Singular value analyses of voltage stability on power system considering wind generation variability
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Data
2014-12-05
Autores
Pina, Aline Petean [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Transmission Systems worldwide, that were designed and built to operate with predominantly conventional synchronous generation, are advancing to integrate large amounts of renewable energy generators. These renewable generators are sited at resource-rich locations, causing a geographical shift in power injections into transmission systems, subjecting them to undue stress and making them operate in new states. In many transmission systems, capacities to integrate wind resource are exhausted or are being upgraded to accommodate higher wind generation penetration. Examples may be seen in Germany, Ontario (Canada) and Texas. In these situations, where transmission system capacities have been reached, it is important to assess voltage stability by considering (a) wind generation and (b) possible effect of uncertainty in forecast. In this work, a systematic approach of studying voltage stability is proposed. Using an optimal power flow algorithm, the Hessianmatrix of power balance equations is determined that relates changes in minimum singular values of system Jacobian to changes in bus-wise real power injections. This relationship is used to examine effect of uncertainty of wind power forecast on voltage stability. The proposed method is used to study the effects of uncertainty on system voltage stability of 6-bus, 57-bus and 118-bus IEEE and 45-bus South Brazilian test systems, for the real analyses is used 600-bus and results are reported. Considering the simplification of computation, the proposed method has a clear advantage compared to the conventional Jacobian technique using repeated OPF solutions
Os sistemas de transmissĆ£o em todo o mundo, que foram projetados e construĆdos para operar, predominantemente, com geraĆ§Ć£o sĆncrona convencional, como a geraĆ§Ć£o hĆdrica. Entretanto, agora se faz necessĆ”ria a integraĆ§Ć£o de energia renovĆ”vel, tais como a energia eĆ³lica e energia solar. Estes geradores de energias renovĆ”veis estĆ£o localizados em locais ricos em recursos, causando uma injeƧƵes de potĆŖncia em sistemas de transmissĆ£o, submetendo-os a indevidos esforƧos e obrigando-os a operar em novos pontos de operaĆ§Ć£o. Em muitos sistemas de transmissĆ£o, a capacidade de integraĆ§Ć£o se aproximou do limite, sendo necessĆ”rias atualizaƧƵes para acomodar uma maior penetraĆ§Ć£o de geraĆ§Ć£o eĆ³lica. Os exemplos podem ser vistas na Alemanha, Ontario (CanadĆ”) e Texas. Nestas situaƧƵes, onde as capacidades do sistema de transmissĆ£o estĆ£o prĆ³ximas do limite de operaĆ§Ć£o, Ć© importante para avaliar a estabilidade de tensĆ£o, considerando (a) a geraĆ§Ć£o eĆ³lica e (b) possĆvel efeito da incerteza na previsĆ£o. Neste trabalho, Ć© proposta uma abordagem sistemĆ”tica para estabilidade de tensĆ£o. Com a utilizaĆ§Ć£o de um algoritmo de fluxo de potĆŖncia Ć³timo e da construĆ§Ć£o da matriz hessiana, serĆ” determinada a relaĆ§Ć£o entre as mudanƧas nos valores mĆnimos singulares do sistema Jacobiano e as mudanƧas na injeĆ§Ć£o de potĆŖncia no barramento em tempo real. Esta relaĆ§Ć£o Ć© usada para examinar o efeito da incerteza da previsĆ£o de energia eĆ³lica na estabilidade de tensĆ£o. O mĆ©todo proposto Ć© usado para estudar os efeitos da incerteza sobre a estabilidade de tensĆ£o dos sistemas 6-barras, 57-barras e 118-barras do IEEE; do Sistema Sul Brasileiro reduzido e tambĆ©m foi usado um sistema real 600 barras. Os resultados sĆ£o detalhados nesta tese
Os sistemas de transmissĆ£o em todo o mundo, que foram projetados e construĆdos para operar, predominantemente, com geraĆ§Ć£o sĆncrona convencional, como a geraĆ§Ć£o hĆdrica. Entretanto, agora se faz necessĆ”ria a integraĆ§Ć£o de energia renovĆ”vel, tais como a energia eĆ³lica e energia solar. Estes geradores de energias renovĆ”veis estĆ£o localizados em locais ricos em recursos, causando uma injeƧƵes de potĆŖncia em sistemas de transmissĆ£o, submetendo-os a indevidos esforƧos e obrigando-os a operar em novos pontos de operaĆ§Ć£o. Em muitos sistemas de transmissĆ£o, a capacidade de integraĆ§Ć£o se aproximou do limite, sendo necessĆ”rias atualizaƧƵes para acomodar uma maior penetraĆ§Ć£o de geraĆ§Ć£o eĆ³lica. Os exemplos podem ser vistas na Alemanha, Ontario (CanadĆ”) e Texas. Nestas situaƧƵes, onde as capacidades do sistema de transmissĆ£o estĆ£o prĆ³ximas do limite de operaĆ§Ć£o, Ć© importante para avaliar a estabilidade de tensĆ£o, considerando (a) a geraĆ§Ć£o eĆ³lica e (b) possĆvel efeito da incerteza na previsĆ£o. Neste trabalho, Ć© proposta uma abordagem sistemĆ”tica para estabilidade de tensĆ£o. Com a utilizaĆ§Ć£o de um algoritmo de fluxo de potĆŖncia Ć³timo e da construĆ§Ć£o da matriz hessiana, serĆ” determinada a relaĆ§Ć£o entre as mudanƧas nos valores mĆnimos singulares do sistema Jacobiano e as mudanƧas na injeĆ§Ć£o de potĆŖncia no barramento em tempo real. Esta relaĆ§Ć£o Ć© usada para examinar o efeito da incerteza da previsĆ£o de energia eĆ³lica na estabilidade de tensĆ£o. O mĆ©todo proposto Ć© usado para estudar os efeitos da incerteza sobre a estabilidade de tensĆ£o dos sistemas 6-barras, 57-barras e 118-barras do IEEE; do Sistema Sul Brasileiro reduzido e tambĆ©m foi usado um sistema real 600 barras. Os resultados sĆ£o detalhados nesta tese
DescriĆ§Ć£o
Palavras-chave
Energia - Fontes alternativas, Sistemas de energia eletrica - Estabilidade, Energia eĆ³lica, Energia solar, Renewable energy sources
Como citar
PINA, Aline Petean. Singular value analyses of voltage stability on power system considering wind generation variability. 2015. 75 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista JĆŗlio de Mesquita FilhoFaculdade de Engenharia, 2015.