Abstract—A sliding mode based load

Abstract—A sliding mode based load frequency controller
is applied to a two-area power system. Non-reheat and reheat
thermal turbines are distributed in these two areas
respectively. The nonlinearities such as governor dead band
and generation rate constraint are included in the block
diagram of a power plant model. Our control goal is to
regulate the load frequency error of the power system in the
presences of different load changes and parameter variations.
The sliding mode controller (SMC) is simulated on the
two-area interconnected power system with nonlinearities.
The simulation results demonstrate the robustness of the
control system against external disturbance and system
uncertainties. They also show the convergences of load
frequency error, tie-line power error, and area control error
to zero with the SMC. In addition, the performance of SMC is
compared with that of a conventional PI controller. The
comparison study shows the superiority of the SMC to the PI
controller in term of control performance.
Keywords: Area control error, generation rate constraint,
governor dead band, load frequency control, robustness,
sliding mode controller.
I. INTRODUCTION
ODERN electric power systems consist of different
power areas which are interconnected with each
other by tie lines. The speed of interconnection
between any two power areas is measured in frequency.
The frequency of the power system is maintained at 60 Hz
in North America when power generation is equal to load
demand. If the generation does not match load changes, the
frequency deviates from its desired value. Since the power
system is comprised of interconnected control areas which
are linked by tie lines, load changes and generation
deficiency lead to both frequency deviation and tie line
power changes [1]. The frequency deviation from its
standard value (60Hz) causes high magnetic current in
induction motors or synchronous machines, and hence
damages the equipment. Large frequency deviation can also
cause the overload of transmission lines, interfere with the
system protection schemes, and ultimately result in the
failure of operation for the power system [2]. To solve the
problem of frequency deviation, a load frequency control
(LFC) is applied to the power system. Specifically, LFC has
two objectives. One is to maintain the frequency of power
systems at 60Hz with a tolerance of 0.5Hz . The other
objective is to maintain the scheduled power interchange of
an interconnected power system.
Both centralized and decentralized LFCs have been
applied to the interconnected power systems. The LFC
design based on an entire power system model is
1The authors are with the Department of Electrical and Computer
Engineering at Cleveland State University, Cleveland, OH 44115. *The
corresponding author. Tel. [phone]. Email:

Kết quả (Việt) 1:

Trừu tượng-một chế độ dựa trượt điều khiển tần số tải trọngđược áp dụng cho một hệ thống điện khu vực hai. Phòng Không-reheat và reheatđộng cơ turbine nhiệt được phân phối tại các khu vực haitương ứng. Nonlinearities như thống đốc chết bandvà hạn chế tỷ lệ thế hệ được bao gồm trong khốiSơ đồ của một mô hình nhà máy điện. Mục tiêu kiểm soát của chúng tôi làđiều chỉnh tần suất tải lỗi của hệ thống điện trong cácpresences khác nhau nạp thay đổi và các tham số biến thể.Bộ điều khiển chế độ trượt (SMC) mô phỏng trên cácHệ thống điện kết nối hai khu vực với nonlinearities.Kết quả mô phỏng chứng minh mạnh mẽ của cácHệ thống kiểm soát chống lại bên ngoài xáo trộn và hệ thốngkhông chắc chắn. Họ cũng cho thấy convergences tảikhu vực kiểm soát lỗi, tie dòng điện lỗi và tần số lỗisố không với SMC. Ngoài ra, hiệu suất của SMC làso sánh với một bộ điều khiển PI thông thường. Cácnghiên cứu so sánh cho thấy các ưu thế của SMC PIbộ điều khiển trong nhiệm kỳ của kiểm soát hiệu quả.Từ khóa: Khu vực kiểm soát lỗi, hạn chế tỷ lệ thế hệ,thống đốc chết band, kiểm soát tần số của tải, mạnh mẽ,bộ điều khiển chế độ trượt.I. GIỚI THIỆUODERN điện năng hệ thống bao gồm các khác nhausức mạnh khu vực đó được kết nối với nhaucác tie dòng. Tốc độ kết nốigiữa bất kỳ khu vực hai điện được đo bằng tần số.Tần số của hệ thống năng lượng được duy trì ở 60 Hzở Bắc Mỹ khi máy phát điện là tương đương để tảitheo yêu cầu. Nếu thế hệ không phù hợp với tải trọng thay đổi, cáctần số deviates từ giá trị mong muốn của nó. Kể từ sức mạnhHệ thống bao gồm các khu vực kiểm soát liên kết với nhau màđược liên kết bởi tie dòng, tải trọng thay đổi và thế hệthiếu dẫn đến độ lệch tần số và tie dòngPower các thay đổi [1]. Độ lệch tần số từ của nótiêu chuẩn giá trị (60Hz) gây ra cao từ tính hiện tại ởđộng cơ cảm ứng hoặc các máy đồng bộ, và do đóthiệt hại các thiết bị. Độ lệch tần số lớn cũng có thểgây ra tình trạng quá tải đường dây, can thiệp với cácHệ thống bảo vệ đề án, và cuối cùng là kết quả trong cácsự thất bại của hoạt động cho hệ thống điện [2]. Để giải quyết cácCác vấn đề của các độ lệch tần số, một điều khiển tần số tải trọng(LFC) được áp dụng cho hệ thống điện. Cụ thể, LFC đãhai mục tiêu. Một là để duy trì tần suất điệnHệ thống tại 60Hz với một khoan dung 0.5 Hz. Khácmục tiêu là để duy trì trao đổi điện theo lịch trình củamột hệ thống kết nối điện.Cả hai tập trung và phân cấp LFCs đãáp dụng cho hệ thống năng lượng liên kết với nhau. LFC làthiết kế dựa trên một mô hình hệ thống năng lượng toàn bộ làTác giả 1The với vùng điện và máy tínhKỹ thuật tại Đại học bang Cleveland, Cleveland, OH 44115. * Cáctác giả tương ứng. Tel. [phone]. Địa chỉ email:

Kết quả (Việt) 2:

Tóm tắt-A dựa trên chế độ điều khiển tần số tải trượt
được áp dụng cho một hệ thống điện hai khu vực. Không hâm nóng và hâm nóng
tuabin nhiệt được phân bố ở hai khu vực này
tương ứng. Các phi tuyến như thống đốc ban nhạc chết
và thế hệ tỷ lệ hạn chế được bao gồm trong khối
sơ đồ của một mô hình nhà máy điện. Mục tiêu kiểm soát của chúng tôi là để
điều chỉnh sai số tần số tải của hệ thống điện trong
hiện diện của những thay đổi tải trọng khác nhau và các biến tham số.
Các chế độ điều khiển trượt (SMC) được mô phỏng trên
hệ thống điện kết nối với nhau hai khu vực với phi tuyến.
Các kết quả mô phỏng chứng minh vững mạnh của
hệ thống điều khiển chống nhiễu và hệ thống bên ngoài
không chắc chắn. Họ cũng cho thấy sự hội tụ của tải
lỗi tần số, tie-line lỗi điện và kiểm soát lỗi khu vực
bằng không với SMC. Ngoài ra, hiệu suất của SMC được
so sánh với một bộ điều khiển PI thường. Các
nghiên cứu so sánh cho thấy sự vượt trội của SMC với PI
điều khiển trong thời hạn hiệu suất điều khiển.
Từ khóa: Khu vực kiểm soát lỗi, thế hệ tỷ lệ hạn chế,
thống đốc ban nhạc chết, kiểm soát tần số tải trọng, mạnh mẽ,
bộ điều khiển trượt.
I. GIỚI THIỆU
ODERN hệ thống điện bao gồm khác nhau
khu vực điện được kết nối với nhau với mỗi
khác bởi dòng cà vạt. Tốc độ của kết nối
giữa bất kỳ hai lĩnh vực điện được đo ở tần số.
Tần số của hệ thống điện được duy trì ở 60 Hz
ở Bắc Mỹ khi xuất điện bằng tải
nhu cầu. Nếu thế hệ không phù hợp với những thay đổi tải,
tần số lệch khỏi giá trị mong muốn của mình. Kể từ khi điện
hệ thống bao gồm các khu vực kiểm soát kết nối với nhau mà
được liên kết bởi dòng cà vạt, thay đổi tải trọng và hệ
dẫn thiếu hụt cho cả hai độ lệch tần số và dòng cà vạt
thay đổi quyền lực [1]. Độ lệch tần số từ của nó
giá trị tiêu chuẩn (60Hz) gây ra từ tính cao, hiện tại trong
động cơ cảm ứng hoặc máy đồng bộ, và do đó
gây thiệt hại cho thiết bị. Độ lệch tần số lớn cũng có thể
gây ra sự quá tải của đường truyền, can thiệp với các
đề án bảo vệ hệ thống, và cuối cùng dẫn đến sự
thất bại của hoạt động cho hệ thống [2] điện. Để giải quyết
vấn đề của độ lệch tần số, một kiểm soát tần số tải
(LFC) được áp dụng cho các hệ thống điện. Cụ thể, LFC có
hai mục tiêu. Một là để duy trì tần suất điện
hệ thống ở 60Hz với dung sai 0.5Hz. Các khác
Mục tiêu là để duy trì sự trao đổi năng lượng dự kiến của
một hệ thống điện liên kết với nhau.
Cả hai LFCs tập trung và phi tập trung đã được
áp dụng cho các hệ thống điện liên kết với nhau. Các LFC
thiết kế dựa trên toàn bộ mô hình hệ thống điện là
1The tác giả là với Cục Điện và Máy tính
Kỹ thuật tại Đại học bang Cleveland, Cleveland, OH 44115. * Các
tác giả tương ứng. Tel. [phone]. E-mail: