VOLTAGE STABILITY OF ELECTRICAL POWER NETWORKS​ WITH HIGH PENETRATION LEVEL OF WIND GENERATION

El-Samanoudy, Salwa M; Osman, El-Said; El-Said, Mohamed I; El-Shaer, Mohamed K

doi:10.21608/auej.2020.87877

VOLTAGE STABILITY OF ELECTRICAL POWER NETWORKS WITH HIGH PENETRATION LEVEL OF WIND GENERATION

Document Type : Original Article

Authors

¹ Egyptian Electricity Holding Company , Cairo, Egypt

² Department of Electrical Engineering, faculty of Engineering, Al Azhar University, Cairo, Egypt

10.21608/auej.2020.87877

Abstract

Voltage instability is considered as one of the main threats to secure operation of power system networks around the world. Nowadays, Integration of large-scale wind power may have severe impacts on the power system operation. Stable, reliable and economic operation of the power system under the massive integration of wind power is a big challenge to power system operators. This paper scrutinizes to study the voltage stability problems for the integration of wind power to the IEEE-39 bus-systems.

The main objective of this study is to analyze the voltage stability of the IEEE-39 bus networks with large-scale wind power under normal operation using PV and QV analyses. As one of the classic static Voltage stability assessment (VSA) method, the P-V curve is widely used in identifying the weak buses in one power system. Normally, there is a required range of bus voltage variation that restricts load with fixed power factor within a maximum value. The loading margin can be defined as the distance between the operating point and the maximum load. These steady-state methods, which inherently require less computational capability, can indicate the level of stability of a power system. Therefore, QV curves analysis tools are used in this paper.

The importance of accurate representation of the reactive power capabilities of wind generators in voltage stability studies was emphasized in the analyses. These analyses define the amount of reactive power required to enhance voltage stability and hence can be improved by adding suitable reactive power compensator. Here STATCOM is used as a reactive power compensator. Simulation of the 39 bus-IEEE network with integrated wind generators are developed using PSS/E software.

يعد أتزان الجهد واحدة من أهم المتحديات لأنظمة الطاقة حول العالم.يعتبر التوسع في ربط محطات الرياح له تأثير بالغ علي أنظمة الطاقة. فطتحديات أنظمة الطاقة تتمثل في الثبات والاعتمادية والتشغيل الاقتصادي للشبکة الکهربائية. وهذا البحث العلمي قائم علي دراسة استقرار الجهد لأنظمة الطاقة مع وجود العديد من مشاريع الرياح المرتبطة بالشبکة الکهربائية. وقد تم اختيار شبکة مکونة من ٣٩ بارة لتمثل حالة الدراسة.

ومن أهم أهداف هذه الدراسة هو دراسة وتحليل وضع الجهد الکهربائي للشبکة المشار إليها مع وجود العديد من محطات طاقة الرياح بنسب انتشار مختلفة وذلک في وضع التشغيل العادي باستخدام برنامج تحليلى الجهد والقدرة الفعالة وتحليل الجهد والقدرة الغير فعالة وذلک باستخدام برنامج محاکاة نظام الطاقة للهندسة. ويعد تحليل الجهد والقدرة الفعالة أحد العوامل لتقييم وضع الجهد الکهربائي للشبکة بين وضع التشغيل العادي وأقصي تحميل ممکن للشبکة حيث أن للجهد الکهربي سماحية يتغير في حدودها مع الحفاظ علي استقرار الشبکة. أما تحليل الجهد والقدرة غير الفعالة فهو مقياس لقدرة البارات الغير فعالة وتأثيرها المباشر علي الجهد الکهربائي وبيان نقاط الضعف في الشبکة حيث عدم توافر ما يکفي من القدرة غير الفعالة وما يترتب عليه من إمکانية إضافة محسنات جهد لتلک النقاط کما هو موضح في هذه الدراسة.

Keywords