Power System Instability Prediction and Mitigation using Synchrophasors. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF 201203400_Muhammad_Waqar_Ahmed.pdf - Accepted Version Download (10MB) | Preview

Arabic Abstract

مع الاحتياجات المتزايدة للبشرية التي لا تنتهي أبدا ، واستخدام الكهرباء التي تعتبر الآن أساسا العمود الفقري لكل حاجة بشكل متزايد. يتطلب هذا النمو في الطلب على الطاقة في التوسع في احتياطيات الطاقة الحالية أو انشاء منشآت جديدة . و لكن بدلا من تحقيق أي من المهام المذكورة الصدارة أي توسيع أو تثبيت احتياطيات جديدة للطاقة ، يميل مشغلو نظام الطاقة إلى دفع أنظمة الطاقة القائمة على حدود التشغيل بسبب قيد التكلفة. هذا من ناحية يوفر تكلفة ولكن على الجانب الآخر يعرض كامل نظام الطاقة للخطر مما يعني أهمية تشغيل نظام الطاقة بكفاءة دون حدوث انهيار أو زعزعة استقرار النظام. هذا السبب يوضح أهمية دراسة استقرار نظام الطاقة. واحدة من النتائج الحيوية من هذه الدراسة هي الكشف عن الظروف التي من شأنها أن تجعل النظام غير مستقر وتطبيق تدابير مضادة لتخفيف ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام نتائج هذه الدراسات أيضا في تصميم وتشغيل نظام الطاقة لضمان تشغيل مستقر في ظل حالات الطوارئ المحتملة مختلفة. وتركز هذه الأطروحة على تقديم مجموعة كاملة لتحسين استقرار نظام الطاقة، بدءا من التخطيط و حتى مرحلة تصميم المرحلة التشغيلية . من ناحية التصميم والتخطيط ، تم طرح تقنية متعددة الاهداف لوضع اجهزة PMU لتحقيق أقصى قدر من قابلية الملاحظة النظام بأقل تكلفة ، بالاضافة الى تقنية الطاقة الحركية ( KE ) الجديدة لوضع نظام نقل التيار المتردد المرن (FACTS) باستخدام خوازمية التطور التفريقي (DEA ) من أجل تحسين استقرار نظام الطاقة اللحظي . من وجهة النظر التشغيلية ، تم وضع استراتيجية جديدة لتشغيل نظام الطاقة اقتصاديا و عمليا تعمل أيضا على تحسين استقرار النظام اللحظي. وعلاوة على ذلك فقد تم تصميم نظام كاشف لعدم الاستقرار في النظام باستخدام الشبكة العصبية الاصطناعية ( ANN ) و الذي سيكون بمثابة مُدخل لانظمة علاج النظام ( RAS ) الموجودة في أجهزة PMU التي هي عبارة عن مقاومات كابحة و قطع لتيار في حياة انخفاض التردد ( UFLS ) و التي ستقوم باتخاد اجراءات من شأنها معالجة حالة عدم الاستقرار. تم محاكاة خوارزميات وتقنيات المقترحة باستخدام MATLAB و SIMULINK وتنفيذها عمليا باستخدام محاكاة الوقت الحقيقي الرقمية ( RTDS ) مع اعدادات (PHIL). كشفت نتائج المحاكاة أن الخوارزميات والتقنيات المتقدمة قامت بانتاج حلول ذات جودة عالية يمكن الاعتماد عليها

English Abstract

With the never ending growing needs for the human beings, the usage of electricity which is now essentially the backbone for every need, is growing. This growth in the demand of energy requires the expansion or new installations of current power reserves. Rather than achieving any of the fore mentioned tasks i.e. of expanding or installing new reserves for power, power system operators tend to push the existing power systems to the operating limits because of the cost constraint. This on one hand saves the cost but on other hand exposes whole of the power system to risk i.e. to operate the power system efficiently without a collapse or destabilizing the system. This makes the stability study of the power system critical. One of the vital outcome of this study is to detect the conditions that will make the system unstable and apply counter measures to mitigate it. In addition, the outcome of these studies are also used in designing and operating the power system to ensure stable operation under different probable contingencies. This thesis focuses on presenting a complete package for improving power system transient stability, starting from planning and designing phase till operational phase. From the design and planning perspective, a multi objective PMU placement technique to achieve maximum system observability with minimum cost is presented, along with this a new Kinetic Energy (KE) based Flexible Alternating Current Transmission System (FACTS)placement using Differential Evolution Algorithm (DEA) in order to improve transient stability of the power system; from the operational point of view, a novel strategy for operating the power system economically and feasibly along with the improvement in transient stability of the system. Moreover to this an Artificial Neural Network (ANN) based power system instability detector is designed to serve as an input to the PMU based Remedial Action System (RAS) namely braking resistor and Under Frequency Load Shedding (UFLS), which will take measures against the detected instability. The proposed algorithms and techniques have been simulated using MATLAB and SIMULINK and practically implemented using Real Time Digital Simulator (RTDS) with Power Hardware in Loop (PHIL) configuration. Simulation results revealed that the developed algorithms and techniques produce reliable and high-quality solutions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Abido, Muhammad Ali
Committee Members:	El-Amin, Ibrahim and El-Din Hussein, Alaa
Depositing User:	MUHAMMAD WAQAR AHMED (g201203400)
Date Deposited:	12 Jun 2014 07:04
Last Modified:	01 Nov 2019 15:42
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139299