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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise crítica do Monte Carlo hamiltoniano na avaliação de afundamentos de tensão
Título(s) alternativo(s): Critical analysis of the hamiltonian monte carlo in the evaluation of voltage sags
Autor: REIS, Diogo de Jesus Fonseca 
Primeiro orientador: PESSANHA, José Eduardo Onoda
Primeiro membro da banca: PESSANHA, José Eduardo Onoda
Segundo membro da banca: SOUZA, Júlio Cesar Stacchini de
Terceiro membro da banca: RODRIGUES, Anselmo Barbosa
Resumo: Afundamentos de tensão são um dos principais problemas de qualidade de energia, capaz de provocar danos e perdas financeiras significativas aos consumidores. Uma das formas de avaliação dos afundamentos de tensão é através do índice SARFI-X (System Average RMS Frequency Index), que representa a frequência com que a magnitude da tensão residual está abaixo de um valor X (em p.u.). A Simulação Monte Carlo (SMC) é um dos métodos mais utilizados na obtenção desse índice, no entanto, pode apresentar um alto custo computacional. Uma abordagem na dinâmica Hamiltoniana foi proposta para reduzir essa adversidade, conhecida como amostrador Monte Carlo Hamiltoniano (MCH) de espaços de modelos de alta dimensão, sendo testada aqui em avaliações probabilísticas de afundamentos de tensão em sistemas de potência. É mostrado que o MCH é capaz de atenuar os efeitos adversos do amostrador padrão Metropolis-Hastings (MH), como baixas taxas de aceitação, caminhada aleatória e convergência lenta, substituindo atualizações simples por variáveis de momento (típicas distribuições gaussianas independentes) com atualizações Metropolis, onde um novo estado é proposto pelo cálculo de uma trajetória por meio das equações de movimento do Hamiltoniano. O estado proposto pode estar distante do estado atual e ainda apresentar alta probabilidade de aceitação. Este procedimento evita a exploração lenta do espaço de estado que ocorre quando as atualizações do Metropolis são realizadas, levando a uma exploração rápida da distribuição. Verifica-se através de experimentos numéricos e diferentes sistemas-teste que o amostrador que faz uso da dinâmica Hamiltoniana atenua consideravelmente os problemas do algoritmo Metropolis-Hastings (MH). Espera-se que os resultados possam estimular o uso do MCH em outros problemas de natureza probabilística de sistemas de potência.
Abstract: Voltage sags are one of the main power quality problems, able to cause significant financial losses to industrial consumers. One way of assessing voltage sags is through the SARFI-X index (System Average RMS Frequency Index). This index is a measure of the number of voltage sags with remaining RMS magnitude inferior to the specified percentage value X (p.u.). Monte Carlo Simulation (MCS) is one of the most used methods to obtain this index, regardless of its high computational cost. It is presented in this work an introduction to Hamiltonian Monte Carlo (HMC) sampling of highdimensional model spaces on probabilistic assessments of voltage sags in power systems. It is shown that the proposal mitigates adverse effects of the standard Metropolis-Hastings (MH) sampling algorithm, such as low acceptance rates, randomwalk and slow convergence, by surrogating simple updates for momentum variables (typical independent Gaussian distributions) with Metropolis updates, where a new state is proposed by computing a trajectory through the solution of the Hamiltonian’s equations of motion. The proposed state can be distant from the current state and still present a high probability of acceptance. This procedure avoids the slow exploration of the state space that occurs when Metropolis updates are performed, leading to a fast exploration of the distribution. It is verified through test-systems that the Hamiltonian Monte Carlo sampler mitigates the difficulties of the Metropolis-Hastings (MH) algorithm. The results may encourage its use in other probabilistic power systems problems.
Palavras-chave: Afundamentos de tensão
Dinâmica Hamiltoniana
Qualidade de energia
Simulação de Monte Carlo
Voltage sags
Hamiltonian dynamics
Monte Carlo Simulation
Power quality
Área(s) do CNPq: Engenharia Elétrica
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
Citação: REIS, Diogo de Jesus Fonseca. Análise crítica do Monte Carlo hamiltoniano na avaliação de afundamentos de tensão. 2021. 157 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3471
Data de defesa: 30-Abr-2021
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

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