22119

توسعه رهيافتي مبتني بر پاسخ براي پيش‌بيني برخط ناپايداري زاويه سيستم قدرت

دكتري

قدرت

1391-1399

1399/03/13

دكتر حيدرعلي شاياتفر

دكتر فرخ اميني فر

برق

در اين رساله، ابتدا سه مدل مثلثاتي، چندجمله‌اي و تركيبي از مسير زاويه روتور براساس اصول رياضي ارايه خواهد شد. سپس، به عنوان اولين راهكار در آماده‌سازي پنجره داده (DW) بهينه ورودي اين روش‌ها، با محاسبه مشتق مرتبه دوم داده‌هاي بعد از خطا، نقطه ابتدايي اين DW تعيين مي‌شود. در راهكار دوم، براساس تعريف افق پيش‌بيني (FH) و DW با طول افزايشي، بيش‌ترين استفاده از داده‌هاي در دسترس براي پيش‌بيني پايداري / ناپايداري واحدهاي توليدي فراهم مي‌شود. سپس، دو پيشنهاد مبتني بر پاسخ براي پيش‌بيني برخط ناپايداري زاويه سيستم قدرت ارايه شده است. اين روش‌ها از زاويه فاز ولتاژ شين سمت شبكه ترانسفوماتور نيروگاه استفاده مي‌كنند. در گام بعدي، سه مدل ذكر شده در بالا بر روي DW آماده شده اعمال شده تا منحني زاويه ژنراتورها بدست آيد. براساس علامت مشتق مرتبه اول منحني حاصل در FH معين، پايداري زاويه‌اي ژنراتور مشخص مي‌شود. اين روش‌ها بر روي شبكه استاندارد SIME و WSCC در شرايط متفاوت بهره‌برداري و انواع خطاها آزمايش شده‌اند. نتايج نشان مي‌دهد كه روش‌هاي پيشنهادي بر روش‌هاي موجود از نظر دقت، سرعت و قابليت استفاده در طرح خارج كننده ژنراتور (GRS) براي جلوگيري از خروج نيروگاه برتري دارد. در نهايت يك GRS مبتني بر پاسخ براساس منطق پيش‌بيني ناپايداري زاويه به منظور قطع ژنراتورهاي شتاب گرفته در جهت حفظ پايداري مابقي سيستم طراحي و پيشنهاد شده است. در اين منطق بهبود يافته، اگر دو مدل از سه مدل ذكر شده دربالا جواب يكساني درباره وضعيت پايداري سيستم داشته باشند، دستور جداسازي ژنراتور ارسال و يا متوقف مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي علاوه بر سادگي، محاسبات كم و زمان اجراي اندك، برتري اين منطق تركيبي بر روش‌هاي مستقل را نشان مي‌دهد.

1399/04/08

Development of a Response-Based Approach for Online Prediction of Power System Angular Instability

6/28/2020 12:00:00 AM

In this dissertation, first, trigonometric, polynomial, and hybrid models of rotor angle trajectory based on the reasonable assumptions are presented. Then, as the first approach in designating the optimal data window (DW), by computing the second order derivative of post-fault data, the starting point of the calculation the DW is determined. In the second approach, based on defining the forecast horizon (FH) and DW with incremental length, maximum use of available data will be assumed to predict the stability/instability of generating units. Afterwards, two response-based approaches for online prediction of power system angular instability are presented. The proposed methods utilize bus phase angle data measured by phasor measurement unit at the point of common coupling of power plant transformer to the bulk power grid. Next, three aforementioned models are fitted on the designated DW to predict the angular curve of generating unit. Based on the sign of the first order derivative of predicted curve in specific FH, the angular stability of generating unit is judged. These approaches are testified on the SIME and the WSCC standard test bed under different operation and fault type scenarios. Simulation results confirm that the proposed methods outperform the existing ones in terms of accuracy, speed, and applicability in generator rejection schemes (GRS) to prevent severe power plant outages. Finally, a response-based GRS based on an angular stability prediction logic to initiate the outage of accelerated generating units while saving the rest of generating units from the loss of synchronism is presented. In the developed logic, if at least two models of the three aforementioned models yield the same response about the unit stability status, the trip signal is accordingly fired or blocked. Simulation results demonstrate that beside simplicity, low computational burden, and very short processing time, the proposed combinatorial method outperforms the existing ones working with individual prediction models.

پيش‌بيني پايداري زاويه‌اي , مسير زاويه روتور , واحد اندازه‌گير فازوري , طرح خارج‌كننده ژنراتور

Angular stability prediction , Angular stability prediction , phasor measurement unit (PMU) , generation rejection scheme (GRS)