Design of an ORBP-based fractional order controller for load frequency control in a multi-area power system with integration of RES

• Autorzy: Dinesh T. , Manjula M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.09.17

Warianty tytułu

PL

Projekt regulatora ułamkowego rzędu opartego na ORBP do sterowania częstotliwością obciążenia w wieloobszarowym systemie energetycznym z integracją OZE

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the current situation of the power system, with the need to increase power to meet the availability of all types of loads, the quality of power is equal to the demand. On this day, there is no change and a demanding power supply with a stable and reliable power supply at all times. Therefore, to maintain the quality and power to meet the current reforms in the power sector and adapt to the changes in the industrial sector's demands, thus changing in frequency, an advanced controller is necessary. Change in frequency, there will be losses in the system stable, if appropriate control is not made. The most important of the power system from the controller. Based on the various analysis in the load frequency control area, the performance of various types of controllers used as load frequency controllers has been studied. It has been observed that certain crises such as damped oscillation, long stabilization time and maximum overshoot of frequency have been observed. In the present study, to overcome the above problems and improve the steady-state value, the frequency controller has been designed Optimum Resilience Power Balance (ORPB) controller. The performance of the ORPB controller is still good and has a faster settling time compared to other controllers. Due to the intermittent power generation of solar and wind power, the output power of PV and WT is not guaranteed. For this reason, the capacity of WT, solar photovoltaic panels, and battery systems are the parameters to be optimized and deliberately determined. The renewable energy system's optimized design ensures that there is enough power to be supplied to the EV charging station. The proposed ORPB controller will also provide appropriate PWM to the converter and inverter to maintain the stable power flow in the system; thus, ORPB plays an important role in maintaining constant frequency and voltage to ensure the reliability of power. The performance of the ORPB controller will be analyzed based on the parameters like settling time (sec), steady-state error (%), Integral Time Absolute Error (ITAE) (%), overshoot (%) and efficiency (%).

PL

W obecnej sytuacji systemu elektroenergetycznego, z koniecznością zwiększenia mocy w celu zaspokojenia dostępności wszystkich typów obciążeń, jakość mocy jest równa zapotrzebowaniu. W tym dniu nie ma zmian i wymagającego zasilania ze stabilnym i niezawodnym zasilaniem przez cały czas. Dlatego, aby utrzymać jakość i moc, aby sprostać obecnym reformom w sektorze energetycznym i dostosować się do zmian w zapotrzebowaniu sektora przemysłowego, a tym samym zmieniając częstotliwość, konieczny jest zaawansowany regulator. Zmiana częstotliwości spowoduje straty w stabilnym systemie, jeśli nie zostanie przeprowadzona odpowiednia kontrola. Najważniejszy w systemie elektroenergetycznym regulator. Na podstawie różnych analiz w obszarze sterowania częstotliwością obciążenia, zbadano wydajność różnych typów regulatorów stosowanych jako regulatory częstotliwości obciążenia. Zaobserwowano, że zaobserwowano pewne kryzysy, takie jak tłumione oscylacje, długi czas stabilizacji i maksymalne przekroczenie częstotliwości. W niniejszym badaniu, aby przezwyciężyć powyższe problemy i poprawić wartość stanu ustalonego, zaprojektowano regulator częstotliwości Optimum Resilience Power Balance (ORPB). Wydajność sterownika ORPB jest nadal dobra i ma szybszy czas ustalania w porównaniu z innymi sterownikami. Ze względu na przerywaną generację energii słonecznej i wiatrowej, moc wyjściowa PV i WT nie jest gwarantowana. Z tego powodu wydajność WT, paneli fotowoltaicznych i systemów akumulatorowych to parametry, które należy zoptymalizować i świadomie określić. Zoptymalizowana konstrukcja systemu energii odnawialnej zapewnia wystarczającą moc do dostarczenia do stacji ładowania pojazdów elektrycznych. Proponowany sterownik ORPB zapewni również odpowiedni PWM do konwertera i falownika, aby utrzymać stabilny przepływ mocy w systemie; w ten sposób ORPB odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu stałej częstotliwości i napięcia, aby zapewnić niezawodność zasilania. Wydajność sterownika ORPB zostanie przeanalizowana na podstawie parametrów, takich jak czas ustalania (sek.), błąd stanu ustalonego (%), błąd bezwzględny czasu całkowania (ITAE) (%), przeregulowanie (%) i wydajność (%).

Słowa kluczowe

EN

multi-area interconnected power system; multi-source interconnected power system; load frequency control; optimum resilience power balance

PL

wieloobszarowy system zasilania połączony; wieloźródłowy system zasilania połączony; kontrola częstotliwości obciążenia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 9
• Strony: 100--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dinesh T.

• Research Scholar, Department of Electrical Engineering, Osmania University, Hyderabad, Telangana, India
• Department of EEE, Anurag University, Hyderabad, Telangana, India

autor

Manjula M.

• Department of Electrical Engineering, Osmania University, Hyderabad, Telangana, India

Bibliografia

• 1. E. Sahin, "Design of an Optimized Fractional High Order Differential Feedback Controller for Load Frequency Control of a Multi-Area Multi-Source Power System With Non-linearity," in IEEE Access, vol. 8, pp. 12327-12342, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2966261.
• 2. B. Zhao et al., "Energy Management of Multiple Microgrids Based on a System of Systems Architecture," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 6, pp. 6410-6421, Nov. 2018, doi: 10.1109/TPWRS.2018.2840055.
• 3. M. Nilsson, L. H. Söder and G. N. Ericsson, "Balancing Strategies Evaluation Framework Using Available Multi-Area Data," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 2, pp. 1289-1298, March 2018, doi: 10.1109/TPWRS.2017.2736604.
• 4. E. Tómasson and L. Söder, "Generation Adequacy Analysis of Multi-Area Power Systems With a High Share of Wind Power," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 4, pp. 3854-3862, July 2018, doi: 10.1109/TPWRS.2017.2769840.
• 5. B. Pan, W. Cong, M. Sun, J. Yu and M. Zheng, "Fault location determination method for relay protection communication system based on power grid operation and maintenance multisource data," 2019 IEEE Sustainable Power and Energy Conference (iSPEC), Beijing, China, 2019, pp. 2351-2356, doi: 10.1109/iSPEC48194.2019.8975178.
• 6. G. Liu, M. Vrakopoulou and P. Mancarella, "Assessment of the capacity credit of renewables and storage in multi-area power systems," in IEEE Transactions on Power Systems, doi: 10.1109/TPWRS.2020.3034248.
• 7. T. Dinesh and M. Manjula, "A Fractional Order Tilt Integral Controller Based Load Frequency Control with Dispersed Generation and Electric Vehicle," International Journal of Electrical and Electronics Research (IJEER), pp. 401-411, Volume 11, Issue 2,2023..https://doi.org/10.1109/SeFeT57834.2023.10245773
• 8. H. Chen, P. Xuan, Y. Wang, K. Tan and X. Jin, "Key Technologies for Integration of Multitype Renewable Energy Sources-Research on Multi-Timeframe Robust Scheduling/Dispatch," in IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 7, no. 1, pp. 471-480, Jan. 2016, doi: 10.1109/TSG.2015.2388756.
• 9. T.Dinesh and M.Manjula, "A Multi Degree of Freedom Based Hybrid Fractional Order Controllers for Load Frequency Control in Hybrid Systems," Proceedings of the Second International Conference on Emerging Trends in Engineering ICETE 2023 (ATLANTIS PRESS), pp. 736-750, 2023. https://doi.org/10.2991/978-94-6463-252-1_74
• 10. C. Wang, K. Jia, B. Liu and J. Zhang, "Coordination Control and Protection for Photovoltaic DC Distribution System," 2020 2nd International Conference on Smart Power & Internet Energy Systems (SPIES), Bangkok, Thailand, 2020, pp. 526- 530, doi: 10.1109/SPIES48661.2020.9243132.
• 11. H. Zhang, B. Zhang, A. Bose and H. Sun, "A Distributed Multi- Control-Center Dynamic Power Flow Algorithm Based on Asynchronous Iteration Scheme," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 2, pp. 1716-1724, March 2018, doi: 10.1109/TPWRS.2017.2721405.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).