Year 2020, Volume 12 , Issue 1, Pages 278 - 291 2020-01-31

Determination of Traditional and PID Power System Stabilizer (PSS) Parameters of Single Machine Infinite Bus Power System Using Bat Algorithm
Yarasa Algoritması Kullanılarak Tek Makinalı Sonsuz Baralı Güç Sisteminin, Geleneksel ve PID Güç Sistem Dengeleyicisi (GSD) Parametrelerinin Belirlenmesi

Burak TEMEL [1] , İbrahim EKE [2]


This paper, recommends the determination of the traditional power system stabilizer (PSS) and PID based power system stabilizer (PID-PSS) parameters using the bat algorithm, which is a natural metaheuristic optimization algorithm to suppress the low frequency oscillations of a single-machine endless-busbar (SMIB) power system. The determination of the parameters of the power system stabilizer was converted to an optimization problem by the time domain based objective function. This problem; The parameters determined by bat algorithm (BA) optimization were tested on MATLAB / simulink application of single-machine infinite-busbar (SMIB) power system based on Heffron-Phillips model and used as a solution to dampen rotor speed change (∆ω) instability. The results of the bat algorithm optimization were compared the performance results of the traditional power system stabilizer (PSS) and the PID based power system stabilizer (PID-PSS). The traditional PSS and PID-PSS, calculated by the bat algorithm, damped the rotor speed change (∆ω) instability. But the stability and performance of the traditional PSS were observed to be better.

Bu makale, tek-makinalı sonsuz-baralı (TMSB) bir güç sisteminin düşük frekanslı salınımlarını söndürmek için bir doğal metasezgisel optimizasyon algoritması olan yarasa algoritmasını kullanarak geleneksel Güç Sistemi Dengeleyicisi (PSS) ve PID tabanlı Güç Sistemi Dengeleyicisi (PID-PSS) parametrelerinin belirlenmesinde kullanılmasını önerir. Güç Sistemi Dengeleyicisisi parametrelerinin belirlenmesi, zaman bölgesi tabanlı amaç fonksiyonu ile bir optimizasyon problemine dönüştürülmüştür. Bu problem; yarasa algoritması (YA) optimizasyonu ile belirlenen parametrelerin, Heffron-Phillips modeli temel alınarak oluşturulan tek-makinalı sonsuz-baralı (TMSB) güç sisteminin MATLAB/Simulink uygulaması üzerinde test edilerek rotor hız değişim (∆ω) kararsızlığının sönümlenmesinde çözüm olarak kullanılmıştır. Yarasa algoritması optimizasyonu sonucu parametreleri belirlenen geleneksel Güç Sistemi Dengeleyicisinin (PSS) ve PID tabanlı  Güç Sistemi Dengeleyicisi (PID-PSS) performans sonuçları karşılaştırılmıştır. Yarasa algoritması ile hesaplanmış geleneksel PSS’in  ve PID-PSS’in rotor hız değişim (∆ω) kararsızlığını sönümlendirdiği, fakat geleneksel PSS’in kararlılığının ve performansının daha iyi olduğu gözlemlenmiştir.

  • Eke, İ. (2011). Yapay Ari Kolonisi Algoritmasi Tabanli Kararli Güç Sistemi Dengeleyicisi Tasarimi. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı.
  • Larsen, E. V., & Swann, D.A. (1981). Applying Power System Stabilizers Part I: General Concepts. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-100 (6): 3017-3024.
  • Larsen, E. V., & Swann, D.A. (1981). Applying Power System Stabilizers Part II: Performance Objectives and Tuning Concepts. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-100 (6): 3025-3033.
  • Larsen, E. V., & Swann, D.A. (1981). Applying Power System Stabilizers Part III: Practical Considerations. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-100 (6): 3017-3024.
  • Chi-Jui, W., & Yuan-Yih, H. (1988). Design of self-tuning PID power system stabilizer for multimachine power systems. IEEE Transactions on Power Systems, 3(1): 1059-1064.
  • Trudnowski, D. J., Smith, J. R., Short, T. A. & Pierre, D. A. (1991). An application of Prony methods in PSS design for multimachine systems. IEEE Transactions on Power Systems, 6(1): 118-126.
  • Chao-Rong, Chen., & Yuan-Yin, Hsu. (1991). Synchronous machine steady-state stability analysis using an artificial neural network. IEEE Transactions on Energy Conversion, 6(1): 12-20.
  • Yang, T.C., (1997). Applying H∞ Optimisation Method to Power System Stabiliser Design part 1: Single-Machine Infinite-Bus Systems. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 19(1): 31-35.
  • Gurrala, G., & Sen, I. (2008). A modified Heffron-Phillip's model for the design of power system stabilizers, International Conference on Power System Technology and IEEE Power India Conference, New Delhi, 1-6.
  • Gözde, H. (2010). Güç Sistemlerinde Yapay Arı Kolonisi Algoritması Yöntemi ile Yük-Frekans Kontrolü Optimizasyonu. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı.
  • Eke, İ., Taplamacioğlu, M. C., & Kocaarslan, İ. (2011). Power System Stabilizer Design for Rotor angle stability. International Journal of Engineering Research and Development, Vol.3, No.2.
  • Duman S., Öztürk A., & Tutkun N., (2011). Güç Sistemi Kararlı Kılıcısı için Diferansiyel Evrim Algoritması Kullanarak PID Kontrolör Parametrelerinin Belirlenmesi. 6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 269-274.
  • Ekinci S., (2015). Power system stabılızer desıgn for multı-machıne power system usıng bat search algorıthm. Sigma Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 33(4): 627-637.
  • Sauer P.W., Pai M.A., & Chow, J.H., (2017). Power System Dynamics and Stability: With Synchrophasor Measurement and Power System Toolbox. Hoboken, NJ, USA: IEEE Press, Wiley.
  • Mondal D., Chakrabarti A., & Sengupta A., (2014). Power System Small Signal Stability Analysis and Control. Academic Press, London.
  • Ekinci S., Hekimoğlu B., & Uysal E., (2018). MATLAB/Simulink ile tek-makinalı sonsuz-baralı bir güç sisteminin kararlılık analizi. BAUN Fen Bil. Enst. Dergisi, 20 (1): 450-470.
  • Ekinci S., Hekimoğlu B., & Uysal E., (2018). PID güç sistemi kararlı kılıcısı Parametrelerinin belirlenmesi için böbrek-ilhamlı algoritma. Politeknik Dergisi, 33(*): *.
  • Yang, X.S., (2010). A New Metaheuristic Bat-Inspired Algorithm. Nature Inspired Cooperative Strategies for Optimization (NICSO 2010), 284, 65-74.0
  • Demello F.P., & Concordia C., (1969). Concepts of Synchronous Machine Stability as Affected by Excitation Control. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol.PAS 88(4), 316-329.
Primary Language tr
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0002-8874-5407
Author: Burak TEMEL
Institution: KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0003-4792-238X
Author: İbrahim EKE (Primary Author)
Institution: KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Country: Turkey


Thanks Bu çalışma yazar İbrahim EKE adına “2219 Yurtdışı Doktora Sonrası Araştırma Bursu Programı” kapsamında TÜBİTAK tarafından (Başvuru Numarası: 1059B191300593) ve “Kırıkkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimince” (Proje Numarası: 2012 / 112) desteklenmiştir
Dates

Publication Date : January 31, 2020

APA Temel, B , Eke, İ . (2020). Yarasa Algoritması Kullanılarak Tek Makinalı Sonsuz Baralı Güç Sisteminin, Geleneksel ve PID Güç Sistem Dengeleyicisi (GSD) Parametrelerinin Belirlenmesi. International Journal of Engineering Research and Development , 12 (1) , 278-291 . DOI: 10.29137/umagd.619292