Stability optimization installing distributed generation in the electrical system of puerto rico

Abstract

This thesis presented an optimization technique to determine the optimal capacity and location of distributed generation (DG), to improve system stability during and after a disturbance in the electrical system. The optimization algorithm employed discretized power systems dynamic equations as equality constraints in a non linear programming framework. The IEEE 14 Bus Test System and the Electrical System of Puerto Rico were used as models for the simulations. Several cases were analyzed and presented to determine the stability improvement by DG. Simulation results were presented through several plots and figures in order to appreciate the convergence and dynamic response of the electrical system. The Optimal Capacity of Distributed Generation (OCDG) algorithm was able to reach the optimal solution, accurately for each case. Simulations of the electrical system of Puerto Rico show that the main DG penetration was in the north and east of the island. Optimal DG penetration supports the network, improving the rotor angle stability and voltage stability during and after a disturbance. Results demonstrated the advantages of DG in the electrical system of Puerto Rico. The methodology presented could be further developed to optimally incorporate alternative energy technologies in the production of electrical energy.

Esta tesis presenta una técnica de optimización que determina la capacidad y localización optima de generación distribuida para mejorar la estabilidad durante y luego que ocurre un disturbio en el sistema eléctrico. El algoritmo de optimización emplea la discretización de las ecuaciones dinámicas del sistema de potencia como restricciones de igualdad en un sistema de programación no lineal. El sistema de 14 Barras de la IEEE y el sistema eléctrico de Puerto Rico fueron usados como modelos para las simulaciones. Varios casos son presentados para determinar el mejoramiento en la estabilidad del sistema eléctrico por medio de generación distribuida. Los resultados de las simulaciones son presentados mediantes graficas y figuras con el propósito de apreciar la convergencia y la respuesta dinámica del sistema eléctrico. El algoritmo para determinar la Optima Capacidad de Generación Distribuida fue capaz de alcanzar la solución óptima de manera precisa para cada caso. Las simulaciones del sistema eléctrico de Puerto Rico muestran que la mayor penetración de generación distribuida ocurrió en el norte y este de la isla. La óptima penetración de generación distribuida ayudo el sistema eléctrico, mejorando la respuesta de estabilidad del voltaje y ángulo de rotor, durante y luego del disturbio. Los resultados del estudio demostraron las ventajas de la generación distribuida en el sistema eléctrico de Puerto Rico. La metodología presentada podría desarrollarse de forma óptima con el propósito de implementar tecnologías alternas en la producción de energía eléctrica.