TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 16, No. 1, Octobe r 201 5, pp. 19 ~ 2 9   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 16i1.875 3        19     Re cei v ed  Jul y  8, 2015; Re vised Augu st  12, 2015; Accepted Augu st  28, 2015   Power Generation and Voltage Regulation of 132kV  Karbala grid using DFIG Wind Turbine Generator      Qasim Kamil Mohsin*, Xiangning Lin, O w ol abi Sunda y ,  Asad  Waq a r   State Ke y  L a b o rator y  of Elect r omag netic En gin eeri ng, Hu a z hon g Univ ersi t y  of Scienc e a nd T e chnol og y,  W uhan 4 3 0 074 , Hubei Prov inc e , Chin a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : phd.qas im@ y a h o o .com       A b st r a ct   Due to i n crea sing d e m a nd  on el ectrica l  ener gy in  Ira q  an d to hav e clea n en er gy that i s   envir on me ntal  frien d ly, w i nd  en ergy w o uld  be  on e  of th e  most  import ant a n d  pro m i s ing  sourc e s  of   renew ab le en ergy to achi e v e this goal.  T h is pap er di scussed the r easo n s to use the Dou b ly- F eed   Inductio n  Gen e rator (DF IG)  amon gst the a v aila bl e ty pes  of w i nd turbin e gen erators,  and i n  sectio n  (4)  illustrat e  Motiv a tions to se lec t  place to the  w i nd fa rm co n s truction. usin g decu p li ng  method (th e  vec t or  control str a teg y ) to cha n g e  r eactive  pow er  of DF IG 2MW  conn ected t o   mi ddl e  of the  1 32KV tra n s m is sio n   line (K arba la n o rth – Ala h kad e r) w i thout  effect about the ac tive pow er ge n e rated fro m  DF IG itself w i th  fixe d   w i nd sp eed  v a lu e ass u med  to prov id e th e volta g e  reg u l atio n, an d co ntrol of th e tr ans missi on  li n e  In   add ition to  po w e r gener ating .  By using PS CAD/EMT DC,  different si mul a tion r e sults ar e pres ented  b a s e d   on vari ous sce nari o s.       Ke y w ords :  wind energy conversion systems (WECS),  DFIG, AC/DC/AC  Conv erters, GRS, RSG    Copy right  ©  2015 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  Due to i n crea sing  dema n d  of electri c al  energy  of Ira q  and to  get  environ menta l  better,  the integratio n of the Win d  power into  power g r id wi ll be a good  option du e to the fact that is   clea n and re newable e nergy sou r ce  an d non-polluti n g . There a r e  many feature s  of wind p o w er  conve r si on  system compa r ed  with the  conve n tional  power g ene ration such a s  the r mal p o w er  gene ration, n u cle a r po we r,  ga s  p o wer, and die s el p o we r. Wind p o we r conve r sion system   can   decrea s e  the  emissio n s o f  CO2  an d o t her h a rm ful   gases emi ssi on fro m   conv entional  po wer  gene ration  u n its. Each 1 - MW  wind  po wer ge ne ra to r redu ce s  6 t ons of  NO2,  10 ton s  SO 2, and   2000 ton s  CO2 emi ssi on s to the atmosphere pe r  year. the main  advantag e a con s id era b le  the  efforts is bei ng made to  gene rate ele c tri c ity from rene wable e n e rgy so urce s are abu nda nce,   Among st  the  rene wa ble en ergy co nversi on system s,  t he wind   po wer ha s the most com m erci al  pro s pe cts [1] .  Especi a lly in the last fe w y ears d u e  to the rapi d  developm en t of wind po wer  indu strie s  an d Win d  is the  one of the m o st ab und ant of energy nat ure  sou r ce s. The wi nd e n e r gy   can be expl o i ted by using  a wind ene rgy conver sio n  system (WECS), com p ose d  of a wind   turbine  with gear b o x to regulate  spee d, electr i c al g enerator, and  powe r  ele c tronic  conve r te rs  and control  system.  The L a rge-si ze  win d  turbi nes divided  i n to  two  type s d epe nd s to  the b ehavio ur of th e   wind turbine  durin g the variation s  of wi nd sp eed:  fixed-spe ed wi n d  turbine s  an d variable - sp eed  wind tu rbin es [3]. In fixed-spe ed  wind t u rbin es , th re e pha se  sq ui rrel  ca ge in d u ction  gen erators  are g ene rally  use d , sin c e  the gene rat o r outp u t is  dire ctly con n e cted to the  grid, the rota tion   spe ed of the  gene rato r is f i xed (in  pra c ti ce, it ca n  b e   vary a little a  ran ge of typi cally 2 to 3   %) ,  and  so i s  the  rotation  spe ed of the  win d  turbin e rot o r shoul d be  fixed by use  gear  box. Any  fluctuation  i n  wind sp eed n a turally cau s es stre sse s  the me ch anical co mpo nent s (sp e ci ally the  gear b o x) for the wind turbine. In variable-sp eed  wind turbine s , rotation sp eed of the wind  turbine  roto r i s  allo wed to v a ry as th e wi nd s peed va ri es. Thi s  p r events the u s e  of asyn chron ous  gene rato rs i n  su ch  win d  tu rbine s   as the  rotation  spe ed of the  ge n e rato r i s  in co nstant  wh en i t s   output is dire ctly co nne cte d  to the  grid.  The  sam e  i s  tru e  for sy nch r on ou s g enerators  wh ich  operate at consta nt sp ee d wh en  di re ctly con n e c ted to the g r id. Therefore  the dou bly-fed   indu ction  gen erato r s come  into all o w th e ge nerat or o u tput voltage  and  fre quen cy conn ecte d  to  grid to be mai n tained at co nstant value s , no matter the turbine roto r spe ed fixed or variabl e (a nd   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 16, No. 1, Octobe r 2015 :  19 – 2 9   20 thus, don’t care to the wind sp eed ), this is  a c hiev ed by feedin g  AC cu rre n t s of variabl e   freque ncy  an d amplitud e i n to the ge ne rator rotor  win d ing s , to be  capabl e to kee p  the am plitu d e   of frequ en cy and   the  vo ltages produ ced  by th e  g enerator (at  stator)  con s t ant, de spite  the  variation s  in the turbin e rot o r sp eed  cau s ed by fluctu ations in  wind  spee d [2].    The m a in  re aso n s of  DFI G  to  get mo re  attention  and  appli c ati on in  WE CS  to u s ed   among st the  available typ e s of  wind  turbine g ene ra t o rs can b r iefl y descri be, its u s ed   in ste ad of  asyn chrono u s  gen erato r s: (a) DFIG-b a s ed  WECS  a r e highly con t rollable, allo wing maxim u m  power extra c tion ove r   a la rge  ran ge  of  wind  spee ds.  (b ) th e a c tive an d  rea c tive po we r  co ntrol is  fully deco upl ed by in depe ndently controlling the  rot o r  curre n ts. (c) Ability to  sup p ly po wer at   con s tant volt age a nd fre q uen cy whil e the roto r  sp e e d  varie s , Rot o r spee d may  vary acco rdi ng to   wind  spee d i n  o r de r to i m prove  win d  g enerator  efficiency, (d)Mechani cal stre ss  i s  red u ced as  well as torque oscillations are  not transmitted to the grid; gu sts of wind can be absorbed as  energy is  stored in the me chani cal  ine r ti a of the turbi ne. Finally, (e ) the DFI G - b a se d WE CS can   either inje ct or ab so rb re active po wer from  the gri d , hence effectively partici pating at voltag e   control [2-5]. Usi ng  synchronou s g ene ra tor in  wind tu rbine s  offers t he same  adv antage s  (abo ve)  as  wh en  DFI G  is u s ed. Bo th types  of po wer ge ne rato r requi re A C / DC/ A C   conv erters.  Ho we ver,  the conve r te rs in dou bly-fed indu ctio n gene rato rs are signifi cantly smaller than those  in   synchro nou s gene rato rs,  this i s  b e ca use  the  co n v erters in  do ubly-fed i ndu ction g ene rat o rs  conve r t abou t 30% of the  nominal out put power  while in the synch r on ou s g enerators co nvert  100% of  the  nominal  outp u t po wer [3].  The  syn c hron ous natu r e  of  PMSG m a y  cau s e  proble m s  durin g sta r t-u p , synch r oni zation and vol t age reg u lati on and they  need a  cooli ng syste m , si nce  the magn etic  material s a r e  sen s itive to tempe r atur e, the tempe r atu r e in Iraq its  so high  sp ecia lly  at summe r  season,  they can lo se th eir m agneti c  propertie s . Hen c e DFIG is d o minantly u s ed  whe n  com p a r ed amon g asynchrono us g enerator  a nd  PMSG [2]. Many pape rs p r esented  stud y  about  DFIG   control to  extract  maximu m a c tive po wer different  ca se s su ch  gen erat or  o u tput  durin g variou s win d  spe e d  and anoth e r pap ers ex plaine d of DFIG wind turbine gen erato r   perfo rman ce  durin g the disturb a n c e of  main  grid. F o r these ca ses an d others it’s had be en  achi eved by kept rea c tive power of DFI G  to be or  n ear to zero. I n  this pap er,  focu s to ch an ge  the rea c tive p o we r of  DFIG  and  kept the  active  po we r as  n o minal ra ted  to  get an other  benefit  as  well as a c tive powe r  ge n e ration to vol t age reg u lati on and control; intereste d  from the DF IG   cap ability to reactive  powe r  exchan ge  b e twee n the  wi nd turbine  ge nerato r   and t he g r id. O r de red   to pro duce o r  ab so rb a n   amount of  re active po we r to or from the g r id, with  the pu rpo s e  of  voltage control. Use vecto r  contro l  strategy ba sed  on  whi c h, the a c tive and  re a c tive po wer can   be co ntrolle d indep ende ntly. This pape r orga nized,  DFIG wind turb ine perfo rma n ce its expl ai ned   with m a them atical  equ ations in  secti on 2  .In  se ction 3, DFIG  with  Conv erters Co ntroller  mathemati c al  Model intro duced on  which, the a c tive and re act i ve powe r  ca n be co ntroll ed  indep ende ntly. The case  study it be illustrate d  in  section 4. Co ntrol strate gy is proved to  be  effective by the sim u lation  results in  section  5. in se ction 6  co nclu sio n  ba sed in si mulat i on  res u lts.       2.  DFIG Win d  Turbine Pe rforman c e               It  consi ders  a  netwo rk  with  Wind   turbine  catch e s the  wi nd  energy thro u gh bla d e s  of  its   rotor an d tra n sfers it to  th e roto r  hub  system. The  rotor h ub i s   conne cted  to  a lo w spee d  shaft  throug h a  ge ar b o x. The   high  spe ed  shaft drive s  t he el ectri c   g enerator which  co nverts the  mech ani cal p o we r to elect r ic po wer a nd  delivers it to the grid .a s sh own in Fig u re 1.   The te ch nical  pe rform a n c e  of  DFIG  allo ws to  extracti ng m a ximum  energy fro m  t he  wind,  du ri ng   the low wi nd  spe e d s , while  minimizin g  mech ani cal stresse s  on th e turbine d u ri ng gu sts of wind.  For the  wind  spee ds l o we r than rated the roto r is  ru nning at  sub - synchro nou s  spe ed an d fo r   high win d  sp eed  it  i s  run n ing at  supe r-syn c h r on ou s sp eed.  The   model  of the  win d  turbine  is  based on the  steady state  powe r  ch ar a c teri stics, wh ere the ge ne rator  cou p led  to the turbine.  The outp u t p o we r of the t u rbin e is  give n by t he follo wing  equatio n: And acco rding to [3, 6], and  [7].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Powe r Gen e ration and Volt age Regulati on of 132KV Karbal a grid … (Qa s im  Kam il Mohsin)  21     Figure 1. Structure of  DFIG  Coupl ed to Wind T u rbi n e        3 1 , 2 Wt P w PA C V                                                                        (1)    m w Rw V                                                                                             (2)    w w m P T w                                                                                                (3)    Let At =  π  R2, And Substituting (1 ) and  (2) to (3) to g e t:    32 , 2 Pw w RC V T                                                               (4)    The perfo rma n ce   coefficie n t  of  turbine  Cp ( λ ,  β ) is a  functio n  of t he tip  sp eed   ratio  ( λ ),  and th e  pitch  angl e of  the  rotor bla d e s   ( β ). It is dete r mined  by a e rodynami c  la ws a n d  it will  b e   cha nge d from  turbine to oth e r.      21/ 116 , 0 .51 7 6 0 .4 5 0 .0068 i P i Ce             (5)     1 3 10 . 0 3 5 0.08 1 i                                                                     (6)    Whe r e, p w  i s  Mechani cal  power  of win d  turbi ne,  ρ  i s  the  air  den sity in Kg/m3 , At is the a r e a   covered  by the rotor  blad es in  m2,  Cp  is Pe rfor m a nce  co efficie n t of the turb ine, Vw i s   Wind   spe ed (m/s ),  λ  i s  Ti p  spe e d  ratio  of th e  roto r bl ade  tip spee d to  wind  spee d,  β  is Blade  pit c h   angle (deg ),  ω m is the me cha n ical sp ee d of the wind  turb ine (rad/ s), R i s  the ra dius of the a r ea  covered by the blade s (m ).       3.  DFIG  w i th Conv erters Mathem atica l   Model  A DFIG i s   b a si cally a  st anda rd, a s   wou nd  roto r indu ction  m a chi ne  with i t s stato r   windi ng s dire ctly conne cte d  to the grid and its  roto r windi ng s con necte d to the grid throu g h  a  conve r ter. Th e AC/DC/AC IGBT voltage-sou r ce  Co nverter i s  div i ded to two  compon ents: t h e   rotor  side  con v erter an d the grid si de co nverter  with a  commo n DC bus, [8].    3.1 The Ro to r-Side Conv erter  (RS C )  The RS C  with PWM it is  p o ssible  applie s the voltag e  to the roto r wi nding s of  DFIG. The   purp o se of the RSC is to control the ro tor cu rre nt s such that the rotor flux posit ion is optimal ly  oriente d  with respe c t to the stator flux in or de r that the desi r e d  tor que i s  devel oped at the shaft  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 16, No. 1, Octobe r 2015 :  19 – 2 9   22 of the ma chin e. The  RSC u s e s  a to rq ue  (or speed )  co ntrolle r to  reg u late the  win d  turbi ne o u tput   power  and  th e stato r  te rmi nals voltage  (or  rea c ti ve p o w er) m e a s u r e d  at the  ma ch ine. The  po wer   is controlled  in order to follow  a p r e-d e fined tu rbin e po we r-spe ed cha r a c teri stic to t r a ck  the   maximum po wer  point. Th e actu al ele c trical  output p o we r from th e gen erato r  t e rmin als, a d d e d   to the total p o we r lo sse s   (me c ha nical  and el ect r ical) is  co mpa r e d  with th e re feren c e  po wer   obtaine d fro m  the  win d  t u rbin e  cha r a c teri stic.  Us u a lly, a Pro p o r tional-Integ ral  (PI)  co ntroll er i s   use d  at th e o u ter  cont rol l o op to  red u ce  the po we r e r ror to  ze ro. T h e ge neri c   po wer control lo op  is illustrated i n  the  Fig.2.T he  RS C provides the  excit a tion of the  rotor for the induction machine  in orde r to co ntrol the torq ue, hen ce th e spe ed of  th e DFIG an d the po wer fa ctor at the stat or   terminal s. Th e RSC provides a varyin g ex citation frequ en cy de pendi ng on the wind  spe ed  con d ition s . The DFI G  indu ction ma chi n e is  cont rolle d in a  synchronou sly rotati ng dq -axis f r a m e,  w i th  th e d- a x is  or ie n t ed  a l on g  th e s t a t or -flu x  vector po sition i n  o ne  comm on im pl ementation  a n d   this i s   called stator-flux orientation (S FO) vect o r   control. In thi s   way, a  de cou p led  co ntrol   betwe en the rotor ex citation cu rrent and the elec t r i c al torq ue is obtained. Consequ ently,  the   active a nd  re active p o wers a r e  co ntroll ed in depe nd ently from  ea ch  other.  Th e ge neral Pa rk’ s   model of a n  indu ction ma chine is i n trod uce d . Us ing t he stati c  stat or-orie n ted re feren c e fram e,  without  saturation, the vector equ ation s   of The  Stator and rotor vol t age Equatio ns  with con s tant   coeffici ent in the d-q frame  are [4, 9], and [10]:    s q sq s s q s s d s d sd s s d s sq d VR i dt d VR i dt                                                                                  (7)    rq rq r r q s l i p r d rd rd r r d s l i p r q d VR i dt d VR i dt                                                                               (8)    The  stator an d Rotor fluxe s  a r e  rel a ted  to  the stator and roto r cu rrents  i n   the   d - q  fram e  as:     s qs s q m r q s ds s d m r d Li L i Li L i                                                                                              (9)    rq r r q m s q rd r r d m s d Li L i Li L i                                                                                            (10)    Whe r e, Rs, Rr, Ls, and  Lr are   the   re sista n ces  an d self-in duct ances of the  stato r  a nd  rotor  windi ng s  Re spectively, an d Lm  is the  mutual in d u c t a n c e  be tw een  a   s t a t or  and  a   r o tor   w i nd in gs   whe n  they  are fully alig ne d with  ea ch  o t her.  ω s is th e syn c h r on ou sly fre quen cy  and   ω slip is  the   slip frequ en cy,  ω slip =  ω s- ω e   w h er e,  ω e = P ω m, P is p o le  pairs a nd  ω m is th e  rot o r' s  mech ani cal  speed. Vs i s   the stator vo ltage im po se d by the gri d . The roto r voltage Vr  is   controlled by  the rotor-side  conve r ter a n d  use d  to  perform gen erator contro l. Th e vector  cont rol   strategy  appli ed to the  DFI G  con s ist s  o n  ma king  th e  stator flux in  quad ratu re  with the  q-axis of   the Park  reference frame, therefo r e     0 s ds s d m r d s m m s sq L i Li Li                                                                (11)    From the Equ a tion (9 ) and  (11 ) :    m s qr q s L ii L                                                                                                      (12)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Powe r Gen e ration and Volt age Regulati on of 132KV Karbal a grid … (Qa s im  Kam il Mohsin)  23  mm s r d s dr q s Li i ii L                                                                                     (13)    By Substituting (12 )  and (1 3) in (1 0), to obtain     2 2 2 () (1 ) m rd r m rd m s S m rq r r q Sr L LL i i L L Li LL                                                                             (14)    By introduci n g the leakage  coefficie n t  σ  with:    2 1 m s r L LL                                                                                       (15)    Then:     2 m rd m s r r d S rq r r q L iL i L Li                                                               (16)    Substitute (1 6)  in   to (8)  to get  the roto r Voltage  a nd f l ux equ ations are  (scale d t o  be  num eri c ally  equal to the a c  per-p ha se value s ):      rd r d rr d r s l i p rr q rq rq r r q r s l i p o m s r rd di VR i L L i dt di VR i L L i L i dt                                             (17)    Whe r e, Lo eq uivalent indu ctance i s :    2 m O S L L L                                                                                         (18)    Assu ming th at the stator  flux  is station a ry in the fra m e (the d - axi s  is ali gne d with the   stator-flux-lin kag e  vector)  and ne gle c tin g  the  stator' s   resi stive voltage dro p , and  from so:     ,0 sd s s q an d                                                                   (19)    And,     0, s ds q s Va n d V V                                                                                        (20)    Subs titute (19), (20) to (7)     s qs s s q s s VV R i  , from which obtain:     s ss q s s VR i                                                                                  (21)    From (11), (21) to get:                    () s qs s q ms sm VR i i L                                                                                              (22)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 16, No. 1, Octobe r 2015 :  19 – 2 9   24     Figure 2. Vector Cont rol Structu r e fo r RSC       From the roto r voltage (1 7) and from Fig u re 2 then:      ' ' rd rd r r d r rq rq r r q r di vR i L dt di vR i L dt                                                                                 (23)    To en su re  be st tra cki ng  of the rotor  dq-axis   current s,  vrd a nd vrq  comp en satio n  term s  are  add ed to  obtain th e referen c e  voltage s vrd*  an d vrq*  as sh own i n  Fig u re 2 a c co rdin g to   Equation (24)    *' *' () rd rd s l i p r r q rd rq s l i p m m s r rd vv w L i vv w L i L i                                (24)    The active an d rea c tive po wer at  stator termin als a r e  given by:    Ss d s d s q s q Ss q s d s d s q PV i V i QV i V i                                                                 (25)    The active an d rea c tive po wer at rotor t e rmin als i s  gi ven by:    rr d r d r q r q rr q r d r d r q PV i V i QV i V i                                                                                            (26)    The ele c trom agneti c  torqu e  equatio n:    es d s q s q s d Ti i                                                                                          (27)     3.2. The Grid -Side Conv erter (GSC)                    The G S C control s   the flow of  real an d rea c tive powe r  t o  the g r id, throu gh the   grid   interfaci ng in ducta nce. The objective o f  the GSC  is to keep the dc-li n k voltag e level con s tant  rega rdl e ss  of  the mag n itud e an d di re ctio n of th e  rotor  power. T he v e ctor  control  method i s   used  as  well, with  a referen c e  frame o r ient ed alon g the  stator volta ge vecto r  po sition, ena bli ng  indep ende nt control of the active a n d  rea c tive p o we r flowi n g  betwee n  th e grid a nd t h e   conve r ter.  Th e PWM  conv erter is curre n t reg u lated,   with the  d-axis  cu rre nt u s e d  to  regul ate  the  dc-li n k voltag e and the q - axis cu rrent comp one nt  to regul ate th e rea c tive p o we r. A simi lar   analysi s  of the d-q current s co ntrol carri ed out  for the GSC can likewi s e be do n e  for the cont rol  of the convert e r d-q cu rrent s [10]:  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Powe r Gen e ration and Volt age Regulati on of 132KV Karbal a grid … (Qa s im  Kam il Mohsin)  25 1 1 Cd Cd Cd cho k e e chok e C q C d Cq Cq Cq chok e e chok e C d C q di VR i L w L i V dt di VR i L w L i V dt                                                       (28)    The ang ula r  positio n of the grid voltage  in Figure 3 i s  calculated a s :    1 ta n ( ) c ee c v wd t v                                                                        (29)    Whe r e, Vc α  and  Vc β  a r e  the conve r ter grid-sid e voltage  statio na ry frame com pone nts. The  d- axis of the ref e ren c e frame  is aligne d wit h  the voltage angul ar po siti on  θ e of grid.          Figure 3. Vector Cont rol Structu r e fo r G S C      Since the  am plitude of the  grid voltag e is co n s tant, Vcd i s  co nsta n t, and Vcq i s  zero. so   the converter active  and reactive   power flow It will  be proportional  to icd and i c q   respectiv e ly.  To realize d e c ou pled  co ntrol of Fig u re  3 ,  simila r com pen sation s a r e intro d u c ed l i ke wise of  RSC  in Equation (24):     *' *' ()        c d e c hok e c q c d c d c q e c hok e c d c q vw L i v v vw L i v                                                                    (30)    The refere n c e voltag e Vcd* a nd V c q* a r e the n  tran sform ed by inverse-P a rk  transfo rmatio n to give3-p hase voltage  Vabc*  for the final PWM signal g e neratio n for  the   conve r ter IG BT switching.       3( ) 3 3( ) 3 C c dc d c q c q c dc d C c dc q c q c d c dc q PV i V i V i QV i V i V i                                                     (31)    From Eq uati on (31) dem onstrates tha t  the ac tive  and  rea c tive  powers fro m  the g r id-si d e   conve r ter a r e  controll ed by  the icd and i c q current co mpone nts.       4. Case Stud y  132 kv Karb a l a no rth tra n smi ssi on n e twork  co nn ected to Al ahkade r tra n s missio n  netwo rk by two tran smi s si on line type teal (the rm al rating 120MV A ) with dista n c e 90 km. the site  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 16, No. 1, Octobe r 2015 :  19 – 2 9   26 whi c h p a sse s  throug h it,  these  tran sm issi on lin es, i t s de se rt an d Elevated  a r ea to  obtai n  a  highe r  wind   spe ed  or (i.e . its op en  pl ace  to g e t m a x win d   spe ed a nd  no  effect of th e n o ise   obtaine d fro m  gene rato rs to the live of urba n city ). Con s id er Ala h ka der  netwo rk i s  the term inal  netwo rk  co nsists of two transfo rme r s  1 32/ 33 kv, 63MVA, and feeders 3 3  KV, feeds cem ent  factory be sid e  the netwo rk, and re side ntial area s  n earby, the la rge s t load is taken from this  netwo rk  whi c h doe s not e x ceed 7 5 MW.since the  lo ad is lo w, most time Alahka der n e twork  sup p lied  by o ne of tra n smi ssi on lin es  an d anoth e r  wo rk a s  off line from one  si de  and b e cau s e  of  distan ce, thi s  make the transmi ssion  line suffer fr o m  over volta ge an d its  effect to in sul a tions  and  som e  ti me da mag e    of voltage tra n sforms  conn ected  on  it. From  above  m ention th ere   are  two rea s o n s to sele ct wind  turbine gen e r ator at  this p l ace, one  sati ation of the transmi ssion li ne   and second  thermal rat ed of transmissi on line s  with low lo ad co nsumpt ion. So can  be  exploitation to con s tructio n  wind tu rbi ne farm to  achi evement  powe r  ge n e ration  and  to   prote c tion th e tran smi ssi o n  line from o v er voltage I n fluen ce s. Wi th ability of DFIG win d  turbine  to obtain  the s e t w o  ca se s. The  rated  p o we r  size of   DFIG  win d  tu rbine  farm s u n limited in  thi s   pape r it’s de pendi ng to  e c on omics  an d politi c s r e a s on s, con s e q uen ce used singl e DFIG wind   turbine. To  study the impa ct of DFIG wi nd tu rbin e to 132KV tran smissi on line v o ltage, and a c tive   power by interconn ectio n  of DFIG 0.69kv, 2MW  to  middle of transmi ssion li ne as sho w n  in   Figure 4 a c ro ss t w o  step  of tran sform e rs  one  0.69 kv/11kv, then  transfe r th ro w 11 kv feed e r  to   se con d  tra n sf orme r 1 1 kv/1 32kv  whi c h  conne cted t o   tran smi ssi on li ne. In this stu d y su ppo se t h e   wind  spe ed i t s 5m/s a c co rding to  NA SI monthl y data of wind  at Karbala  ci ty, the load a t   Alakhd er n e twork 10 MW,  sup p lied fro m  Karbala n o rt h grid.   The sy stem p a ram e ters of the interconn ection a r e sh own b e lo w:  1)  Tran smi ssi on  line para m et ers: 13 2kV, 1 20MVA, 50Hz, with R1 =0. 097 Ω /k m,  X=0.387 Ω / k m , R0=0.327 5  Ω /k m, X0= 1 .274  Ω /k m   2)  DFIG  Pa ram e ters: 2MW, 0.69kV,  5 0 Hz,  IGBT AC/DC/AC PWM  converte rs, ve ctor  control mod e l .   Different  ca ses  studie s   were  con d u c te d usi ng PS CAD/EMT D C to demon st rate the   power flow a nd voltag e  magnitud e  of  tran smi ssi on  line  by  cha nge  re active  po we r of  DFIG  sho w n in  se ction 5.      5. Simulation  w i th Re sul t  and Dis c us sion  The si mulati on don e for 132KV, 12 0MVA, 50HZ ,  three ph ases T r an smi s sion lin e  con n e c ted  of  Karbal a n o rth  to Alah ka der network   with  dista n ce of  9 0 km  supply t he lo ad  10M W  at Alahkade r  netwo rk.  A ssuming th e loa d  is l o w  and  p u re  re sistive,  to sho w  th e e ffect of ch ang e   in re active p o we r of  DFI G  with  rate d  2MW to  volt a ge p r ofile a n d   the  active  power tran sfer of    transmissio n line betwe en  two netwo rks ,the total ti me of the simulation it is 10 se c. different   ca se s of simu lation are d o n e  as sho w n b e low:         Figure 4. Circuit Diagram for Simulation  Model       5.1. Activ e  Po w e r Supply  to Load  w i thout DFIG.  The  simul a tio n  do ne  for ci rcuit  dia g ra m  is in  Figu re  4 with out  DFI G   conn ectio n . From  the Simulatio n  re sult in Fi gure  5 the a c tive powe r  su pplied from K a rbal a no rth  netwo rk, to t h e   load at Alahkehde r network acro ss tran smissio n  li ne  is 10M W, sin c e Alah kad e r  terminal net work  and loa d  is lo w at it so, the transmi ssion  line su p p ly reactive po we r aro und 1.8  MVAR to Karbala   north  network. And Simulat i on result in F i gure  6  Rep r e s ent tran smi s sion  line volta ge ma gnitud e   value little more than rated  (131.8 0 - 1 32. 2) KV.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Powe r Gen e ration and Volt age Regulati on of 132KV Karbal a grid … (Qa s im  Kam il Mohsin)  27       Figure 5. Active and Re acti ve Power Flo w  in  Tran smi ssi on  Line witho u t DFIG   Figure 6. Voltage at Interco nne ction Poin t  without DFI G  Con n e c tion       5.2. Activ e  Po w e r Supply  to Load  w i th DFIG.  In this ca se the simul a tion  done for  circuit diag ram  is in Figu re  4 for three  case s of  rea c tive po wer suppli ed o r  injectio n fro m  DFIG to transmi ssion li ne with out effected to it s a c tive  power suppli e r to load:     5.2.1. DFIG Supply  Activ e  Po w e r  and  Rea c tiv e  Po w e r  (Q  w i n d  =0)  The Simulati on re sult of F i gure  7 sh ows the  a c tive power  suppli ed from Ka rb ala no rth  netwo rk, to th e load in  ca sed (5.1 ) de creased from  1 0  MW to 8M W, re sult fro m  the DFIG  supply  2MW. The  re active po wer supply at th e tran smis sio n  line to Karbala no rth ne twork it be le ss  than  case(A) result  from re actan c e of  transfo rme r s  which  co nne ct  of DFIG to transmi ssion li ne,  this i s  de crea se i n  rea c tive po wer an d le ads to bal an ce tran smi s sio n  line volta g e  at rate d valu e  (131.8 0 - 1 32. 20) KV as  sh own in  simula tion result of  Figure 8.            Figure 7. Active and Re acti ve Power Flo w  in  transmiss ion line with DFI G  Reac tive Power  (Q = 0MVA R)   Figure 8. Volt age at Inte rconne ction P o i n t with  DFIG Reac tive Power (Q  = 0MVAR)      5.2.2. DFIG Supply  Activ e  Po w e r  and  Absor b  Re a c tiv e  Po w e r (Q  w i nd =  -1 MVAR)  The Simulatio n  re sult of Fig u re 9  sh ows t he a c tive po wer tra n sfe r red  from Karbala  north   netwo rk at it be sam e  in case (5.2.1) it  8MW,  while  the rea c tive power it be d e crea se to zero  sin c e the rea c tive power  control of  DFIG reg u la ted t o  absorb 1M var so, thi s  lead to re du ce in  transmissio n line voltage rated to (13 1 .60- 1 32.00 ) KV as sh own  in simulatio n  result of Figure   10.        Figure 9. Active and Re acti ve Power Flo w  in Tra n smi ssi on Lin e  wit h  DFIG Absorb   Rea c tiv e  Pow e r (Q  = -1MV AR)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 16, No. 1, Octobe r 2015 :  19 – 2 9   28     Figure 10. Voltage at Interconne ction Poi n t with DFIG  Abso rb    Rea c tiv e  Power  (Q =  -1M VAR)       5.2.3. DFIG Supply  Activ e  Po w e r  and Inject Reac tiv e  Po w e r (Q w i n d   = 1MV A R)  The Simul a tion result of Figure 11  sh ows t he a c tive po we r tran sferred f r om  Karba l a   north  network, to the lo ad  same  in  ca se  (5.2.1 ), an d  ca se  (5.2.2 ) i t  be 8M W,  while the  re acti ve   power it be increa se to -2Mvar si nce the rea c tive power contro l of DFIG se tting to provide  1Mvar, a nd t h is  re sulted  t o  in cre a se in   trans missio n  line voltag e (132.00 - 1 32. 40) KV a s   sh own  in simulatio n  result of Figure 12           Figure 11. Active and rea c tive powe r  flow in tran smi s sion lin e with  DFIG inje ct   Rea c tiv e  po w e r (Q  = 1MVA R)           Figure 12. Voltage at Interconne ction Poi n t with DFIG Inject Rea c tive Powe r (Q  = 1MVAR)      6.  Conclusi on  To in crea sing  po wer ge ne ration of I r aq   and  enviro n m ental  con c e r n s  n eed s to  in stalling  wind turbine  gene ration fa rms, there two important  thing s  to con s truction n e w  wind farm s o n e   type of gen erators an d second the  pla c e  to inst all  it.  T h is  p ape r sho w s both and con c lu de s  u s e   DFIG fro m  others types  of (WE CS) a n d  sele ct  132K V transmi ssio n line conn ects between th e   Karbal a no rth  netwo rk  and  Alahka der  n e twork fo r co nstru c tion  wi nd farm  witho u t others pla c es.  The  Control  and o peratio n of a DFIG-based  wind  power g ene ration sy stem  unde r bal an ced  sup p ly voltage con d ition s  with vector  control st rateg y   allows de couple d  or ind epen dent con t rol  of both active and re activ e  powe r  of DFIG hav e be en investigat ed. Simulation results pro v ed   ability with  effectively and  efficiency of  DFIG to  do two  options i n  tran smi ssi on line  one active   power ge neration, an d  se con d   re a c tive  po we r co ntrol and   this  mean voltag e profile co ntrol,   without effect ed to cha nge  in active po wer produ ce d from DFIG.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.