Dynamic Vulnerability Assessment and Intelligent Control - For Sustainable Power Systems

Bei der kurzfristigen Einsatzplanung von Energiesystemen liegt der Schwerpunkt zunehmend auf der Identifikation, Bewertung und Überwindung von Schwachstellen in Stromnetzen. Dieser wichtige Leitfaden untersucht moderne Methodiken zur Bewertung und Verbesserung der Sicherheit von Energiesystemen bei der kurzfristigen Einsatzplanung und im Echtbetrieb. Die Methodiken nutzen fortschrittliche Methoden aus der Wahrscheinlichkeitstheorie, aus den Bereichen Data Mining, künstliche Intelligenz und Optimierung, um Überwachungs-, (vorbeugende und korrigierende) Steuerungsaufgaben sowie Entscheidungen wissensbasiert durchführen und treffen zu können.
 
Hauptmerkmale:
- Beschreibt, wie sich Netze durch Überwachung des Stromflusses intelligent steuern, schützen und optimal verwalten lassen.
- Vermittelt alles Wissenswerte rund um risikobasierte Zuverlässigkeits- und Sicherheitsbewertungen, dynamische Schwachstellenbewertungsmethoden. Zurückgegriffen wird dabei auf die Mathematik.
- Vermittelt das Expertenwissen zu Mitigationsmaßnahmen, die intelligente Schutz- und Steuerungsverfahren, kontrollierte Inselbildung, modellprädikative Regelung, Multi-Agenten-Systeme und verteilte Steuerungssysteme nutzen.
- Zeig die Implementierung in intelligente Netze und Anwendungen zur Eigenreparatur anhand von Beispielen und Erfahrungen aus der Praxis und mittels des WAMPAC-Schemas.
- Begleitende Website mit Zusatzmaterialien, darunter Matlab-Codes.

Sommario

List of Contributors xv
 
Foreword xix
 
Preface xxi
 
1 Introduction: The Role of Wide Area Monitoring Systems in Dynamic Vulnerability Assessment 1
 
Jaime C. Cepeda and José Luis Rueda-Torres
 
1.1 Introduction 1
 
1.2 Power System Vulnerability 2
 
1.2.1 Vulnerability Assessment 2
 
1.2.2 Timescale of Power System Actions and Operations 4
 
1.3 Power System Vulnerability Symptoms 5
 
1.3.1 Rotor Angle Stability 6
 
1.3.2 Short-Term Voltage Stability 7
 
1.3.3 Short-Term Frequency Stability 7
 
1.3.4 Post-Contingency Overloads 7
 
1.4 Synchronized Phasor Measurement Technology 8
 
1.4.1 Phasor Representation of Sinusoids 8
 
1.4.2 Synchronized Phasors 9
 
1.4.3 Phasor Measurement Units (PMUs) 9
 
1.4.4 Discrete Fourier Transform and Phasor Calculation 10
 
1.4.5 Wide Area Monitoring Systems 10
 
1.4.6 WAMPAC Communication Time Delay 12
 
1.5 The Fundamental Role of WAMS in Dynamic Vulnerability Assessment 13
 
1.6 Concluding Remarks 16
 
2 Steady-state Security 21
 
Evelyn Heylen, Steven De Boeck, Marten Ovaere, Hakan Ergun, and Dirk Van Hertem
 
2.1 Power System Reliability Management: A Combination of Reliability Assessment and Reliability Control 22
 
2.1.1 Reliability Assessment 23
 
2.1.2 Reliability Control 24
 
2.2 Reliability Under Various Timeframes 31
 
2.3 Reliability Criteria 33
 
2.4 Reliability and Its Cost as a Function of Uncertainty 34
 
2.4.1 Reliability Costs 34
 
2.4.2 Interruption Costs 35
 
2.4.3 Minimizing the Sum of Reliability and Interruption Costs 36
 
3 Probabilistic Indicators for the Assessment of Reliability and Security of Future Power Systems 41
 
Bart W. Tuinema, Nikoleta Kandalepa, and José Luis Rueda-Torres
 
3.1 Introduction 41
 
3.2 Time Horizons in the Planning and Operation of Power Systems 42
 
3.2.1 Time Horizons 42
 
3.2.2 Overlapping and Interaction 42
 
3.2.3 Remedial Actions 42
 
3.3 Reliability Indicators 45
 
3.3.1 Security-of-Supply Related Indicators 45
 
3.3.2 Additional Indicators 47
 
3.4 Reliability Analysis 49
 
3.4.1 Input Information 49
 
3.4.2 Pre-calculations 50
 
3.4.3 Reliability Analysis 50
 
3.4.4 Output: Reliability Indicators 53
 
3.5 Application Example: EHV Underground Cables 53
 
3.5.1 Input Parameters 54
 
3.5.2 Results of Analysis 56
 
4 An Enhanced WAMS-based Power System Oscillation Analysis Approach 63
 
Qing Liu, Hassan Bevrani, and Yasunori Mitani
 
4.1 Introduction 63
 
4.2 HHT Method 65
 
4.2.1 EMD 65
 
4.2.2 Hilbert Transform 65
 
4.2.3 Hilbert Spectrum and Hilbert Marginal Spectrum 66
 
4.2.4 HHT Issues 67
 
4.3 The Enhanced HHT Method 71
 
4.3.1 Data Pre-treatment Processing 71
 
4.3.2 Inhibiting the Boundary End Effect 75
 
4.3.3 Parameter Identification 80
 
4.4 Enhanced HHT Method Evaluation 81
 
4.4.1 Case I 81
 
4.4.2 Case II 84
 
4.4.3 Case III 85
 
4.5 Application to RealWide Area Measurements 88
 
5 Pattern Recognition-Based Approach for Dynamic Vulnerability Status Prediction 95
 
Jaime C. Cepeda, José Luis Rueda-Torres, Delia G. Colomé, and István Erlich
 
5.1 Introduction 95
 
5.2 Post-contingency Dynamic Vulnerability Regions 96
 
5.3 Recognition of Post-contingency DVRs 97
 
5.3.1 N-1 Contingency Monte Carlo Simulation 98
 

Info autore

Edited by José Luis Rueda-Torres received the Electrical Engineer Diploma from Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador, cum laude honors, in August 2004. In November 2009, he received a Ph.D. in electrical engineering from the National University of San Juan, obtaining the highest mark 'Sobresaliente' (Outstanding). He is currently working as an Assistant Professor for Intelligent Electrical Power Grids at the Department of Electrical Sustainable Energy, Technical University Delft, Netherlands. He is vice-chair of the Working Group on Modern Heuristic Optimization (WGMHO) under the IEEE PES Power System Analysis, Computing, and Economics Committee. Dr. Rueda-Torres is a member of CIGRE and a senior member of the IEEE. His current research interests include power system planning, power system stability and control, and probabilistic and artificial intelligence methods. Francisco González-Longatt received an Electrical Engineering degree from Instituto Universitario Politécnico de la Fuerza Armada Nacional (1994), Master of Business Administration from Universidad Bicentenaria de Aragua (1999), a Ph.D. in Electrical Power Engineering from the Universidad Central de Venezuela (2008), and a Postgraduate Certificate in Higher Education Professional Practice from Coventry University (2013). He is a Lecturer in Electrical Power Systems in the School of Electronic, Electrical and Systems Engineering at Loughborough University, UK, and the Vice-President of the Venezuelan Wind Energy Association. Dr González-Longatt is a member of CIGRE and a senior member of the IEEE. His current research interests include innovative (operation/control) schemes to optimize the performance of future energy systems.

Riassunto

Bei der kurzfristigen Einsatzplanung von Energiesystemen liegt der Schwerpunkt zunehmend auf der Identifikation, Bewertung und Überwindung von Schwachstellen in Stromnetzen. Dieser wichtige Leitfaden untersucht moderne Methodiken zur Bewertung und Verbesserung der Sicherheit von Energiesystemen bei der kurzfristigen Einsatzplanung und im Echtbetrieb. Die Methodiken nutzen fortschrittliche Methoden aus der Wahrscheinlichkeitstheorie, aus den Bereichen Data Mining, künstliche Intelligenz und Optimierung, um Überwachungs-, (vorbeugende und korrigierende) Steuerungsaufgaben sowie Entscheidungen wissensbasiert durchführen und treffen zu können.

Hauptmerkmale:
- Beschreibt, wie sich Netze durch Überwachung des Stromflusses intelligent steuern, schützen und optimal verwalten lassen.
- Vermittelt alles Wissenswerte rund um risikobasierte Zuverlässigkeits- und Sicherheitsbewertungen, dynamische Schwachstellenbewertungsmethoden. Zurückgegriffen wird dabei auf die Mathematik.
- Vermittelt das Expertenwissen zu Mitigationsmaßnahmen, die intelligente Schutz- und Steuerungsverfahren, kontrollierte Inselbildung, modellprädikative Regelung, Multi-Agenten-Systeme und verteilte Steuerungssysteme nutzen.
- Zeig die Implementierung in intelligente Netze und Anwendungen zur Eigenreparatur anhand von Beispielen und Erfahrungen aus der Praxis und mittels des WAMPAC-Schemas.
- Begleitende Website mit Zusatzmaterialien, darunter Matlab-Codes.

Dettagli sul prodotto

• Autori: Francisco M. Gonzalez-Longatt, Francisc González-Longatt, Francisco González-Longatt, JL Rueda Torres, José Lui Rueda-Torres, Jose Luis Rueda-Torres, José Luis Rueda-Torres, Jose Luis Gonzalez-Longatt Rueda-Torres
• Con la collaborazione di: Francisco Gonzalez-Longatt (Editore), González-Longatt (Editore), González-Longatt (Editore), Francisco González-Longatt (Editore), Francisco Gonzàlez-Longatt (Editore), Jos Luis Rueda-Torres (Editore), José Luis Rueda-Torres (Editore), Rueda-Torres (Editore), Jose Luis Rueda-Torres (Editore), José Luis Rueda-Torres (Editore)
• Editore: Wiley, John and Sons Ltd
• Lingue: Inglese
• Formato: Copertina rigida
• Pubblicazione: 16.03.2018
• EAN: 9781119214953
• ISBN: 978-1-119-21495-3
• Pagine: 448
• Serie: Wiley - IEEE; Wiley - IEEE; IEEE Press
• Categorie: Scienze naturali, medicina, informatica, tecnica > Tecnica > Elettronica, elettrotecnica, telecomunicazioni; Energietechnik, Energie, ENERGY, Power Technology & Power Engineering