Vol. 19 No. 4 (2020): Revista UIS Ingenierías
Articles

Stable operation analysis of a low voltage power grid with power injection of photovoltaic systems

Juan Diego Caballero-Peña
Universidad Industrial de Santander
Cristian David Cadena-Zarate
Universidad Industrial de Santander
German Alfonso Osma-Pinto
Universidad Industrial de Santander

Published 2020-07-29

Keywords

  • photovoltaic systems,
  • low-voltage electricity grid,
  • impacts,
  • voltage profile,
  • power losses

How to Cite

Caballero-Peña, J. D., Cadena-Zarate, C. D., & Osma-Pinto, G. A. (2020). Stable operation analysis of a low voltage power grid with power injection of photovoltaic systems. Revista UIS Ingenierías, 19(4), 89–102. https://doi.org/10.18273/revuin.v19n4-2020008

Abstract

The aim of this work is to analyze a low-voltage power grid in steady-state with power injection of photovoltaic systems, in order to quantify the impact by means of indicators associated with the RMS value and voltage profile, voltage unbalance, losses in the conductors and direction of power flows. The power grid was studied for five defined scenarios and ten percentages of injection of PV power (1%, 3%, 5%, 10% 15%, 20%, 25%, 50%, 75% and 100% of the rated capacity of the transformer). A quasy-dynamic analysis was performed with steps of one hour for a year. From the results, it can be deduced that the impact produced in the analyzed electrical parameters is related to the place and the installed capacity of the PV autogenerators. Injection percentages greater than 50% are unfavorable for the grid in the five scenarios.

Downloads

Download data is not yet available.

References

[1] IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA, “Inventario Nacional y Departamental de Gases de Efecto Invernadero - Colombia”, en Tercera Comunicación Nacional del Cambio Climático, Bogotá D.C., Colombia, 2016.

[2] UPME, “Integración de las energías renovables no convencionales en Colombia.”, Bogotá D.C., Colombia: La imprenta editores, 2015.

[3] UPME, “Informe mensual - solicitud de certificación de proyectos de fuentes no convencionales de energía (FNCE) - Incentivos LEY 1715 DE 2014,” 2019.

[4] S. Seme, N. Lukač, B. Štumberger, M. Hadžiselimović, “Power quality experimental analysis of grid-connected photovoltaic systems in urban distribution networks”, Energy, vol. 139, pp. 1261-1266, 2017, doi: 10.1016/j.energy.2017.05.088

[5] G. Pillai, H. Y. Naser, “Assessing the technical impact of integrating largescale photovoltaics to the electrical power network of Bahrain”, Sustain. Energy Technol. Assessments, vol. 20, pp. 78-87, 2017, doi: 10.1016/j.seta.2017.02.019

[6] R. Singh, P. Tripathi, K. Yatendra, “Impact of Solar Photovoltaic Penetration In Distribution Network”, en 3rd Int. Conf. Recent Dev. Control. Autom. Power Eng. RDCAPE 2019, pp. 551-556, doi: 10.1109/RDCAPE47089.2019.8979014

[7] Universidad Tecnológica de Pereira, Centro de Energía - Universidad de Chile, C. de E.-U. de Chile, “Estudio para el Diseño de Indicadores de Seguimiento y Evaluación de la Integración de la Autogeneración y la Generación Distribuida en el Sistema Interconectado Nacional”, en Comision de Regulación de Energía y Gas (CREG), 2019, pp. 111.

[8] S. Montoya Salazar, W. Valenzuela Idarraga, “Impacto de la generación fotovoltaica en un sistema de distribución local”, trabajo de grado, Universidad Tecnológica de Pereira, 2015.

[9] C. Adrián, C. Flórez, G. Alberto, M. García, A. Felipe, P. Hernández, “Impacto de la penetración de la energía solar fotovoltaica en sistemas de distribución: estudio bajo supuestos del contexto colombiano”, Tecnura, vol. 20, no. 50, pp. 85-95, 2016, doi: 10.14483/udistrital.jour.tecnura.2016.4.a06

[10] M. Garcia-Rodriguez, J. Moreno-Vargas, G. Osma-Pinto, C. Duarte-Gualdron, “Study of the impact of grid connected PV system on PQ through a comparative analysis by scenarios”, en IEEE Work. Power Electron. Power Qual. Appl. PEPQA 2019, pp. 1-6, doi: 10.1109/PEPQA.2019.8851557

[11] D. W. Almeida, A. H. M. S. M. S. Abeysinghe, J. B. Ekanayake, “Analysis of rooftop solar impacts on distribution networks”, Ceylon J. Sci., vol. 48, no. 2, pp. 103-112, 2019, doi: 10.4038/cjs.v48i2.7614

[12] N. I. Zolkifri, C. K. Gan, A. Khamis, K. A. Baharin, M. Y. Lada, “Impacts of residential solar photovoltaic systems on voltage unbalance and network losses”, en IEEE Reg. 10 Annu. Int. Conf. Proceedings/TENCON, 2017, pp. 2150–2155, doi: 10.1109/TENCON.2017.8228216

[13] H. C. Pineda, N. C. Báez, M. A. Boada, “Cálculo y diseño eléctrico para la remodelación de las redes de media, baja tensión y alumbrado público del barrio san pedro claver (bucaramanga santander)”, tesis doctoral, Universidad Industrial de Santander, 2012.

[14] ESSA, “Normas para Cálculo y Diseño de Sistemas de Distribución.” Electrificadora de Santander S.A.E.S.P., 2014.

[15] S. Ramirez Castaño, Redes de Distribución de Energía, Segunda ed. Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales, 1995.