Design of Fuzzy-Fractional Order PID Controller for Load Frequency Control (LFC) of Deregulated Multi-source Power System

Molaei, Abdollah and Shayeghi, Hossein and Valipour, Khalil and Ghasemi, Ghasemi (2016) Design of Fuzzy-Fractional Order PID Controller for Load Frequency Control (LFC) of Deregulated Multi-source Power System. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (طراحی کنترل‌کننده‌ی فازی PID مرتبه کسری برای کنترل بار-فرکانس سیستم قدرت تجدید ساختاریافته¬ی چند منبعی)
Abdollah Molaei.pdf

Download (380kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Abstract: In this thesis, the NSSSO based Fractional Order Fuzzy PID (FOFPID) controller is proposed to control the restructured multi-source power system considering GRC and GDB nonlinearities and time delay in error and control signal transportation. To show the robustness of investigated control method, the uncertainties in the power system parameters are taken into account with changing at the range (-30%,+30%) of the nominal values. The restructured power system consists of the reheat thermal, hydrolic and Gas units called Gencos and two Discos in each control area. Because of this nonlinearities and uncertainties as well as deregulation of power system, the PID controller isn’t capable to achieve the good performance for frequency and tie-line power deviations under different loading situation and signed contracts among Gencos and Discos. Hence, in this thesis, the FOFPID controller is proposed to increase more and more reliability and accessiblity of the restrucured power system. To show the better performance of this method, the FOFPID is compared with FOPID and PID controllers and the simulation results indicate the priority of the proposed method. Three scenarios are defined based on three GPM matrices in order to the participating of the power system in the power market. For tunning of the controller parameters, membership functions and the rule bases of the FOFPID controller, the NSSSO algorithm is used. The Roulette Wheel machanism is used to selection of the leader and final solution at the pareto front in the NSSSO algorithm . Influence of the IPFC and RFBs in the improvement of the tie-line power and frequency response of the power system is shown with considering of its effect on the power system modelling. The results show the high capabilities of the proposed controller in reduction of the deviations and improving the performance criterion such as ITAE, settling time and Overshoot of the tie-line power system frequency response. The obtained results in all scenarios show that FOFPID based on the NSSSO algorithm has a better performance in comparison with other type of PID controller. All simulation results are achived using MATLAB simulink software. Keywords: Restructured multi-source power system, FOFPID, NSSSO, GRC,GDB.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: طراحی کنترل‌کننده‌ی فازی PID مرتبه کسری برای کنترل بار-فرکانس سیستم قدرت تجدید ساختاریافته¬ی چند منبعی
Persian Abstract: در این پایان‌نامه، کنترل‌کننده PID فازی مرتبه کسری مبتنی بر الگوریتم چندهدفه عنکبوت اجتماعی NSSSO برای کنترل بار-فرکانس سیستم قدرت چند منبعی تجدید ساختاریافته با در نظر گرفتن عوامل غیرخطی GRC و GDB، تأخیر زمانی در ارسال سیگنال خطا به واحد کنترل و سیگنال کنترلی به واحد تولید ارائه شده است. برای نشان دادن مقاوم بودن روش کنترل پیشنهادی، عدم قطعیت، با ایجاد تغییرات در پارامترهای سیستم قدرت حول مقدار نامی آن‌ها به‌اندازه (%30+،%30-) در نظر گرفته شده است. سیستم قدرت تجدید ساختاریافته شامل منابع حرارتی با بازگرمکن، آبی و گازی در هر ناحیه به‌عنوان Genco و دو Disco در هر ناحیه به‌منظور انجام شبیه‌سازی مدل شده است. به دلیل غیرخطی بودن ماهیت سیستم قدرت و پیچیدگی افزوده‌شده به‌واسطه تجدید ساختار در آن، کنترل‌کننده‌های PID کلاسیک و بهینه برای دست‌یابی به یک عملکرد قابل‌قبول در کنترل انحراف فرکانس و توان جاری برنامه‌ریزی نشده بین ناحیه‌ای تحت شرایط بهره‌برداری و قراردادهای مختلف در بازار برق، مناسب نمی‌باشند، ازاین‌رو در این پایان‌نامه از PID فازی مرتبه کسری (FOFPID) برای افزایش هرچه بیشتر قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری سیستم قدرت تجدید ساختاریافته چند منبعی استفاده شده است. برای نشان دادن رفتار دینامیکی سیستم تحت روش کنترلی پیشنهادی، کنترل‌کننده PID فازی مرتبه کسری با PID مرتبه کسری مقایسه شده و نتایج به‌دست‌آمده، برتری روش پیشنهادی را نشان می‌دهد. سه سناریو بر اساس شرکت‌پذیری سیستم قدرت در بازار برق تعریف‌شده است. برای تنظیم پارامترهای کنترلی، توابع عضویت و قوانین فازی از الگوریتم بهینه‌سازی NSSSO استفاده شده است. برای انتخاب یک پاسخ به‌عنوان جواب نهایی از میان پاسخ‌های موجود در پارتو از روش چرخ رولت استفاده شده است. همچنین تاثیر حضور IPFC و RFBs در عملکرد سیستم تحت بدترین سناریو بررسی شده و نتایج به دست¬آمده حاکی از بهبود پاسخ دینامیکی سیستم با در نظر گرفتن این دوات می¬باشد. از معیارهای عملکرد مانند ITAE، زمان نشست و حداکثر فراجهش انحراف فرکانس و توان جاری در خط ارتباطی، برای ارزیابی عملکرد حالت گذرا و ماندگار سیستم بهره گرفته شده است. نتایج به‌دست‌آمده در تمامی سناریوها نشان می‌دهند که کنترل‌کننده FOFPID مبتنی بر الگوریتم NSSSO عملکرد بهتری نسب به کنترل‌کننده PID مرتبه کسری دارد. تمامی شبیه‌سازی‌ها در سیمولینک متلب انجام شده است. کلیدواژه‌ها: سیستم قدرت چند منبعی تجدید ساختاریافته، کنترل کننده PID فازی مرتبه کسری، الگوریتم بهنیه سازی چندهدفه عنکبوت اجتماعی، محدودیت نرخ تولید، باند راکد گاورنر، کنترل کننده پخش بار میان خطی، باتری جریان ردوکس.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Shayeghi, HosseinUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Valipour, KhalilUNSPECIFIED
Ghasemi, AliUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Date Deposited: 28 Oct 2018 20:17
Last Modified: 28 Oct 2018 20:17
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/1306

Actions (login required)

View Item View Item