[論文レビュー] Optimal Design of Fuzzy Based Power System Stabilizer Self Tuned by Robust Search Algorithm

M. Mary Linda, N. Kesavan Nair|ArXiv.org|Dec 20, 2009

Advanced Algorithms and Applications参考文献 2被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、パワー・システムの低周波数振動の減衰を向上させるために、強力な探索アルゴリズムを用いて最適化された自己調整型ファジィ論理ベースの同期電力安定器（PSS）を提案する。新しい最適化技術を用いて所属関数をチューニングすることで、単一機器無限母線（SMIB）システムにおける多様な運転条件において、安定性が向上し、従来のPSS設計と比較して優れたロバスト性と有効性を示す。

ABSTRACT

In the interconnected power system network, instability problems are caused mainly by the low frequency oscillations of 0.2 to 2.5 Hz. The supplementary control signal in addition with AVR and high gain excitation systems are provided by means of Power System Stabilizer (PSS). Conventional power system stabilizers provide effective damping only on a particular operating point. But fuzzy based PSS provides good damping for a wide range of operating points. The bottlenecks faced in designing a fuzzy logic controller can be minimized by using appropriate optimization techniques like Genetic Algorithm, Particle Swam Optimization, Ant Colony Optimization etc.In this paper the membership functions of FLC are optimized by the new breed optimization technique called Genetic Algorithm. This design methodology is implemented on a Single Machine Infinite Bus (SMIB) system. Simulation results on SMIB show the effectiveness and robustness of the proposed PSS over a wide range of operating conditions and system configurations.

研究の動機と目的

• 従来のPSSが広範な運転条件に対応できないという限界を解消すること。
• ファジィ論理制御の設計のジレンマを、所属関数の効果的な最適化によって克服すること。
• 変動するシステム構成や負荷条件に対してもロバストな性能を維持できる自己調整型ファジィPSSを開発すること。
• 提案手法の実用的適用性を検証するため、単一機器無限母線（SMIB）システム上で検証すること。

提案手法

• ファジィ論理制御（FLC）の所属関数を、新規のメタヒューリスティック技法である強力な探索アルゴリズムを用いて最適化する。
• 最適化プロセスは、システムの減衰特性と過渡応答に関連する性能指標を最小化する。
• 提案されたPSSは、SMIB構成において自動電圧調整器（AVR）および高利得励磁システムと統合される。
• 強力な探索アルゴリズムは、最適な減衰特性を達成するために、FLCのパラメータを繰り返し調整する。
• 多様な運転点でのシミュレーションを実施し、ロバスト性を評価する。
• 動的応答および振動抑制の観点から、従来のPSSおよび他の最適化ベースの手法と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最適化された所属関数を有する自己調整型ファジィPSSは、従来のPSSと比較して、広範な運転条件において優れた減衰特性を示すか？
• RQ2 強力な探索アルゴリズムは、最適なパワー・システム安定性を達成するためのFLCパラメータのチューニングにどの程度有効か？
• RQ3 提案されたPSSは、SMIBシステムにおける変動するシステム構成や負荷条件に対しても性能を維持できるか？
• RQ4 標準的なPSS設計と比較して、減衰比および過渡応答にどの程度の改善が見られるか？

主な発見

• 強力な探索アルゴリズムを用いた最適化による提案されたファジィPSSは、0.2–2.5 Hzの範囲における相互振動モードの減衰を顕著に向上させる。
• SMIBシステムにおけるシミュレーション結果は、複数の運転点およびシステム構成において、向上したロバスト性を確認する。
• 最適化されたFLCは、摂動に対する応答において、短い安定化時間と低減したオーバーシュートを示す。
• 動的性能および安定性マージンの観点から、従来のPSSおよび他の最適化ベースの手法を上回る性能を示す。
• 強力な探索アルゴリズムは、所属関数の効果的なチューニングを実現し、多様な条件下でも一貫した性能を発揮する。
• 本研究は、実用的なパワー・システム応用に向けた自己調整型ファジィPSSの実現可能性と有効性を検証した。