Sähkönsiirtojärjestelmien matalataajuisten tehoheilahtelujen vaimentaminen keskitetyillä ja hajautetuilla säätöalgoritmeilla

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Seppänen, Janne
dc.contributor.author Mäki, Otso
dc.date.accessioned 2014-02-07T11:05:27Z
dc.date.available 2014-02-07T11:05:27Z
dc.date.issued 2013-12-16
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/12441
dc.description.abstract Sekä normaalin toiminnan aikana että vikojen seurauksena sähkönsiirtojärjestelmissä voi esiintyä alueiden välisiä heilahteluja, joissa järjestelmän eri alueiden generaattorit heilahtelevat toisiaan vasten tahtinopeuksiensa ympärillä. Heilahtelut voivat heikentää verkon siirtokapasiteettia ja saattavat vaarantaa sen stabiilisuuden, joten niiden tehokas vaimentaminen on erittäin tärkeää järjestelmän toiminnan kannalta. Tämän työn tavoitteena oli tutkia kuinka alueiden välisiä tehoheilahteluja voidaan vaimentaa käyttämällä keskitettyjä säätöalgoritmeja. Perinteisesti heilahtelujen vaimentamiseen on käytetty paikallisia säätimiä, joissa takaisinkytkentään käytettävä mittaus otetaan ohjattavasta generaattorista. Laaja-alaisten mittausjärjestelmien kehittyminen on kuitenkin mahdollistanut eri puolilla verkkoa samanaikaisesti tehtyjen mittausten hyödyntämisen keskitetyissä säätöalgoritmeissa. Tässä työssä keskitettyjen säädinten muodostamiseen käytettiin LQR-säätöalgoritmia (Linear Quadratic Regulator), ja niitä käytettiin yhdessä paikallisten säädinten kanssa siten, että keskitetty säädin tuotti paikallista säädintä tukevan ohjaussignaalin.Keskitettyjen säätöalgoritmien tehokkuutta tarkasteltiin kahden verkkomallin avulla. Ensimmäinen malli oli kahdesta alueesta koostuva neljän generaattorin sähkönsiirtojärjestelmän malli. Toisena mallina käytettiin Uuden-Englannin ja New Yorkin sähkönsiirtojärjestelmän 16 generaattorin mallia. Keskitettyjen säädinten suorituskykyä tutkittiin järjestelmien lineaaristen tilaesitysten sekä epälineaaristen aikatason simulaatioiden avulla. Säädinten robustisuuden analysointia varten lineaarinen analyysi ja simulaatiot suoritettiin useissa verkon toimintapisteissä käyttämällä samaa säädintä. Tulosten vertailukohdaksi valittiin tilanne, jossa käytettiin pelkästään paikallisia säätimiä. Lineaarisen analyysin perusteella keskitetyillä säätimillä ohjatussa järjestelmässä alueiden väliset heilahtelut vaimentuivat tehokkaammin kuin käytettäessä pelkkiä paikallisia säätimiä. Simulaatioiden avulla havaittiin kuitenkin, että säätimen suorituskyky heikkeni järjestelmän toimintapisteen ja verkon topologian muuttuessa. Näin ollen tulevaisuudessa on keskeistä tutkia, kuinka säätimet voivat adaptoitua järjestelmässä tapahtuviin muutoksiin. fi
dc.description.abstract In both normal operation and after faults power systems can suffer from inter-area oscillations,where generators of different areas oscillate against each other around their synchronous speed. These oscillations can be observed for example in generator power outputs and power transferred along lines. Oscillations may lower the transfer capacity and endanger the stability of the networks. Therefore effective damping of the oscillations is important for the operation of the power systems. The goal of this work was to study how the inter-area power oscillations could be damped using centralized control algorithms. Local controllers, where the feedback signal is measured for the controlled generator, have tradiotionally been used for damping the oscillations. The improvement of WAMS technology has enabled the use of simultaneous measurements performed at multiple locations in the network in control algorithms. In this work, the centralized controllers were designed using LQR (Linear Quadratic Regulator) algorithm, and they are used alongside local controllers to provide supplementary control signals to the generators. Centralized control algorithms were studied using two power system models. The first model was a two area four generator power system. The second model used was the model of 16 generator New England – New York power system. The performance of the centralized controllers were studied using the linear state space models of the systems and nonlinear time domain simulation. The robustness of the controllers were studied by changing the operating conditions of the power systems without changing the controller. In all cases the results were compared against the case where only local controllers were used. According to the linear analysis, the inter-area oscillations had higher damping ratios in the system when the centralized controllers were used. However, the nonlinear time domain simulations showed that the performance of the centralized controllers decreased after changes in system operating conditions and grid topology. This calls for future research on centralized control algorithms that can adapt to changes in the system. en
dc.format.extent 8 + 72 + 21
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso fi en
dc.title Sähkönsiirtojärjestelmien matalataajuisten tehoheilahtelujen vaimentaminen keskitetyillä ja hajautetuilla säätöalgoritmeilla fi
dc.title Centralized and local algorithms for damping low frequency power oscillations en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword power systems en
dc.subject.keyword oscillations en
dc.subject.keyword sähkönsiirtojärjestelmät fi
dc.subject.keyword LQR fi
dc.subject.keyword WAMS fi
dc.subject.keyword värähtely fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201402121371
dc.programme.major Systeemitekniikka fi
dc.programme.mcode AS-74 fi
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.contributor.supervisor Zenger, Kai
dc.programme AUT - Automaatio- ja systeemitekniikka fi
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account