Zaman gecikmeli elektrik güç sistemlerinin kararlılık analizi

Abstract

Güç sistemlerinin kontrolünde haberleşme ağlarının yaygın kullanımı sistemde zaman gecikmelerinin yaşanmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada, elektrik güç sistemlerinin kararlılığı ve performansı üzerinde zaman gecikmelerinin etkisi incelemiş ve sistemin sınırda kararlı olacağı maksimum zaman gecikmesini hesaplamak için iki analitik yöntem önerilmiştir. Bunlar, üstel terimin eliminasyon yöntemi ve Rekasius yerine koyma yöntemleridir. İlk olarak, belirli bir aralıkta seçilen denetleyici kazanç değerleri için, önerilen yöntemler kullanılarak kullanıcı tanımlı kazanç ve faz payı içeren zaman gecikmeli bir ve iki bölgeli yük frekans kontrol sisteminde zaman gecikmesi değerleri hesaplanmıştır. Benzer şekilde, üstel terimin eliminasyon yöntemi jeneratör uyarma kontrol sisteminin zaman gecikme değerlerinin hesaplanması için kullanılmıştır. Daha sonra, herhangi bir zaman gecikme değeri için kazanç ve faz payı içeren yük frekans kontrol sisteminin kararlılığını garantileyen tüm denetleyici kazanç değerlerini hesaplayan basit bir yöntem kullanılmıştır. Bu yaklaşım denetleyici parametre düzleminde kararlılık sınır eğrisini ve kararlılık bölgesini elde etmeye dayalıdır. Son olarak, benzetim çalışmaları ile önerilen yöntemlerin doğruluğu gösterilmiştir.

The extensive usage of open communication networks in power system control causes inevitable time delays. This study investigates impacts of such delays on the stability and performance of electrical power systems and proposes two analytical methods without any approximation to compute delay margins. These methods are elimination of exponential term and Rekasius substitution methods. First, by using proposed methods, the time delay values are computed for a large set of controller gains in time delayed single and two area load frequency control systems including user defined gain and phase margins. Similarly, direct method is used to compute delay margin of a generator excitation control system. Then, an effective and simple graphical method is implemented to compute all stabilizing proportional-integral controller gains for a given time delay. The approach is based on extracting stability region and the stability boundary locus in the proportional-integral controller parameter space having user defined gain and phase margins. Finally, simulations studies are carried out to verify the effectiveness of the proposed methods.