Model order reduction for a single machine infinite bus power system

Model order reduction for a single machine infinite bus power system

 

The paper considers the problem of model order reduction for a single machine infinite bus power system by using a Legendre polynomials approximation based balanced residualization method. The model examines the small signal behavior and explores the existence of dynamic stability for a synchronous generator connected to a large system through transmission lines. The single machine infinite bus is a linearized power system model consisting of two inputs, two outputs and ten state variables. The goal for model reduction is to facilitate the excitation, the governor controller and the stabilizing circuits design and to reduce the computational complexity in exploring the synchronous machine. The proposed method for model reduction is a two stage method, where a balanced realization is initially obtained and then, it is subjected to a singular perturbation approximation. Legendre polynomials approximation for the system gramians is used to avoid solving the usual large-scale Lyapunov equations and thus, reducing the complexity of the computational procedure. Several numerical experiments are performed, showing the good approximation properties of the presented method.

 

Тази статия разглежда задачата за редуциране на реда на модела на синхронен генератор свързан към енергийната мрежа по метода на балансовата резидюализация с използване на полиномна апроксимация по Лежандър. Разгледаният модел изследва поведението на системата при малки сигнали и изучава динамичната устойчивост на синхронния генератор. Моделът представлява линеаризирано математично описание на електрическата система, което се състои от два входа, два изхода и десет променливи на състоянието. Целта е да се опрости синтеза на веригата на възбуждане, регулатора и стабилизиращите устройства, както и да се намали изчислителната сложност при изследване на синхронната машина. Предложеният метод се състои от две стъпки: при първата стъпка се генерира балансова реализация на първоначалния модел, а при втората стъпка се изчислява апроксимация по метода на сингулярните смущения. В изчислителната процедура грамианите на системата се апроксимират в ортогонален ред на Лежандър, като по този начин се избягва решаването на обичайните уравнения на Ляпунов. Проведени са няколко експеримента, които потвърждават добрите апроксимиращи свойства на метода.

 

Download PDF full text