Stability enhancing control of series FACTS devices installed in tie-lines of large-scale interconnected power system

• Autorzy: Nogal Ł. , Machowski J.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie szeregowych urządzeń FACTS typu TCPAR służące do poprawy stabilności systemu elektroenergetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper addresses the state-variable stabilizing control of the power system using such series FACTS devices as TCPAR installed in the tie-line connecting control areas in an interconnected power system. This stabilizing control is activated in the transient state and is supplementary with respect to the main steady-state control designed for power flow regulation. Stabilizing control laws, proposed in this paper, have been derived for a linear multi–machine system model using direct Lyapunov method with the aim to maximize the rate of energy dissipation during power swings and therefore maximization their damping. The proposed control strategy is executed by a multi-loop controller with frequency deviations in all control areas used as the input signals. Validity of the proposed state-variable control has been confirmed by computer simulation for a multi-machine test system.

PL

Artykuł dotyczy sterowania szeregowych urządzeń FACTS typu TCPAR służącego do poprawy stabilności systemu elektroenergetycznego. Zakłada się, że dane urządzenia TCPAR są zainstalowane w liniach wymiany w połączonym systemie elektroenergetycznym. Sterowanie uaktywnia się w stanie nieustalonym po wystąpienia zakłócenia w systemie elektroenergetycznym i jest sterowaniem dodatkowym w stosunku do sterowania zasadniczego przeznaczonego do regulacji przepływów w sieciach. Wzory na sterowanie stabilizujące, proponowane w tym artykule, zostały wyprowadzone za pomocą bezpośredniej metody Lapunowa dla liniowego wielomaszynowego modelu systemu. Jako zasadę sterowania przyjęto maksymalizację szybkości rozpraszania energii związanej z kołysaniami wirników generatorów i tym samym maksymalizację tłumienia kołysań. Proponowane sterowanie jest realizowane jako wielowejściowe sterowanie zmiennych stanu z odchyłkami częstotliwości w poszczególnych podsystemach jako sygnałami wejściowymi. Skuteczność proponowanego sterowania została sprawdzona za pomocą symulacji komputerowej dla wielomaszynowego systemu testowego.

Słowa kluczowe

EN

power system; transient angle stability; stabilizers; FACTS; WAMS

PL

FACTS; WAMS; system elektroenergetyczny; stabilność kątowa; stabilizatory

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 85, nr 3
• Strony: 1--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Nogal Ł.

autor

Machowski J.

• Warsaw University of Technology, Warszawa,

Bibliografia

• [1] Hingorani N.G., Gyugyi L.: "Understanding FACTS. Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems" IEEE Press, 2000
• [2] Machowski J., Bialek J., Bumby J.: "Power System Dynamics. Stability and Control". John Wiley & Sons, Chichester 2008
• [3] CIGRE Technical Brochure No 145 "Modeling of power elektronics equipment (FACTS) in load flow and stability programs” http://www.e-cigre.org
• [4] Youke Lin Tan, Youyi Wang: "Design of series and shunt FACTS controller using adaptive nonlinear coordinated design techniques" IEEE Transaction on Power Systems, Vol. 12, No. 3, August 1997
• [5] F.F. Wang, F.J. Swift, M. Li: "A unified model for the analysis of FACTS devices in damping power system oscillations. II. Multi-machine power systems", IEEE Trans. Power Delivery, Vol. 13, Oct. 1998, pp. 1355 – 1362.
• [6] B.C.Pal, A.H.Coonick, I.M.Jaimoukha, H.El-Zobaidi "A linear matrix inequality approach to robust damping control design in power systems with superconducting magnetic energy storage device", IEEE Transactions on Power Systems, Volume: 15, February 2000
• [7] B. Chaudhuri.; B.C. Pal, A.C. Zolotas, I.M. Jaimoukha, T.C. Green, "Mixed-sensitivity approach to H/sub /spl infin// control of power system oscillations employing multiple FACTS devices" IEEE Trans. Power Systems, Vol. 18, Aug. 2003, pp. 1149 - 1156
• [8] I. Kamwa, L. Gerin-Lajoie, G. Trudel: “Multi-Loop Power System Stabilizers Using Wide-Area Synchronous Phasor Measurements” Proceedings of the American Control Conference, Philadelphia Pennsylvania, June 1998
• [9] J. Machowski, J. Białek: „State-variable control of shunt FACTS devices using phasor measurements” Electric Power System Research Vol. 78, Issue 1, 2008, pp.39-48, ISSN 0378-7796
• [10] B. Bhargava "Synchronised phasor measurement system project at Southern California Edison Co." IEEE PES Summer Meeting, 1999, Vol.: 1, pp.16 - 22 vol.1.
• [11] A. Magnus, D. Karlsson: "Phasor measurement applications in Scandinavia" Transmission and Distribution Conference and Exhibition 2002: Asia Pacific. IEEE/PES , Volume: 1 , 6-10 Oct. 2002, pp.:480 – 484, Vol.1.
• [12] C.-S. Yu, C.-W. Liu: "Self-correction two-machine equivalent model for stability control of FACTS system using real-time phasor measurements", IEE Proc. Gen., Transm. and Distrib., Vol. 149, July 2002, pp.389 – 396.
• [13] I. Kamwa, R. Grondin; Y. Hebert: "Wide-area measurement based stabilizing control of large power systems-a decentralized/hierarchical approach" IEEE Trans. Power Systems, Vol. 16 , Feb 2001 pp.136 – 153.
• [14] M.E. Aboul-Ela, A.A. Sallam, J. D. McCalley, A.A. Fouad: "Damping controller design for power system oscillations using global signals" IEEE Trans., Power Systems, Vol. 11 , May 1996 pp. 767 – 773.
• [15] M.G. Adamiak, A.P. Apostolov, M.M. Begovic, C.F. Henville, K.E. Martin, G.L. Michel, A.G. Phadke, J.S. Thorp: "Wide Area Protection—Technology and Infrastructures", IEEE Trans. Power Delivery, Vol. 21, April 2006, pp  601- 609.
• [16] M.A.Pai: "Energy Function Analysis For Power System Stability”. Kluwer Academic Publishers, 1989.
• [17] M. Pavella, D. Ernst, D. Ruiz-Vega: "Transient Stability of Power Systems. A unified Approach to Assessment and Control" Kluwer's Power Electronics and Power System Series, 2000, SECS581 0-7923-7963-2
• [18] Nogal L.: “Control of series FACTS devices by the use of WAMS”, Ph D Thesis, Warsaw University of Technology 2009