A MILP-Based Approach for Virtual Microgrid Restoration

A MILP-Based Approach for Virtual Microgrid Restoration. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Thesis_Report.pdf
Restricted to Repository staff only until 30 September 2019.

Download (9MB)

Arabic Abstract

هناك زيادة حادة في جانب الأحمال الكهربائية نتيجة للتقدم التكنلوجي والحضاري، مما يدعو إلى ترقية شبكات الطاقة بشكل مستمر. هذه الزيادة تجعل من الصعب السيطرة على النظام بسبب حالات الطوارئ وانقطاع الكهرباء المعقدة التي تحدث للنظام والتي تؤدي إلى آثار سلبية على موثوقية الشبكة. تعد مصادر الطاقة المتجددة إحدى الطرق الفعالة لتقليل الاعتم في الحد من التلوث ً مهما ً دورا ً اد على مصادر الطاقة التقليدية لتوليد الطاقة الكهربائية والتي تلعب أيضا البيئي. يؤدي دمج مصادر الطاقة المتجددة مع غيرها من معدات التكنلوجيا المتطورة في نظام التوزيع التقليدي إلى مفهوم نظام يعرف بنظام الشبكة الصغيرة، حيث يتم يمكن ،ً يز بأنه أكثر موثوقية من نظام التوزيع التقليدي القائم بذاته. أيضا الوصول إلى مفهوم آخر عن طريق دمج مصادر الطاقة المتجددة مع نظام التوزيع التقليدي والذي يعرف باسم محطة )، مما يلزم إلى دمج أدوات وأجهزة جديدة في النظام من أجل تحليل وتصميم النظام للعمل VPPالطاقة الافتراضية ( على النحو الأمثل في مجال سوق الطاقة. ومع ذلك، يجب التحكم في النظام الناتج عن دمج مصادر الطاقة المتجددة مع نظام التوزيع التقليدي والحفاظ عليه، حيث ينبغي أن يكون لديه القدرة على عزل واستعادة الطاقة عند حدوث أعطال في النظام. لذلك، يجب تطبيق خوارزميات فعالة لضمان الاستعادة المثالية للنظام. ستدرس في هذه الاطروحة تقنية الشفاء الذاتي للشبكات الذكية (الشبكة الصغيرة) و (محطة الطاقة الافتراضية)، أيضا مفهوم جديد باسم الشبكة الصغيرة الافتراضية مقترح في هذه الاطروحة حيث انه سيشارك في سوق الطاقة وفي نفس الوقت سيقوم بإدارة الأعطال الواقعة على النظام. هناك عدة عوامل يجب مراعاتها في الدراسة مثل استعادة اقصى xvii حد من الاحمال الكهربائية المتأثرة من العطل ومصادر الطاقة المتوفرة في النظام. بالإضافة إلى ذلك، تعد تكلفة ً التشغ يل والصيانة عامل . في هذه الدراسة بالإضافة إلى أولوية الأحمال الكهربائية عند استعادة النظام والطاقة ً مهما ) وبعد ذلك سيتم حلها باستخدام MILPسيتم صياغة تقنية الشفاء الذاتي كمسألة برمجة خطية ذات عدد صحيح ( لضمان تكوين الاستعادة المثلى لنظام الشبكة الافتراضية الصغيرة. سيتم تصميم وتطبيق الدراسة كنظام CVXبرنامج وسيتم الافتراض بأنه نظام شبكات ذكي يتألف من أجهزة آلية مثل المحولات الآلية، وكمبيوترات ،IEEE 13 bus ذات . عد وأجهزة استشعار ُ التحكم عن ب سيتم عرض نتائج محاكاة للتقنية المقترحة لإثبات فعالية استعادة النظام بعد حدوث الأعطال من خلل تحسين قدرة الطاقة للمولدات والتحكم في الأحمال. تم الحصول على نتائج ملحوظة من التقنية المقترحة فيما يتعلق بالوقت والدقة الحسابية.

English Abstract

There is a sharp increase in the demand side as a result of technological and civilizational advances, thus power system networks have to be continuously upgraded. This increase has made it difficult to control the system especially when complex system failures occur, resulting in undesirable impacts on the reliability of the network. Renewable Energy sources (RE) are one way to minimize the dependency on the conventional sources to generate electrical energy, which also plays a significant role in increasing the reliability of the system and reducing the environmental pollution. Integrating RE with other high technological equipment into the conventional distribution system (DS) leads to a system concept known as the microgrid system where it is more reliable than the conventional distribution system stands alone. Also, another concept can be reached by integrating RE with the DS which is known as the virtual power plant (VPP) where new tools and devices need to be incorporated in the system in order to analyze and model the system to work optimally in the energy market (EM). However, the resulted system from the emerge of RE and DS need to be controlled and maintained where it should have the ability to isolate and restore the power when faults happened on the system. Therefore, efficient algorithms must be applied to ensure the optimum restoration of the system. xv This thesis studies the smart restoration optimization technique for the microgrid network and the VPP network. The proposed system will participate in the EM during fault management and will be known as the concept of virtual microgrid. Several factors are to be considered in the study like the maximum load demand and the available power supply. In addition, the operation and maintenance cost is an important factor in this study in addition to a load priority. The restoration problem will be posed as a Mixed Integer Linear Programming (MILP) problem and then it will be solved using CVX software to ensure the optimal restoration configuration of the virtual microgrid system. The system will be implemented as an IEEE 13 bus system and it will be assumed to be a smart virtual microgrid system that consist of automated devices such as automated switches, computer based remote control and sensors. Simulation results of the proposed technique will be shown to demonstrate the effectiveness of restoring the system after faults occurrence by optimizing the power output capacity of the generators and controlling the loads. Remarkable results of the proposed technique are obtained regarding the computational time and accuracy.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Systems
Management and Marketing
Engineering
Electrical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Committee Advisor: Al-Muhaini, Mohammad
Committee Members: Al-Awami, Ali and ElAmin, Ibrahim
Depositing User: ALI BU JUBARAH (g201135730)
Date Deposited: 24 Jun 2019 09:38
Last Modified: 01 Nov 2019 21:01
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140966