یک روش جدید جهت پیش‌بینی مسیر پاسخ ولتاژها در کنترل بهینه و هماهنگ ولتاژ

نویسندگان

تهران - دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی - دانشکده مهندسی برق

چکیده

در این مقاله به بررسی مسئله کنترل بهینه و هماهنگ ولتاژ در سیستم‌های قدرت، پرداخته می‌شود. روش کنترلی رایج در این مسئله، کنترل مبتنی بر پیش‌بینی مدل است. یک گام اصلی در کنترل مبتنی بر پیش‌بینی مدل در مسئله کنترل هماهنگ ولتاژ، پیش‌بینی مسیر پاسخ ولتاژها می‌باشد. در این مقاله، یک روش جدید جهت پیش‌بینی مسیر پاسخ ولتاژها مبتنی بر دو نقطه ارائه می‌شود. این دو نقطه عبارت‌اند از 1- لحظه بلافاصله بعد از اعمال اقدامات کنترلی و 2- حالت ماندگار سیستم بعد از اعمال اقدامات کنترلی. روش جدید بر این اصل استوار است که در مسئله کنترل هماهنگ ولتاژ، مسیر تغییرات پاسخ ولتاژها به اقدامات کنترلی یک مسیر یکنواخت است. همچنین روش کنترلی مورد استفاده در این مقاله یک روش تطبیقی و انعطاف‌پذیر است. ویژگی تطبیقی، به کنترل‌پذیری سیستم با تغییر در نقطه کار اشاره دارد. منظور از ویژگی انعطاف‌پذیری، حل مسئله بهینه‌سازی به‌صورت چندهدفه با الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه SPEA2 و تهیه یک مجموعه از پاسخ‌های نامغلوب است که این امکان را به بهره‌بردار سیستم می‌دهد تا با توجه به شرایط اقتصادی و عملیاتی، به کمک تکنیک تصمیم‌گیری چندمعیاره مبتنی بر ماتریس اولویت، بهترین اقدامات کنترلی را تعیین و به سیستم قدرت اعمال کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A New Approch for Predicting Voltage Response Trajectory in Optimal Coordinated Voltage Control

نویسندگان [English]

  • F. Karbalaei
  • H. R. Shahbazi
Faculty of Electrical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper we deal with the  optimal coordinated voltage control issue. A common control procedure for this problem is the model predictive control. A major step toward model predictive control in coordinated voltage control issue is the prediction of voltage response trajectory. This paper presents a new technique to predict the trajectory of voltage response based on two points. These two points are as follow: 1- The moment immediately after applying control actions 2- The steady state of the system after applying these actions. The new method is based on this principle that in coordinated voltage control the direction of voltage response alterations based on control measures is monotonic. The control method utilized in this paper is adaptive and flexible. The adaptive feature refers to controllability of system with a change at the operating point. By flexibility feature, we mean solving an optimization problem with a multiobjective SPEA2 optimization algorithm and providing a set of nondominated solutions which enable system operator to determine and apply the best control actions based on economic and operational conditions aided by a multiple criteria decision-making technique based on a priority matrix.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coordinated voltage control
  • two-point-based trajectory prediction
  • multi-objective optimization
  • strength pareto evolutionary algorithm
  • multiple criteria decision-making technique

مراجع

[1] Kundur, Prabha, et al. "Definition and classification of power system stability IEEE/CIGRE joint task force on stability terms and definitions." IEEE transactions on Power Systems 19.3 (2004): 1387-1401.
[2] Taylor, Carson W., and Dennis C. Erickson. "Recording and analyzing the July 2 cascading outage [Western USA power system]." IEEE Computer Applications in Power 10.1 (1997): 26-30.
[3] Paul, J. P., J. Y. Leost, and J. M. Tesseron. "Survey of the secondary voltage control in France: Present realization and investigations." IEEE Transactions on Power Systems 2.2 (1987): 505-511.
[4] Corsi, Sandro, et al. "The coordinated automatic voltage control of the Italian transmission grid-part I: reasons of the choice and overview of the consolidated hierarchical system." IEEE Transactions on Power Systems 19.4 (2004): 1723-1732.
[5] Corsi, Sandro, et al. "The coordinated automatic voltage control of the Italian transmission Grid-part II: control apparatuses and field performance of the consolidated hierarchical system." IEEE Transactions on Power Systems 19.4 (2004): 1733-1741.
[6] Heche, J. V., and J. Deuse. "COORDINATED VOLTAGE CONTROL EXPERIENCE IN BELGIUM." 21, rue d'Artois, F 75008 (2000): 6.
[7] Geidl, Martin. "Implementation of coordinated voltage control for the swiss transmission system." MELECON 2010-2010 15th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference. IEEE, 2010.
[8] Larsson, Mats, David J. Hill, and Gustaf Olsson. "Emergency voltage control using search and predictive control." International journal of electrical power & energy systems 24.2 (2002): 121-130.
[9] Larsson, Mats, and Daniel Karlsson. "Coordinated system protection scheme against voltage collapse using heuristic search and predictive control." IEEE Transactions on Power Systems 18.3 (2003): 1001-1006.
[10] Liu, Mingbo, Wenjie Zheng, and James A. Momoh. "A simultaneous dynamic optimization strategy for coordinated voltage control to enhance the voltage stability of the electric power systems." North American Power Symposium (NAPS), 2009. IEEE, 2009.
[11] Wen, J. Y., et al. "Optimal coordinated voltage control for power system voltage stability." IEEE Transactions on Power Systems 19.2 (2004): 1115-1122.
[12] Li, Yanjun, David J. Hill, and Tiejun Wu. "Optimal coordinated voltage control of power systems-an immune algorithm solution." Control Conference, 2004. 5th Asian. Vol. 3. IEEE, 2004.
[13] Pourjafari, Ebrahim, and Hamed Mojallali. "Predictive control for voltage collapse avoidance using a modified discrete multi-valued PSO algorithm." ISA transactions 50.2 (2011): 195-200.
[14] Singh, Pushpendra, et al. "Strategy to optimize the load shedding amount based on static voltage stability using SFLA." Power and Energy Systems: Towards Sustainable Energy (PESTSE), Biennial International Conference on. IEEE, 2016.
[15] Ma, H. M., K. F. Man, and David J. Hill. "A jumping genes scheme for multi-objective coordinated voltage control." Industrial Informatics, IEEE International Conference on. IEEE, 2006.
[16] Ma, H. M., Kai-Tat Ng, and Kim F. Man. "Multiobjective coordinated power voltage control using jumping genes paradigm." IEEE Transactions on Industrial Electronics 55.11 (2008): 4075-4084.
[17] Ma, H. M., Kai-tat Ng, and Kim F. Man. "A multiple criteria decision-making knowledge-based scheme for real-time power voltage control." IEEE Transactions on Industrial Informatics 4.1 (2008): 58-66.
[18] Ma, Haomin, Sufang Chen, and Yinghui Zhang. "Knowledge-based learning for emergency voltage control." Intelligent Control and Information Processing (ICICIP), Sixth International Conference on. IEEE, 2015.
[19] Ma, Haomin, and David J. Hill. "Adaptive coordinated voltage control—Part I: Basic scheme." IEEE Transactions on Power Systems 29.4 (2014): 1546-1553.
[20] Ma, Haomin, and David J. Hill. "Adaptive Coordinated Voltage Control—Part II: Use of Learning for Rapid Response." IEEE Transactions on Power Systems 29.4 (2014): 1554-1561.
[21] م. دارابیان، ا. جلیلوند، "کنترل پیش‌بین با رویکرد بهبود میرایی نوسانات سیستم قدرت در حضور مزارع بادی با استفاده از سیستم ذخیره ساز انرژی ابرخازنی و SSSC"، مهندسی برق (دانشکده فنی دانشگاه تبریز) :   تابستان 1395 , دوره  46 , شماره  2 (پیاپی 76) ; از صفحه 59 تا صفحه 73 .
[22] س. و. قوشخانه‌ای، ع. الفی، "طراحی کنترل پیش‌بین برای سیستم‌های عملیات از راه دور دوطرفه نامعین"، تابستان 1396،دوره 47، شماره 2، صفحه 641-651.
[23] Islam, Sk Razibul, Danny Sutanto, and Kashem M. Muttaqi. "Coordinated decentralized emergency voltage and reactive power control to prevent long-term voltage instability in a power system." IEEE Transactions on Power Systems 30.5 (2015): 2591-2603.
[24] Islam, Sk Razibul, Kashem M. Muttaqi, and Danny Sutanto. "A decentralized multiagent-based voltage control for catastrophic disturbances in a power system." IEEE Transactions on Industry Applications 51.2 (2015): 1201-1214.
[25] Islam, Sk Razibul, Danny Sutanto, and Kashem M. Muttaqi. "A distributed multi-agent based emergency control approach following catastrophic disturbances in interconnected power systems." IEEE Transactions on Power Systems 31.4 (2016): 2764-2775.
[26] Islam, Sk Razibul, Kashem M. Muttaqi, and Danny Sutanto. "Multi-agent receding horizon control with neighbour-to-neighbour communication for prevention of voltage collapse in a multi-area power system." IET Generation, Transmission & Distribution 8.9 (2014): 1604-1615.
[27] Liu, Shuiping, et al. "Distributed model predictive control algorithms for emergency voltage stability control of power systems." Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2016 IEEE PES Asia-Pacific. IEEE, 2016.
[28] Zitzler, Eckart, Marco Laumanns, and Lothar Thiele. "SPEA2: Improving the strength Pareto evolutionary algorithm." (2001).
[29] ع. امامی، ح. غلامی، آ. بلوکیان، ج. میرمحمدصادقی، "مسیریابی ناوگان باری با محدودیت پنجره زمانی با الگوریتم ژنتیک و SPEA2" دومین کنفرانس بین المللی لجستیک و زنجیره تأمین، تهران، ایران، آذر 1390.
[30] Deb, K., et al., A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II. IEEE transactions on evolutionary computation, 2002. 6(2): p. 182-197.
[31] Pai, Anantha. Energy function analysis for power system stability. Springer Science & Business Media, 2012.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار