Small-Signal Stability Analysis of GridVille's Microgrid
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3028713Utgivelsesdato
2022Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Institutt for elkraftteknikk [2412]
Sammendrag
Denne oppgaven har som mål å analysere mikronettet til GridVille, en studentorganisasjon som skal bygge et micronett for en landsby i Nepal, for å comme med praktiske forslag til hvordan å forbedre stabiliteten i energisystemet. De praktiske forslagene som blir nevn blir konkretisert ved å undersøke effekten av å endre spenningen, statikk, sammenkoblede linjer og fordeling av last.
For å analysere micronettet, ble artikkelen \textit{Reduced-order model and stability analysis of low-voltage DC microgrid} av Sandeep Anand og Baylon G. Fernandes brukt som grunnlag. Modellen i artikkelen ble rekonstruert og en ny modell for GridVille sitt micronett ble utviklet med artikkelen som grunnlag. Linjestrømmene og kildestrømmene har den samme responsen, men tidsaksen er forskjellig mellom artikkelen og den de rekonstruerte modellen. For representasjonen av GridVille, så følger responsen et likt mønster sammenlignet med artikkelen og blir derfor brukt for videre analyse.
Resultatene viser at det ikke er store variasjoner i plasseringen til den egenverdien plassert lengst til høyre. Alle scenarioene er godt dempet og har god respons. Den største forskjellen i egenverdier kommer i scenarioet med to ekstra sammenkoblede linjer i micronettet. Da er det en stor forflyttelse av egenverdien som er lengst til høyre mot y-aksen. Scenarioet der egenverdien lengst til høyre er lengst fra y-aksen er når to av energikildene er satt i samme node, og ikke fordelt på to forskjellige.
Forslagene for å forbedre mikronettet til GridVille kan bli oppsummert i punktene: 1) Øke spenningen 2) En større energikilde er bedre enn to like store 3) Reduser antall noder. Basert på resultatene, er tendensen at mikronettet er mer stabilt nå det er simplere. For å oppnå dette, så kan batteriet or lastene bli plassert ut på mer enn bare en node, eller energikilder kan bli satt sammen. Det kan hende at den geografiske plasseringen av mikronettet ikke gjør dette mulig siden kanskje ikke solcelleanlegget og vindturbinen produserer maks ved samme plassering, eller at lasten bare kan bli plassert en plass i landsbyen. The objective of this thesis is to use small-signal analysis on the microgrid of GridVille, a student project trying to build a microgrid for a village in Nepal, to come with practical suggestions for improving the stability of the energy system. The practical suggestions that is mentioned are concretised by investigating changing the parameters voltage, droop gain, interconnecting lines and load distribution.
To analyse the microgrid, the paper "Reduced-order model and stability analysis of low-voltage DC microgrid" by Sandeep Anand and Baylon G. Fernandes was used as the foundation. The model in the paper is recreated and a new model is developed for GridVille's microgrid with the same procedure as the paper. The line currents and source currents have the same response, expect for a difference in the time scaling for the paper recreation. For GridVille representation, the response follows similar patterns compared to the papers response and is therefore used for further analysis.
The results generally show that there are not big variations in position of the rightmost eigenvalue. All the scenarios are stable and well damped. The biggest difference in eigenvalues comes from the scenario where two interconnecting lines are added to the microgrid. There is a significant movement of the rightmost eigenvalue towards the y-axis. The scenario with the rightmost eigenvalue the most to the left is where the scenario where two power sources are placed in one node, and not two different.
The suggestions for improving the GridVille's microgrid is summed up in the points: 1) Increasing the voltage 2) One bigger power source is better than two equally big 3)~Reduce the number of nodes. Based on the results, it seems that the system is more stable when the microgrid is simpler. To achieve that, the Battery Energy Storage System (BESS) or loads can be placed on more than one node and power sources can be put together. However, due to the geographical location of the microgrid, this may not be possible if there solar photovoltaic (PV) array and wind turbine do not produce their maximum at the same location or that there only one place that the load can be placed.