The growing amount of renewable energy based generation plants connected to the distribution grid both at medium and low voltage level causes new problems and challenges for the system operators. They have to define new operating procedures and methodologies to manage the uncertainty that characterizes renewable energy sources and the issues due to it. This thesis is focused on the problem of voltage control in presence of distributed generation. Different possible technical solutions are presented: some of them are already used in practice and are available on the market, others have been tested with software simulations or prototypes. The focus is then moved on one of the solutions chosen by Enel Distribuzione to solve the problem of voltage regulation on medium voltage networks: a 32 step voltage regulator produced by Cooper Power Systems is installed in those substations where voltage problems are present. It represents a more economical and standardized alternative to the traditional autotransformers and booster transformers. It allows also the system operator to avoid or postpone expensive network reinforcement investments. The performance of the voltage regulator and its impact on the network are studied through simulations using the software DigSilent PowerFactory. The device is tested in different scenarios characterized by different load and generation configurations. Different setting for the voltage regulator are considered. An estimation of the increment in the hosting capacity of the network is also performed. Results are concluded in Excel for a better visualization and comparative visibility.
La crescente quantità di impianti di generazione basati su energie rinnovabili connessi alle reti di distribuzione sia a livello di media tensione che di bassa tensione, presenta nuove problematiche ai gestori delle reti. Essi si trovano pertanto a dovere definire nuove procedure e metodologie per gestire l’incertezza e la variabilità che caratterizza queste fonti energetiche e i problemi che ne derivano. Questi tesi è concentrata sul problema del controllo della gestione in presenza di generazione distribuita. Vengono per prima cosa presentate delle possibili soluzione tecnologiche per la risoluzione di questa problematica: alcune di esse sono tecnologie già avviate e disponibili sul mercato, altre sono in fase di studio tramite la realizzazione di prototipi o la simulazione con l’ausilio di software di calcolo. L’attenzione viene poi posta su una delle soluzioni adottate da Enel Distribuzione per la gestione della regolazione di tensione su reti di media tensione: un regolatore di tensione a 32 gradini prodotto dall’azienda Cooper Power System. Questo dispositivo viene istallato in cabine o centri satellite che presentano problemi di tensione e rappresenta un’alternativa economica e standardizzata ai dispositivi tradizionali come autotrasformatori e trasformatori booster. L’utilizzo di questo dispositivo permette di evitare o posporre costosi investimenti di rinforzo delle reti. Il comportamento del dispositivo e il suo impatto sulle reti sono studiati tramite simulazioni utilizzando il software DigSilent PowerFactory. Il regolatore è testato in vari scenari caratterizzati da diverse situazioni di carico e generazione. L’utilizzo di diversi settaggi del regolatore è un altro aspetto preso in considerazione. Per concludere, viene effettuata una stima dell’incremento nella hosting capacity della rete dovuto all’istallazione del dispositivo. I risultati delle simulazioni sono presentati tramite grafici realizzati in Excel.
Innovative devices for the voltage regulation on MV networks
LUSSANA, MICHELE
2015/2016
Abstract
The growing amount of renewable energy based generation plants connected to the distribution grid both at medium and low voltage level causes new problems and challenges for the system operators. They have to define new operating procedures and methodologies to manage the uncertainty that characterizes renewable energy sources and the issues due to it. This thesis is focused on the problem of voltage control in presence of distributed generation. Different possible technical solutions are presented: some of them are already used in practice and are available on the market, others have been tested with software simulations or prototypes. The focus is then moved on one of the solutions chosen by Enel Distribuzione to solve the problem of voltage regulation on medium voltage networks: a 32 step voltage regulator produced by Cooper Power Systems is installed in those substations where voltage problems are present. It represents a more economical and standardized alternative to the traditional autotransformers and booster transformers. It allows also the system operator to avoid or postpone expensive network reinforcement investments. The performance of the voltage regulator and its impact on the network are studied through simulations using the software DigSilent PowerFactory. The device is tested in different scenarios characterized by different load and generation configurations. Different setting for the voltage regulator are considered. An estimation of the increment in the hosting capacity of the network is also performed. Results are concluded in Excel for a better visualization and comparative visibility.| File | Dimensione | Formato | |
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