Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Performance Quantification of Interarea Oscillation Damping Using HVDC
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS), Automatic Control.ORCID iD: 0000-0003-0656-7991
2019 (English)Licentiate thesis, monograph (Other academic)
Abstract [en]

With the transition towards renewable energy, and the deregulation of the electricity market, generation patterns and grid topology are changing. These changes increase the need for transfer capacity. One limiting factor, which sometimes leads to underutilization of the transmission grid, is interarea oscillations. These system-wide modes involve groups of generators oscillating relative to each other and are sometimes hard to control due to their scale and complexity. In this thesis we investigate how high-voltage direct current (HVDC) transmission can be used to attenuate interarea oscillations. The thesis has two main contributions.

In the first contribution we show how the stability of two asynchronous grids can be improved by modulating the active power of a single interconnecting HVDC link. One concern with modulating HVDC active power is that the interaction between interarea modes of the two grids may have a negative impact on system stability. By studying the controllability Gramian, we show that it is always possible to improve the damping in both grids as long as the frequencies of their interarea modes are not too close. For simplified models, it is explicitly shown how the controllability, and therefore the achievable damping improvements, deteriorates as the frequency difference becomes small.

The second contribution of the thesis is to show how coordinated control of two (or more) links can be used to avoid interaction between troublesome interarea modes. We investigate the performance of some multivariable control designs. In particular we look at input usage as well as robustness to measurement, communication, and actuator failures. Suitable controllers are thereby characterized.

Abstract [sv]

Övergången till förnybar energi och avregleringen av elmarknaden leder till förändrade produktions-och överföringsmönster. Dessa förändringar medför behov av en ökad överföringskapacitet. En begränsande faktor, som kan leda till ett underutnyttjande av stamnätet, är interareapendlingar. Dessa systemövergripande pendlingar involverar grupper av generatorer som svänger i förhållande till varandra. Interareapendlingar är ibland svåra att styra på grund av deras skala och komplexitet. I denna avhandling undersöker vi hur förbindelser med högspänd likström, engleska high-voltage direct current (HVDC), kan användas för att dämpa interareapendlingar. Avhandlingen har två huvudbidrag.

I det första bidraget visar vi hur stabiliteten hos två olika synkrona nät kan förbättras genom att modulera den aktiva effekten hos en enda HVDC-länk. Ett bekymmer med aktiv effektmodulering är att växelverkan mellan interareapendlingar hos de två näten kan ha en negativ inverkan på systemets stabilitet. Genom att studera styrbarhetsgramianen visar vi att det alltid är möjligt att förbättra dämpningen i båda näten så länge som frekvenserna hos deras interareapendlingar inte ligger för nära varandra. För förenklade modeller visas det uttryckligen hur styrbarheten och därmed de möjliga dämpningsförbättringarna, försämras då frekvensskillnaden blir liten.

Avhandlings andra bidrag visar hur koordinerad styrning av två (eller fler) länkar kan användas för att undvika växelverkan mellan besvärliga interareapendlingar. Vi undersöker prestandan hos olika typer av flervariabla regulatorer. I synnerhet undersökers styrsignalsanvändning samt robusthet mot mät-, kommunikations- och aktuatorfel. Därigenom karakteriseras lämpliga regulatortyper.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2019. , p. 116
Series
TRITA-EECS-AVL ; 2019:23
Keywords [en]
HVDC transmission control, interarea oscillations, power oscillation damping, small-signal stability, frequency control, controllability, MIMO control, decoupling control, multivariable interaction
National Category
Control Engineering
Research subject
Electrical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-245223ISBN: 978-91-7873-135-0 (print)OAI: oai:DiVA.org:kth-245223DiVA, id: diva2:1294451
Presentation
2019-04-05, E2, Lindstedtsvägen 3, Stockholm, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
Swedish Research CouncilSwedish Foundation for Strategic Research Knut and Alice Wallenberg Foundation
Note

QC 20190308

Available from: 2019-03-08 Created: 2019-03-07 Last updated: 2019-03-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(12186 kB)101 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 12186 kBChecksum SHA-512
aea0c19dc46f9a09844dd54d6c22d9cf322d5e1c3c3c246a1b71cf0f548e3c6bbf7bcb4b431338fde042de2ee86894c92ec15f3a86c0b33927828e6b4b6db2b0
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Björk, Joakim
By organisation
Automatic Control
Control Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 101 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 430 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf