Calculation of system state matrix eigenvalues based on analysis of instantaneous power waveforms at short-circuit disturbances

• Autorzy: Pruski P. , Paszek S.

Identyfikatory

DOI

10.12736/issn.2300-3022.2017214

Warianty tytułu

PL

Obliczenia wartości własnych macierzy stanu systemu na podstawie analizy przebiegów mocy chwilowej przy zakłóceniach zwarciowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the results of calculations of the eigenvalues (associated with electromechanical phenomena) of the state matrix of a power system (PS) model, based on analysis of the disturbance waveforms of instantaneous power of PS generating units. There were taken into account disturbances in the form of a low-current short circuit in various PS transmission lines. The eigenvalue calculation method used in the investigations consists in the approximation of the analysed disturbance waveforms with waveforms being a superposition of modal components associated with the searched eigenvalues. This approximation consist in the minimisation of the objective function defined as the mean square error that occurs between the approximated and approximating waveform. For the objective function minimisation, a hybrid optimisation algorithm being a serial connection of the genetic and gradient algorithms was used. This connection eliminates the basic disadvantages of these both algorithms. To avoid calculation errors caused by the algorithm getting stuck in the objective function local minimum, the eigenvalues were calculated repeatedly for each waveform.

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń wartości własnych (związanych ze zjawiskami elektromechanicznymi) macierzy stanu modelu systemu elektroenergetycznego (SEE) na podstawie analizy przebiegów zakłóceniowych mocy chwilowej zespołów wytwórczych SEE. Analizowano zakłócenia w postaci zwarcia małoprądowego w różnych liniach przesyłowych SEE. Wykorzystana metoda obliczeń wartości własnych polega na aproksymacji analizowanych przebiegów zakłóceniowych za pomocą przebiegów będących superpozycją składowych modalnych związanych z poszukiwanymi wartościami własnymi. Aproksymacja ta polega na minimalizacji funkcji celu określonej jako błąd średniokwadratowy, występujący między przebiegiem aproksymowanym i aproksymującym. Do minimalizacji funkcji celu wykorzystano hybrydowy algorytm optymalizacyjny, stanowiący szeregowe połączenie algorytmu genetycznego i gradientowego. Połączenie to eliminuje podstawowe wady obu algorytmów. Aby uniknąć błędów obliczeń spowodowanych utknięciem algorytmu w minimum lokalnym funkcji celu, obliczenia wartości własnych dla każdego przebiegu przeprowadzano wielokrotnie.

Słowa kluczowe

EN

power system; angular stability; electromechanical eigenvalues; transient states

PL

system elektroenergetyczny; stabilność kątowa; elektromechaniczne wartości własne; stany nieustalone

• Wydawca: ENERGA SA
• Czasopismo: Acta Energetica
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 177--183
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pruski P.

• Silesian University of Technology

autor

Paszek S.

• Silesian University of Technology

Bibliografia

• 1. H.B. Cetinkaya, S. Ozturk, B. Alboyaci, “Eigenvalues Obtained with Two Simulation Packages (SIMPOW and PSAT) and Effects of Machine Parameters on Eigenvalues”, Electrotechnical Conference, MELECON 2004, Proceedings of the 12th IEEE Mediterranean, Vol. 3, 2004, pp. 943–946.
• 2. J. Machowski, J. Białek , J. Bumby, “Power System Dynamics: Stability and Control”, John Wiley & Sons, Chichester, New York 2008.
• 3. F.P. de Mello, L.H. Hannett, “Representation of Saturation in Synchronous Machines”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. PWRS-1, November, No. 4, 1986, pp. 8–18.
• 4. A. Nocoń, S. Paszek, “Polioptymalizacja regulatorów napięcia zespołów prądotwórczych z generatorami synchronicznymi” [Polyoptimisation of synchronous generator voltage regulator], Monograph No. 150, Silesian University of Technology Publishing House, Gliwice 2008.
• 5. S. Paszek, “Wybrane metody oceny i poprawy stabilności kątowej systemu elektroenergetycznego” [Selected methods for assessment and improvement of power system angular stability], Monograph No. 357, Silesian University of Technology Publishing House, Gliwice 2012.
• 6. S. Paszek, A. Nocoń, “The method for determining angular stability factors based on power waveforms”, AT&P Journal Plus 2, Power System Modelling and Control, 2008, pp. 71–74.
• 7. W. Paszek, “Dynamika maszyn elektrycznych prądu przemiennego” [AC electrical machines dynamics], Helion, 1998.
• 8. Power Technologies, a Division of S&W Consultants Inc., Program PSS/E Application Guide, Siemens Power Technologies Inc., 2002.
• 9. P. Pruski, S. Paszek, “Analiza modalna wybranych przebiegów zakłóceniowych w systemie elektroenergetycznym. Wyznaczanie wskaźników stabilności kątowej” [The modal analysis of selected disturbance waveforms in a power system. Determination of angular stability factors], Monograph No. 592, Silesian University of Technology Publishers, Gliwice 2016.
• 10. P. Pruski, S. Paszek, “Assessment of Polish Power System angular stability based on analysis of different disturbance waveforms”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, No. 63, Vol. 2, 2015, pp. 435–441.
• 11. P. Pruski, S. Paszek, “Calculations of electromechanical eigenvalues based on generating unit instantaneous power and angular speed waveforms at a step disturbance”, Acta Energetica, No. 2 (23), 2015, pp. 68–73.
• 12. P. Pruski , S. Paszek, “Calculations of electromechanical eigenvalues based on instantaneous power waveforms”, Przegląd Elektrotechniczny, No. 4, 2014, pp. 214–217.
• 13. H. Saitoh et al., “On-line modal analysis based on synchronized measurement technology”, Proc. of International Conference on Power System Technology, 2002, pp. 817–822.

Uwagi

1. Wersja polska na stronach 184--188.

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).