بهبود میرایی نوسانات بین ناحیه‌ای در شبکه قدرت با استفاده از مدل کنترلی سنکرونورتر برای نیروگاه‌های خورشیدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس دفتر تحقیقات شرکت برق منطقه‌ای زنجان، زنجان، ایران

2 کارشناس مطالعات سامانه قدرت شرکت برق منطقه‌ای زنجان، زنجان، ایران

3 استادیار دانشگاه صنعتی سهند، آذربایجان شرقی، ایران

چکیده

منابع تجدیدپذیر از دیدگاه پدافند غیرعامل منابعی استراتژیک به شمار رفته و می‌توانند جایگزین خوبی برای نیروگاه‌های سنتی در صورت وقوع جنگ و یا شرایط تحریمی باشند. در این مقاله، قابلیت نیروگاه خورشیدی جهت بهبود میرایی نوسانات بین ناحیه در شبکه قدرت مورد بررسی قرار گرفته شده است. با توجه به افزایش چشمگیر  نیروگاه‌های خورشیدی با سطوح نفوذ بالا در سامانه قدرت، مشارکت این منابع در جهت افزایش میرایی نوسانات شبکه قدرت امری مهم به نظر می‌رسد. بر این اساس، هدف از این مقاله، استفاده از مدل کنترلی سنکرونورتر (Synchronverter) برای بهبود میرایی نوسانات بین ناحیه‌ای و همچنین افزایش اینرسی شبکه قدرت در حضور نیروگاه خورشیدی می‌باشد. برای انجام شبیه‌سازی‌ها در این مقاله، نیروگاه خورشیدی به همراه کنترل کننده‌های آن در محیط  DSLنرم‌افزارDIgSILENT PowerFactory به طور دقیق مدل‌سازی شده است. به منظور نشان دادن قابلیت مدل کنترلی سنکرونوِرتر جهت بهبود میرایی نوسانات بین ناحیه‌ای از شبکه‌ی دو ناحیه‌ای کُندور و همچنین شبکه انتقال شرکت برق منطقه‌ای زنجان جهت انجام شبیه‌سازی‌ها در حوزه‌ی زمان استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی‌های انجام شده در شرایط وقوع اغتشاش‌های مختلف (تغییر گشتاور، افزایش ناگهانی بار و خطای اتصال کوتاه)، نشان دهنده عملکرد مناسب و مطلوب روش پیشنهادی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Gaffarpour, R.; Ranjbar, A. “Presentation of Special Protection Scheme in Power System to Reduce Graphite Bomb Attacks Damages”; J. Adv. Defence Sci. Technol. 2017, 4, 33-34 (In Persian).##
[2]     Shahriyari, M.; Khoshkhoo, H. “A Novel Approach for Fast Prediction of Transient Angle Stability Status in Power Systems”; J. Adv. Defence Sci. Technol. 2020, 3, 309-324 (In Persian).##
[3]     Zhiyuan, T.; Hill, D. J.; Tao, L.; Song, Y. “Distributed Inter-Area Oscillation Damping Control for Power Systems by Using Wind Generators and Load Aggregators”;  Int. J. Elec. Power. Syst. 2020, 123, 106201.##
[4]     Lin, Z.; Xirui, Y.;, Bin, L.; Chen, Z.; Jinhong, L.; Qiang, L.; Ke G. “Damping Inter-Area Oscillations with Large-Scale PV Plant by Modified Multiple-Model Adaptive Control Strategy”;   IEEE Trans. Sustain. Energ. 2017, 1629-1636.##
[5]     Cai, L. J.; Erlich, I. “Simultaneous Coordinated Tuning of PSS and FACTS Damping Controllers in Large Power Systems”;  IEEE Trans. Power Syst. 2005, 20, 294-300.##
[6]     Therattil, J. P.; Jose, J.; Prasannakumari, P. R. N.; Abo-khalil, A. G.; Alghamdi, A. S.; Rajalekshmi, B. G.; Sayed, K. “Hybrid Control of a Multi-Area Multi-Machine Power System with FACTS Devices Using Non-linear Modelling”;  IET Gen. Trans. Dist. 2020, 14, 1993-2003.##
[7]     Razali, N.M.; Ramachandaramurthy, V.K.; Mukerjee, R.N. “Power System Stabilizer lacement and Tuning Methods for Inter-Area Oscillation Damping”; Int Power and Energy Conf. 2006, 173-178.##
[8]     Ke, D. P.; Chung, C. Y. “An Inter-Area Mode Oriented Pole-Shifting Method with Coordination of Control Efforts for Robust Tuning of Power Oscillation Damping Controllers”; IEEE Trans. Power Syst. 2012, 27, 1422-1432.##
[9]     Zhixin, M.; Lingling, F.; Osborn, D.; Yuvarajan, S. “Control of DFIG-Based Wind Generation to Improve Inter-Area Oscillation Damping”; IEEE Trans. Energy Convers. 2009, 24, 415-422.##
[10]  Eltigani, D.; Syafrudin, M. “Challenges of Integrating Renewable Energy Sources to Smart Grids: A Review”;   Renew. Sustain. Energ. 2015, 52,770-780.##
[11]  Silva, S.; Horacio, D.; Arnaldo Pulgar, H.; M. Tolbert, L.; Schoenwald,  D.; Wenyun, J. “Enabling Utility-Scale Solar PV Plants for Electromechanical Oscillation Damping”;  IEEE Trans. Sustain. Energy. 2020.##
[12]  Shah, R.; Mithulananthan, N.; Bansal, R.C.; Ramachandaramurthy, V.K. “A Review of Key Power System Stability Challenges for Large-Scale PV Integration”;  Renew. Sustain. Energ. 2015, 41, 1423-1436.##
[13]  Cabrera-Tobar, A.; Bullich-Massagué, E.; Aragüés-Peñalba, M.; Gomis-Bellmunt, O. “Review of Advanced Grid Requirements for the Integration of Large Scale Photovoltaic Power Plants in the Transmission System”;  Renew. Sustain. Energ. 2016, 62, 971-987.##
[14]  Zhong, Q.-C.; Weiss, G. “Synchronverters: Inverters that Mimic Synchronous Generators”; 2011, 58, 2011, 1259-1267.##
[15]  Younis, T.; Ismeil, M.; Orabi, M, Hussain EK. “A Single-Phase Self-Synchronized Synchronverter with Bounded Droop Characteristics”; IEEE Application Power Electronic Conf. 2018.##
[16]  Natarajan, V.; Weiss G. “Synchronverters with Better Stability Due to Virtual Inductors, Virtual Capacitors, and Anti- Windup”; IEEE Trans. Ind. Electron. 2017, 64, 5994–6004.##
[17]  Zhong, Q.; Nguyen, P.; Ma, Z.; Sheng, W. “Self-Synchronized Synchronverters: Inverters without a Dedicated Synchronization Unit”; IEEE Trans. Power Electron. 2014, 29, 617-630.##
[18]  Brown, E.; Weiss, G. “Using Synchronverters for Power Grid Stabilization”; 28th Convention of Electrical & Electronics Engineers, 2014.##
[19]  Yazdani, A.; Iravani, R. “Voltage-Sourced Converters in Power Systems: Modeling, Control, and Applications”; John Wiley & Sons. 2010.##
[20]  Kundur, P. “Power System Stability and Control”, McGraw-Hill, Palo Alto, California, 1994.##
[21]  Pal, B.; Balarko, C. “Robust Control in Power Systems”; Power Electronics and Power Systems Series, Springer-Verlag. 2005.##
[22]  Jingyang, F.; Hongchang, L.; Yi, T.; Blaabjerg, F. “Distributed Power System Virtual Inertia Implemented by Grid-Connected Power Converters”; IEEE Trans. Power Electron. 2017, 33, 8488-8499.##
[23]  Zaman, M. S. U.; Bukhari, S. B. A.; Haider, R.; Khan, M. O.; Baloch, S.; Kim, C. H.  “Sensitivity and Stability Analysis of Power System Frequency Response Considering Demand Response and Virtual Inertia”;  IET Gen. Trans. Dist. 2020, 14, 986-996.##
[24]  Fitzgerald, A.E.; Kingsley, C.; Umans, S.D. “Electric Machinery”; McGraw-Hill, New York. 2003.##
[25]  Fokkema, D. R.; Sleijpen, G. L.; Van der Vorst, H. A. “Jacobi-Davidson Style QR and QZ Algorithms for the Reduction of Matrix Pencils”;  J. Sci. Computing. 1998, 20, 94-125.##