An Optimal Technique of PMU Placement For Robust Power System State Estimator. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Eprint_Version_PhD_Thesis_Shoaib_Shahriar_g201405860.pdf Download (24MB) | Preview

Arabic Abstract

عدم الدقة فى أنظمة القدرة الكهربية والناجمة عن تطورها وتعقدها يتطلب وجود نظم ذات كفاءة للحماية و المراقبة والتحكم الكفء فى تدفق القدرة من المصدر إالى المستهلكين. ولذلك فإن الوحدات الطرفية عن بعد تقوم بتجميع القراءات خلال الشبكة وإرسالها إلى وحدة التحكم ومعالجة البيانات ويستلزم معها التوزيع السليم لأجهزة القياس لضمان الحصول على معاملات أكثر دقة لوصف أداء الشبكة. لكنه يتطلب وجود مرشح معلومات قوى قادر على التخلص من معلومات أجهزة القياس الغير قيمة والتوقع الجيد لحالات النظام متمثلة فى قيم الجهود وزوايا الازاحة حيث أن التوقع الدقيق يضمن كفاءة نظام إدارة الطاقة فى المراقبة والتحكم. لذلك التعامل مع هذه المعلومات الغير قيمة يعد تحديا كبيرا فى مجال نظم توقع القدرة الكهربية علما بأن الانظمة التوقع الموجودة غير قادرة على التخليص من هذه المعلومات الرديئة و تستهلك وقتا كبيرا لتحقيق أداء مرضى خاصة حال المعلومات الرديئة المتعددة. هذا البحث يعرض تطوير نموذجين (HLMR ، ULMR ) لمتوقع قوى قادر على التعامل مع هذه المعلومات سواء فردية أو متعددة بكفاءة ودقة. ويدمج المتوقع HLMR بين نوعين معروفين من أنظمة التوقع هما (WLS) و (LMR) وتم تطويره للوحدات الكهربية التى تستخدم فعليا WLS فى نظام ادارة الطاقة. بينما يستخدم نظام ULMR كمتوقع صلد مع الوحدات الحديثة الإنشاء. تعد وحدة قياس الإزاحة من الوحدات المستخدمة فى أنظمة القدرة الكهربية الحديثة لسعتها المتميزة فى ايجاد قراءات الازاحة المتزامنة للجهود والتيارات بدقة عالية. ولكن للتكلفة المرتفعة ووسائل الاتصال المطلوبة فإن تركيب مثل هذه الوحدات فى الشبكة محدود عمليا. هذا البحث يعرض منهج كفء لإختيار المواقع المناسبة لتركيب هذه الوحدات مما يترتب عليه تعظيم دقة التوقع. يستخدم كلا من أنظمة القدرة IEEE 14-bus و 30-bus and 118-bus لتقييم أداء نظامى التوقع المقترحيين فى هذا البحث فى وجود معلومات غير قيمة فردية ومتعددة متفاعلة وغير متفاعلة. وتم مقارنة أداء النظامين المقترحين مع نماذج التوقع كثيرة الإستخدام مثل (WLS) و (WLAV) لتوضيح مدى كفائتهم وتأثير استخدامهم.

English Abstract

The evolving complexity and expansion has increased the amount of uncertainties in the electric power system. An efficient power system always ensures the protection, monitoring and efficient control of the power-flow from the generation end to consumers. Remote terminal units (RTU’s) collect the meter readings from various parts of the network and send them to supervisory control and data acquisition system (SCADA) for further processing. When these meters are properly distributed in the system and have small errors, state estimation (SE) will provide close to accurate state variables of the system. However, if these meters have erroneous information (bad-data), then a robust estimator is required to filter out bad meters and provide good estimation of the system’s states (voltage-magnitudes and phase-angles). Accurate estimation ensures the efficiency of energy management system (EMS) in monitoring and controlling the power system. Consequently, dealing with such bad-data (single or multiple) is one of the major challenges in the field of power system state estimation (PSSE). Existing robust estimators either fail to filter out bad-data or take longer time to have successful performance, especially when bad-data are multiple ones. This dissertation presents the development of two versions of a robust estimator capable of handling single as well as multiple bad-data accurately and efficiently. These are the hybrid least measurement rejected (HLMR) and updated least measurement rejected (ULMR). HLMR is formed by hybridizing two of the eminent estimators: weighted least square (WLS) and LMR. This estimator is developed for those electric utilites that already using WLS in their EMS system. ULMR, on the other hand, is developed if the electric utility is installing a new robust estimator. Phasor measurement unit (PMU) is a deliberate choice in modern-day power systems for its unique capacity in providing synchronized phasor readings of bus voltages and currents, with high accuracy. However, due to high expense and requirement of communication facilities, installation of a limited number of PMUs in the network is a frequent practice. This dissertation presents an efficient approach to select the optimal locations of those to-be-installed PMUs with the objective of ensuring the maximum estimation accuracy. IEEE 14-bus, 30-bus and 118-bus power systems have been used for performance evaluation of the two proposed estimators: HLMR and ULMR in the presence of single, multiple-interacting and multiple non-interacting bad-data. The performance of the proposed estimators is compared with the widely used WLS estimator, and the robust Weighted Least Absolute Value (WLAV) estimator. Optimization of PMU placement is tested on the proposed estimators and the impact of including PMU meters on the estimation performance is investigated.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Engineering Research > Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Habiballah, Ibrahim
Committee Members:	Elamin, Ibrahim and Al Hamouz, Zakariya and Ibrir, Salim and Abido, Mohamed
Depositing User:	MOHAMMAD SHAHRIAR (g201405860)
Date Deposited:	28 Oct 2018 06:52
Last Modified:	31 Dec 2020 06:57
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140827