Online voltage stability monitoring using real-time measurements is one of the most important tasks in a smart grid system to maintain the grid stability. Loading margin is a good indicator for assessing the voltage stability level. This paper presents an Extreme Learning Machine (ELM) approach for estimation of voltage stability level under credible contingencies using real-time measurements from Phasor Measurement Units (PMUs). PMUs enable a much higher data sampling rate and provide synchronized measurements of real-time phasors of voltages and currents. Depth First (DF) algorithm is used for optimally placing the PMUs. To make the ELM approach applicable for a large scale power system problem, Mutual information (MI)-based feature selection is proposed to achieve the dimensionality reduction. MI-based feature selection reduces the number of network input features which reduces the network training time and improves the generalization capability. Voltage magnitudes and phase angles received from PMUs are fed as inputs to the ELM model. IEEE 30-bus test system is considered for demonstrating the effectiveness of the proposed methodology for estimating the voltage stability level under various loading conditions considering single line contingencies. Simulation results validate the suitability of the technique for fast and accurate online voltage stability assessment using PMU data.
Kim, Ji-Young;Woo, Doug-Je;Kim, Sang-Tae;Choi, Mi-Hwa;Kim, Yong-Kwang
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.9
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pp.1549-1559
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2010
Modern power system is operated and managed in closed network environment with treating a great variety of data, and requirement of real time power system data is more increasing. However, it is difficult for operators to fast evaluate the condition of power system using only isolation network system such as SCADA or EMS regarding unexpecting situations occurring. Recent technology achievement in areas of distributed computing, networking high speed communications and digital control as well as the availability of accurate GPS time source are rapidly becoming the enabling factors for the development of a new generation of real time power grid monitoring tools. In this paper, architecture of WAMAC which is the wide area monitoring and control system not only to control but also to monitoring in real time is proposed and the plan of integration interface with legacy system such as EMS for providing power system analysis base data effectively is suggested.
Arul jeyaraj, K.;Rajasekaran, V.;Nandha kumar, S.K.;Chandrasekaran, K.
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.2
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pp.474-486
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2015
This paper proposes a multi-objective optimal placement method of Phasor Measurement Units (PMUs) in large electric transmission systems. It is proposed for minimizing the number of PMUs for complete system observability and maximizing measurement redundancy of the buses, simultaneously. The measurement redundancy of the bus indicates that number of times a bus is able to monitor more than once by PMUs set. A high level of measurement redundancy can maximize the system observability and it is required for a reliable power system state estimation. Therefore, simultaneous optimizations of the two conflicting objectives are performed using a binary coded firefly algorithm. The complete observability of the power system is first prepared and then, single line loss contingency condition is added to the main model. The practical measurement limitation of PMUs is also considered. The efficiency of the proposed method is validated on IEEE 14, 30, 57 and 118 bus test systems and a real and large- scale Polish 2383 bus system. The valuable approach of firefly algorithm is demonstrated in finding the optimal number of PMUs and their locations by comparing its performance with earlier works.
Kim, Hyun-Houng;Lee, Chan-Joo;Chae, Myung-Sen;Park, Jong-Bae;Shin, Joong-Rin
Proceedings of the KIEE Conference
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2005.11b
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pp.283-285
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2005
This paper presents a new two-terminal numerical algorithm for fault location estimation and for faults recognition using the synchronized phasor in time-domain. The proposed algorithm is also based on the synchronized voltage and current phasor measured from the PMUs(Phasor Measurement Units) installed at both ends of the transmission lines. Also the arc voltage wave shape is modeled numerically on the basis of a great number of arc voltage records obtained by transient recorder. From the calculated arc voltage amplitude it can make a decision whether the fault is permanent or transient. In this paper the algorithm is given and estimated using DFT(Discrete Fourier Transform) and the LES(Least Error Squares Method). The algorithm uses a very short data window and enables fast fault detection and classification for real-time transmission line protection. To test the validity of the proposed algorithm, the Electro-Magnetic Transient Program(EMTP/ATP) and MATLAB is used.
Kim, Jae-Hun;Jo, Gi-Seon;Kim, Hoi-Chul;Shin, Jung-Rin
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.49
no.7
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pp.313-322
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2000
This paper presents optimal placement of minimal set of Phasor Measurement Units (PMU's) and observability analysis of the network with PMU's. In order to find a observable system, a symbolic method which directly assigns an appropriate symbol for measurement or pseudo-measurement to every entry of node-branch incidence matrix is proposed. It is much simpler and easier to analyze the observability of the network with PMU's than the conventional ones. For the optimal PMU placement problem, two approaches which are based on a modified Simulated-Annealing (SA) method and a Direct Combination method are proposed. Some case studies with IEEE sample system are made to show the performance of the proposed methods are almost alike and more effective than the conventional simulated-annealing method. It is also shown that the Direct Combination method is more effective than the modified simulated-annealing one in the sense of computation burden. The results of this study showed also that the accuracy of power system estimation and system observability can be improved the proposed PMU placements.
Kim, Tae-Hyun;Park, In-Gyu;Park, Jong-Keun;Kang, Young-Shuk
Proceedings of the KIEE Conference
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1987.11a
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pp.469-473
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1987
This paper presents a method to estimate p.d.f.(probability density function) of harmonic phasor voltage. Because the quantity of harmonics is not fixed, stochastic analysis of harmonics is needed. Because it is impossible to obtain p.d.f. of voltage from p.d.f. of current directly, the moments of voltage and current are used. Firstly, the moments of current is calculated from p.d.f. of current. Secondly, the moments of voltage are calculated from the moments of current using the linearity of the moments. Finally, p.d.f. of voltage is estimated from the moments of voltage using Gram-Charlier Type A Series. [1] The moments of the p.d.f. obtained by the series and of the true p.d.f. is same up to given finite moments. Because current and voltage of harmonics are represented as not instantaneous values but phasors, the estimated value can be compared with the measured value and harmonic phasor voltage can be analyzed when the p.d.f. of phase is nonuniform as well as uniform.
KIEE International Transactions on Power Engineering
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v.5A
no.2
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pp.138-143
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2005
During faults, the voltage and current signals available to the relay are affected by the decaying dc component and harmonics. In order to make appropriate and accurate decisions, most of the relaying algorithms require the fundamental frequency phasor information that is immune to decaying dc effect and harmonics. The conventional Fourier ph as or estimation algorithm is affected by the presence of decaying-exponential transients in the fault signal. This paper presents a modified Fourier algorithm, which effectively eliminates the decaying dc component and the harmonics present in the fault signal. The decaying dc parameters are estimated by means of an out-of-band filtering technique. The decaying dc offset and harmonics are removed by means of a simple computational procedure that involves the design of two sets of Orthogonal digital OFT filters tuned at different frequencies and by creating three off-line look-up tables. The technique was tested for different decay rates of the decaying dc component. It was also compared with the conventional mimic plus the full cycle OFT algorithm. The results indicate that the proposed technique has a faster convergence to the desired value compared to the conventional mimic plus OFT algorithms over a wide range of decay rates. In all cases, the convergence to the desired value was achieved within one cycle of the power system frequency.
Phasor Measurement Unit (PMU) placement is a crucial problem for State Estimation (SE) of the power system, which can ensure that the power network is fully observed. Further, the observation reliability problem of the system has been concerned in the operation conditions. In this paper, based on modified weighted adjacent matrix ($A_w$), an optimal placement method is proposed to solve simultaneously two problems involving the optimal PMU placement problem and the observation reliability enhancement problem of the system. The purpose of the proposed method is to achieve both the minimum total cost and the maximum observation reliability, with a focus on increasing the security of observability, strengthening the observation reliability of buses as well as enhancing the effectiveness of redundancy. Simulations on IEEE 14, 24, 30 and 57 bus test systems are presented to justify the methodology. The results of this study show that the proposed method is not only ensuring the power network having the observability effectively but also enhancing significantly the observation reliability. Therefore, it can be a useful tool for SE of the power system.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.12
no.1
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pp.51-57
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1998
This paper proposed a novel SIT high frequency resonant inverter having drive signal phase shift control function. Phasor control type inverters using SIT can realize a power conversion on the high switching frequency with low switching loss. Especially, the high output power can be abstained by connecting the output voltage of two unit inverters In serIes. The stability of system using protection circuit for over current and the automatic follow-up control with load variation by PLL is presented. This inverter produce approximately sinusoidal waveform at a high frequency, switching frequency ranging from 180[kHz] to 220[kHz], and is applied to the 2[kW] induction heating. The operating characteristics of this inverter circuit are discussed from a theoretical point of view and compared with experimental results. results.
A Current Error Space Phasor (CESP) based hysteresis controller with online computation of the boundary for two-level inverter fed Induction Motor (IM) drives is presented in this paper. The stator voltages estimated along the ${\alpha}$-and ${\beta}$-axes and the orthogonal current error components of the motor are used in the online computation of the hysteresis boundary. All of the inherent benefits of space phasor based hysteresis controllers such as its quick dynamic response and nearby voltage vector switching are present in the proposed scheme with the added benefit of suppressing switching frequency variations. The similarity in the frequency spectrum of the phase voltage obtained at the output of the inverter using the proposed scheme and Bus Clamping Pulse Width Modulation (BCPWM) based drive is justified with the help of extensive MATLAB SIMULINK simulations. The controller is experimentally verified with a three phase, 2.2 kW IM drive for steady state and transient conditions and the obtained results match the simulation results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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