1. Power System Nonlinear Modal Analysis Using Computationally Reduced Normal Form Method
- Author
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Bogdan Marinescu, Xavier Kestelyn, Nnaemeka Sunday Ugwuanyi, Olivier Thomas, Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - ULR 2697 (L2EP), Centrale Lille-Université de Lille-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL), École Centrale de Nantes (ECN), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Laboratoire des Sciences du Numériques de Nantes (LS2N), Dynamics of Smart Grids (LS2N - équipe DSG), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Physiques et Numériques (LISPEN), Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM), Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - ULR 2697 [L2EP], École Centrale de Nantes [ECN], Dynamics of Smart Grids [LS2N - équipe DSG], Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Physiques et Numériques [LISPEN], Centrale Lille-Haute Etude d'Ingénieurs-Université de Lille-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM), Dynamics of Smart Grids (DSG), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
damping oscillatory modes ,0209 industrial biotechnology ,transient stability ,Control and Optimization ,Computer science ,020209 energy ,Reduced normal form ,Energy Engineering and Power Technology ,02 engineering and technology ,Sciences de l'ingénieur ,lcsh:Technology ,Reduction (complexity) ,Electric power system ,modal interaction ,020901 industrial engineering & automation ,reduced normal form ,Synchronous generator/motor ,SHVDC ,0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering ,Electrical and Electronic Engineering ,Engineering (miscellaneous) ,Series (mathematics) ,lcsh:T ,Renewable Energy, Sustainability and the Environment ,Synchronverter ,[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power ,Nonlinear modal analysis ,nonlinear modal analysis ,power system analysis ,Grid ,Nonlinear system ,Modal ,Power system analysis ,Algorithm ,Modal interaction ,Energy (miscellaneous) - Abstract
Increasing nonlinearity in today&rsquo, s grid challenges the conventional small-signal (modal) analysis (SSA) tools. For instance, the interactions among modes, which are not captured by SSA, may play significant roles in a stressed power system. Consequently, alternative nonlinear modal analysis tools, notably Normal Form (NF) and Modal Series (MS) methods are being explored. However, they are computation-intensive due to numerous polynomial coefficients required. This paper proposes a fast NF technique for power system modal interaction investigation, which uses characteristics of system modes to carefully select relevant terms to be considered in the analysis. The Coefficients related to these terms are selectively computed and the resulting approximate model is computationally reduced compared to the one in which all the coefficients are computed. This leads to a very rapid nonlinear modal analysis of the power systems. The reduced model is used to study interactions of modes in a two-area power system where the tested scenarios give same results as the full model, with about 70% reduction in computation time.
- Published
- 2020
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