A SMART RESTORATION TECHNIQUE FOR MULTI-MICROGRID DISTRIBUTION SYSTEMS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_Final_Version.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

تتطلب المجتمعات الحديثة والصناعية إمدادات طاقة كهربائية عالية الجودة، وآمنة، يمكن الاعتماد عليها لتلبي احتياجاتها من الطاقة. رجوعاً إلى حقيقة أن استهلاك الطاقة الكهربائية في ازدياد، في حين أن البنية التحتية للشبكة الكهربائية تزداد في العمر دون تغير، هذا أدى الى ازدياد المخاوف بشأن موثوقية و جودة الطاقة، و مرونة شبكة الكهرباء في مواجهة انقطاعات الخدمة الكهربائية التي تسببها الكوارث الطبيعية. بدا ضعف شبكات الطاقة الكهربائية الحالية جلياً حيث حدثت العديد من حالات انقطاع الكهرباء الكبيرة في العقود القليلة الماضية. جاء تطوير مبدأ الشبكات الكهربائية الذكية (Smart Grids) والشبكات الكهربائية المتناهية الصغر(Microgrids) كحل مرشح لعيوب شبكات النقل الكهربائية التقليدية. وتتمثل إحدى أهم خصائص هذه الشبكات بقدرتها على تحمل الاضطرابات عالية التأثير منخفضة التواتر وقدرتها على استعادة الأحمال الكهربائية المقطوعة بسرعة وكفاءة عالية. بناء على ما سبق، يجدر القول إن تصميم وتطوير أساليب استعادة الأحمال الكهربائية المقطوعة بكفاءة وسرعة يعد عنصرا أساسيا في تحقيق بناء الشبكات الذكية المستقبلية. العمل المنجز في هذه الأطروحة يتعلق في إدارة تشغيل الشبكات الكهربائية المكونة من عدد من الشبكات الكهربائية المتناهية الصغر(Microgrids)عند تعذر الوصول الى إمدادات الطاقة الكهربائية من شبكة الكهرباء الرئيسة عقب تعرض الشبكة لطارئ كبير. لقد تم تصميم اسلوب ذكي يتكون من عدة خطوات على هيئة مشكلة إيجاد الحل الأمثل (Optimization Problem) باستخدام البرمجة الخطية وبرمجة الأرقام الصحيحة (Mixed Integer Linear Programing) بهدف استعادة أكبر قدر من الأحمال المقطوعة بأقل تكلفة ممكنة، هذا الأسلوب صمم ليطبق على شبكات التوزيع الكهربائي المكونة من عدد من الشبكات الكهربائية المتناهية الصغر، حيث يتم جدولة مصادر الطاقة والأحمال الكهربائية داخل كل شبكة من هذه الشبكات ومن ثمة إدارة تبادل الطاقة بينها. أُفترض أن كل شبكة من هذه الشبكات الكهربائية المتناهية الصغر(Microgrids) تتكون من عدد من مصادر الطاقة الموزعة التقليدية منها والمتجددة، ونظام لحفظ وتخزين الطاقة وعدد من الأحمال الكهربائية المرنة والقابلة للتحكم. لقد تم إجراء تحليل في حساسية أداء أسلوب الاستعادة لعدة عوامل، على سبيل المثال، في تأثير تضمين برامج استجابة جانب الطلب على أداء أسلوب الاستعادة. لقد تم أيضا اقتراح مؤشر مبتكر لتكميم أداء اسلوب الاستعادة. عدة عمليات محاكاة عددية أجريت أخيرا للتدليل على كفاءة الأسلوب المقترح.

English Abstract

Modern and industrial societies require a high-quality, secure and reliable power supply that meets their energy demand. As this demand is increasing with time, while the network infrastructure is aging, the reliability, quality and resilience of the power grid are becoming major concerns. This argument is proven to be true by the occurrence of several major blackouts in the existing power systems over the course of the last decades. To resolve the root causes of the shortages in the current power systems, the concepts of smart and microgrids were developed. One of the main characteristics of the future smart grids is their ability to withstand low-frequent high-impact disturbances and to recover outages quickly and efficiently. In this context designing and developing of an efficient and rapid load restoration techniques is an essential component of realizing the future smart grids. The focus of this thesis is the outage management of interconnected microgrids during islanded operation after being disconnected from the utility main supply. A proposed two-stage load restoration technique is formed as a Mixed Integer Linear Programming (MILP) optimization problem whose objective is optimally restoring the maximum number of disconnected loads. The proposed technique is applied to a distribution system composed of several microgrids, i.e. Multi-Microgrid (MMG) distribution system. In this proposed technique, the power transactions between the individual microgrid are managed after the schedule of local energy resources and the control signals of local flexible loads are determined. Flexible loads control signals are decided through two incorporated Demand Side Management (DMS) programs namely, emergency load shedding and preemptive Load shifting. Each microgrid is assumed to be composed of local conventional and renewable Distributed Generators (DGs) and Energy Storage System (ESS) in addition to a flexible load. In order to quantify the performance of the restoration technique, a new index, restoration technique success index (SI) was also proposed. The effectiveness of the proposed restoration technique is testified through comprehensive test case scenarios and numerical simulations. In addition, the impact of different parameters on the performance of the restoration technique is analyzed by conducting sensitivity analysis.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Muhaini, M.
Committee Members:	Abido, M. and Kassas, M.
Depositing User:	MOHEEB ALOTT (g201071520)
Date Deposited:	30 Apr 2018 11:53
Last Modified:	31 Dec 2020 08:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140685