Identification of low frequency oscillation modes in large transmission systems

Abstract

ABSTRACT:There is a typical dynamical performance associated with every system.Oscillations are phenomena inherent to dynamical systems and the analysis of such phenomena is a fundamental issue for understanding the dynamical behavior of a particular system. Knowledge of the system natural modes, frequencies and its associated damping ratio, provide valuable information regarding the system performance after being subjected to a disturbance. Due to the operational requirements, topological changes in the transmission network of the electrical power systems are quite common. This causes modification in both frequency and damping values of the natural system modes. In the past, normal changes in the operating condition have kicked up undamped power oscillations in the Mexican system, thus assessing the damping of critical oscillation modes of the system is of utmost importance. This paper reports on the application of modal analysis and time domain simulations for computing and tracking the most dominant low frequency oscillations, also known as interarea modes, in the Mexican power system under different operating conditions. As a result, the most influential system variables on the low frequency oscillations have been identified. RESUMEN:Existe un comportamiento dinámico típico asociado a todo sistema. Las oscilaciones son fenómenos inherentes a los sistemas dinámicos, por lo que el análisis de estos resulta fundamental para entender el comportamiento dinámico de un sistema en particular. El conocimiento de la frecuencia de oscilación y su correspondiente razón de amortiguamiento, asociados con los modos naturales del sistema, resulta fundamental para inferir el comportamiento dinámico del sistema después de que ha experimentado un disturbio. En un sistema eléctrico de potencia los cambios topológicos en la red de transmisión son bastante comunes debido a los requerimientos operativos. Esto ocasiona cambios en los valores tanto de la frecuencia de oscilación como el amortiguamiento de los modos naturales del sistema. En el pasado, cambios normales en la condición de operación del sistema mexicano han dado como resultado la aparición de oscilaciones de potencia no amortiguadas, por esta razón el conocer el amortiguamiento asociado con los modos críticos del sistema resulta de vital importancia. Este artículo reporta la aplicación del análisis modal y simulaciones en el dominio del tiempo para el rastreo de las oscilaciones de baja frecuencia dominantes, también conocidas como modos inter-área, en el sistema eléctrico mexicano durante diferentes condiciones de operación. Los resultados obtenidos permiten identificar a las variables del sistema de potencia más importantes sobre las oscilaciones de baja frecuencia.

Power System Stabilizer Tuning Algorithm in a Multimachine System Based on S-Domain and Time Domain System Performance Measures

“…Hence, the output of each weight function closer to 1 represents better time-domain system performance. Since the damping ratio ζ dom of the dominant system mode falls into the interval (0, 1) and indicates better system dynamic properties when it tends to a value of 1, as the s-domain system performance measure, the damping ratio is comparable with the proposed weight functions (6)- (8). It follows that a new weight function based on the damping ratio-Γ(ζ) can be presented as:…”

“…One of the challenges for PSS implementation in a multi-machine system is to find an optimal PSS location. Participation factor analysis shows the impact of each generator on the system state variables and thus indicates the location where PSS should be implemented [8]. Participation factors can be found for both monotone and oscillatory The main structure of the PSS presented in Figure 2 (also known in [39] as PSS1A), consists of the gain, wash-out filter, and phase compensation blocks (lead-lag filters).…”