You are here

SSSC tabanlı kaskad kontrolör ile güç sistem kararlılığının iyileştirilmesi

Improvement of power system stability with by SSSC-based cascade control

Journal Name:

Publication Year:

Abstract (2. Language): 
In control systems, when a destructive comes to the system, it is necessary for the system to show a good performance towards that destructive. Being an alternative to conventional control system, Cascade Control increases the performance of the control system especially when there is an unpredictable destructive. In this study, the control of the system is ensured with Cascade Control structure over single machined power system connected to infinite bus bar including SSSC (Static Synchronous Series Compensator). SSSC is a FACTS (Flexible AC transmission systems) controller that is connected in series to the power system. FACTS controllers can be used in controlling power flow and improving temporary and permanent stability of the systems. Also, oscillation generated in the power system can be reduced. These FACTS controllers reduce reactive power flow and consequently provide more active power flow through transmission line. By injecting voltage in an appropriate phase angle for power system, SSSC changes the effective impedance of the transmission line. SSSC is preferable in providing the active and reactive power control in the power system. Reactive power control is performed depending on the voltage amplitude value of the system. Active power control is performed depending on the angle amplitude value. In Cascade Control structure, conventional PID controllers are used for internal and external loop. In the cascade control structure proposed by this study, PI controller is used for the internal loop, and PID is used for the external loop. The controller parameters of the internal and external loop in cascade control structure were obtained by genetic algorithm (GA) method. GA are based on natural selection and natural inheritance rules in real life. Natural selection means the survival of organisms that have adapted to the environmental conditions, and the elimination of which is not fit, that means dying. The natural inheritance may be summarized as mating with each of the individuals selected to form new offspring. The performance of the proposed cascade controller have been compared with SSSC for damping controller and conventional PID controller performance in the literature. Conventional PID control system and PID controllers are used in the most of automatic feedback control device in the industry. PID (proportional + integral + differential) control agents in the second degree offers the optimum solution for linear time-delay-free system. SSSC for damping controller also provides power system oscillation damping. Speed deviation is used as the input signal of the SSSC for damping control, while the damping control signal provided by the controller is used as output signal. Other controller parameters are those of the lead-lag structures located in the control system issues. After the evaluation of the results obtained in this comparison, the proposed cascade controller in normal load situation showed 19% better performance compared to the SSSC for damping controller, and it showed 14% better performance compared to the conventional PID controller. Under heavy load condition, the proposed cascade controller showed 21% better performance than the SSSC for damping controller, and 14% better performance than the conventional PID controllers. In the case of light load conditions, the proposed cascade controller showed 10% better performance than SSSC for damping controller, and 7% better performance than the conventional PID controller. In addition, the proposed cascade controller has been observed to have a less speed deviation than the SSSC for damping controller and the conventional PID controllers under normal, light, and heavy load conditions. Also, it has been observed that the proposed cascade has stability and it settled in a short time.
Abstract (Original Language): 
Kontrol sistemlerinde sisteme herhangi bir bozucu geldiğinde bu sistemin bozucu karşısında iyi bir performans göstermesi gerekir. Klasik kontrol sisteminin bir alternatifi olan Kaskad Kontrol yöntemi, özellikle öngörülmeyen bozucuların varlığında kontrol siteminin performansını artırmaktadır. Bu çalışmamızda, Statik Senkron Seri Kompansatör (SSSC) içeren sonsuz baraya bağlı tek makineli güç sisteminde kaskad kontrolör yapısı kullanılarak sistemin karalılığının iyileştirilmesi sağlanmıştır. Kaskad kontrol yapısında iç ve dış döngüde klasik PID (Oransal + İntegral + Türevsel) tip kontrolörler kullanılmaktadır. Bu çalışmadaki kaskad kontrol yapının iç döngüsünde PI, dış döngüsünde ise PID kontrolörler kullanılmıştır. Kaskad kontrol yapısının iç ve dış döngüsünde bulunan kontrolörlerin ayar parametre değerleri Genetik Algoritma (GA) yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Önerilen kaskad kontrolörün performansı, literatürde bulunan sonsuz baraya bağlı tek makineli güç sisteminin SSSC için sönümleme kontrolörü ve klasik PID kontrolörü performansları ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalar neticesinde elde edilen sonuçların değerlendirilmesi sonucunda normal yük durumunda önerilen kaskad kontrolörün, SSSC için sönümleme kontrolörüne göre %19, klasik PID kontrolörüne göre de %14 daha iyi performans göstermiştir. Ağır yük durumunda, önerilen kaskad kontrolörün, SSSC için sönümleme kontrolörüne göre %21, klasik PID kontrolörüne göre de %14 daha iyi performans göstermiştir. Hafif yük durumu şartlarında ise önerilen kaskad kontrolörün, SSSC için sönümleme kontrolörüne göre %10, klasik PID kontrolörüne göre de %7 daha iyi performans göstermiştir.
89
100

REFERENCES

References: 

Ağın A., (2013). Enerji sistemleri kararlılığı ve güç
sistemi dengeleyicisi uygulamaları, Yüksek
lisans tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Bağış, A., Özçelik Y., (2007). Gerçek Kodlu
Genetik Algoritma Kullanılarak Sistem
Kimliklendirme, 12. Elektrik, Elektronik,
Bilgisayar, Biyomedikal Mühendisliği Ulusal
Kongresi, Eskişehir.
Bal, E., (2012). Gerilim kontrolünde güç sistemleri
kararlı kılıcısı uygulamaları ve alternatifleri,
Yüksek lisans tezi, İÜ Fen bilimleri Enstitüsü,
İstanbul.
Dirik, H., (2006). Statcom ve SSSC
Denetleyicilerinin Akıllı Algoritma Tabanlı
Kayan Kipli Kontrolörü, Doktora tezi, Sakarya
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
Eminoğlu, U., (2003). Facts Elemanları Kullanılan
Güç Akış Sistemlerinin İncelenmesi, Yüksek
lisan tezi, Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü, Niğde.
Erdoğan, M.A., (2011). Genetik Algoritma Yöntemi
ile Kaskad Sistemler için Optimum Kontrolör
Seçimi, Yüksek lisans tezi, Dicle Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır
Hasanoviç, A., (2000). Modeling and Control of the
Unified Power Flow Controller (UPFC), Master’s
thesis, West Virginia University.
Hingorani, N.G., Gyugyi, L., (1999). Understanding
Facts: Consepts and Technolgy Flexible AC
Transmission Systems, IEEE Press, New York,
209-261.
Ho, M.T., Datta, A., Bhattacharyya, S., (1996). A
new approach to feedback stabilization, Proc. Of
the 35th CDC, pp. 4643-4648.
Holland, J.H., (1975). Adaptation in Natural and
Artificial System, Ann Arbor, the University of
Michigan Press, USA.
Kaya, İ., (2001). Improving Performance Using
Cascade Control and Smith Predictor, ISA
Trans., 223-234.
99
SSSC tabanlı kaskad kontrolör ile salınım sönümleme
Kaya, İ., Atherton, D.P., (2005). Improved Cascade
Control Structure for Controlling Unstable and
Integrating Processes, Proceedings of the 44th
IEEE Conference on Decision and Control,
ISSN: 0191-2216, 7133-7138.
Kaya, İ., Nalbantoğlu, M., (2013). Genetik
Algoritma ile Eşzamanlı Kaskad Denetleyicisi
Tasarımı, Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı,
TOK 2013, Malatya,879-882.
Kaya, İ., Nalbantoğlu, M., (2015). Cascade
Controller Design Using Controller Synthesis,
19th International Conference on System Theory,
Control and Computing (ICSTCC), 32-36.
Kaya, İ., Tan, N., Atherton, D.P., (2005). Improved
Cascade Control Structure and Controller Desing,
Proceedings of the 44th IEEE Conference on
Decision and the European Conference, ISSN:
0191-2216, 3055-3060.
Kaya, İ., Tan, N., Atherton, D.P., (2007). Improved
Cascade Control Structure for Enhanced
Performance, J. Process Control, Cilt: 17, 3-16.
Kaya, K., (2006). Esnek Alternatif Akım Sistemleri
Kontrollerinin İncelenmesi ve Şebeke Üzerindeki
Etkileri, Yüksek lisans tezi, İTÜ Fen Bilimleri
Enstitüsü, İstanbul.
Köse, E., (2012). Gerilim Kararlılığı
İyileştiricilerinin Akıllı Algoritma Tabanlı Kayan
Kipli Kontrolü, Doktora tezi, Sakarya
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
Kumar, S.A., Easwarlal, C., Kumar, M. S., (2012).
Power System Stability Enhancement using
Adaptive Neuro-Fuzzy Tuned Static
Synchronous Series Compensator (SSSC).
International Journal of Engineering and
Advanced Technology (IJEAT) ISSN: 2249 –
8958, Volume-1, Issue-4, April.
Lee Y., Park S., (1998). PID controller tuning to
obtain desired clossed loop responses for cascade
control system, Ind. Eng. Chem. Res., vol.37,
pp.1859-1865.
Mathur, R.M., Varma, R.K, (2002). Thyristor-
Based FACTS Controllers for Electrical
Transmission Systems, John Wiley & Sons,
Incorporated, IEEE Press Series on Power
Engineering.
Nalbantoğlu, M., Kaya, İ., (2014). Geliştirilmiş
Kaskad Denetim Yapısının Genetik Algoritma ile
Eşzamanlı Tasarımı, TOK 2014 Bildiri Kitabı
11-13 Eylül 2014, Kocaeli, 248-251.
Panda, S., Swain, S.C., Rautray, P.K., Malik, R.K.,
Panda, G., (2010). Design and analysis of SSSCbased
supplementary damping controller,
Simulation Modelling Practice and Theory 18
1199–1213.
Panda, S., (2010). Modelling, simulation and
optimal tuning of SSSC-based controller in a
multi machine power system, ISSN 1 746-7233,
England, UK World Journal of Modelling and
Simulation Vol. 6 No. 2, pp. 110-121.
Padiyar, K.R., (2007). Facts Controllers In Power
Transmission and Distribution, New Age
International, 217-243.
Padiyar, K.R, (2008). Power System Dynamics
Stability and Control, Anshan Limited, Yeni
Delhi 81-7800-186-1.
Song Y.H., Johns, A.T., (1999). Flexible AC
Transmission Systems (FACTS), IEE Publication
Series, 237-242.
Swain, S.C., Mahapatra, S., Panda, S., Panda, S.,
(2012). Desing of DE Optimized SSSC-Based
FACTS Controller, International Journal of
Electronics and Electrical Engineering, Volume
2 Issue 4, ISSN: 2277-7040, 12-27.
Tan, N. , (2001). Computation of stabilizing PI and
PID controllers for process with time delay, to
appear in ISA Transactions.
Yıkan, F. , (2005). Dayanıklı PID Kontrolör Tasarım
Metotlarının Araştırılması ve Geliştirilmesi,
Yüksek lisans tezi, İnönü Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Malatya.

Thank you for copying data from http://www.arastirmax.com