Elimination of the Impact Produced by DG Units on the Voltage Profile of Distribution Networks
Description
In this paper, an alternative strategy for real-time control of active distribution network voltage is developed, not by controlling the bus voltage as in the various centralized, decentralized, and local approaches presented in literature but rather by only eliminating the impact produced by active and reactive power of distributed generation (DG) units on the voltage of all network nodes and keeping the traditional voltage control systems dealing with the same constraints of passive systems. In literature, voltage deterioration introduced by DGs has been reported as one of the main obstacles for the interconnection of large amounts of DG units to the existing networks. In this paper, the novel control strategy is based on a sensitivity formula developed to calculate the compensation needed for additional distributed flexible AC transmission system (D-FACTS) devices to push and pull the exact reactive power and to eliminate the impact produced by DGs on the network voltage profile. The criteria of the allocation of the var devices and the required network reinforcement are developed in this paper, considering all possible topology structures, and an innovative codification method is introduced to reduce the needed computation time and communication data to actualize the sensitivity coefficients and get the proposed control approach flexible with network topology reconfiguration. The risk of the conflict of the proposed control system with the traditional voltage equipment is reduced due to the fast capability of D-FACTS devices to regulate their reactive power in finer granularity. A case study of two meshed IEEE 15-bus feeders is introduced to compare the voltage behavior with and without the presence of DG units and to evaluate the total system losses. The proposed method could be used for the interconnection of the first generation units in emerging networks, which does not yet have an active voltage control strategy, as it could be used for DG units not able to be connected to existing centralized control systems and it could also be used as the principal voltage control strategy, with the extension for several neighboring units and the preservation of the traditional voltage control systems.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
في هذه الورقة، يتم تطوير استراتيجية بديلة للتحكم في الوقت الفعلي في جهد شبكة التوزيع النشطة، ليس عن طريق التحكم في جهد الناقل كما هو الحال في مختلف الأساليب المركزية واللامركزية والمحلية المقدمة في الأدبيات ولكن فقط عن طريق القضاء على التأثير الناتج عن الطاقة النشطة والتفاعلية لوحدات التوليد الموزع (DG) على جهد جميع عقد الشبكة والحفاظ على أنظمة التحكم في الجهد التقليدية التي تتعامل مع نفس قيود الأنظمة السلبية. في الأدبيات، تم الإبلاغ عن تدهور الجهد الذي أدخلته DGS كواحدة من العقبات الرئيسية أمام ربط كميات كبيرة من وحدات DG بالشبكات الحالية. في هذه الورقة، تستند استراتيجية التحكم الجديدة إلى صيغة حساسية تم تطويرها لحساب التعويض اللازم لأجهزة نظام نقل التيار المتردد المرن الموزعة الإضافية (D - FACTS) لدفع وسحب الطاقة التفاعلية الدقيقة والقضاء على التأثير الناتج عن مولدات الديزل على ملف تعريف جهد الشبكة. يتم تطوير معايير تخصيص أجهزة VAR وتعزيز الشبكة المطلوبة في هذه الورقة، مع مراعاة جميع هياكل الطوبولوجيا الممكنة، ويتم إدخال طريقة ترميز مبتكرة لتقليل وقت الحساب وبيانات الاتصال اللازمة لتحقيق معاملات الحساسية وجعل نهج التحكم المقترح مرنًا مع إعادة تشكيل طوبولوجيا الشبكة. يتم تقليل خطر تعارض نظام التحكم المقترح مع معدات الجهد التقليدية بسبب القدرة السريعة لأجهزة D - FACTS على تنظيم قدرتها التفاعلية في دقة أدق. يتم تقديم دراسة حالة لاثنين من مغذيات IEEE 15 - bus المتشابكة لمقارنة سلوك الجهد مع وبدون وجود وحدات DG ولتقييم إجمالي خسائر النظام. يمكن استخدام الطريقة المقترحة للربط البيني لوحدات الجيل الأول في الشبكات الناشئة، والتي ليس لديها حتى الآن استراتيجية للتحكم في الجهد النشط، حيث يمكن استخدامها لوحدات DG غير القادرة على الاتصال بأنظمة التحكم المركزية الحالية ويمكن استخدامها أيضًا كاستراتيجية رئيسية للتحكم في الجهد، مع التمديد لعدة وحدات مجاورة والحفاظ على أنظمة التحكم التقليدية في الجهد.Translated Description (French)
Dans cet article, une stratégie alternative pour le contrôle en temps réel de la tension du réseau de distribution actif est développée, non pas en contrôlant la tension du bus comme dans les diverses approches centralisées, décentralisées et locales présentées dans la littérature, mais plutôt en éliminant uniquement l'impact produit par la puissance active et réactive des unités de production distribuée (DG) sur la tension de tous les nœuds du réseau et en conservant les systèmes traditionnels de contrôle de tension traitant les mêmes contraintes des systèmes passifs. Dans la littérature, la détérioration de la tension introduite par DGS a été signalée comme l'un des principaux obstacles à l'interconnexion de grandes quantités d'unités DG aux réseaux existants. Dans cet article, la nouvelle stratégie de contrôle est basée sur une formule de sensibilité développée pour calculer la compensation nécessaire pour les dispositifs supplémentaires du système de transmission CA flexible distribué (D-FACTS) pour pousser et tirer la puissance réactive exacte et éliminer l'impact produit par DGS sur le profil de tension du réseau. Les critères d'allocation des dispositifs VAR et le renforcement du réseau requis sont développés dans cet article, en considérant toutes les structures de topologie possibles, et une méthode de codification innovante est introduite pour réduire le temps de calcul et les données de communication nécessaires pour actualiser les coefficients de sensibilité et rendre l'approche de contrôle proposée flexible avec la reconfiguration de la topologie du réseau. Le risque de conflit du système de contrôle proposé avec l'équipement de tension traditionnel est réduit en raison de la capacité rapide des dispositifs D-FACTS à réguler leur puissance réactive avec une granularité plus fine. Une étude de cas de deux alimentateurs IEEE maillés à 15 bus est introduite pour comparer le comportement de la tension avec et sans la présence d'unités DG et pour évaluer les pertes totales du système. La méthode proposée pourrait être utilisée pour l'interconnexion des unités de première génération dans les réseaux émergents, qui n'ont pas encore de stratégie de contrôle de tension active, car elle pourrait être utilisée pour les unités DG ne pouvant pas être connectées aux systèmes de contrôle centralisés existants et elle pourrait également être utilisée comme stratégie de contrôle de tension principale, avec l'extension pour plusieurs unités voisines et la préservation des systèmes de contrôle de tension traditionnels.Translated Description (Spanish)
En este documento, se desarrolla una estrategia alternativa para el control en tiempo real de la tensión activa de la red de distribución, no controlando la tensión del bus como en los diversos enfoques centralizados, descentralizados y locales presentados en la literatura, sino eliminando el impacto producido por la potencia activa y reactiva de las unidades de generación distribuida (DG) en la tensión de todos los nodos de la red y manteniendo los sistemas tradicionales de control de tensión que se ocupan de las mismas restricciones de los sistemas pasivos. En la literatura, el deterioro de tensión introducido por las DG se ha reportado como uno de los principales obstáculos para la interconexión de grandes cantidades de unidades DG a las redes existentes. En este documento, la nueva estrategia de control se basa en una fórmula de sensibilidad desarrollada para calcular la compensación necesaria para que los dispositivos adicionales del sistema de transmisión de CA flexible distribuida (D-FACTS) empujen y tiren de la potencia reactiva exacta y eliminen el impacto producido por DGS en el perfil de tensión de la red. Los criterios de la asignación de los dispositivos VAR y el refuerzo de red requerido se desarrollan en este documento, considerando todas las estructuras de topología posibles, y se introduce un método de codificación innovador para reducir el tiempo de cálculo necesario y los datos de comunicación para actualizar los coeficientes de sensibilidad y flexibilizar el enfoque de control propuesto con la reconfiguración de la topología de red. El riesgo de conflicto del sistema de control propuesto con el equipo de tensión tradicional se reduce debido a la capacidad rápida de los dispositivos D-FACTS para regular su potencia reactiva en una granularidad más fina. Se introduce un estudio de caso de dos alimentadores de bus IEEE 15 de malla para comparar el comportamiento del voltaje con y sin la presencia de unidades DG y para evaluar las pérdidas totales del sistema. El método propuesto podría utilizarse para la interconexión de las unidades de primera generación en redes emergentes, que aún no tiene una estrategia de control de tensión activa, ya que podría utilizarse para unidades DG que no pueden conectarse a los sistemas de control centralizados existentes y también podría utilizarse como la estrategia principal de control de tensión, con la extensión para varias unidades vecinas y el mantenimiento de los sistemas tradicionales de control de tensión.Files
1395943.pdf.pdf
Files
(15.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b9618ce4cc5d3d273a4f557b7c5b23c8
|
15.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- القضاء على التأثير الناتج عن وحدات مولدات الديزل على ملف تعريف الجهد لشبكات التوزيع
- Translated title (French)
- Élimination de l'impact produit par les unités DG sur le profil de tension des réseaux de distribution
- Translated title (Spanish)
- Eliminación del Impacto Producido por las Unidades DG en el Perfil de Tensión de las Redes de Distribución
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3055420344
- DOI
- 10.1155/2020/1395943
References
- https://openalex.org/W1972509968
- https://openalex.org/W1989062230
- https://openalex.org/W1998572623
- https://openalex.org/W2008049332
- https://openalex.org/W2026352065
- https://openalex.org/W2055593572
- https://openalex.org/W2060686270
- https://openalex.org/W2089559315
- https://openalex.org/W2121052353
- https://openalex.org/W2153332004
- https://openalex.org/W2463662408
- https://openalex.org/W2792161170
- https://openalex.org/W2805471023
- https://openalex.org/W2921555713
- https://openalex.org/W2922134638
- https://openalex.org/W3021926198