Root Cause Analysis of Frequency Oscillations Observed in Ontario’s Distribution System
Notice bibliographique
Résumé
Recurring frequency oscillations in Ontario’s distribution system have led to multiple false trips of a synchronous generator-based biomass power plant, disrupting operations and raising concerns about system stability. Over an 18-month period, these oscillations, ranging from 5.6 to 6.45 Hz, occurred across various load conditions without any coinciding faults or sudden disturbances. The complexity of the system, coupled with significant uncertainties in system parameters, made traditional modeling approaches impractical. To address this challenge, this thesis introduces a two-phase root cause analysis methodology that integrates data-driven techniques with system modeling. The first phase treats the system as a "black box," utilizing signal processing and feature extraction to identify subtle characteristics of the oscillations without requiring detailed system data. This step enables the narrowing down of potential scenarios responsible for the oscillations. The second phase involves system modeling and sensitivity analysis, leveraging small-signal analysis, the shooting method combined with the Newton-Raphson algorithm, and bifurcation analysis to pinpoint the dominant factors driving instability. The study identifies Hopf bifurcation as a key contributor to the observed oscillations, with systems operating in unity power factor (UPF) mode being particularly susceptible due to reduced load margins compared to those in voltage control (PV) mode. To mitigate the oscillations, control parameters were adjusted based on load margin sensitivity analysis, improving stability across different operating conditions. The proposed solution was validated through Real-Time Digital Simulation (RTDS) and Hardware-in-the-Loop (HIL) testing, demonstrating its effectiveness in eliminating the oscillations and preventing false tripping events. This research contributes a new approach to root cause analysis in power systems with high uncertainty and large-scale complexity. By combining data-driven techniques with targeted modeling, it provides a practical framework for identifying, analyzing, and mitigating oscillations without relying on extensive system data. The findings not only resolve a critical issue in Ontario’s distribution system but also offer insights applicable to broader power system stability challenges.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».