[논문 리뷰] Evaluating Feasibility within Power Flow

Marko Jereminov, David M. Bromberg외 3명|arXiv (Cornell University)|2018. 09. 05.

Power System Optimization and Stability참고 문헌 30인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 전력 주입 연구에서 '코끝 곡선'을 초월한 경우의 비가능성 문제를 탐지하고 정량화하기 위해 수반 네트워크를 활용한 회로 이론적 방법을 제안한다. 비가용성을 각 버스에 주입하는 전류원으로 모델링하고, 수반 네트워크에서의 반응을 분석함으로써 실력과 무공력 부족의 위치를 파악하며, 가용성을 복구하기 위한 최소화된 교정 전류를 계산한다.

ABSTRACT

Recent development of techniques that improve the convergence properties of power flow simulation have been demonstrated to facilitate scaling to large system sizes (80k+ buses). However, the problem remains to reliably identify cases that are infeasible, system configurations that have no solution. In this paper, we use the circuit theoretic approach based on adjoint networks to evaluate the feasibility of a power flow test case and further locate and quantify the source of infeasibility in the cases operating beyond the tip of the nose curve. By creating infeasibility current source models that are added to each node of the system model and further coupling each source to its corresponding node of the adjoint network, any locations of insufficient real or reactive power are captured by a non-zero response of the adjoint network. Furthermore, it is shown that the proposed joint simulation of power flow and its adjoint network models provide the optimally minimized currents that can be later utilized to inform corrective actions to restore the feasibility of power flow problems.

연구 동기 및 목표

• 대규모 시스템에서 비가용 전력 주입 사례를 신뢰성 있게 탐지하는 데 도전하는 것.
• 비가용성의 원인인 특정 버스와 유형의 전력 부족(실력 또는 무공력)을 식별하는 것.
• 비가용 전력 주입 사례에서 가용성을 복구하기 위해 필요한 최소 교정 전류를 정량화하는 것.
• 근본 원인을 국소화함으로써 시스템 운영자에게 실행 가능한 통찰을 제공하는 것.

제안 방법

• 원래 전력 시스템 네트워크의 수반 모델을 수립한다.
• 각 버스에 비가용성 전류원을 도입하여 실력과 무공력 부족을 표현한다.
• 각 전류원을 수반 네트워크의 해당 노드에 결합하여 전체 시스템 반응을 캡처한다.
• 수반 네트워크의 전압 반응을 사용하여 비가용성 원인을 탐지하고 국소화한다.
• 전력 주입과 수반 네트워크의 동시 시뮬레이션을 통해 최적으로 최소화된 교정 전류를 계산한다.
• 결과로 도출된 전류 크기와 위치를 바탕으로 교정 조치를 안내한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 시스템 내에서 실력 부족이 비가용성의 원인이 되는 데 가장 중요한 위치는 어디인가?
• RQ2 시스템 내에서 무공력 부족이 비가용성의 원인이 되는 데 가장 중요한 위치는 어디인가?
• RQ3 제안된 방법은 가용성을 복구하기 위해 필요한 최소 교정 전류를 정량화할 수 있는가?
• RQ4 코끝 곡선을 초월한 시스템에서 수반 네트워크는 비가용성의 원인을 얼마나 정확하게 국소화할 수 있는가?

주요 결과

• 비가용성 전류원이 비제로인 수반 네트워크 반응을 통해 실력과 무공력 지원이 부족한 버스를 성공적으로 식별한다.
• 전력 주입과 수반 네트워크의 동시 시뮬레이션을 통해 비가용성 원인의 정밀한 국소화가 가능하다.
• 계산된 교정 전류는 최적으로 최소화되어 있어 교정 노력이 감소한다.
• 이 방법은 시스템 운영자가 비가용성의 근본 원인을 국소화하여 가용성을 복구할 수 있도록 실행 가능한, 위치 기반의 통찰을 제공한다.