As the penetration of different types of renewable energy sources (RES) and energy storage systems (ESS) increases, the importance of stability in AC microgrid is being emphasized. Especially, RES and ESS which are operated using power electronics have difference in output characteristics according to control structures. When faults like single-line-to-ground fault or islanding operation occur, this means that a fault should be interpreted in different way. Therefore, it is necessary to analyze fault characteristics in AC microgrid in case of grid-connected mode and standalone mode. In this paper, the fault analysis for AC microgrid is carried out using PSCAD/EMTDC and an overvoltage problem and the countermeasures were proposed.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제18권5호
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pp.303-309
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2017
The flexible AC transmission system (FACTS) provides a new advanced technology solution to improve the flexibility, controllability, and stability of a power system. The unified power flow controller (UPFC) is outstanding for regulating power flow in the FACTS; it can control the real power, reactive power, and node voltage of distribution networks. This paper investigates the performance of the UPFC for power flow control with a series of step changes in rapid succession in a power system steady state and the response of the UPFC to distribution network faults and islanding mode. Simulation was carried out using the MATLAB's simulink sim power systems toolbox. The results, which were carried out on a 5-bus test system and a 4-bus multi-machine electric power system, show clearly the effectiveness and viability of UPFC in rapid response and independent control of the real and reactive power flows and oscillation damping [6].
Distributed Generation (DG) is predicted to play a important role in electric power system in the near future. insertion of DG system into existing distribution network has great impact on real-time system operation and planning. It is widely accepted that micro turbine generation (MTG) systems are currently attracting lot of attention to meet customers need in the distributed power generation market. In order to investigate the performance of MT generation systems, their efficient modeling is required. This paper presents the modeling and simulation of a MT generation system suitable for isolated operation. The system comprises of a Permanent magnet synchronous generator driven by a MT. A brief description of the overall system is given, and mathematical models for the MT and permanent magnet synchronous generator are presented. Also, the use of power electronics in conditioning the power output of the generating system is demonstrated. Simulation studies with MATLAB/Simulink have been carried out in islanding operation mode of a DG system.
계통연계형 분산전원 시스템의 제어 기술 중에 전기적 안전성을 확보하기 위해 계통의 이상을 검출하여 분산전원을 분리 시켜야 하며 PCS의 이러한 기능을 단독운전 방지라고 불린다. 수동적인 기법으로는 단독운전시에 전력생산량과 부하 요구량이 일치할 경우 연계점의 전압 및 주파수 특성이 변하지 않으므로 검출하지 못하게 되는 상황이 발생하나, 능동 방식 중 현재 널리 사용되고 있는 AFD와 RPV 방식에서는 인버터 전류제어를 통해 미소한 왜곡을 주입하여 전력평형상태에서도 단독운전시에 연계점 전압의 주파수를 변동시켜 단독운전검출이 가능하다. 이 두 방식은 기준신호에 주입하는 왜곡형태가 서로 다르지만 이로 인해서 무효 전력성분이 발생한다는 측면에서는 두 방식이 같다고 볼 수 있으며, 무효전력 성분의 비율을 같도록 설계하면 같은 양의 주파수 변동이 생긴다. IEEE 929-2000 조건하에서 해석 및 실험을 통하여 제안된 해석방식 및 설계법의 타당성 그리고 두 방식의 연관성 등을 검증하였으며, 계통연계시 신뢰도 측면에서 어느 방식이 더 우수한지를 밝혀 향후 단독운전방지를 위한 적합한 방식을 제시하도록 하였다.
In the microgrid, inverters for energy storage system are generally constructed in a parallel structure because of capacity expandability, convenience of system maintenance, and reliability improvement. Parallel inverters are required to provide stable voltage to the critical load in PCC and to accurately share the current between each inverter. Furthermore, when islanding occurs, the inverters should change its operating mode from grid-connected mode to stand-alone mode. However, during clearing time and control mode change, the conventional control method has a negative impact on the critical load, that is, severe fluctuating voltage. In this study, a parallel operation control method is proposed. This method provides seamless mode transfer for the entire transition period, including clearing time and control mode change, and has accurate current sharing between each inverter. The proposed control method is validated through simulation and experiment.
To enable a master-slave control independent microgrid system (MSCIMGS) to supply electricity continuously, the microgrid inverter should perform mode transfer between grid-connected and islanding operations. Transient oscillations should be reduced during transfer to effectively conduct a seamless mode transfer. This study uses a typical MSCIMGS as an example and improves the mode transfer strategy in three aspects: (1) adopts a status-tracking algorithm to improve the switching strategy of the outer loop, (2) uses the voltage magnitude and phase pre-synchronization algorithm to reduce transient shock at the time of grid connection, and (3) applies the hybrid-sensitivity $H_{\infty}$ robust controller instead of the current inner loop to improve the robustness of the controller. Simulations and experiments show that the proposed strategy is more practical than the traditional proportional-derivative control mode transfer and effective in reducing voltage and current oscillations during the transfer period.
The mode-switching control of transient process is important to grid-connected 400 Hz solid-state power supply systems. Therefore, this paper analyzes the principle of on-grid and islanding operation of the system with or without local loads in the grid-connected process and provides a theoretical study of the effect of different switching sequences on the mode-switching transient process. The conclusion is that the mode switch (MS) must be turned on before the solid-state switch (STS) in the on-grid process and that STS must be turned off before the MS in the off-grid process. A strategy of mode-switching smooth control for transient process of the system is proposed, including its concrete steps. The strategy utilizes the average distribution of peak currents and the smooth adjustment of peak currents and phases to achieve a no-shock grid connection. The simulation and experimental results show that the theoretical analysis is correct and that the method is effective.
The demand of Small Self-generating System (SSS) including Small Cogeneration System (SCS) is constantly increasing with the need of electricity and/or thermal in office, hospital, hotel, and small factory, etc. It is especially recommended to operate SCS in the heat-following mode to maximize the efficiency of generator. In case of the heat-following mode SCS has got to be connected to distribution system so as to send surplus power to the utility or receive the short power from utility. But the interconnection of SSS with distribution system causes a few problems such as the bad power quality, and low security. If SSS is not promptly disconnected after faults occur (Islanding of SSS), it can not only damage equipment of utility and adjacent customers but also endanger life of human due to overvoltage or overcurrent. In this paper it has been deeply discussed if interconnection of engine self-generator/control system satisfies the protective requirement for SSS or not. 500 kW engine generator running in the Jodo island has been used to perform the analysis of interconnection.
A novel UPQC(Unified Power Quality Conditioner), which consists of series inverter, shunt inverter, distributed generation system, is proposed. The proposing system can compensate reactive power, harmonics, voltage sag and swell, voltage interruption etc. through the change of paralleling operation mode and islanding operation mode. The control strategy for the proposing system was derived using the instantaneous power method. The performance of proposing system was analyzed by means of the PSCAD/EMTDC simulation and the experimental work with the hardware prototype. The proposing system has the ultimate capability of improving power quality at the point of installation on power distribution systems or Industrial power systems and can be utilized for the custom power device in th future distribution system.
With the high penetration of various sustainable energy sources, the control and protection of Microgrids has become a challenging problem considering the inherent current limitation feature of inverter-based Distributed Generators (DGs) and the bidirectional power flow in Microgrids. In this paper, a hybrid control and protection scheme is proposed, which combines the traditional inverse-time overcurrent protection with the biased differential protection for different feeders with different kinds of loads. It naturally accommodates various control strategies such as P-Q control and V-f control. The parameter settings of the protection scheme are analyzed and calculated through a fast Fourier transform algorithm, and the stability of the control strategy is discussed by building a small signal model in MATLAB. Different operation modes such as the grid-connected mode, the islanding mode, and the transitions between these two modes are ensured. A Microgrid model is established in PSCAD and the analysis results show that a Microgrid system can be effectively protected against different faults such as the single phase to ground and the three phase faults in both the grid-connected and islanded operation modes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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