SMILE : the theoretical and application Study on a Metering and Intelligent tool for Low Voltage grid control Enhancement

Carpita, Mauro (School of Management and Engineering Vaud, HES-SO // University of Applied Sciences Western Switzerland) ; Reynaud, Simon (School of Management and Engineering Vaud, HES-SO // University of Applied Sciences Western Switzerland) ; Parisod, Hervé (School of Management and Engineering Vaud, HES-SO // University of Applied Sciences Western Switzerland) ; Bifrare, Arnoud (Romande Energie SA) ; Paolone, Mario (EPFL/DESL, Lausanne, Switzerland) ; Christakou, Konstantina (EPFL/DSEL, Lausanne, Switzerland) ; Mugnier, Carl (EPFL/DSEL, Lausanne, Switzerland) ; Jaton, Joël (DEPsys SA, Puidoux, Switzerland) ; Besson, Guillaume (DEPsys SA, Puidoux, Switzerland) ; De Vivo, Michael (DEPsys SA, Puidoux, Switzerland)

The goal of the SMILE project is to develop algorithms to be integrated in an intelligent measurement tool called GridEye (developed by the compagny DEPsys), to allow DSOs (Distribution System Operator) to monitor and control their network with a decentralized approach. This smart tool provides an effective control of costs and disruptive effects on the functioning of the electricity grid (voltage violation, congestion, etc.) caused mainly by the growth of DER (Distributed Energy Resources). To realize this project, the most important DSO’s requirements for a future monitoring and control system for the low voltage grid were defined. This information was provided by Romande Energie and by DEPsys (who asked more than 30 DSO’s in 5 different countries).From these requirements a specific hardware prototype (called GridEye V2.0) and software architecture with a visualization platform were developed and integrated in a real low voltage grid. A particular attention has been set to find the best signal processing allowing a high performance measurement while taking into account the limitations of a relatively low cost embedded system. At the end, an algorithm allowing the calculation of the voltage sensitivity coefficients without grid parameters was designed and tested with real measurements of a low voltage grid. This result will be used for the control strategy e.g. dynamic droop control, explicit power set point, etc.

Le but du projet SMILE est de développer des algorithmes à intégrer dans un outil de mesure intelligent appelé GridEye (développé par la société DEPsys), afin de permettre au GRD (Gestionnaire de Réseau de Distribution) de visualiser et de contrôler leurs réseaux avec une approche décentralisée. Cet outil intelligent fournit un contrôle efficace des coûts et des effets perturbateurs sur le fonctionnement du réseau électrique (violation de tension, courant, etc.) causée principalement par la croissance des DER (sources de production décentralisée). Pour réaliser ce projet, les exigences les plus importantes pour un GRD concernant la surveillance et le contrôle du réseau basse tension ont été définies par Romande Energie ainsi que par DEPsys (qui a interrogé plus de 30 GRD dans 5 pays différents). A partir de ces exigences, un prototype spécifique (appelé GridEye V2.0) ainsi qu’une architecture logicielle dotée d’une plateforme de visualisation ont été spécifiquement développés et intégrés dans un réseau électrique réel. Une attention particulière a été mise sur le traitement du signal afin de permettre d’obtenir de hautes performances de mesures tout en prenant en compte les limitations relatives à un système embarqué à faible coûts. Pour finir, un algorithme permettant de calculer le coefficient de sensibilité de tension sans paramètres de réseau a été conçu et testé avec les mesures réelles d'un réseau basse tension. Ce résultat sera utilisé pour la stratégie de contrôle par exemple droop control pour les onduleurs ou de pouvoir affecter des consignes précises en termes de puissance active et réactive pour les systèmes de production ou de stockages controllables (explicit power set point).

Ziel des SMILE-Projekts ist, Algorithmen zu entwickeln und in einem intelligenten Messsystem GridEye (entwickelt durch die Firma DEPsys) zu integrieren und damit den Verteilnetzbetreibern (VNB) zu ermöglichen, ihre Netze zu analysieren und zu steuern. Diese intelligente Plattform bietet eine wirksame Kontrolle der Kosten und der störenden Auswirkungen auf das Verhalten des Stromnetzes (Überschreiten der Maximalwerte für Spannung, Strom, usw.), welche vor allem durch das vermehrte Einspeisen erneuerbarer Energien hervorgerufen werden. Romande Energie und DEPsys haben die Anforderungen an die Überwachung und Steuerung von Niederspannungsnetzen definiert, wobei über 30 verschiedene VNBs aus fünf Ländern befragt wurden. Aus dieser Erkenntnis wurde der Prototyp GridEye v2 mit spezifischer Softwarearchitektur entwickelt und in ein Live-Netz integriert. Ein besonderes Augenmerk wurde auf die Signalverarbeitung gelegt um eine hohe Messqualität unter Berücksichtigung der Einschränkungen eines kostengünstigen, integrierten Systems zu erzielen. Schlussendlich wurde ein Algorithmus zur Berechnung der Spannungsempfindlichkeitskoeffizienten entwickelt, welcher ohne die Kenntis der Netzparameter auskommt. Dieser Algorithmus kann zur dynamischen Steuerung (Droop Control) des Netzes, sowie für die Regelung eines expliziten Leistungssollwertes verwendet werden.


Faculty:
Ingénierie et Architecture
School:
HEIA-FR
HEIG-VD
Institute:
IESE - Institut d'Energie et Systèmes Electriques
Publisher:
Bern, Swiss Federal Office of Energy SFOE
Date:
2016-05
Bern
Swiss Federal Office of Energy SFOE
Pagination:
42 p.
External resources:
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 Record created 2019-07-16, last modified 2019-08-06

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