Published April 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Integrated Local and Coordinated Overvoltage Control to Increase Energy Feed-In and Expand DER Participation in Low-Voltage Networks

Creators

  • 1. Universidade de Sorocaba
  • 2. Universidade Estadual Paulista (Unesp)
  • 3. Universidade Federal de Minas Gerais
  • 4. Norwegian University of Science and Technology

Description

Large amounts of active power injection by inverter-interfaced distributed energy resources (DER) is a common cause of overvoltage in low-voltage networks.Hence, local active and reactive power control (i.e., Volt/Watt and Volt/VAR, respectively) are adopted to limit voltage rise, leading to active power curtailment.This paper proposes an automatic control strategy to steer non-dispatchable (nd-DER) and dispatchable (d-DER) inverters in low-voltage networks, mitigating overvoltage through local and coordinated Volt/Watt and Volt/VAR functionalities.Active power curtailment is avoided whenever possible.The method does not require i) the implementation of optimization algorithms or ii) knowledge about line impedance parameters or the location of DERs.The control approach exploits the power flow dispatchability of lowvoltage networks comprising one point-of-common coupling with the distribution grid, allowing DERs close to the distribution transformer to also contribute to voltage regulation by only using a low-bandwidth communication link.Simulation results show the flexibilities of the proposed approach and demonstrate that energy exploitation can be increased by up to 25% for the considered scenario in comparison to conventional local Volt/Watt or Volt/VAR schemes.Experimental results based on a laboratory prototype with three inverter-interfaced DERs certify the applicability of the approach to real-life implementations.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد الكميات الكبيرة من حقن الطاقة النشطة بواسطة موارد الطاقة الموزعة المتقاطعة مع العاكس (DER) سببًا شائعًا للجهد الزائد في شبكات الجهد المنخفض. ومع ذلك، يتم اعتماد التحكم في الطاقة النشطة والتفاعلية المحلية (أي فولت/واط وفولت/فار، على التوالي) للحد من ارتفاع الجهد، مما يؤدي إلى تقليص الطاقة النشطة. تقترح هذه الورقة استراتيجية تحكم تلقائي لتوجيه المحولات غير القابلة للتوزيع (nd - DER) والقابلة للتوزيع (d - DER) في شبكات الجهد المنخفض، مما يخفف من الجهد الزائد من خلال وظائف الجهد/الواط والجهد/المتغير المحلية والمنسقة. يتم تجنب تقليص الطاقة كلما كان ذلك ممكنًا. لا تتطلب الطريقة 1) تنفيذ خوارزميات التحسين أو 2) المعرفة بمعلمات معاوقة الخط أو موقع DERS. يستغل نهج التحكم قابلية توزيع تدفق الطاقة لشبكات الجهد المنخفض التي تشتمل على اقتران واحد مشترك مع شبكة التوزيع، مما يسمح لـ DERS القريبة من محول التوزيع بالمساهمة أيضًا في تنظيم الجهد عن طريق استخدام وصلة اتصال منخفضة النطاق الترددي فقط. تُظهر نتائج المحاكاة مرونة النهج المقترح وتوضح أنه يمكن زيادة استغلال الطاقة بنسبة تصل إلى 25 ٪ للسيناريو المدروس مقارنة بالسيناريو المحلي التقليدي فولت/واط أو مخططات فولت/فار. تؤكد النتائج التجريبية المستندة إلى نموذج أوّلي للمختبر مع ثلاثة DERs متداخلين مع العاكس على قابلية تطبيق النهج على تطبيقات الحياة الواقعية.

Translated Description (French)

De grandes quantités d'injection de puissance active par des ressources énergétiques distribuées (DER) à interface onduleur sont une cause fréquente de surtension dans les réseaux basse tension. Par conséquent, le contrôle local de la puissance active et réactive (c.-à-d. Volt/Watt et Volt/VAR, respectivement) est adopté pour limiter l'augmentation de la tension, ce qui conduit à une réduction de la puissance active. Ce document propose une stratégie de contrôle automatique pour diriger les onduleurs non répartissables (nd-DER) et répartissables (d-DER) dans les réseaux basse tension, atténuant la surtension grâce à des fonctionnalités locales et coordonnées Volt/Watt et Volt/VAR. Fonctionnalités actives la réduction de puissance est évitée dans la mesure du possible.La méthode ne nécessite pas i) la mise en œuvre d'algorithmes d'optimisation ou ii) la connaissance des paramètres d'impédance de ligne ou de l'emplacement des RDE.L' approche de contrôle exploite la capacité de répartition du flux d'énergie des réseaux basse tension comprenant un couplage point commun avec le réseau de distribution, permettant aux RDE proches du transformateur de distribution de contribuer également à la régulation de tension en utilisant uniquement une liaison de communication à faible bande passante.Les résultats de la simulation montrent les flexibilités de l'approche proposée et démontrent que l'exploitation de l'énergie peut être augmentée jusqu'à 25% pour le scénario considéré par rapport à la tension/watt locale conventionnelle ou des schémas Volt/VAR. Les résultats expérimentaux basés sur un prototype de laboratoire avec trois DER interfacés par onduleur certifient l'applicabilité de l'approche aux implémentations réelles.

Translated Description (Spanish)

Las grandes cantidades de inyección de potencia activa por los recursos energéticos distribuidos (DER) interconectados con el inversor son una causa común de sobretensión en las redes de baja tensión. Por lo tanto, se adoptan el control local de potencia activa y reactiva (es decir, Volt/Watt y Volt/VAR, respectivamente) para limitar el aumento de tensión, lo que lleva a la reducción de la potencia activa. Este documento propone una estrategia de control automático para dirigir los inversores no despachables (nd-DER) y despachables (d-DER) en las redes de baja tensión, mitigando la sobretensión a través de funcionalidades locales y coordinadas de Volt/Watt y Volt/VAR. Activo la reducción de potencia se evita siempre que sea posible. El método no requiere i) la implementación de algoritmos de optimización o ii) el conocimiento sobre los parámetros de impedancia de la línea o la ubicación de los der. El enfoque de control explota la capacidad de despacho del flujo de potencia de las redes de baja tensión que comprenden un punto de acoplamiento común con la red de distribución, lo que permite que los der cercanos al transformador de distribución también contribuyan a la regulación de la tensión utilizando solo un enlace de comunicación de bajo ancho de banda. Los resultados de la simulación muestran las flexibilidades del enfoque propuesto y demuestran que la explotación de la energía se puede aumentar hasta en un 25% para el escenario considerado en comparación con el Voltio/Vatio local convencional o esquemas Volt/VAR. Los resultados experimentales basados en un prototipo de laboratorio con tres der con interfaz de inversor certifican la aplicabilidad del enfoque a las implementaciones de la vida real.

Files

Final_Proof_Augusto_IEEE_TSE_overvoltage.pdf.pdf

Files (3.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:fd770b5297f8bce43e31de80e139041e
3.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحكم المحلي والمنسق المتكامل في الجهد الزائد لزيادة تغذية الطاقة وتوسيع المشاركة في شبكات الجهد المنخفض
Translated title (French)
Contrôle intégré local et coordonné des surtensions pour augmenter l'apport d'énergie et élargir la participation des DER aux réseaux basse tension
Translated title (Spanish)
Control integrado de sobretensión local y coordinado para aumentar la alimentación de energía y ampliar LA participación en redes de baja tensión

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4210411331
DOI
10.1109/tste.2022.3146196

Is supplement to
https://openalex.org/W4309761062 (Other)
https://openalex.org/W4294151917 (Other)
https://openalex.org/W4220801791 (Other)
https://openalex.org/W317205099 (Other)
https://openalex.org/W3009992843 (Other)
https://openalex.org/W2971847182 (Other)
https://openalex.org/W2907064728 (Other)
https://openalex.org/W2893865120 (Other)
https://openalex.org/W2008414202 (Other)
https://openalex.org/W1600101653 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1534691684
  • https://openalex.org/W1981630237
  • https://openalex.org/W2031377814
  • https://openalex.org/W2034885903
  • https://openalex.org/W2072230340
  • https://openalex.org/W2105957522
  • https://openalex.org/W2130820962
  • https://openalex.org/W2140489428
  • https://openalex.org/W2143022361
  • https://openalex.org/W2334999169
  • https://openalex.org/W2344993821
  • https://openalex.org/W2412523952
  • https://openalex.org/W2514788611
  • https://openalex.org/W2530508569
  • https://openalex.org/W2565898372
  • https://openalex.org/W2600921096
  • https://openalex.org/W2740079968
  • https://openalex.org/W2904083270
  • https://openalex.org/W2953897943
  • https://openalex.org/W2964294598
  • https://openalex.org/W2969585344
  • https://openalex.org/W3001576933
  • https://openalex.org/W3048514103
  • https://openalex.org/W3168149054
  • https://openalex.org/W3175971414
  • https://openalex.org/W4207012138
  • https://openalex.org/W4251818744