A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection

Marco de referencia para la resiliencia de las redes eléctricas de BT con inyección de potencia fotovoltaica

Autores/as

Palabras clave:

distribution networks, low voltage, photovoltaic systems, performance, impacts (en).

Palabras clave:

redes de distribución, baja tensión, sistemas fotovoltaicos, rendimiento, resilencia, impactos (es).

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Resumen (en)

Context: Electrical distribution networks have undergone several changes in the last decade. Some changes include incorporating distributed energy sources, such as solar photovoltaic (PV) generation systems. It could modify the performance of the electrical network and leads to new challenges such as evaluating the impacts of the PV integration, the response to electrical and climatic disturbances, and the planning and restructuring of networks. Electrical network behavior versus PV integration could be evaluated by quantifying the variation in operation and including network resilience.

Objective: Propose a reference framework to evaluate the resilience of LV electrical networks with PV power injection.

Methodology: This paper addresses the framework for evaluating the performance of a low voltage (LV) electrical network in the face of the integration of PVs. It collects research related to evaluating the resilience of electrical networks on severe climate changes, natural disasters, and typical maneuvers. Then, it proposes a guideline to evaluate the performance of LV electrical networks with the integration of PV generation sources and includes resilience. For this, the determination of resilience evaluation indices is proposed. The indices are obtained from a normalized transformation of the measurable electrical parameters of the networks. The parameters are those that present the most affected by PV integration or are significant in the performance of the networks. Finally, it presents the evaluation of a proposed resilience index for a university building LV network as a case study.

Results: The resilience assessment proposal is applied to a case study. When evaluating the resilience of the voltage at the common coupling point of the PV, an index of 0.84 is obtained, equivalent to 59.8 hours of overvoltage.

Conclusions: It is possible to improve the resilience of the BT network through management strategies. In the case study, a 29% reduction in overvoltage hours was obtained by applying a curtailment strategy to the PV system.

Financing: ECOS-Nord, Minciencias and Universidad Industrial de Santander.

Resumen (es)

Contexto: Las redes eléctricas de distribución han sufrido varios cambios en la última década. Algunos cambios incluyen la incorporación de fuentes de energía distribuidas, como los sistemas de generación solar fotovoltaica (PV). Esto podría modificar el rendimiento de la red eléctrica y generar nuevos desafíos como la evaluación de los impactos de la integración fotovoltaica, la respuesta a las perturbaciones eléctricas y climáticas y la planificación y reestructuración de las redes. El comportamiento de la red eléctrica frente a la integración fotovoltaica podría evaluarse cuantificando la variación en la operación e incluyendo la resiliencia de la red.

Objetivo: Proponer un marco de referencia para la evaluación de la resiliencia de las redes eléctricas de BT con inyección de potencia PV.

Metodología: Este artículo aborda el marco para evaluar el desempeño de una red eléctrica de baja tensión (BT) frente a la integración de las fotovoltaicas. Recoge investigaciones relacionadas con la evaluación de la resiliencia de las redes eléctricas ante cambios climáticos severos, desastres naturales y maniobras típicas, luego propone una guía para evaluar el desempeño de las redes eléctricas de baja tensión con la integración de las fuentes de generación fotovoltaica e incluye la resiliencia. Para ello, se propone la determinación de índices de evaluación de resiliencia. Los índices se obtienen de una transformación normalizada de los parámetros eléctricos medibles de las redes. Los parámetros son los que presentan los más afectados por la integración fotovoltaica o son significativos en el rendimiento de las redes. Finalmente, se presenta la evaluación de un índice de resiliencia propuesto para una red LV de edificio universitario como caso de estudio.

Resultados: La propuesta de evaluación de resiliencia se aplica a un caso de estudio. Al evaluar la resiliencia de la tensión en el punto de acoplamiento común del PV se obtiene un índice de 0.84 equivalente a 59.8 horas de sobretensión.

Conclusiones: Es posible mejorar la resiliencia de la red de BT mediante estrategias de gestión. En el caso de estudio se obtuvo una reducción del 29% de las horas con sobretensión aplicando una estrategia de curtailment al sistema PV.

Financiamiento: ECOS-Nord, Minciencias y la Universidad Industrial de Santander.

Biografía del autor/a

Rusber Rodriguez, Universidad Industrial de Santander

Ingeniero Eléctrico, Magíster en Ingeniería Eléctrica, estudiante de Doctorado, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia

German Alfonso Osma Pinto, Universidad Industrial de Santander

Ingeniero Eléctrico, Ingeniero Industrial, Máster en Ingeniería Eléctrica, Doctorado en Ingeniería. Profesor asociado, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia.

Javier Enrique Solano Martínez, Universidad Industrial de Santander

Ingeniero Eléctrico, Máster en Ingeniería Eléctrica, Doctorado en Ingeniería Eléctrica. Profesor asociado, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia

Robin Roche Robin Roche, Univiversité Bourgogne Franche-Comté, CNRS, UTBM,

Ingeniero Eléctrico, Doctorado en Ingeniería Eléctrica. Profesor asociado, FEMTO-ST, Univiversité Bourgogne Franche-Comté, CNRS, UTBM, Belfort, Francia

Daniel Hissel, Univiversité Bourgogne Franche-Comté CNRS

Ingeniero Eléctrico, Ingeniero de Desarrollo de Sistemas Eléctricos, Ingeniero de Control de Sistemas, Doctorado en Ingeniería Eléctrica. Profesor Titular, Jefe del Equipo SHARPAC, FEMTO-ST, Univiversité Bourgogne Franche-Comté CNRS, Belfort, Francia

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Cómo citar

APA

Rodriguez, R., Osma Pinto, G. A. ., Solano Martínez, J. E. ., Robin Roche, R. R., & Hissel, D. (2021). A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection. Tecnura, 25(70). https://doi.org/10.14483/22487638.18629

ACM

[1]
Rodriguez, R., Osma Pinto, G.A. , Solano Martínez, J.E. , Robin Roche, R.R. y Hissel, D. 2021. A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection. Tecnura. 25, 70 (nov. 2021). DOI:https://doi.org/10.14483/22487638.18629.

ACS

(1)
Rodriguez, R.; Osma Pinto, G. A. .; Solano Martínez, J. E. .; Robin Roche, R. R.; Hissel, D. A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection. Tecnura 2021, 25.

ABNT

RODRIGUEZ, R.; OSMA PINTO, G. A. .; SOLANO MARTÍNEZ, J. E. .; ROBIN ROCHE, R. R.; HISSEL, D. A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection. Tecnura, [S. l.], v. 25, n. 70, 2021. DOI: 10.14483/22487638.18629. Disponível em: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/18629. Acesso em: 20 ene. 2022.

Chicago

Rodriguez, Rusber, German Alfonso Osma Pinto, Javier Enrique Solano Martínez, Robin Roche Robin Roche, y Daniel Hissel. 2021. «A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection». Tecnura 25 (70). https://doi.org/10.14483/22487638.18629.

Harvard

Rodriguez, R., Osma Pinto, G. A. ., Solano Martínez, J. E. ., Robin Roche, R. R. y Hissel, D. (2021) «A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection», Tecnura, 25(70). doi: 10.14483/22487638.18629.

IEEE

[1]
R. Rodriguez, G. A. . Osma Pinto, J. E. . Solano Martínez, R. R. Robin Roche, y D. Hissel, «A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection», Tecnura, vol. 25, n.º 70, nov. 2021.

MLA

Rodriguez, R., G. A. . Osma Pinto, J. E. . Solano Martínez, R. R. Robin Roche, y D. Hissel. «A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection». Tecnura, vol. 25, n.º 70, noviembre de 2021, doi:10.14483/22487638.18629.

Turabian

Rodriguez, Rusber, German Alfonso Osma Pinto, Javier Enrique Solano Martínez, Robin Roche Robin Roche, y Daniel Hissel. «A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection». Tecnura 25, no. 70 (noviembre 30, 2021). Accedido enero 20, 2022. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/18629.

Vancouver

1.
Rodriguez R, Osma Pinto GA, Solano Martínez JE, Robin Roche RR, Hissel D. A Framework for the Resilience of LV Electrical Networks with Photovoltaic Power Injection. Tecnura [Internet]. 30 de noviembre de 2021 [citado 20 de enero de 2022];25(70). Disponible en: https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/18629

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