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A Grid-Support Strategy with PV units to Boost Short-term Voltage Stability under Asymmetrical Faults
IEEE Transactions on Power Systems ( IF 6.6 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1109/tpwrs.2019.2942094
Monirul Islam , Mithulananthan Nadarajah , M. Jahangir Hossain

Modern grid codes demand the integration of voltage support capability with photo-voltaic (PV) generators to ensure a secure operation of power systems. On the other hand, short-term voltage instability (STVI) of distribution networks (DNs) is one of the key issues to be addressed. It can occur due to high proportion of induction motor loads. However, the existing literature lacks a thorough analysis of short-term voltage stability (STVS) of DNs following an asymmetrical fault. Furthermore, an effective voltage-support strategy for PV units, which can improve the STVS while mitigating the excessive voltage swell, is essential for secure operation. Hence, firstly this paper thoroughly investigates the STVS of DNs subjected to asymmetrical faults. It is perceived that voltage support through conventional methods can increase the risk of STVI and excessive voltage swell. Secondly, a new voltage-support strategy is proposed based on the negative sequence voltage at point of common coupling (PCC) aimed at mitigating the STVI and regulating the phase voltages within the margins. The key features of the proposed strategy are, fast and accurate estimation of the network's impedance at PCC is not required and it can be easily re-designed considering the network's dynamic behaviors. The efficacy of the proposed method is validated on two IEEE benchmark test systems, and the results demonstrate the effectiveness in improving the STVS and alleviating over voltage issues.

中文翻译:

一种利用光伏装置提高非对称故障下的短期电压稳定性的电网支持策略

现代电网规范要求将电压支持能力与光伏 (PV) 发电机集成,以确保电力系统的安全运行。另一方面,配电网 (DN) 的短期电压不稳定性 (STVI) 是需要解决的关键问题之一。这可能是由于感应电机负载的比例很高而发生的。然而,现有文献缺乏对不对称故障后 DN 的短期电压稳定性 (STVS) 的全面分析。此外,光伏机组的有效电压支持策略可以改善 STVS,同时减轻过度的电压骤升,对于安全运行至关重要。因此,本文首先深入研究了受不对称故障影响的 DN 的 STVS。人们认为通过传统方法支持电压会增加 STVI 和过度电压膨胀的风险。其次,提出了一种基于公共耦合点 (PCC) 负序电压的新电压支持策略,旨在减轻 STVI 并在裕度内调节相电压。所提出的策略的关键特征是,不需要在 PCC 处快速准确地估计网络的阻抗,并且可以很容易地考虑到网络的动态行为重新设计。所提出方法的有效性在两个 IEEE 基准测试系统上得到验证,结果证明了在改善 STVS 和缓解过压问题方面的有效性。基于公共耦合点 (PCC) 的负序电压提出了一种新的电压支持策略,旨在减轻 STVI 并在裕度内调节相电压。所提出的策略的关键特征是,不需要在 PCC 处快速准确地估计网络的阻抗,并且可以很容易地考虑到网络的动态行为重新设计。所提出方法的有效性在两个 IEEE 基准测试系统上得到验证,结果证明了在改善 STVS 和缓解过压问题方面的有效性。基于公共耦合点 (PCC) 的负序电压提出了一种新的电压支持策略,旨在减轻 STVI 并在裕度内调节相电压。所提出的策略的关键特征是,不需要在 PCC 处快速准确地估计网络的阻抗,并且可以很容易地考虑到网络的动态行为重新设计。所提出方法的有效性在两个 IEEE 基准测试系统上得到验证,结果证明了在改善 STVS 和缓解过压问题方面的有效性。PCC 处的 s 阻抗不是必需的,考虑到网络的动态行为,它可以很容易地重新设计。所提出方法的有效性在两个 IEEE 基准测试系统上得到验证,结果证明了在改善 STVS 和缓解过压问题方面的有效性。PCC 处的 s 阻抗不是必需的,考虑到网络的动态行为,它可以很容易地重新设计。所提出方法的有效性在两个 IEEE 基准测试系统上得到验证,结果证明了在改善 STVS 和缓解过压问题方面的有效性。
更新日期:2020-03-01
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