A Convex Formulation for Voltage Unbalance Compensation Problem on Hybrid Microgrids
DOI:
https://doi.org/10.18265/1517-03062015v1n46p111-120Palavras-chave:
Voltage Unbalance Compensation, Hybrid Microgrid, Quadratic Constrained Quadratic ProgrammingResumo
Voltage unbalance is a power quality condition that arises due to the presence of unbalanced single-phase loads. The presence of voltage unbalances affects negatively a series of sensible equipment and, therefore, is undesirable. In a hybrid (AC/DC) microgrid environment, the presence of distributed generators connected by converters to the AC side can be used to tackle the voltage unbalance. This work presents a convex optimal voltage unbalance compensator that uses the converters’ capability to adjust the negative sequence voltage of their buses in order to keep the overall voltage unbalance of the network within a given range. The voltage unbalances compensation effort sharing between the converters is formulated as a quadratic constrained quadratic programming (QCQP) problem whose convexity assures the global optimality of the solution. The formulation is based on the equivalent negative sequence circuit of the network. The technique was evaluated by simulation on a study case microgrid and was able to successfully reduce the voltage unbalance to desirable levels.
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Referências
ACHARYA, S. et al. A control strategy for voltage unbalance mitigation in an islanded microgrid considering demand side management capability. IEEE Transactions on Smart Grid, v. 10, n. 3, p. 2558-2568, May 2019.
Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL. Procedimentos de distribuição de energia elétrica no sistema elétrico nacional – PRODIST. Módulo 8 – qualidade de energia elétrica. Rev. 10. Brasília: 2018 (in portuguese).
BLACK, J. W. et al. System and method for phase balancing in a power distribution system. U.S. Patent 9 041 246, May 26, 2015.
BLACKBURN, J. L. Symmetrical components for power systems engineering. New York: CRC Press, 1993.
CHEN, T. H.; CHERNG, J. T. Optimal phase arrangement of distribution transformers connected to a primary feeder for system unbalance improvement and loss reduction using a genetic algorithm. IEEE Transactions on Power Systems, v. 15, n. 3, p. 994–1000, Aug. 2000.
FAN, Z. et al. Smart grid communications: overview of research challenges, solutions, and standardization activities. IEEE Communications Surveys & Tutorials, v. 15, n. 1, p. 21-38, 2012.
KARAGIANNOPOULOS, S.; ARISTIDOU, P.; HUG, G. A centralized control method for tackling unbalances in active distribution grids. In: 2018 POWER SYSTEMS COMPUTATION CONFERENCE (PSCC), 2018, Dublin (Ireland), Proceedings... , 2018.
KIM, J. G. et al. Comparison of voltage unbalance factor by line and phase voltage. In: 2005 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICAL MACHINES AND SYSTEMS, 2005, Nanjing (China), Proceedings... v. 3, p. 1998–2001, 2005.
LI, Y.; NEJABATKHAH, F. Overview of control, integration and energy management of microgrids. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, v. 2, n. 3, p. 212–222, 2014.
LÖFBERG, J. YALMIP: a toolbox for modeling and optimization in MATLAB. In: 2004 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPUTER-AIDED CONTROL SYSTEM DESIGN, 2004, Taipei (Taiwan), Proceedings... 2004
MARTINENAS, S.; KNEZOVIC, K.; MARINELLI, M. Management of power quality issues in low voltage networks using electric vehicles: experimental validation. IEEE Transactions on Power Delivery, v. 32, n. 2, p. 971–979, Apr. 2017.
MENG, L. et al. Tertiary control of voltage unbalance compensation for optimal power quality in islanded microgrids. IEEE Transactions on Energy Conversion, v. 29, n. 4, p. 802–815, 2014
MENG, L.; GUERRERO, J. M. Optimization for customized power quality service in multibus microgrids. IEEE Transactions on Industrial Electronics, v. 64, n. 11, p. 8767–8777, 2017.
OLIVARES, D. E. et al. Trends in microgrid control. IEEE Transactions on Smart Grid, v. 5, n. 4, p. 1905–1919, 2014.
PAPATHANASSIOU, S.; HATZIARGYRIOU, N.; STRUNZ, K. A benchmark low voltage microgrid network. In: CIGRE SYMPOSIUM POWER SYSTEMS WITH DISPERSED GENERATION: TECHNOLOGIES, IMPACTS ON DEVELOPMENT, OPERATION AND PERFORMANCE, 2005, Athens (Greece), Proceedings... , 2005.
RUIZ-RODRIGUEZ, F. J.; HERNÁNDEZ, J. C.; JURADO, F. Voltage unbalance assessment in secondary radial distribution networks with single-phase photovoltaic systems. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, v. 64, pp. 646–654, 2015.
SAVAGHEBI, M. et al. Secondary control for voltage unbalance compensation in an islanded microgrid. In: 2011 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART GRID COMMUNICATIONS, 2011, Brussels (Belgium), Proceedings... p. 499–504, 2011.
SEN, S.; KUMAR, V. Microgrid control: a comprehensive survey. Annual Reviews in Control, v. 45, p. 118–151, 2018.
SHAHNIA, F; WOLFS, P. J.; GHOSH, A. Voltage unbalance reduction in low voltage feeders by dynamic switching of residential customers among three phases. IEEE Transactions on Smart Grid, v. 5, n. 3, p. 1318–1327, May 2014.
WILLIANS, H. P. Model building in mathematical programming. 5th edition. New York: John Wiley & Sons, 2013.
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