Power system sensitivity analysis considering induction motor loads

Power system operation and planning are facing increasing uncertainties especially with the deregulation process and increasing demand for power. Probabilistic power system stability assessment and probabilistic power system planning have been identified by EPRI as one of the important trends in power system operations and planning. Probabilistic small signal stability assessment studies the impact of system parameter uncertainties on system small disturbance stability characteristics. Researches in this area have covered many uncertainties factors such as controller parameter uncertainties and generation uncertainties. One of the most important factors in power system stability assessment is load dynamics. In this paper, composite load model is used to consider the uncertainties from load parameter uncertainties impact on system small signal stability characteristics. The results provide useful insight into the significant stability impact brought to the system by load dynamics. They can be used to help system operators in system operation and planning analysis.

Decentralized AC power flow for real-time multi-TSO power system operation

This paper adjusts decentralized OPF optimization to the AC power flow problem in power systems with interconnected areas operated by diferent transmission system operators (TSO). The proposed methodology allows finding the operation point of a particular area without explicit knowledge of network data of the other interconnected areas, being only necessary to exchange border information related to the tie-lines between areas. The methodology is based on the decomposition of the first-order optimality conditions of the AC power flow, which is formulated as a nonlinear programming problem. To allow better visualization of the concept of independent operation of each TSO, an artificial neural network have been used for computing border information of the interconnected TSOs. A multi-area Power Flow tool can be seen as a basic building block able to address a large number of problems under a multi-TSO competitive market philosophy. The IEEE RTS-96 power system is used in order to show the operation and effectiveness of the decentralized AC Power Flow. ©2010 IEEE.

Eigenvalue Analysis of a DFIG Based Wind Power System under Different Modes of Operations

This chapter discussed the various modes of operation of the Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based wind farm system. The impact of a auxiliary damping controller on the different modes of operation for the DFIG based wind generation system is investigated. The co-ordinated tuning of the damping controller to enhance the damping of the oscillatory modes using Bacteria Foraging (BF) technique is presented. The results from eigenvalue analysis are presented to elucidate the effectiveness of the tuned damping controller in the DFIG system under Super/Sub-synchronous speed of operation. The robustness issue of the damping controller is also investigated.

Optimisation techniques for planning automatic under frequency load shedding in New Zealand’s power system

Electricity generation is vital in developed countries to power the many mechanical and electrical devices that people require. Unfortunately electricity generation is costly. Though electricity can be generated it cannot be stored efficiently. Electricity generation is also difficult to manage because exact demand is unknown from one instant to the next. A number of services are required to manage fluctuations in electricity demand, and to protect the system when frequency falls too low. A current approach is called automatic under frequency load shedding (AUFLS). This article proposes new methods for optimising AUFLS in New Zealand’s power system. The core ideas were developed during the 2015 Maths and Industry Study Group (MISG) in Brisbane, Australia. The problem has been motivated by Transpower Limited, a company that manages New Zealand’s power system and transports bulk electricity from where it is generated to where it is needed. The approaches developed in this article can be used in electrical power systems anywhere in the world.

Hybrid Power System Modelling - Simulation and Energy Management Unit Development

Weltweit leben mehr als 2 Milliarden Menschen in ländlichen Gebieten. Als Konzept für die elektrische Energieversorgung solcher Gebiete kommen dezentrale elektrische Energieversorgungseinheiten zum Einsatz, die lokal verfügbare erneuerbare Ressourcen nutzen. Stand der Technik bilden Einheiten, die auf PV-Diesel-Batterie System basieren. Die verwendeten Versorgungsskonzepte in Hybridsystemen sind durch den Einsatz von Batterien als Energiespeicher meist wenig zuverlässig und teuer. Diese Energiespeicher sind sehr aufwendig zu überwachen und schwerig zu entsorgen. Den Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die Entwicklung eines neuen Hybridsystems mit einem Wasserreservoir als Energiespeicher. Dieses Konzept eignet sich für Bergregionen in Entwicklungsländern wie Nepal, wo z.B. neben der solaren Strahlung kleine Flüsse in großer Anzahl vorhanden sind. Das Hybridsystem verfügt über einen Synchrongenerator, der die Netzgrößen Frequenz und Spannung vorgibt und zusätzlich unterstützen PV und Windkraftanlage die Versorgung. Die Wasserkraftanlage soll den Anteil der erneuerbaren Energienutzung erhöhen. Die Erweiterung des Systems um ein Dieselaggregat soll die Zuverlässigkeit der Versorgung erhöhen. Das Hybridsystem inkl. der Batterien wird modelliert und simuliert. Anschließend werden die Simulations- und Messergebnisse verglichen, um eine Validierung des Modells zu erreichen. Die Regelungsstruktur ist aufgrund der hohen Anzahl an Systemen und Parametern sehr komplex. Sie wird mit dem Simulationstool Matlab/Simulink nachgebildet. Das Verhalten des Gesamtsystems wird unter verschiedene Lasten und unterschiedlichen meteorologischen Gegebenheiten untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung einer modularen Energiemanagementeinheit, die auf Basis der erneuerbaren Energieversorgung aufgebaut wird. Dabei stellt die Netzfrequenz eine wichtige Eingangsgröße für die Regelung dar. Sie gibt über die Wirkleistungsstatik die Leistungsänderung im Netz wider. Über diese Angabe und die meteorologischen Daten kann eine optimale wirtschaftliche Aufteilung der Energieversorgung berechnet und eine zuverlässige Versorgung gewährleistet werden. Abschließend wurde die entwickelte Energiemanagementeinheit hardwaretechnisch aufgebaut, sowie Sensoren, Anzeige- und Eingabeeinheit in die Hardware integriert. Die Algorithmen werden in einer höheren Programmiersprache umgesetzt. Die Simulationen unter verschiedenen meteorologischen und netztechnischen Gegebenheiten mit dem entwickelten Model eines Hybridsystems für die elektrische Energieversorgung haben gezeigt, dass das verwendete Konzept mit einem Wasserreservoir als Energiespeicher ökologisch und ökonomisch eine geeignete Lösung für Entwicklungsländer sein kann. Die hardwaretechnische Umsetzung des entwickelten Modells einer Energiemanagementeinheit hat seine sichere Funktion bei der praktischen Anwendung in einem Hybridsystem bestätigen können.

Pre-investigation of water electrolysis for flexible energy storage at large scales: the case of the Spanish power system

This report analyzes the basis of hydrogen and power integration strategies, by using water electrolysis processes as a means of flexible energy storage at large scales. It is a prospective study, where the scope is to describe the characteristics of current power systems (like the generation technologies, load curves and grid constraints), and define future scenarios of hydrogen for balancing the electrical grids, considering the efficiency, economy and easiness of operations. We focus in the "Spanish case", which is a good example for planning the transition from a power system holding large reserve capacities, high penetration of renewable energies and limited interconnections, to a more sustainable energy system being capable to optimize the volumes, the regulation modes, the utilization ratios and the impacts of the installations. Thus, we explore a novel aspect of the "hydrogen economy" which is based in the potentials of existing power systems and the properties of hydrogen as energy carrier, by considering the electricity generation and demand globally and determining the optimal size and operation of the hydrogen production processes along the country; e.g. the cost production of hydrogen becomes viable for a base-load scenario with 58 TWh/year of power surplus at 0.025 V/kWh, and large number electrolyzer plants (50 MW) running in variable mode (1-12 kA/m2)