کنترل‌ هوشمند بار- فرکانس در سیستم قدرت در حضور عدم قطعیت انرژی باد مبتنی بر الگوریتم نمونه‌برداری اَبَرمکعب لاتین و بهینه‌سازی ازدحام ذرات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولایت، ایرانشهر، ایران

چکیده

در این مقاله، روشی به‌منظور کنترل بار-فرکانس در سیستم‌های قدرت در حضور عدم قطعیت باد ارائه می‌شود؛ بدین منظور، با اندازه‌گیری لحظه‌ای توان توربین بادی مبتنی بر سیگنال فازوری برخط، مدل دقیق فضای حالت شبکه در حضور منابع بادی پیاده‌سازی می‌شود. به‌منظور عملکرد بهینۀ پارامترهای کنترلی، با شناسایی متغیرهای تأثیرگذار فضای حالت تحت شرایط بهره‌برداری و نوسان توان، الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات و همچنین الگوریتم نمونه‌برداری اَبَرمکعب لاتین به‌منظور در نظر گرفتن عدم قطعیت واحدهای بادی مورد استفاده قرار گرفته است. طرح پیشنهادی، روشی برخط مبتنی بر سیگنال‌های اندازه‌گیری فازوری بوده به‌نحوی‌که در پنجره‌های زمانی مختلف، با ارزیابی دینامیک شبکه مبتنی بر طرح پیشنهادی ابرمکعب لاتین، پارامترهای کنترلی به‌روزرسانی می‌شوند. در نتایج ‌شبیه‌سازی، حداکثر خطای کنترل‌کنندۀ کلاسیک به‌ازای عدم قطعیت انرژی باد به میزان 3-10×7 بوده که به‌ازای کنترل‌کنندۀ پیشنهادی این میزان به مقدار 3-10×5/1 به‌ازای تغییر بارهای 02/0 و 1/0 پریونیت کاهش یافته است. نتایج نشان‌دهندۀ عملکرد مطلوب کنترل‌کنندۀ پیشنهادی به‌منظور میراسازی نوسان‌های توان در شبکه در حضور عدم قطعیت منابع اینورتری با اینرسی پایین بوده و می‌تواند از بروز خاموشی‌های بزرگ در سیستم قدرت جلوگیری ‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ranjbar, S., Aghamohammadi, M. R., Haghjoo, F., "A new scheme of WADC for damping inter-area oscillation based on cart technique and thevenine impedance", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, Vol. 94, No.2, pp. 339-353, https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2017.07.010.
[2] Qi, J., Wu, Q., Zhang Y., Weng G., Zhou D., "Unified residue method for design of compact wide-area damping controller based on power system stabilizer", Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, Vol. 8, No. 2, pp. 367-376, https://doi.org/10.35833/MPCE.2018.000370
[3] Mou, Q., Ye, H., Liu, Y., "Nonsmooth optimization-based wadc tuning in large delayed cyber-physical power system by interarea mode tracking and gradient sampling", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 34, No. 1, pp. 668-679, https://doi.org/10.1109/TPWRS.2018.2867739.
[4] Ranjbar, S., "STATCOM-based intelligent wide-area controller for damping interarea oscillation", IEEE Systems Journal, Vol. 17, No.03, https://doi.org/10.1109/JSYST.2023.3263889.
[5] Bento, M., "Fixed wide-area damping controller considering time delays and power system operation uncertainties," IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 35, No. 5, pp.3918-3926, https://doi.org/10.1109/TPWRS.2020.2978426.
[6] Zhou, Y., Liu, L., Li, Y., Gan, C., Li, H., Liu, Y., "A gain scheduling wide-area damping controller for the efficient integration of photovoltaic plant", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 34, No. 3, pp. 1703-1715, https://doi.org/10.1109/TPWRS.2018.2879987.
[7] Shen, Y., Yao, W., Wen, J., Jiang, L., "Resilient wide-area damping control using grhdp to tolerate communication failures", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 10, No. 3, pp. 2547-2557, https://doi.org/10.1109/TSG.2018.2803822.
[8] Naguru, N., Sarkar, R., "Practical supplementary controller design for the bi-layer WAC architecture through structurally constrained H2 norm optimization", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 13, No. 7, pp. 1095-1103, https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2018.5442.
[9] Ranjbar, S., "Adaptive criteria of estimating power system separation times based on inter-area signal", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol.17, No.3, pp.573-588, https://doi.org/10.1049/gtd2.12750.
[10] Shi, X., Cao, Y., Shahidehpour M., Li, Y., Wu, X., Li, Z., "Data-Driven wide-area model-free adaptive damping control with communication delays for wind farm", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 11, No. 6, pp. 5062-5071, https://doi.org/ 10.1109/TSG.2020.3001640.
[11] Surinkaew, T., Shah, R., Nadarajah, M., Muyeen, S.M., "Forced oscillation damping controller for an interconnected power system", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 14, No. 2, pp. 339-347, https://doi.org/ 10.1049/iet-gtd.2019.1115.
[12] Naguru, N., Ganapavarapu Y., "Design of a limited state feedback wide-area power system damping controller without communication channels", IEEE Access, Vol. 8, pp.160931-160946, 2020. https://doi.org/ 10.1109/access.2020.3021599.
[13] Baltas, G.N., Lai, N.B., Marin L., Tarrasó A., Rodriguez P., "Grid-forming power converters tuned through artificial intelligence to damp subsynchronous interactions in electrical grids", IEEE Access, vol. 8, pp. 93369-93379, https://doi.org/ 10.1109/access.2020.2995298
[14] Ranjbar, S., "Online estimation of controlled islanding time intervals using dynamic state trajectories through cascading failures from WAMS data", Electric Power Systems Research, Vol. 214, Part A, pp. 584-596, https://doi.org/ 10.1016/j.epsr.2022.108890.
[15] Ranjbar, S., Al-Sumaiti A., Sangrody R., Byon Y., Marzband M., "Dynamic clustering-based model reduction scheme for damping control of large power systems using series compensators from wide area signals", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 131, https://doi.org/ 10.1016/j.ijepes.2021.107082.
[16] Wang, W., Jiang, L., Cao, Y., Li, Y., "A parameter alternating VSG controller of VSC-MTDC systems for low frequency oscillation damping", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 35, No. 6, pp. 4609-4621, https://doi.org/ 10.1109/tpwrs.2020.2997859.
[17] Ghosh, S., Isbeih, Y. J., El Moursi, M. S., El-Saadany E. F., "Cross-Gramian model reduction approach for tuning power system stabilizers in large power networks", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 35, No. 3, pp. 1911-1922, https://doi.org/ 10.1109/TPWRS.2019.2924495.
[18] Ranjbar, S., "Wide area voltage sag control in transmission lines using modified UPFC", Electr Eng, Vol. 19, No. 2, pp. 2675–2685, https://doi.org/ 10.1007/s00202-023-01846-y.
[19] De Almeida, R.G., Peças Lopes, J.A., "Participation of doubly fed induction wind generators in system frequency regulation", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 22, No. 3, pp. 278-301, https://doi.org/ 10.1109/TPWRS.2007.901096.
[20] Mauricio, J.M., Marano, A., Expósito, A.G., Martínez, J.L., "Frequency regulation contribution through variable-speed wind energy conversion systems", IEEE Trans. on Power Systems., Vol. 24, No. 1, pp. 125-139, https://doi.org/ 10.1109/TPWRS.2008.2009398.