Impact of distributed generation on unbalanced power systems

Abstract

The interconnection of Distributed Generation (DG) units to a utility grid changes the configuration of traditional distribution networks. Today, DG has been one of the key driving forces in the evolution of distribution system analysis, which has been traditionally percieved as modelling small radially-connected systems with simple power flow methods. Despite its apparently simple structure, the distribution system is considerably more complex than transmission systems due to a mixture of three-phase, two-phase, and single-phase lines and transformers. This work developed more accurate modeling of unbalanced power systems to determine the impact of DG technologies on voltage regulation, taking into consideration the total system losses. The analysis was conducted with a full three-phase model because unbalanced conditions affect the behavior of the entire distribution system under high penetration of DG. A detailed mathematical formulation of line models and voltage dependency of loads was presented in order to achieve a better understanding of the distribution system characteristics. Also, a detailed description of the step voltage regulator control system was presented and related with the three-phase model of transformer banks. The IEEE 13 Node and 4 Node Test Feeders were selected to verify the validity of the proposed models. The complete simuation of the IEEE systems was carried out with the calculation program DIgSILENT.

Independientemente del beneficio que la Generación Distribuida (GD) puede proporcionar, la interconexión de estas unidades de generación con la red de distribución cambia la configuración de estos sistemas tradicionales. Hoy en día, las unidades de GD han sido uno de los motores clave en la evolución del análisis de los sistemas de distribución, los cuales han sido tradicionalmente percibidos como pequeños sistemas conectados radialmente y analizados con métodos simples de flujo de potencia. A pesar de su estructura, aparentemente sencilla, el sistema de distribución es mucho más complejo que los sistemas de transmisión debido a una mezcla de alimentadores trifásicos y monofásicos, interconectados mediante transformadores con innumerables configuraciones posibles. Este trabajo ha modelado de forma correcta dichos sistemas para determinar el impacto de una alta penetración de GD sobre la regulación de voltaje, teniendo en cuenta las pérdidas totales del sistema. na formulación matemática detallada de los modelos de la línea y la dependencia de voltaje de la carga se presentó con el fin de lograr una mejor comprensión de las características del sistema de distribución. Además, una amplia descripción del sistema de control del regulador de voltaje relacionado con el modelo trifásico de los bancos de transformadores. Los Alimentadores Radiales de Prueba (13 y 4 Nodos) de la IEEE fueron seleccionados para verificar la validez de los modelos propuestos. La simulación completa de los Alimentadores de prueba de la IEEE se llevo a cabo con el programa DIgSILENT.