Home < Articles < Article Details
Tie-Line Power Flow Strategies for Enhanced Load Frequency Control in Multi-Area Power Systems
| Researcher(s): | |
| Institution: | Electrical Engineering Department, Faculty of Engineering - University of Dernah, Dernah, Libya |
| Field: | Electrical, electronic and communication engineering |
| Published in: | 39th volume - October 2026 |
الملخص
تقدم هذه الدراسة تحليلاً متعمقاً لتعزيز أداء نظام التحكم في تردد الأحمال (Load Frequency Control - LFC) في شبكة قوى كهربائية ثلاثية المناطق غير مجهزة بإعادة تسخين (Non-reheat)، وذلك من خلال دمج أجهزة تخزين الطاقة. يهدف البحث إلى تقييم تأثير تقليل تدفق القدرة عبر خطوط الربط (Tie lines) مقارنة بالسماح لها بالتقلب الحر وفقاً للطلب، فضلاً عن استقصاء جدوى تضمين أو استبعاد خطوط الربط في دالة الهدف للوصول إلى أداء أمثل.
لتحقيق أهداف الدراسة، تم اعتماد تصميمين أساسيين للتحكم؛ الأول هو متحكم تناظري-تكامل-تفاضلي ذو مرشح (PIDF) مُحسّن باستخدام خوارزمية غزال الجبل (Mountain Gazelle Optimizer - MGO)، والثاني هو متحكم هجين يدمج المنطق الضبابي مع خوارزمية MGO (Fuzzy PI-PIDF). تم تقييم أداء النظام استناداً إلى مؤشر التكامل الزمني للخطأ المطلق (ITAE) كدالة هدف، سواء باحتساب خطأ التحكم الكلي في المنطقة (متضمنًا انحرافات التردد وتفاعلات خطوط الربط) أو بالتركيز حصراً على انحرافات التردد بمعزل عن خطوط الربط.
أظهرت نتائج المحاكاة فعالية عالية للمتحكمات المقترحة في الارتقاء بأداء النظام. وتجدر الإشارة إلى أن متحكم (PIDF) المُعدل بواسطة خوارزمية (MGO) والمبني على مؤشر (ITAE) الموجه لانحرافات التردد حصراً قد تفوق بشكل ملحوظ على بقية المتحكمات، محققاً تحسينات جذرية تمثلت في تقليل قيم التجاوز (Overshoot)، والهبوط (Undershoot)، ووقت الاستقرار (Settling time).....................
الكلمات الدالة: .....التحكم في تردد الأحمال، خوارزمية غزال الجبل، التكامل الزمني للخطأ المطلق، خطوط الربط الكهربائي، تخزين الطاقة.
Abstract
This study presents a detailed investigation aimed at enhancing load frequency control (LFC) within a three-area non-reheat power system through the integration of energy storage devices. The primary objective is to evaluate the impact of minimizing power flow across tie lines between areas versus allowing it to fluctuate freely based on demand. This comparison seeks to determine the effects on LFC parameters under both scenarios. Additionally, the research examines the potential benefits of incorporating or excluding power tie lines in the objective function to achieve superior LFC performance. To conduct this analysis, two controller designs were employed: a Proportional-Integral-Derivative Filter (PIDF) optimized using the Mountain Gazelle Optimizer (MGO) and a hybrid controller that merges fuzzy logic with MGO (Fuzzy PI-PIDF). The performance of the LFC system was assessed using the Integral Time-Absolute Error (ITAE) as the objective function, which considers area control error, including frequency deviations and power tie-line interactions. The ITAE was also utilized to evaluate frequency deviations independently, excluding power tie lines from the objective function. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed controllers in improving LFC system performance. Notably, the PIDF controller, tuned by MGO and based on ITAE that focuses solely on frequency deviation, significantly outperformed the other controllers, achieving substantial reductions in overshoot, undershoot, and settling time...............................
Keywords: .................load frequency control, Mountain Gazelle Optimizer, Integral Time-Absolute Error, power tie line.