سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

بهبود پایداری فرکانسی سیستم قدرت در حضور توربین بادی با استفاده از کنترل کننده آبشاری بهینه شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه بوعلی سینا
چکیده
مسئله کنترل فرکانس در سیستم قدرت اهمیت فراوانی دارد. حضور توربین بادی در سیستم قدرت، کنترل فرکانس را با چالشهایی روبرو می‌کند. به منظور بهبود کنترل فرکانس سیستم قدرت در حضور توربین بادی، در این مقاله، یک روش کنترلی جدید طراحی شده است. در این روش به کنترل هماهنگ سیستم کنترل فرکانس-بار و ذخیره ساز ابررسانا با استفاده از کنترل کننده آبشاری PD-FOPID پرداخته شده است. عضو PD در این نوع کنترل کننده به تغییرات فرکانس سیستم قدرت سریعتر پاسخ می دهد و همچنین عضو FOPID در برابر عدم قطعیت پارامترهای سیستم و اغتشاشات وارد بر آن عملکرد مطلوبی را دارا می باشد. در این مقاله به حل مشکل الگوریتم جستجوی جغد پرداخته شده است. با توجه به اینکه الگوریتم جستجوی جغد ممکن است در بهینه محلی گیر کند. در این مقاله راه حل هایی به منظور حل این مشکل الگوریتم جستجوی جغد ارائه شده است که الگوریتم جستجوی جغد توسعه یافته نامیده شده است و به منظور بهبود عملکرد کنترل کننده PD-FOPID از الگوریتم جستجوی جغد توسعه یافته برای تنظیم بهینه پارامترهای آن استفاده شده است. روش کنترلی پیشنهادی با چندین روش از جمله: کنترل هماهنگ سیستم کنترل فرکانس-بار و ذخیره ساز ابررسانا با استفاده از کنترل کننده مقاوم، کنترل هماهنگ سیستم کنترل فرکانس-بار و ذخیره ساز ابررسانا با استفاده از کنترل کننده  PIDبهینه شده با الگوریتم ازدحام پروانه، سیستم کنترل فرکانس-بار با استفاده از کنترل کننده  PIDبهینه شده با الگوریتم ازدحام پروانه با در نظر گرفتن ذخیره ساز ابررسانا و بدون در نظر گرفتن ذخیره ساز ابررسانا درچهار سناریو مقایسه شده است و نتایج نشان دهنده برتری عملکرد روش پیشنهادی در برابر سایر روشهای ذکر شده است. روش پیشنهادی در برابر اغتشاشات بار، اغتشاشات ناشی از توربین بادی و نیز عدم قطعیت مربوط به پارامترهای سیستم مقاوم است.
کلیدواژه‌ها

1. S. Ranjbar “Online estimation of controlled islanding time intervals using dynamic state trajectories
through cascading failures from WAMS data,’’ Electric Power Systems Research, vol.214,
pp.108890, Jan 2023.
2. S. Ranjbar, M. R. Aghamohammadi and F. Haghjoo, “A New Scheme of WADC for Damping Inter-
Area Oscillation based on CART Technique and Thevenine Impedance,” International Journal of
Electrical Power and Energy Systems,vol.94, pp 339-353, Jan 2018.
3. J. Qi, Q. Wu, Y. Zhang, G. Weng and D. Zhou, "Unified Residue Method for Design of Compact
Wide-area Damping Controller Based on Power System Stabilizer," Journal of Modern Power
Systems and Clean Energy, vol. 8, no. 2, pp. 367-376, March 2020.
4. Q. Mou, H. Ye and Y. Liu, "Nonsmooth Optimization-Based WADC Tuning in Large Delayed
Cyber-Physical Power System by Interarea Mode Tracking and Gradient Sampling," IEEE
Transactions on Power Systems, vol. 34, no. 1, pp. 668-679, Jan. 2019.
5. M. J. Alinezhad, M. Radmehr and S. Ranjbar, "Adaptive Wide Area Damping Controller for
Damping Inter-Area Oscillations Considering High Penetration of Wind Farms," International
Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 30, no. 3, March 2020.
6. Soheil Ranjbar, “Adaptive criteria of estimating power system separation times based on inter‐area
signal”, IET Generation, Transmission & Distribution, vol.17, no.3, pp.573-588, February 2023.
https://doi.org/10.1049/gtd2.12750
7. M. Bento, "Fixed Wide-Area Damping Controller Considering Time Delays and Power System
Operation Uncertainties," IEEE Transactions on Power Systems, vol.35, no.5, pp.3918-3926, Sept.
2020.
8. Thakallapelli and S. Kamalasadan, "Wide-area damping of inter-area oscillations based on MIMO
identification," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 14, no. 13, pp. 2464-2475, 2020.
9. J. L. Rodríguez-Amenedo, S. A. Gómez, "Damping Low-Frequency Oscillations in Power Systems
Using Grid-Forming Converters," IEEE Access, vol.9, pp.158984-158997, Nov.2021.
10. Y. Zhou, J. Liu, Y. Li, C. Gan, H. Li and Y. Liu, "A Gain Scheduling Wide-Area Damping
Controller for the Efficient Integration of Photovoltaic Plant," IEEE Transactions on Power
Systems, vol.34, no.3, pp.1703-1715, May 2019.
11. Zenelis, X. Wang and I. Kamwa, "Online PMU-Based Wide-Area Damping Control for Multiple
Inter-Area Modes," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 11, no. 6, pp. 5451-5461, Nov. 2020.
12. Y.Shen, W.Yao, J.Wen, and L.Jiang, "Resilient Wide-Area Damping Control Using GrHDP to
Tolerate Communication Failures," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 10, no. 3, pp. 2547-2557,
May 2019.
13. N. R. Naguru and V. Sarkar, "Practical supplementary controller design for the bi-layer WAC
architecture through structurally constrained H2 norm optimisation," IET Generation, Transmission
& Distribution, vol. 13, no. 7, pp. 1095-1103, 9 4 2019.
14. L.Simon, K.S. Swarup and J.Ravishankar, "Wide area oscillation damping controller for DFIG using
WAMS with delay compensation," IET Renewable Power Generation, vol.13, no.1, pp.128-137,
2019.
15. F. Wilches-Bernal, R. H. Byrne and J. Lian, "Damping of Inter-Area Oscillations via Modulation of
Aggregated Loads," IEEE Transactions on Power Systems, vol.35, no.3, pp.2024-2036, May 2020.
16. X. Shi, Y. Cao, M. Shahidehpour, Y. Li, X. Wu and Z. Li, "Data-Driven Wide-Area Model-Free
Adaptive Damping Control With Communication Delays for Wind Farm," IEEE Transactions on
Smart Grid, vol. 11, no. 6, pp. 5062-5071, Nov. 2020.
17. T. Surinkaew, R. Shah, M. Nadarajah and S. M. Muyeen, "Forced oscillation damping controller
for an interconnected power system," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 14, no. 2,
pp. 339-347, Jan. 2020.
18. N. Naguru and Y. Ganapavarapu, "Design of a Limited State Feedback Wide-Area Power System
Damping Controller Without Communication Channels," IEEE Access, vol.8, pp.160931-160946,
2020.
19. G. N. Baltas, N. B. Lai, L. Marin, A. Tarrasó and P. Rodriguez, "Grid-Forming Power Converters
Tuned Through Artificial Intelligence to Damp Subsynchronous Interactions in Electrical Grids,"
IEEE Access, vol. 8, pp. 93369-93379, 2020.
20. M. Sarkar, B. Subudhi and S. Ghosh, "Unified Smith predictor based H∞ wide-area damping
controller to improve the control resiliency to communication failure," IEEE/CAA Journal of
Automatica Sinica, vol. 7, no. 2, pp. 584-596, March 2020.
21. J. A. Oscullo and C. F. Gallardo, "Residue Method Evaluation for the Location of PSS with Sliding
Mode Control and Fuzzy for Power Electromechanical Oscillation Damping Control," IEEE Latin
America Transactions, vol. 18, no. 01, pp. 24-31, Jan. 2020.
دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 17
فروردین 1402
صفحه 117-146

  • تاریخ دریافت 22 تیر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 22 تیر 1404
  • تاریخ انتشار 01 فروردین 1402