Voltage regulation for grid connected photovoltaic systems using reactive power

Abstract

Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına sahip mikrogridlerin (RES) kullanımı ve gelişimi, devlet teşvikleri, dağıtılmış enerji kaynaklarının (DER'lerin) fiyatının düşmesi ve teknolojinin gelişmesi nedeniyle hızla artmaktadır. DER'lerin yüksek oranda dağıtım şebekesine nüfuzu, dağıtım ağının kararlılığını etkileyerek voltaj dalgalanmalrına neden olmaktadır. Bu sorunu çözmek için DERlerin dağıtım ağının istikrarına yapacağı etkiler izlenmelidir.Dağıtım ağları genel olarak insan kontrolünde çalışır bu durum yavaş tepki süresi başta olmak üzere bir sürü sıkıntı ortaya çıkarır, bu nedenle gerçek zamanlı kontrol cihazlarının kullanılması önemlidir. Şu anda, dokuz bölgeli diyagram kontrolü (NDC) reaktif güç kontrolünde yaygın olarak kullanılmaktadır. (VQC) voltajı ve reaktif gücü sınırlar içinde tutmak için dokuz bölgeye ayrılmış bir düzlem öngörülmüştür. Bu NDC düzlemi, yük kademe değiştiricisi (OLTC) ve statik reaktif güç kompensatörleri kullanarak (SVC'ler) kontrol stratejisini gerçek zamanlı ölçülen gerilimin ve reaktif gücün konumuna göre belirleyen dokuz bölgeye ayrılmıştır. Bu araştırmada hali hazırda mevcut olan altyapılar (OLTC ve SVC'ler gibi) reaktif güç ve voltaj regülasyonunda PV kaynakları ile koordinasyonlu bir şekilde kullanılacaktır. Geliştirilen çözüm, bazı cihaz arızalarını ortadan kaldıracak, bütçelerden tasarruf sağlayacak ve hem tüketici hem de dağıtım ağı operatörü için yeniden uygunluğu artıracaktır. Önerilen yöntemin etkinliğini göstermek için 8 bus içeren bir dağıtım sistemi üzerinde bir vaka çalışması yapılmıştır. Bu çalışma, gerilim ve reaktif güç sorununun zamanında ve ekonomik şekilde nasıl çözülebileceğini göstermiştir. Geliştirilmiş kontrol cihazını doğrulamak için Matlab / Simulink kullanılacaktır.

Nowadays the microgrids with renewable energy sources (RESs) usage and development rapidly increase due to govermentel incentives,dropping the price of DERs and improvement of the technology. The high penetration of DERs espicialy if it is intermittent sources such as Photovoltaic (PV) sources, will effect the stability of the distribution network and causes disturbances for the voltage. To solve this issue the connected PV sources have to contribute to the stability of the distribution network. The conventional control of distrubition networks generally controlled by human which has many limitations and slow response time, so the it is important to use a real time controllers.Currently, the nine-zone diagram control (NDC) is widely used in the reactive power control (VQC) to keep voltage and reactive power within limits. This NDC plane is divided into nine regions, which determine on-load tap-changer (OLTC) and Static Var Compensators (SVCs) control strategy according the location of real-time measured voltage and reactive power. In this research the already available infrastructures (such as OLTC and SVCs) will be used in coordenation with PV sources to contribute to the voltage regulation via reactive power. The developed solution will elemenate some device failures, save budgets and improve the reialibility for both consumer and distribution network operator A case study have been carried out on a 8 bus distribution system to illustrate the effectiveness of the proposed method. This study showed how the voltage and reactive power problem can be resolved in a timely and economical way.A small scale microgrid has been simulated in this thesis and the results helped companseting distrubition grids. Matlab/Simulink have been used to verify the developed controller.