Parametric Estimation of the Exponential Load Model Based on Optimization Techniques and PMU Measurements

Numerous current studies and research carried out on electrical power systems require the exponential static load model depend-ent on voltage and frequency (EXP+f) validated for many operating scenarios. As a solution, several automatic methodologies are proposed in the literature to identify the parameters of this model through of the processing of Phasor Measurement Units (PMU) records and based on minimizing an objective function with some optimization methods. The problem found is that an exhaustive performance comparison of all these methods is not observed to choose the best one. Based on the above, this paper compares the performance of ten optimization methods to estimate the EXP+f load model. These methods are evaluated according to the accuracy achieved and the calculation time. The main results of this work are: the best optimization methods to estimate the EXP+f load model are exhaustively determined; an algorithm that applies the best optimization method to estimate EXP+f load models is proposed; and the recommended minimum and maximum voltage and frequency disturbances are determined to achieve an adequate estimation of the EXP+f load model from ambient or ringdown PMU measurements.

Numerosos estudios e investigaciones actuales que se realizan a los sistemas eléctricos de potencia requieren del modelo estático de carga exponencial dependiente de la tensión y la frecuencia (EXP+f) validado para una gran cantidad de escenarios de operación. Como solución, en la literatura se proponen varias metodologías automáticas para identificar los parámetros de este modelo a través del procesamiento de registros de Unidades de Medición Fasorial (PMU) y basadas en minimizar una función objetivo con algún método de optimización. El problema encontrado es que no se observa una comparación exhaustiva del desempeño de todos estos métodos con el fin de elegir el mejor. En base a lo anterior, en este trabajo se compara el desempeño de diez métodos de optimización para estimar el modelo de carga EXP+f. Estos métodos se evalúan de acuerdo con la exactitud alcanzada y con el tiempo de cálculo. Los principales resultados de este trabajo son: se determinan en forma exhaustiva los mejores métodos de optimización para estimar el modelo de carga EXP+f, se propone un algoritmo que aplica el mejor método de optimización para estimar este modelo de carga y, se determinan las perturbaciones de tensión y frecuencia mínimas y máximas recomendadas para lograr una estimación adecuada del modelo EXP+f a partir de datos tipo ambiente o ringdown obtenidos por mediciones de PMU.