K. Mahmoodi

Thesis Title: Coordinated operation of reactive power sources and voltage control devices in power systems

Abstract: Different devices are used for the purpose of controlling the voltage of the transmission network buses. The Static Var Compensators (SVCs) are examples of these devices which have fast response to the disturbances.  Hence, the reactive power reserves of the SVCs should be retained in order to overcome the large disturbances. In addition, to reduce the failure rate of secondary voltage control devices such as capacitors and Load Tap Changers (LTCs) their switching and changes should be minimized. Accordingly, the importance of the coordinated control of reactive power sources and voltage control has continued to grow rapidly due to the restructuring of the distribution system which leads to the mid-term planning of the reactive power sources and fast changes in the active and reactive power load profiles  In this thesis, a coordinated voltage control scheme is proposed based on a defined optimization problem, which simultaneously improves the performance of the transmission system operational indices, reduces the switching of the capacitors and the changes in the LTC taps, and increases the reactive power reserve of SVC. This multi-objective problem is solved using three methods consists of defining fuzzy membership for different target functions, multi-objective problem transformation into a single-objective problem using appropriate weights, and solved augment Epsilon constraint method, also, the obtained solutions are compared under different scenarios and conditions. In addition, the performance of proposed control scheme has been evaluated for different load profiles due to the increasing the penetration of photovoltaic sources in the distribution systems and the cases of utilizing voltage control algorithms which are based on active and reactive power management. The results show the impressive performance of the proposed method which suggests the implementation of reactive power sources for the purpose of voltage control.
Moreover, a network voltage sensitivity model is proposed to control the voltage control devices and based on this, the network's linear relationships are used in the coordinated voltage control scheme. In this way, the time of the optimization problem solving and the decision control variables are considerably reduced. The performance of the proposed methods has been verified on the  IEEE 24 and 30 bus test system. and the optimization problems conducted in GAMS software.

عنوان پایان نامه: بهره‌برداری هماهنگ منابع توان راکتیو و ادوات کنترل ولتاژ در سیستم‌های قدرت

چکیده: ادوات متعدد و متنوعی برای کنترل ولتاژ باس‌های شبکه انتقال استفاده می‌شود. برخی مانند جبران‌کننده‌های توان راکتیو استاتیکی (SVC) به اختلالات به‌سرعت پاسخ می‌دهند و به این دلیل ظرفیت آن‌ها خالی نگه‌داشته می‌شود تا سیستم بتواند از اختلالات بزرگ ناگهانی عبور کند. از طرف دیگر خازن‌ها و تغییردهنده‌های تپ ترانسفورمرها به‌عنوان ادوات سطح کنترل ولتاژ ثانویه باید به ترتیب دارای کمترین قطع و وصل شدن و تغییرات باشند به‌طوری‌که نرخ خرابی آن‌ها کاهش یابد. بر این اساس کنترل هماهنگ منابع توان راکتیو و ادوات کنترل ولتاژ یک مسئله دارای اهمیت است که به علت برنامه‌ریزی منابع توان راکتیو در یک افق میان‌مدت و تغییرات سریعی که در پروفیل‌های بار توان حقیقی و توان راکتیو باس‌های انتقال به دلیل تغییر ساختاری شبکه‌های توزیع در حال وقوع است، به‌طور روزافزون اهمیت آن در حال افزایش است. در این پایان‌نامه یک طرح کنترل ولتاژ هماهنگ مبتنی بر تعریف یک مسئله بهینه‌سازی پیشنهاد می‌شود که همزمان با بهبود شاخص‌های عملکردی سیستم انتقال، تعداد کلیدزنی خازن‌ها و تغییر تپ ترانسفورمر‌های LTC را کاهش و رزرو توان راکتیو SVC را افزایش می‌دهد. این مسئله چندهدفه به سه روش تعریف عضویت فازی برای توابع هدف مختلف، تبدیل مسئله چندهدفه به یک مسئله یک هدفه با استفاده از اوزان مناسب و روش محدودیت اپسیلون بهبودیافته حل‌شده و حل‌های بدست آمده برای سناریو‌ها و حالت‌های مختلف مقایسه می‌شوند. به‌علاوه عملکرد طرح کنترل پیشنهادی برای پروفیل‌های بار مختلف ناشی از افزایش ضریب نفوذ منابع فتوولتائیک در شبکه‌های توزیع و استفاده از الگوریتم‌های کنترل ولتاژ مبتنی بر مدیریت توان حقیقی و توان راکتیو در آن‌ها بررسی‌شده که نتایج مهمی ازنظر عملکرد بسیار خوب طرح پیشنهادی، نیاز به تکمیل منابع توان راکتیو و لزوم استفاده از ادوات بیشتر در کنترل ولتاژ بدست می‌آید. در این پایان‌نامه همچنین یک مدل حساسیت ولتاژ شبکه به پارامتر‌های کنترلی ادوات کنترل ولتاژ پیشنهاد و بر مبنای آن از روابط خطی شده شبکه در طرح کنترل هماهنگ ولتاژ استفاده می‌شود. به‌این‌ترتیب زمان حل مسئله بهینه‌سازی و یافتن متغیرهای کنترلی بهینه به‌شدت کاهش می‌یابد. عملکرد روش‌های پیشنهادی روی شبکه‌های تست 30 باس و 24 باس IEEE نشان داده می‌شود. به‌علاوه مسائل بهینه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار GAMS حل می‌شوند.