E. Rokrok

Thesis Title: Restoration of an Autonomous Low Voltage Microgrid

Abstract: Power systems may be subjected to the partial or total blackouts due to various reasons. When a blackout occurs, the main priority is to restore the power system in a properly manner so that the maximum load is restored as soon as possible. During past years, various aspects of the power system restoration were studied and its theories and methods have been matured. In the conventional power systems, the restoration process begins by starting those power plants that have black start capability in the shortest time. It allows to supply a large part of the consumer near the power plants and to energize the transmission network. This process results in many consumers are supplied in the final stages of the restoration process. With restructuring of the power grids toward the smart grids that are based on the smart energy infrastructure consist of microgrids and distributed energy resources, the possibility of restoration of large parts of the loads along with restoration of the power plants and transmission network is provided. The presence of distributed resources and storages in the microgrids and their different control levels allows microgrids to supply their critical loads in the islanded mode of operation. Therefore, the purpose of this thesis is to develop the restoration theories and instructions for an islanded microgrid using its available resources and controllers of the microgrid. Accordingly, in addition to development and improvement of the known restoration process employed in the conventional power systems for using in the microgrids, its requirements including the presence of energy resources with black start capability and appropriate control strategies are also investigated. A centralized control scheme is usually employed to manage and implement the restoration process. However, due to advantages of the decentralized control schemes over the centralized ones, the current trend is to use these schemes in the intelligent energy systems. Thus, a hybrid algorithm that uses both centralized and decentralized control systems is proposed. In the proposed method, some parts of the restoration operations including restoration of loads and fixed-generation resources are accomplished in a distributed manner using the multi-agent systems and average consensus algorithm; while the other parts including starting of the energy resources with black start capability, energizing the microgrid, and synchronizing the different sections of the microgrid and also synchronizing the microgrid with the main grid are done by the centralized control system. The microgrid built in the National Technical University of Athens is used to evaluate the performance of the proposed algorithm. This microgrid includes a variety of the renewable and non-renewable sources and different type of loads, and it has the initial and necessary conditions for the restoration. To evaluate the proposed algorithm, the dynamic model of the all network elements is simulated in the MATLAB/Simulink environment.

عنوان پایان نامه: بازیابی یک ریزشبکه‌ی ولتاژ کم مستقل از شبکه

چکیده: به علل مختلف، سیستم‌های قدرت ممکن است در معرض خاموشی‌های کلی یا جزئی قرار گیرند. پس از وقوع خاموشی، اولویت اصلی انجام فرآیند بازیابی به شکل صحیح و به گونه‌ای است که حداکثر بار در کوتاه‌ترین زمان ممکن تأمین شود. از سال‌های دیرین، ابعاد مختلف بازیابی سیستم قدرت مورد توجه قرار گرفته و تئوری‌ها و روش‌های آن به حد بلوغ رسیده است. در سیستم‌های قدرت مرسوم، فرآیند بازیابی با راه‌اندازی نیروگاه‌هایی که دارای قابلیت خودراه‌اندازی در کمترین زمان ممکن هستند شروع می‌شود. به این ترتیب امکان تأمین بخش زیادی از مصرف‌کننده‌های نزدیک این نیروگاه‌ها و همچنین برق‌دار کردن شبکه‌ی انتقال فراهم می‌شود. این فرآیند موجب می‌شود که بسیاری از مصرف‌کننده‌ها در آخرین مراحل فرآیند بازیابی تأمین شوند. با تغییر ساختار شبکه‌های قدرت به سمت شبکه‌های هوشمند مبتنی بر زیرساخت انرژی هوشمند متشکل از ریزشبکه‌ها و منابع پراکنده، امکان بازیابی بخشی از بارها همزمان با بازیابی نیروگاه‌های بزرگ و شبکه‌ی انتقال فراهم شده است. حضور تولیدات و ذخیره‌کننده‌های پراکنده در ریزشبکه‌ها و سطوح مختلف کنترلی آنها این امکان را به ریزشبکه می‌دهد که در حالت جزیره‌ای بارهای مهم و حساس خود را تغذیه کند. به این ترتیب هدف این پایان‌نامه تدوین تئوری‌ها و دستورالعمل‌های بازیابی یک ریزشبکه‌ی جزیره‌ای با کمک منابع موجود در آن و استفاده از کنترل‌کننده‌های ریزشبکه است. بر این اساس ضمن توسعه و اصلاح فرآیند بازیابی شناخته شده در سیستم‌های قدرت مرسوم برای بکارگیری در ریزشبکه‌ها، الزامات آن شامل وجود منابع با قابلیت خودراه‌اندازی و سطوح و استراتژی‌های کنترل مناسب بررسی می‌شود. به طور معمول از یک کنترل مرکزی برای مدیریت و اجرای فرآیند بازیابی استفاده می‌شود. از طرفی با توجه به روند فعلی استفاده از کنترل توزیع شده در سیستم‌های انرژی هوشمند و مزایای آن نسبت به کنترل مرکزی، یک الگوریتم ترکیبی شامل بکارگیری کنترل مرکزی و کنترل توزیع شده پیشنهاد می‌شود که بر اساس آن بخشی از عملیات بازیابی شامل بازیابی بارها و منابع با تولید ثابت به صورت توزیع شده مبتنی بر سیستم چند عاملی و الگوریتم توافق عمومی متوسط و بخش دیگر شامل راه‌اندازی منابع با خودراه‌اندازی، برق‌دار کردن ریزشبکه و سنکرون کردن بخش‌های مختلف ریزشبکه با هم و ریزشبکه با شبکه‌ی سراسری توسط کنترل مرکزی انجام می‌شود. برای اجرای الگوریتم پیشنهادی از ریزشبکه‌ی ساخته شده در دانشگاه فنی ملی آتن استفاده می‌شود. این ریزشبکه شامل انواع منابع تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر و انواع بارها است که ضمن اینکه یک شبکه‌ی شناخته شده است، شرایط اولیه و لازم برای بازیابی را دارد. برای انجام الگوریتم پیشنهادی مدل دینامیکی همه‌ی عناصر این شبکه مدون و در سیمولینک متلب پیاده‌سازی شده است.