In this paper, load frequency control (LFC) of a realistic power system with multi-source power generation is presented. The single area power system includes dynamics of thermal with reheat turbine, hydro and gas power plants. Appropriate generation rate constraints (GRCs) are considered for the thermal and hydro plants. In practice, access to all the state variables of a system is not possible and also their measurement is costly and difficult. Usually only a reduced number of state variables or linear combinations thereof, are available. To resolve this difficulty, optimal output feedback controller which uses only the output state variables is proposed. The performances of the proposed controller are compared with the full state feedback controller. The action of this proposed controller provides satisfactory balance between frequency overshoot and transient oscillations with zero steady state error in the multi-source power system environment. The effect of regulation parameter (R) on the frequency deviation response is examined. The sensitivity analysis reveals that the proposed controller is quite robust and optimum controller gains once set for nominal condition need not to be changed for ±25% variations in the system parameters and operating load condition from their nominal values. To show the effectiveness of the proposed controller on the actual power system, the LFC of hydro power plants operational in KHOZESTAN (a province in southwest of Iran) has also been presented

چکیده

در این مقاله، کنترل فرکانس بار (LFC) در یک سیستم قدرت واقعی با منابع چندگانه تولید توان ارائه شده است. سیستم قدرت تک حوزه ای مورد نظر شامل دینامیک های حرارتی ناشی از توربین های حرارتی ری-هیت، واحدهای تولید گازی و آبی می شود. قیدهای مقتضی برای نرخ تولید (GTC) هم برای واحدهای حرارتی و هم آبی در نظر گرفته شده است. در عمل، دسترسی به تمامی متغیرهای حالت یک سیستم غیرممکن است و همچنین اندازه گیری آنها نیز هزینه بر و دشوار است. معمولاً تنها تعداد محدودی از متغیرهای حالت و یا ترکیب های خطی وابسته به آنها قابل دستیابی هستند. به منظور حل این مشکل، کنترلر فیدبک بهینه خروجی که تنها از متغیرهای حالت خروجی استفاده می کند، پیشنهاد شده است. عملکرد کنترلر پیشنهادی با کنترلر فیدبک حالت کامل مقایسه شده است. عملکرد این کنترلر پیشنهادی باعث ایجاد تعادل قابل قبولی بین اضافه جهش های فرکانس و نوسانات حالت گذرا با خطای حالت دائمی صفر در محیط سیستم های قدرت با منابع چندگانه می شود. اثر پارامتر تنظیم سرعت (R) روی پاسخ انحراف فرکانس مورد بررسی قرار گرفته است. آنالیز حساسیت نیز نشان می دهد که کنترلر پیشنهادی کاملاً مقاوم بوده و به محض اینکه بهره های بهینه کنترلر برای شرایط کار نامی تنظیم شدند، دیگر نیازی نیست تا زمانی که تغییرات پارامترهای سیستم از ±25% بیشتر شود و شرایط کار بار نیز از مقادیر نامی تجاوز کند، این مقادیر تنظیم شده تغییر یابند. به منظور نشان دادن اثربخشی کنترلر پیشنهادی روی سیستم قدرت واقعی، LFC ی واحدهای آبی فعال در خوزستان (استانی در جنوب غربی ایران) نیز ارائه شده است.

1-مقدمه

 کنترل تولید خودکار (AGC) یک هدف مهم در سیستم های مدیریت انرژی مدرن (EMS ها) است. عملکرد موفق سیستم قدرت مستقل، نیازمند انطباق تولید کل با کل بار مورد تقاضا و نیز تلفات مختص سیستم است. از آنجایی که بار نسبت به مقدار نامی خود میزان غیر قابل پیش بینی تغییرات دارد، نقطه کار سیستم قدرت نیز تغییر می کند، و از این رو، ممکن است فرکانس سیستم نیز نسبت به فرکانس نامی منحرف شده و توان تولیدی برنامه ریزی شده تغییر کند. وظیفه اصلی واحد کنترل تولید خودکار، حفظ فرکانس سیستم روی مقدار نامی و یا نزدیک به آن و نیز حفظ تبادل توان صحیح بین واحدهای کنترلی است...