Damping of electromechanical oscillations in wide-area power systems such as the Trans-Canadian grid

• Main Author: Golestanifar, Hamed
• Other Authors: Boon-Teck Ooi (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2010
• Subjects: Engineering - Electronics and Electrical
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=95128

This thesis presents two methods to damp electromechanical oscillations in large power systems such as Trans-Canadian grid. A control method, used in conjunction with Wide Area Measurement System (WAMS), is proposed to damp very low frequency inter-area modes of very large systems. This Global PSS requires knowledge of the eigenvectors of the targeted modes, and only a limited number of power stations are involved in its feedback loop. It does not destabilize other modes, and its robustness is assured. Besides mathematical proof, a series of simulations are conducted to validate the claims of the proposed Global PSS. The second solution is based on fast controllability of Voltage Source Converters (VSCs) connecting Renewable technologies to the power system. In this method, their injected Active and Reactive powers are modulated to improve power system damping. Mathematical formulations are developed to study the effectiveness of damping in relation to injection point along the transmission line. Taking nonlinearity, due to limit on active/reactive output power, into account, trade-offs of feedback gain constants with respect to saturation limits are studied. Phase-plane diagrams give clear picture of this nonlinearity, and simulation results confirm how high damping can be secured. === Cette thèse présente deux méthodes pour amortir les oscillations électromécaniques dans les grands réseaux électriques tel que le réseau transcanadien. Une méthode de contrôle, utilisé avec un système étendu de measures (Wide Area Measurement System), est proposée pour amortir de très basses fréquences intermodes des très grands réseaux. Ce PSS global exige la connaissance des vecteurs propres des modes ciblés, et seulement un nombre limité de stations d'alimentation sont impliquées dans la boucle de rétroaction. Il ne déstabilise pas les autres modes, et sa robustesse est assurée. En plus de preuves mathématiques, des simulations sont effectuées pour valider les affirmations du PSS global proposé. La deuxième solution est basée sur la contrôlabilité rapide des convertisseurs à source de tension (Voltage Source Converter) reliant les technologies à énergie renouvelable aux réseaux électriques. Dans cette méthode, l'injection de puissance active et réactive est modulée pour améliorer l'amortissement du réseau électrique. Des formulations mathématiques sont développées pour étudier l'efficacité de l'amortissement en lien avec les points d'injections le long des lignes de transmission. En prenant compte des non-linéarités, causées par la limite d'injection de puissance active/réactive, les compromis pour les gains de rétroaction en rapport avec les limites de saturations sont étudiés. Des diagrammes de plan de phase donnent une illustration claire de cette non-linéarité et des résultats de simulations confirment comment un amortissement élevé peut être sécurisé.