Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Moallem
مهدی معلم (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Naderian
مهدی نادریان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Voltage quality analysis and improvement in distribution networks with high penetration of Photovoltaic systems
The increased penetration of photovoltaic (PV) systems in low voltage (LV) distribution networks is causing power quality problems such as unbalanced voltage and phase's overvoltage. In the residential LV distribution networks, most of installed PV systems are single-phase rooftop PV systems. The increasing installation of single-phase rooftop PV systems at random locations with various ratings that are according to customer's request is causing PV systems unbalance distribution in the network. Usually, at noon hours that PV's active power production are in the peak, the customer's power demand are low, that is causing reverse power flow and overvoltage problems. Based on single-phase PV inverters control, three approaches are proposed to improve power quality problems in high PV penetration networks. PV's Active power production is lower than the inverters rated capacity even in PV's active power peak time at noon. So inverters always have the available capacity for reactive power control. In the first approach available capacity of inverters are used for PV inverters reactive power control and improve power quality, but in the second approach the inverters capacity increased, so reactive power control range is more than the first approach. Due to the high R/X value in LV networks, the effect of reactive power in voltage regulation and power quality improvement is limited. Therefore, the third approach proposed that by simultaneous control of reactive power and active power curtailment on PV inverters improve network power quality in such LV networks with high impedance. Centralized control method is used to control PV inverters and after optimization, optimal values of inverters active and reactive power send for PV inverters installed in the distribution network every 0.5 hour. All power quality problems caused by the increased penetration of PV systems which are voltage unbalance, voltage amplitude deviation and zero voltage sequence increase are chosen as objective functions .The multiobjective optimization problem is converted to a single-objective optimization problem using the weighting factors method, which can be effectively solved by Genetic Algorithm (GA) in Matlab optimization toolbox. The simulations are performed for a LV distribution network with high PV penetration during 24 hours and results for the three proposed approaches is analyzed and compared. Keywords : 1-Power Quality 2-Photovoltaic (PV) systems 3-Inverter Control 4-Unbalanced distribution network 5-Optimization 6-Genetic Algorithm (GA) 7-Reactive Power Control
افزایش نفوذ سیستم‌های فتوولتائیک در شبکه‌های توزیع فشار ضعیف، موجب بروز مشکلات کیفیت توان مانند عدم تعادل در شبکه و افزایش ولتاژ فازها شده است. در شبکه‌های توزیع فشار ضعیف مسکونی، بیشتر سیستم‌های فتوولتائیک نصب‌شده از نوع تک فاز پشت‌بامی هستند. افزایش نصب سیستم‌های فتوولتائیک تک فاز پشت‌بامی که ظرفیت‌های متفاوتی دارند و مکان نصب آن‌ها تصادفی و بر اساس درخواست مشترکین می‌باشد، موجب توزیع نامتعادل سیستم‌های فتوولتائیک در شبکه شده است. بنابراین توزیع نامتعادل سیستم‌های فتوولتائیک تک فاز در شبکه‌های توزیع فشار ضعیف، مشکلات عدم تعادل ولتاژ، افزایش نسبت توالی صفر ولتاژ و افزایش ولتاژ سیم نول را ایجاد می‌کند. در ساعت‌های ظهر که توان اکتیو تولیدی فتوولتائیک‌ها در بیشترین مقدار قرار دارد، معمولاً مشترکین مسکونی توان مصرفی کمی دارند که مشکلاتی مانند پخش بار معکوس و درنتیجه افزایش دامنه‌ی ولتاژ را در شبکه ایجاد می‌کند. برای بهبود کیفیت توان در شبکه‌های بانفوذ زیاد فتوولتائیک، سه راهکار مبتنی بر کنترل اینورترهای فتوولتائیک تک فاز ارائه‌شده است. توان اکتیو تولیدی فتوولتائیک‌ها حتی در زمان پیک تولید از ظرفیت نامی اینورترها کمتر است. بنابراین اینورترها همواره دارای ظرفیت خالی برای کنترل توان راکتیو هستند. در راهکار اول از ظرفیت خالی اینورترها برای کنترل توان راکتیو اینورترهای فتوولتائیک و بهبود کیفیت توان استفاده‌شده است، ولی در راهکار دوم ظرفیت اینورترها افزایش‌یافته است و درنتیجه محدوده‌ی کنترل توان راکتیو نسبت به راهکار اول بیشتر شده است. در شبکه‌های فشار ضعیف که امپدانس بالایی دارند و نسبتR/X زیاد است، تأثیر توان راکتیو در تنظیم ولتاژ و بهبود کیفیت‌توان محدود است. بنابراین برای بهبود مشکلات کیفیت توان در چنین شبکه‌های فشار ضعیف با امپدانس بالا، راهکار سومی با کنترل هم‌زمان توان راکتیو و کاهش توان اکتیو اینورترهای فتوولتائیک ارائه‌شده است. از روش کنترل مرکزی برای کنترل اینورترهای فتوولتائیک استفاده‌شده است و متناسب با اهداف بهینه‌سازی در بهبود کیفیت توان، مقادیر توان اکتیو و راکتیو بهینه‌ی اینورترها هر 5/0 ساعت برای اینورترهای فتوولتائیک نصب‌شده در شبکه‌ی توزیع ارسال می‌شود. کلیه‌ی مشکلات کیفیت ولتاژ ناشی از افزایش نفوذ سیستم‌های فتوولتائیک که عبارت‌اند از عدم تعادل ولتاژ، انحراف دامنه‌ی ولتاژ و افزایش نسبت توالی صفر ولتاژ به‌عنوان اهداف بهینه‌سازی انتخاب‌شده است. این مسئله‌ی بهینه‌سازی چندهدفه با روش ضرایب وزنی به یک مسئله بهینه‌سازی تک هدفه تبدیل‌شده، با استفاده از الگوریتم ژنتیک در جعبه‌ابزار بهینه‌سازی متلب به‌خوبی حل‌شده است. شبیه‌سازی‌ها برای یک شبکه‌ی توزیع فشار ضعیف بانفوذ زیاد فتوولتائیک در طول 24 ساعت انجام‌شده است و نتایج بهبود مشکلات کیفیت توان برای سه راهکار تحلیل و مقایسه شده است. واژه‌های کلیدی: 1- کیفیت توان 2- سیستم‌های فتوولتائیک 3- کنترل اینورتر 4- شبکه‌ی توزیع نامتعادل 5- بهینه‌سازی 6- الگوریتم ژنتیک 7- کنترل توان راکتیو

ارتقاء امنیت وب با وف بومی