El objetivo de este trabajo de investigación es desarrollar una metodología de reducción de carga para mejorar la respuesta de frecuencia de las redes de baja inercia mediante la consecución de una estabilidad de tensión satisfactoria. En los últimos tiempos, la integración de la energía eólica ha aumentado considerablemente en muchas redes eléctricas. En consecuencia, las máquinas síncronas convencionales están siendo reemplazadas desde el envío. A diferencia de las máquinas síncronas tradicionales, los aerogeneradores de velocidad variable no suelen participar en la regulación de frecuencia sin un mecanismo de control complementario. Durante la penetración sustancial del viento, un sistema de energía puede tener un pequeño número de máquinas síncronas en línea. Como resultado, la inercia síncrona y la reserva sensible del regulador se reducen significativamente. En tal situación, un sistema tiene que confiar en el desprendimiento de carga como última línea de defensa para rescatar la frecuencia del sistema después de una gran contingencia. Sin embargo, la estrategia convencional de desprendimiento de carga por subfrecuencia (UFLS) puede conducir a una mayor desviación de frecuencia y una mayor cantidad de corte de carga en ciertos casos. En este documento se presenta una nueva metodología de reducción de carga para superar este desafío. A diferencia de la técnica UFLS convencional, se aplica una mayor proporción de desprendimiento de carga a buses relativamente más débiles en términos de estabilidad de voltaje en el mecanismo propuesto. Con base en el margen de potencia reactiva, que es un índice para especificar la estabilidad del voltaje, se deriva una expresión general para cuantificar la pérdida de carga. Asimismo, se asegura la adaptabilidad de la estrategia propuesta a diversos niveles de carga. Más adelante, se exploran los rendimientos de la estrategia desarrollada en una red de pruebas dominada por el viento de baja inercia. Las simulaciones se ejecutan considerando varios niveles de penetración de energía eólica y para dos contingencias severas: pérdida de interconexión de 550 MW y pérdida de interconexión de 650 MW. Las investigaciones revelan que la metodología de reducción de carga propuesta garantiza una respuesta de frecuencia satisfactoria en todos los casos de simulación. Además, la técnica desarrollada produce menos desviación de frecuencia y corte de carga en comparación con el mecanismo UFLS convencional. Por lo tanto, se encuentra que el esquema de desprendimiento de carga informado es más competente para mantener simultáneamente las estabilidades de frecuencia y voltaje en sistemas de energía dominados por energías renovables.

L'objectif de ce travail de recherche est de développer une méthodologie de délestage pour améliorer la réponse en fréquence des grilles à faible inertie en atteignant une stabilité de tension satisfaisante. Ces derniers temps, l'intégration de l'énergie éolienne a considérablement augmenté dans de nombreux réseaux électriques. Par conséquent, les machines synchrones conventionnelles sont remplacées dès l'expédition. Contrairement aux machines synchrones traditionnelles, les aérogénérateurs à vitesse variable ne participent généralement pas à la régulation de fréquence sans mécanisme de commande supplémentaire. Pendant une pénétration importante du vent, un système électrique peut avoir un petit nombre de machines synchrones en ligne. En conséquence, l'inertie synchrone et la réserve réactive du régulateur diminuent considérablement. Dans une telle situation, un système doit compter sur le délestage comme dernière ligne de défense pour sauver la fréquence du système après une grande éventualité. Cependant, la stratégie conventionnelle de délestage de charge sous fréquence (UFLS) peut entraîner une déviation de fréquence plus importante et une réduction de charge plus importante dans certains cas. Une nouvelle méthodologie de délestage est présentée dans cet article pour surmonter ce défi. Contrairement à la technique UFLS conventionnelle, une proportion plus élevée de délestage est appliquée à des bus relativement plus faibles en termes de stabilité de tension dans le mécanisme proposé. Sur la base de la marge de puissance réactive, qui est un indice pour spécifier la stabilité de la tension, une expression générale pour quantifier le délestage est dérivée. En outre, l'adaptabilité de la stratégie proposée à différents niveaux de charge est assurée. Plus tard, les performances de la stratégie développée sont explorées dans un réseau d'essai à faible inertie dominé par le vent. Des simulations sont exécutées en tenant compte de divers niveaux de pénétration de l'énergie éolienne et pour deux éventualités graves - perte d'interconnexion de 550 MW et perte d'interconnexion de 650 MW. Les investigations révèlent que la méthodologie de délestage proposée assure une réponse en fréquence satisfaisante dans tous les cas de simulation. En outre, la technique développée produit moins d'écart de fréquence et de réduction de charge par rapport au mécanisme UFLS conventionnel. Par conséquent, le schéma de délestage signalé s'avère plus compétent pour maintenir simultanément les stabilités de fréquence et de tension dans les systèmes électriques à prédominance renouvelable.

The aim of this research work is to develop a load shedding methodology to improve the frequency response of low inertia grids by attaining satisfactory voltage stability. In recent times, wind energy integration has considerably increased in many power grids. Consequently, conventional synchronous machines are being replaced from dispatch. Unlike traditional synchronous machines, variable speed wind turbine generators usually do not take part in frequency regulation without supplementary control mechanism. During substantial wind penetration, a power system may have a small number of online synchronous machines. As a result, synchronous inertia and governor responsive reserve significantly reduce. Under such situation, a system has to rely on load shedding as a last line of defense to rescue the system frequency following a large contingency. However, the conventional Under-Frequency Load Shedding (UFLS) strategy may lead to larger frequency deviation and higher amount of load cut in certain cases. A new load shedding methodology is presented in this paper to overcome this challenge. Unlike conventional UFLS technique, higher proportion of load shedding is applied to relatively weaker buses in terms of voltage stability in the proposed mechanism. Based on reactive power margin, which is an index to specify voltage stability, a general expression to quantify load shedding is derived. Also, the adaptability of the proposed strategy to various load levels is ensured. Later on, performances of the developed strategy are explored in a low inertia wind dominated test network. Simulations are executed considering various penetration levels of wind power and for two severe contingencies - loss of 550 MW interconnection and loss of 650 MW interconnection. Investigations reveal that the proposed load shedding methodology ensures satisfactory frequency response in all simulation cases. Also, the developed technique yields less frequency deviation and load cut compared to the conventional UFLS mechanism. Therefore, the reported load shedding scheme is found to be more competent to concurrently maintain frequency and voltage stabilities in renewable dominated power systems.

الهدف من هذا العمل البحثي هو تطوير منهجية التخلص من الحمل لتحسين استجابة التردد لشبكات القصور الذاتي المنخفضة من خلال تحقيق استقرار الجهد المرضي. في الآونة الأخيرة، زاد تكامل طاقة الرياح بشكل كبير في العديد من شبكات الطاقة. وبالتالي، يتم استبدال الآلات المتزامنة التقليدية من الإرسال. على عكس الآلات المتزامنة التقليدية، لا تشارك مولدات توربينات الرياح متغيرة السرعة عادة في تنظيم التردد دون آلية تحكم تكميلية. أثناء اختراق الرياح بشكل كبير، قد يحتوي نظام الطاقة على عدد صغير من الآلات المتزامنة عبر الإنترنت. ونتيجة لذلك، فإن الجمود المتزامن والاحتياطي المستجيب للمحافظين يقلان بشكل كبير. في ظل هذه الحالة، يجب أن يعتمد النظام على التخلص من الحمل كخط دفاع أخير لإنقاذ تردد النظام بعد حدوث طوارئ كبيرة. ومع ذلك، قد تؤدي الاستراتيجية التقليدية لإلقاء الأحمال تحت التردد (UFLS) إلى انحراف أكبر في التردد وكمية أعلى من خفض الحمل في بعض الحالات. يتم تقديم منهجية جديدة لإلقاء الأحمال في هذه الورقة للتغلب على هذا التحدي. على عكس تقنية UFLS التقليدية، يتم تطبيق نسبة أعلى من سفك الحمل على الحافلات الأضعف نسبيًا من حيث استقرار الجهد في الآلية المقترحة. بناءً على هامش القدرة التفاعلية، وهو مؤشر لتحديد استقرار الجهد، يتم اشتقاق تعبير عام لتحديد كمية سفك الحمل. كما يتم ضمان قدرة الاستراتيجية المقترحة على التكيف مع مستويات الحمل المختلفة. في وقت لاحق، يتم استكشاف أداء الاستراتيجية المطورة في شبكة اختبار تهيمن عليها الرياح منخفضة القصور الذاتي. يتم تنفيذ عمليات المحاكاة مع الأخذ في الاعتبار مستويات الاختراق المختلفة لطاقة الرياح وحالتين طارئتين شديدتين - فقدان 550 ميجاوات من التوصيل البيني وفقدان 650 ميجاوات من التوصيل البيني. تكشف التحقيقات أن منهجية التخلص من الأحمال المقترحة تضمن استجابة ترددية مرضية في جميع حالات المحاكاة. كما أن التقنية المطورة تنتج انحرافًا أقل في التردد وخفضًا في الحمل مقارنة بآلية UFLS التقليدية. لذلك، تم العثور على مخطط التخلص من الحمل المبلغ عنه ليكون أكثر كفاءة للحفاظ في وقت واحد على ثبات التردد والجهد في أنظمة الطاقة التي تهيمن عليها الطاقة المتجددة.