the convergence region of a complex series from a reduced set of Maclaurin coefficients. Among the main advantages of HESEM is its constructive, non-iterative solution process, which ensures uniqueness and can reduce computational time when compared to traditional approaches such as Weighted Least Squares (WLS). In addition, the state variables are expressed as voltage phasors in rectangular coordinates. Unlike iterative methods, where a Jacobian matrix with multiple derivatives must be recomputed at every iteration, HESEM relies on a single matrix that remains unchanged throughout the entire solution procedure. The feasibility and effectiveness of the proposed method are validated through simulations on different test systems. The classic IEEE 14-bus and IEEE 33-bus networks illustrate the applicability of HESEM, while a 107-bus equivalent of the brazilian transmission system is used to assess performance and scalability. |
| Keywords: | Estimação de estado Phasor measurement unit Sistemas de potência Fluxo de potência Aproximantes de Padé Funções holomorfas State estimation Power systems Load flow Padé approximants Holomorphic functions |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | Faculdade de Engenharia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
| Access Type: | Acesso Aberto Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20490 |
| Issue Date: | 5-Mar-2026 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações) |
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