Xavier Kestelyn, Olivier Thomas, Bogdan Marinescu, Nnaemeka Sunday Ugwuanyi, Arturo Roman Messina, Laboratoire d'Électrotechnique et d'Électronique de Puissance (L2EP) - ULR 2697, Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - ULR 2697 [L2EP], Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Physiques et Numériques [LISPEN], Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes [LS2N], Universidad de Guadalajara, 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), 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 des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), 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), This work was supported by TETfund, Nigeria, Centrale Lille-Haute Etude d'Ingénieurs-Université de Lille-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), and Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
The inclusion of higher-order terms in small-signal (modal) analysis augments the information provided by linear analysis and enables better dynamic characteristic studies on the power system. This can be done by applying Normal Form theory to simplify the higher order terms. However, it requires the preliminary expansion of the nonlinear system on the normal mode basis, which is impracticable with standard methods when considering large scale systems. In this paper, we present an efficient numerical method for accelerating those computations, by avoiding the usual Taylor expansion. Our computations are based on prescribing the linear eigenvectors as unknown field in the initial nonlinear system, which leads to solving linear-only equations to obtain the coefficients of the nonlinear modal model. In this way, actual Taylor expansion and associated higher order Hessian matrices are avoided, making the computation of the nonlinear model up to third order and nonlinear modal analysis fast and achievable in a convenient computational time. The proposed method is demonstrated on a single-machine-infinite-bus (SMIB) system and applied to IEEE 3-Machine, IEEE 16- Machine and IEEE 50-Machine systems. This work was supported by TETfund, Nigeria