Recently, as the grid-connected photovoltaic power conditioning systems (PVPCS) are installed in many residential areas, these have raised potential problems of network protection on electrical power system. One of the numerous problems is an Islanding phenomenon. In this paper, active frequency drift (AFD) method, one of the anti-islanding methods which is analyzed by current magnitude compensation and calculation of RMS value of the output power is proposed and verified by simulation.
Islanding phenomenon is undesirable because it lead to a safety hazard to utility service personnel and may cause damage to power generation and power supply facilities as a result of unsynchronized reclosure. In order to prevent this phenomenon, various anti-islanding methods have been studied. Even though the slip mode frequency shift (SMS) method has been regarded as a highly effective anti-islanding method, the analytical design method of that was not cleared. This paper proposes a modeling of the SMS method using non-detection zone (NDZ) and evaluation of the method according to the test conditions of IEEE Std. 929-2000. The SMS method is derived analytically through the modeling and verified visually by simulation and experiment.
Islanding phenomenon is undesirable because it lead to a safety hazard to utility service personnel and may cause damage to power generation and rower supply facilities as a result of unsynchronized reclosure. In order to prevent this phenomenon, various anti-islanding methods have been studied. Even though the slip mode frequency shift(SMS) method has been regarded as a highly effective anti-islanding method, the analytical design method of that was not cleared. This paper proposes a modeling of the SMS method using non-detection tone(NDZ) and evaluation of the method according to the test conditions of IEEE Std. 929-2000. The SMS method is derived analytically through modeling and verified visually by simulation and experiment.
An islanding occurs when the utility grid is removed but distributed sources continuo to operate and provide power to local loads and grid. This can cause a significant risk to safety and equipment. This report present a novel anti-islanding method to prevent an islanding phenomenon. The proposed method changes the reactive power of the load. Therefore the phase difference between output voltage and current is periodically changed within decided value. When the utility-grid is removed, the frequency of output voltage and current will increase or decrease. And the proposed system will detect the change of frequency and shut down the distributed source. While the conventional methods have some difficulties in detecting particular islanding condition such as a small change in loading, the proposed method can detect most conditions. The performance was verified through experiments.
본 논문에서는 계통연계형 태양광발전시스템의 고립운전방지를 위한 새로운 고리운전 검출기법을 연구한다. 이를 위하여 계통연계형 태양광발전시스템 및 고립운전시의 특성에 대하여 기술하였다. 또한 고립운전의 검출특성을 향상시키기 위한 새로운 검출기법을 제시하고 해석하였으며 검출시험을 위한 부하조건 선정을 위한 부하임피던스 곡선을 해석적으로 유포하였다 ACSL 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제시한 고립운전 검출기법 및 해석결과를 검증하였다.
As the grid-connected photovoltaic power conditioning systems (PVPCS) are installed in many residential areas, this has raised potential problems of network protection on electrical power system. One of the numerous problems is an Island phenomenon. There has been an argument that because the probability of islanding is extremely low it may be a non-issue in practice. However, there are three counter-arguments: First, the low probability of islanding is based on the assumption of 100% power matching between the PVPCS and the islanded local loads. In fact, an island can be easily formed even without 100% power matching (the power mismatch could be up to 30% if only traditional protections are used, e.g. under/over voltage/frequency). The 30% power-mismatch condition will drastically increase the islanding probability. Second, even with a larger power mismatch, the time for voltage or frequency to deviate sufficient to cause a trip, plus the time required to execute the trip (particularly if conventional switchgear is required to operate), can easily be greater than the typical re-close time on the distribution circuit. And, third, the low-probability argument is based on the study of PVPCS. Especially, if the output power of PVPCS equals to power consumption of local loads, it is very difficult for the PVPCS to sustain the voltage and frequency in an island. Unintentional islanding of PVPCS may result in power-quality issues, interference to grid-protection devices, equipment damage, and even personnel safety hazards. So the verification of anti-islanding performance is strongly needed. In this paper, the authors propose the improved RPV method through considering power quality and anti-islanding capacity of grid-connected three-phase PVPCS in IEEE Std 1547 ("Standard for Interconnecting Distributed Resources to Electric Power Systems"). And the simulation and experimental results are verified.
본 논문에서는 무효전력변동기법을 사용하여 단독운전을 검출을 하기 위해서 선행되어야 하는 주파수 검출 방법 중에서 개선된 이산푸리에변환(Discrete Fourier Transform; DFT), 즉 Goertzel 알고리즘을 이용한 단독운전 검출기법을 제안한다. 실제 태양광 발전 시스템의 설치를 위해서는 전기사고나 시스템에 악영향을 유발하는 단독운전 검출기법의 연구가 선행되어야 한다. 적용하는 주파수 검출방법은 Goertzel 알고리즘을 이용한 기법으로 기존의 영점검출기법과 가상의 2상 PLL(Phase Locked Loop)에 비하여 외란의 영향에 강인하며 빠른 검출이 가능하다. 시뮬레이션 및 실험을 통하여 기존의 주파수검출기법인 영점검출기법과 가상의 2상 PLL을 이용한 주파수 검출과 제안하는 알고리즘을 비교하고 그의 우수성을 검증하였다.
계통연계형 PV 시스템의 중요한 보호기능인 단독운전 검출기능은 시스템의 안전성 및 전기적 안정성 측면에서 매우 중요하다. 단독운전 검출기법으로는 크게 수동적 방식과 능동적 방식으로 분류되는 다양한 기법들이 있다. 본 연구에서는 IEEE 929-2000에서 제시하는 단독운전 시험조건 하에서 현재 널리 사용되는 능동적 방식 중 무효전력 변동 방식(RPV method)과 능동적 주파수 변동 방식(AFD method)을 채용한 시스템의 연계점에서 주파수 변동 특성을 해석하였다. 그리고 해석결과를 바탕으로 RPV 방식 및 AFD 방식의 설계법을 제시하였다. EMTP를 이용한 시스템 시뮬레이션을 통하여 제안된 해석 및 설계법의 타당성 및 유효성을 검증하였다.
파리협정의 체결로 신 재생에너지 보급이 활발해지고 있다. 국내의 경우 공공건물 중심으로 신 재재생에너지 보급 정책이 진행되고 있으며, 건물 내에 설치가 비교적 수월한 연료전지 시스템의 보급이 확대될 전망이여서 계통연계형 연료전지 전력변환장치의 단독운전방지 평가 연구가 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 전력변환장치의 국내 인증기준 KGS AB934 PC53이 해외 규격과 부합하는지 검토해보고 계통연계 시 중요한 안전성능인 단독운전방지 평가에 대해 분석하였다. 또한, 병렬로 연결된 두 대의 전력변환장치의 단독운전방지 평가를 위한 시작품을 제작하고 실증 평가를 통해 여러 대의 연료전지 시스템이 설치되고 있는 상황에 맞는 안전성능 확보 방안을 연구하였다.
To detect islanding mode when the grid is being tripped is a major safety issue in the Utility Interactive Distributed Generation (UIDG) system. In this paper, analytical design method is suggested for AFD & RPV method under IEEE929-2000 recommended islanding test condition. We have discussed that there is a same point. we injected reactive component of the current by AFD & RPV methods, but the current reference generated is other waveform. Possible if amount of reactive components in this methods are same each method, there is happened same rates frequency variation. To verify the validity of the analytical comparison, this paper presents simulation and experimental results from single phase, 3[kW] inverter for the transformerless UIDG system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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