The effect of delays on wide-area damping control of electromechanical oscillations

Abstract

In this thesis the effects of delays on the wide-area damping control of electromechanical oscillations were studied. The research goals were two fold: to identify and define the delay sources in phasor measurement based (PMU) wide-area measurement systems for power systems, and to study the effects of delays on wide-area damping control using power system simulations as a research tool. The implementation the delays into a pre-existing power system simulation program as also a part of this work.

The thesis shows and identifies the delays components and their properties in the wide-area measurement systems. It gives a survey on the reports of real delays observed in wide-area measurement systems worldwide. The simulation results show that delay has an impact on the damping control. Power system have a delay margin they are able to tolerate before turning unstable. Additionally, latency changes the properties of the electromechanical oscillations.

Tässä diplomityössä tutkittiin viiveiden vaikutusta sähkömekaanisten heilahtelujen vaimennussäätöön. Työ oli karkeasti jaettavissa kahteen erilliseen osaan. Ensimmäinen osa oli voimajärjestelmien PMU-pohjaisten laajan alueen mittaus- ja ohjausjärjestelmien viivelähteiden löytäminen, tunnistaminen ja luokittelu. Toinen osa oli viiveiden vaikutusten tutkiminen laajan alueen heilahtelusäätöön käyttäen voimajärjestelmäsimulointia tutkimuksen työkaluna. Työn toteutus sisälsi viiveellistenmittauksien ja ohjauksien toteuttamisen valmiina olevaan simulaatio-ohjelmaan.

Työ näyttää laajan alueen mittaus- ja ohjausjärjestelmien viivekomponentittien ominaisuudet ja vaikutuksen viiveketjuun sekä millaisia lukemia on raportoitu käytössä olevista järjestelmistä ympäri maailman. Työn viivesimulaatiot osoittavat, että viiveillä on merkitys sähkömekaanisten heilahtelujen vaimennussäätöön. Viiveellinen säätö muuttaa sähkömekaanisten heilahtelujen ominaisuuksia ja osoittaa, että voimajärjestelmillä on niille ominainen viiveen sietokyky.