Document
Voltage stability assessment of amicro-grid : case study : Khasab power system in Oman
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2015
Language
English
English abstract
Voltage stability analysis of power system is a major requirement, particularly in the planning phase of the development or expansion of a power network. Micro-grid is normally composed of relatively small-distributed generators supplying islanded distribution network. Although a micro-grid may not be a complex interconnected power system similar to a transmission network, but it has some characteristics that makes it undergo stability problems when it is exposed to disturbances. In this research, a study is being done to expand the power network of the area of Musandam in the Sultanate of Oman. Since, this area is not connected to the main interconnected system of Oman, it operates as a microgrid. The ultimate goal of this study is to investigate the voltage stability of Musandam micro-grid during the expansion of the network. In order to perform the voltage stability analysis, modal analysis as well as PV and QV curves were evaluated based on load flow for selected scenarios. A MATLAB m-file has been developed to carry out the static voltage stability analysis along with ETAP software. It was found that MOD bus is the weakest bus in Khasab micro-grid that is participating in the voltage instability more than others.
The dynamic voltage stability analysis has been performed by using time domain simulation with PSAT software. In addition, since normally the micro-grid consists of more than one type of source, then, Doubly Fed Induction Generator (DFIG) wind turbine was added to Musandam micro grid for the purpose of testing its effect in the voltage stability. It was shown that DFIG wind turbine generator improves the voltage profile and the voltage stability as well as the frequency of the micro-grid under most types of disturbances. Under three phase short circuit, it was found that the system was more stable in the lagging power factor case of the DFIG. When the fault occurred at the terminals of the DFIG, it was found that the system stability was more effected compare to the situation when the fault occurred at synchronous generators bus.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
يعتبر تحلیل ثبات الجهد في أنظمة وشبكات الطاقة الكهربائية متطلب أساسي ورئيسي لاسيما في مراحل التخطيط المبكرة لتوسعة الشبكات الكهربائية أو تطويرها. شبكات الجهد المصغرة المسماة "بالمايكروجرد" لا تمثل كيانا معقدا عند مقارنتها بشبكات النقل عالية الجهد والمرتبطة ارتباطا وثيقا بالشبكة الرئيسية للكهرباء ، لكنها " المايكروجرد" تحتفظ ببعض الخواص التي من الممكن أن تودي بهذا النظام المصغر لمشاكل كثيرة متعلقة بثباته عند تعرضه لعوامل معينة. في هذا البحث ، تم إختيار شبكة كهرباء مسندم المقترح تطويرها ، في شمال سلطنة عمان ، كنموذج لهذه الشبكات المصغرة كونها غير مرتبطة بالشبكة الرئيسية للكهرباء ، ليتم دراسة ثبات الجهد لهذه الشبكة. ومن أجل القيام بذلك ، فقد تم الاستعانة بعدة طرق تستخدم في تحليل ودراسة ثبات الجهد كطريقة منحنيات PV & QV و طريقة التحاليل المشروطة "modal analysis " اعتمادا على دراسة تدفق الأحمال الكهربائية لعدة سيناريوهات. حيث تم تطوير برنامج مصغر( m - file ) في برنامج المحاكاة (MATLAB) للقيام بالتحاليل من النوع الثابت الثبات الجهد في هذا النظام المصغر ، بالاضافة الاستخدام برنامج المحاكاة (ETAP). وكنتيجة للطرق أعلاه ، فقد وجد أن أكثر الأماكن حساسية والتي قد تقود الشبكة لإنهيار الجهد تقع عند نقطة الـ( MOD ).
إضافة لذلك ، وكون أن معظم هذه الانظمة الكهربائية المصغرة "المايكروجرد" تحتمل عادة وجود عدة مصادر الانتاج الطاقة الكهربائية كمولدات الديزل وطاقة الرياح والطاقة الشمسية وغيرها ، فقد تم إفتراض ربط شبكة مسندم المصغرة ( التي تغذي في الوقت الراهن من مولدات الديزل) بأحد مولدات طاقة الرياح من نوع (DFIG )، ودراسة التأثيرات المحتملة لهذا الافتراض على ثبات نظام الجهد. وللقيام بهذا الغرض تم القيام بتحاليل ديناميكية لهذا الافتراض عند تعرضة لبعض العوامل بإستخدام برنامج المحاكاة ( PSAT ). وأثبتت النتائج فعالية هذا النوع من مولدات.طاقة الرياح في تحسين ثبات الجهد وخفض تذبذبات التردد. إضافة لذلك ، فقد تم إثبات أن معامل القدرة PF المولد طاقة الرياح له تأثير ملحوظ على ثبات الجهد حيث أنه يكون أكثر ثباتا في حالة أن معامل القدرة في الوضع lag .
إضافة لذلك ، وفي حالة قصور الدائرة (short circuit) ، فإن حدوثه بمحاذاة مولد طاقة الرياح تكون أكثر سوءا منه إذا حدث بالقرب من مولدات الديزل بالنسبة لثبات الجهد والتردد ، الأمر الذي يتطلب الأخذ به بعين الاعتبار لتفادي مشاكل ثبات نظام الشبكة.
إضافة لذلك ، وكون أن معظم هذه الانظمة الكهربائية المصغرة "المايكروجرد" تحتمل عادة وجود عدة مصادر الانتاج الطاقة الكهربائية كمولدات الديزل وطاقة الرياح والطاقة الشمسية وغيرها ، فقد تم إفتراض ربط شبكة مسندم المصغرة ( التي تغذي في الوقت الراهن من مولدات الديزل) بأحد مولدات طاقة الرياح من نوع (DFIG )، ودراسة التأثيرات المحتملة لهذا الافتراض على ثبات نظام الجهد. وللقيام بهذا الغرض تم القيام بتحاليل ديناميكية لهذا الافتراض عند تعرضة لبعض العوامل بإستخدام برنامج المحاكاة ( PSAT ). وأثبتت النتائج فعالية هذا النوع من مولدات.طاقة الرياح في تحسين ثبات الجهد وخفض تذبذبات التردد. إضافة لذلك ، فقد تم إثبات أن معامل القدرة PF المولد طاقة الرياح له تأثير ملحوظ على ثبات الجهد حيث أنه يكون أكثر ثباتا في حالة أن معامل القدرة في الوضع lag .
إضافة لذلك ، وفي حالة قصور الدائرة (short circuit) ، فإن حدوثه بمحاذاة مولد طاقة الرياح تكون أكثر سوءا منه إذا حدث بالقرب من مولدات الديزل بالنسبة لثبات الجهد والتردد ، الأمر الذي يتطلب الأخذ به بعين الاعتبار لتفادي مشاكل ثبات نظام الشبكة.
Category
Theses and Dissertations