Evaluation of Power Oscillation Damping in the Nordic Grid Using HVDC

With a rapid transition towards renewable energy sources and increasing demand for electricity, we are facing major changes in the electricity grid. With increased congestion and reduction of inertia the grid is becoming more sensitive to rotor angle stability issues, such as the stability of interarea modes or power oscillation damping (POD). This thesis shows that the use of local measurements for POD improvement could lead to reduced transient rotor angle stability. Depending on fault location it is shown that reduction of the first swing is not always feasible, and depending on the controller the first swing could be amplified and in the worst case lead to a power blackout due to the tripping of generators and transmission lines. The reason for the behavior is, among other things, rooted in the fundamental limitations of using local measurements, where the estimate of the inter-area mode detects the wrong signs of the disturbance. Nonlinear simulations are performed in the nordic32 bus Simulink model in order to validate the results. Med en snabb övergång till förnybara energikällor och ökad efterfrågan på el står vi inför stora förändringar i elnätet. Med ökad belastning och minskad rörelsemängd blir nätet mer känsligt för problem relaterade till rotorvinkelstabilitet, så som stabiliteten av interareapendlingar eller kraftoscillationsdämpning (POD). Denna avhandling visar att användningen av lokal mätning för POD-förbättring kan leda till minskad transient rotorvinkelstabilitet. Beroende på var felet inträffar visas det att dämpning av den första svängningen inte alltid är möjlig, och beroende på regulatorndesign kan den första svängningen förstärkas och i värsta fall leda till en strömavbrott på grund av brotkopplade generatorer eller transmissionsledningar. Detta fenomen är bland annat sprunget ur de fundamentala begränsningarna i användnignen av lokal mätning, där estimeringen av interareapendlingen initialt estimerar fel tecken på störningen. Icke- linjära simuleringar utförs i nordic32 Simulink-modellen för att validera resultaten.