ميراسازي نوسانات بين‌ ناحيه‌اي در سيستم‌هاي قدرت با استفاده از پايدارسازهاي مبتني بر سيگنال‌هاي سراسري

Damping Inter-Area Oscillation in Power Systems Using Local PSSs based on Global Control Signals

در اين مقاله، با تعميم مدل SMIB براي نوسانات بين‌ ناحيه‌اي و گروه‌هاي ژنراتوري نوسان‌كننده هم‌نوا، ماهيت نوسانات بين‌ناحيه‌اي و مكانيسم ميراسازي آن‌ها بررسي گرديده و نشان داده شد كه پايدارسازهاي محلي بر اساس سيگنال‌هاي محلي ژنراتورها به‌طور ذاتي قادر به ميراسازي نوسانات بين‌ناحيه‌اي نمي‌باشند. همچنين اثبات گرديد كه شرط اساسي براي ميراسازي نوسانات بين‌ناحيه‌اي توسط پايدارسازها استفاده از سيگنال‌هاي سراسري هست. براي هر ناحيه نوسان‌كننده، سيگنال سرعت مركز اينرسي ناحيه به‌عنوان سيگنال سراسري ناحيه‌اي و تفاوت آن‌ها در بين نواحي به‌عنوان سيگنال سراسري بين ناحيه‌اي تعريف گرديده است. همچنين نشان داده شد كه مناسب‌ترين سيگنال براي ميراسازي نوسانات بين‌ناحيه‌اي، سيگنال‌هاي سراسري از جنس ناحيه‌اي و يا بين‌ناحيه‌اي هست كه ميزان اين سيگنال‌ها مي‌بايد به‌طور مناسب و بهينه انتخاب گردند به‌طوري‌كه انتخاب ناكافي و يا نامناسب اين سيگنال‌ها مي‌تواند باعث تضعيف ميرايي نوسانات بين‌ناحيه‌اي شود. البته تركيب سيگنال‌هاي سراسري براي ميراسازي نوسانات داراي الگوي ثابتي نبوده و بسته به نواحي نوسان‌كننده مي‌تواند متفاوت باشد. ايده پيشنهادي براي انتخاب سيگنال‌هاي سراسري بر روي شبكه 39 با سه IEEE پياده‌سازي گرديده و نتايج به‌روشني ناتواني سيگنال‌هاي محلي را حتي با تنظيمات بهينه براي ميراسازي نوسانات بين‌ناحيه‌اي و در عوض توانايي سيگنال‌هاي سراسري ناحيه‌اي و بين‌ناحيه‌اي را نشان داده است.

In this paper, the concept of SMIB is generalized for inter-area oscillation consisting of two or more oscillating areas. By using the generalized SMIB (GSMIB) model the nature of inter-area oscillation and the mechanism for its damping is investigated. It is shown that the PSS of power stations are not able to damp inter-area oscillation based on the local control signals which are commonly used for damping local oscillations. Based on the derived GSMIB model it is shown that only using global control signal provided based on the concept of center of inertia (COI) of oscillating areas is able to damp inter-area oscillation. The global signals provided based on the COI can be categorized into 1-global area signals and 2- global inter-area signals. Also it is shown that depending on the pattern of the oscillating areas proper combination of both types of global signals could be able for damping inter-area oscillations. The simulation studies on IEEE 39-buses test system show the effectiveness of the proposed signals for damping inter-area oscillations.