WIDE-AREA CONTROL FOR LOW FREQUENCY OSCILLATIONS IN MULTI-MACHINE POWER SYSTEMS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MSc Thesis) My_Thesis.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

مع التمدد المستمر لنظم القدرة الكهربية هذه الايام, اصبحت هذه النظم اكثرعرضة للاجهاد (stress) اكثر مما كانت عليه من قبل, و هذا قد يعزى الى الزيادة المطردة في اعداد السكان مما يعني نموا حتميا في الطلب على الكهرباء و احتياجات السوق. و نتيجه لهذه الحقائق التي لا يمكن انكارها, اصبح نظام النقل (Transmission System) يعمل قريبا من حده الاقصى, مما قد يجلب كثير من المشاكل المتعلقه باستقرارية النظام, وهذا بدوره قد يؤدي لكثير من العواقب الغير مرغوب فيها. مع ظهور تكنولوجيا القياسات ذات المدى البعيد (wide-area measurements technology) , اصبح من الممكن التغلب على هذه العقبات, و هذا التوجه الجديد قد يقوي الشبكه الكهربيه اكثر و يساعد في جعلها اكثر امانا. هذا البحث يهتم بتصميم متحكم يعمل على الاشارات بعيدة المدى, معتمدا في طريقة عمله على نظريات التحكم المتين للزياده من استقرارية النظام. للحصول على أفضل أداء للمُثبت المُقترح, يتم تطبيق طريقة التحليل الخطي في تفاصيل تصميم المُثبت لتحديد أمثل موقع للمُثبت, ويتم اختيار مجموعة الإشارات المُدخلة بالاعتماد على المُولدات ذات المشاركة المؤُثرة في النطاق. لتقدير مدى قدرة و كفاءة المُثبت المقترح, يتم دراسة نظام طاقة متعدد المكائن و يجري اختبار المُثبت عن طريق تحليل معامل التحول الخطي و مضائلة الشكل الكهروميكانيكي, إضافةً الى المحاكاة الزمنية غير الخطية لإشارات الشبكة. بما انه يتم استخدام الاشارات بعيدة المدى, يجب ايضا الاخذ بالاعتبار التاخير الزمني المتعلق بارسال هذه الاشارات. في هذا البحث تم تصميم متحكم بطريقه جديده لضمان استقرارية النظام مع وجود تاخير زمني ثابت او متغير. تم عمل مجموعة من الاختبارات لضمان كفاءة المتحكم المقترح تحت ظروف مختلفه. النتائج اثبتت قابليه المتحكم المقترح لتجاوز مشكلة التاخير الزمني و اثبتت فاعليتها في تحسين استقرارية النظام في حالات تشغيل مختلفه. يهدف هذا البحث أيضا لتطبيق النظام المُختبر و المُجهز بالمُثبت المُقترح على منصة محاكاة بالزمن الحقيقي. جهاز المحاكاة بالزمن الحقيقي يعكس ديناميكية النظام و يعطي السلوك او الإستجابات الحقيقية لمكونات النظام في حال تعرض النظام الى إضطراب بسيط او خطأ. بعد الحصول على نتائج المحاكاة بالزمن الحقيقي يتم التحقق من صحتها و فعاليتها و ذلك عن طريق مقارنتها بالبحوث السابقة.

English Abstract

With the continuous expansion of power systems today, they became more exposed to a massive stress than they were before. That is due to the rapid increase of population size which means an inevitable growth of power demands and market needs. Because of these undeniable facts, transmission system is approaching its operating limit, and this shall bring a lot of stability issues which could lead to a series of unwelcomed consequences. With the advent of new wide-area measurements technology, those problems seem to be eventually solved, this new orientation could reinforce the power grid and help to make it more secure. This work aims to design a wide-area damping controller based on robust control theory to improve small-signal dynamic stability. The approach that has been used here is based on linear quadratic gaussian theory. The proposed method has demonstrated its capability to improve system stability and offer an acceptable system performance for a wide range of operating conditions. This methodology has been experimentally verified via real-time digital simulation. Since wide area signals are utilized, therefore, the delay impact should be considered as well. Moreover, this work proposes a novel design of scattering transformation-based wide-area damping controller to ensure power system stability with large constant and variable time delay. The performance of the proposed controller is compared with a classical lead-lag structure-based wide-area damping controller. The proposed controller offers a great compensation of time delay and thus, improving the system damping performance. A set of case-studies is considered to verify the effectiveness of the proposed controller under different disturbance scenarios. The results confirm the efficacy of the proposed design approach to overcome the time delay and enhance power system stability.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Abido, Mohammed
Committee Members:	Hussein, Alaa El-Din and Khalid, Muhammad
Depositing User:	AHMED MOHAMMED (g201523030)
Date Deposited:	20 Sep 2018 07:31
Last Modified:	31 Dec 2020 09:16
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140813