I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   21 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   2 0 2 1 ,   p p .   6 5 7 ~ 6 7 2   I SS N:   25 02 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 2 1 .i 2 . pp 657 - 6 7 2          657       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   M o deling  and rea l t i m e  dig ital si mula tion o f  m icro g rids for  ca m puses  Ma lta a nd Jo rda n bas ed  o n  m ul tiple  distri buted  energy  reso urces       Sid a h m e d K hia t 1 ,   Abdel k a d er   Cha k er 2 ,   L a za ro s   Z a c ha ria 3 ,   Ah m e d O nen 4   1 , 2 S C A M R E   L a b o r a t o ry , D e p a r tem e n t   o f   E le c t r ic a l   E n g i n e e r i n g ,   N a t i o n a l   P o l y t e c h n i c   S c h o o l   o f   O ra n   -   M a u r i c e   A u d i n   ( E N P O - M A ) ,   O ra n ,   A l g e r i a   3 KIO S   Re se a rc h   a n d   In n o v a ti o n   Ce n ter o f   Ex c e ll e n c e ,   Un iv e rsit y   o f   C y p ru s,  Nic o sia ,   Cy p ru s   4 De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   A b d u ll a h   G u l  Un iv e rsity ,   Ka y s e ri,   T u rk e y       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 5 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   A u g   7 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   A u g   2 1 ,   2 0 2 0       T h i s   p a p e r  p r e se n t s   t h e   m o d e l i n g   a n d   r e a l - t im e   d i g i ta l   s im u la t i o n   o f   tw o   m i c r o g r i d s :   t h e   m a l ta   c o l l e g e   o f   a rt s ,   s c i e n c e   a n d   t e c h n o l o g y   ( M CA S T )   a n d   t h e   g e rm a n   j o r d a n   u n i v e r s i ty   (G J U ) .   T h e   a im   i s   t o   p r o v i d e   a n   o v e rv i e w   o f   f u t u r e   m i c r o g r i d   s i t u a t i o n   a n d   c a p a b i l i t ie s   w i t h   t h e   b e n e f i ts   o f   i n t e g ra t i n g   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s   ( R E S ) ,   s u c h   a s   p h o t o v o l t a i c   p a n e l s ,   d i e s e l   g e n e r a t o r s   a n d   e n e r g y   s t o r a g e   sy s tem s  f o r   p r o j e c ts   o n   b o t h   c a m p u se s .   T h e   s ig n if i c a n c e   o f   t h i s  w o rk   s t a r t s  w i t h   t h e   f a c t   t h a t  r e a l   m e a s u r e m e n t s   w e re   u se d   f r o m   t h e   tw o   p i l o t s ,   o b t a i n e d   b y   m e a s u r i n g   t h e   r e a l   p h y s i c a l   sy s tem s .   T h e s e   m e a s u r e s   w e r e   u s e d   t o   p l a n   d i f f e r e n t   s o l u t i o n s   r e g a r d i n g   R E S   a n d   e n e r g y   s t o r a g e   sy s tem   ( E S S )   t o p o l o g i e s   a n d   s iz e s .   A l s o ,   t h e   d e m a n d   c u rv e s   f o r   t h e   r e a l   m i c r o g r i d s   o f   M C A S T   a n d   G JU   h a v e   b e e n   p a r a m e t e r i z e d ,   w h i c h   m a y   s e rv e   a s   a   te s t   b e d   f o r  o t h e r   s t u d i e s   i n   t h i s  a re a .   B a se d   o n   a c t u a l   d a t a   c o l l e c te d   f r o m   t h e   tw o   p i l o t s ,   a   r e a l - t im e   d ig i t a l  s im u la t i o n   i s   p e rf o rm e d   u s i n g   a n   RT - L A B  p l a t f o rm .   T h e   r e s u l t s   o b t a i n e d   b y   t h i s  t o o l   a l lo w   t h e   m ic r o g r i d   m a n a g e r   t o   h a v e   a   v e ry   a c c u ra t e   v is i o n   o f   t h e   f a c i l i ty   o p e r a t i o n ,   i n   t e r m s   o f   p o w e r   f l o w   a n d   d e f a u l t  r e s p o n s e s .   S e v e r a l   sc e n a r i o s   a re   s t u d i e d ,   e x t ra c t i n g   v a l u a b l e   in s i g h t   f o r  im p l e m e n t i n g   b o t h   p r o j e c t s   i n   t h e   f u t u r e .   Ev e n t u a l ly ,   t h e   p r o p o s e d   m o d e l s  w o u l d   b e   a   b l u e p r i n t   f o r   t r a i n i n g   a n d   r e s e a rc h   p u r p o s e s   i n   t h e   m ic r o g r i d   f i e l d .     K ey w o r d s :   Mic r o g r id   Mo d elin g   R ea l - ti m e  d ig ital  s i m u la tio n   RT - L A B   p latf o r m   T h is  is  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sid ah m ed   Kh iat   SC A M R E   L ab o r ato r y   Dep ar te m en t o f   E lectr ical  E n g in ee r in g   Natio n al  P o l y tech n ic  Sc h o o l o f   Or an   -   Ma u r ice  Au d in   ( E NP O - M A )   B . P .   1 5 2 3   E l  M' Nao u er   3 1 0 0 0 ,   Or an ,   A l g er ia   E m ail:  s id ah m ed . k h iat @ en p - o r an . d z       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr ical  en er g y   i s   a  k e y   ele m en t  in   th e  s o cial  an d   ec o n o m ic  g r o w t h   o f   n atio n s .   T h e  t r ad itio n al  elec tr ical  p o w er   s y s te m   r ep r es en ts   a  co m p lete  ec o s y s te m   t h a t  s u p p o r ts   s o cio - ec o n o m ic  d e v elo p m e n t  t h r o u g h   th e  p r o v i s io n   o f   a   s ec u r e  an d   r eliab le  s u p p l y   o f   elec tr ici t y   at  a  m i n i m u m   co s t  to   all  s ec to r s .   T h e  f u tu r e   o f   elec tr ical  s y s te m s   w ill  b e  m u c h   m o r e  f o cu s ed   o n   s m all - s ca le   g en er a tio n   an d   d is tr ib u t io n   wh er e  en d - u s er s   w il l   b e  ac tiv e  p ar ticip an ts   w i th   lo c alize d   en er g y   m a n a g e m en t  s y s te m s   t h at  ca n   i n ter ac t  o n   a  f r ee   en er g y   m ar k et  i n   a  n u m b er   o f   co u n tr ie s .   R e g u l ato r y   r ef o r m s   h av e  b ee n   m ad e  to   s u p p o r t  th is   tr an s f o r m ati o n   b y   allo w i n g   en d - u s er s   to   i n v est  i n   R E S.  T h u s ,   a  n e w   co n ce p t  o f   p o w er   s u p p l y   n e t w o r k s   e m er g es  to   g e n er ate,   d is tr ib u te,   an d   r eg u late  t h e  p o w er   f lo w   o n   n a t io n al,   r eg io n al  a n d   lo ca l scale   [ 1 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   2 0 2 1   :   6 5 7   -   6 7 2   658   I n   th is   co n tex t,  m icr o g r id s   ar e  m o d er n   p o w er   s u p p l y   n et w o r k s ,   w h ich   ar e  s m a ll - s ca le   v er s io n s   o f   th e   ce n tr alize d   elec tr icit y   s y s te m s ,   an d   ar e  d esig n ed   to   p r o v id e  p o w er   f o r   s m all   co m m u n i ties .   Mic r o g r id s   co n s is t   o f   d is tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s   ( DE R s ) ,   E SS   a n d   co n tr o llab le  lo ad s ,   w h ich   ca n   eit h er   b e  co n n ec ted   to   th e  g r id   ( g r id - co n n ec ted   o p er atio n )   o r   b e  is o lated   f r o m   i t  ( is lan d ed   o p er atio n ) .   T h is   cr u cial   f u n ctio n alit y   p r o v id es   t h e  m ea n s   to   in cr ea s e  th e  p o w er   q u alit y   o f   s u p p l y   an d   i m p r o v e  lo ca l  r eliab ilit y .   I n   ad d itio n ,   lo w   in v est m e n t   co s ts ,   r ed u ce d   ca r b o n   e m is s io n s   a n d   e n er g y   lo s s es  ca n   al s o   co n tr ib u te  to   th e  b e n e f its ,   a s   w ell   as  r o b u s tn e s s   an d   r esil ie n ce ,   k e y   f ea t u r es  o f   m icr o g r id   s y s te m s ,   f u r t h er   en h a n ci n g   th e ir   o p er atio n .   Mic r o g r id s   h a v e  b ee n   tech n icall y   in v est ig ated   i n   th e  s ev er al  r ev ie w   p ap er s   [ 2 - 4 ] .     Gen er all y ,   t h e  p r o p o s ed   ar c h itect u r es   f o r   m icr o g r id s   ar e  m ai n l y   t h r ee :  AC - m icr o g r id s ,   DC - m icr o g r id s ,   a n d   h y b r id   A C /D C   m icr o g r id s   [ 3 - 5 ] .   W h ile  AC   m icr o g r id s   h a v e  m o r e  ca p a cit y ,   co n tr o llab ilit y   an d   f le x ib ilit y ,   D C   m icr o g r id s   h av e  h ig h er   s y s te m   ef f icie n c y ,   lo w er   co s t  an d   s y s te m   s ize  b ec au s e  o f   t h e   ab s en ce   o f   t h e  D C / AC   in v er t er s .   H y b r id   AC /D C   ar ch itect u r e  h as   ad v a n tag e s   o f   b o th   AC   an d   D C   m icr o g r id   ar ch itect u r es,  s u c h   as   m in i m u m   n u m b er   o f   in ter f ac e  ele m e n ts ,   ea s ier   i n te g r atio n   o f   DE R s ,   r ed u ce d   co n v er s io n   s ta g es,  e n er g y   lo s s es a n d   to tal  co s ts ,   an d   h ig h er   r eliab ilit y   [ 6 - 9 ] .   M i c r o g r i d s   g en e r at e ,   d is t r i b u t e  a n d   r eg u l at e   th e  p o w e r   f l o w   t o   c o n s u m e r s   o n   a   l o c a l   d im en s io n .   en e r g y   m an ag em en t   s y s tem s   ( E MS )   a r e   em p l o y e d   t o   u n d e r t ak e   th e   e s s en ti a l   r o l e   o f   p r o v i d in g   s t a b l e ,   r e li a b l e   an d   s u s ta in a b l e   m i c r o g r i d   o p e r a t i o n ,   a s   w e ll   a s   o th e r   g o a ls   s u ch   a s   m i n im i zi n g   c o s t s   an d   f u e l   co n s u m p ti o n   [ 1 0 - 1 4 ] .   E M S   f o r   m i c r o g r i d s   ca n   b e   d i v i d e d   i n t o   2   c o n f ig u r a ti o n s :   ce n tr a l i z e d   [ 1 5 - 1 7 ]   an d   d e c en t r al i ze d   [ 1 8 - 2 1 ] .     D e s p it e   th e   m an y   a d v an t ag es   o f   m i c r o g r i d s ,   th e r e   a r e   s ti l l   m a jo r   c h a ll en g e s / b a r r i e r s   t o   ad d r e s s   w h en   c o n n e c ti n g   m ic r o g r i d   s y s t e m s   t o   th e   d is t r i b u t i o n   g r i d   [ 2 2 ,  2 3 ] .   Pe n e t r at i o n   o f   R E S   t o   th e   g r id   c a n   c au s e   s e r i o u s   p r o b l em s   b e c au s e   o f   th ei r   in t e r m it t en t  an d   v o l a ti l e   n at u r e   [ 2 4 ] .   M o r e o v e r ,   b e ca u s e   o f   th e  v a r i o u s   an d   h e t e r o g en e o u s   c o m p o n en ts   u s e d   i n   l a r g e - s c a l e   m ic r o g r i d s ,   c o m p a ti b i l ity   p r o b l em s   b e tw ee n   c o m p o n en t s   a r e  o f t en   o b s e r v e d .   Pr o t e c t i o n   i s s u es   a r e   a l s o   o n e   o f   th e   s ig n if ic a n t   ch al l en g e s .   T h e   ch a r a ct e r i s ti c s   o f   p r o t e c t i o n   s ch em e s   in   m i c r o g r i d s   a r e   d i f f e r en t   f r o m   th o s e   o f   t r a d it i o n a l   d i s t r i b u ti o n   s y s t em s ,   w h e r e  d i f f e r en c es   i n   th e  c o n f ig u r a t i o n   a p p li e d   a r e   a ls o   id e n t if i e d   a c c o r d in g   t o   th e   o p e r a t i o n   m o d e   ( g r i d - c o n n e c t e d   o r   i s l an d e d )   [ 2 5 - 2 9 ] .   T ak in g   i n to   co n s id er atio n   all   o f   th e  ab o v e  it  is   e v id en t  t h at  m icr o g r id s   ar e  an   a r ea   o f   ex te n s iv e   r esear ch ,   an d   s tan d ar d ized   s o lu tio n s   th a t  ca n   b e  ea s il y   ad a p ted   to   all  k in d s   o f   lo ca l  co n d itio n s   o f   d e m a n d   r eq u ir e m en ts   a n d   r eso u r ce   a v ailab ilit y   d o   n o t  e x i s t  y e t.  P ar ticu lar l y   o v er   t h e  last   y ea r s ,   t h er e  is   an   i n cr ea s i n g   in ter est  a m o n g s t  t h e  r e s ea r ch   s o ciet y   to   ex p lo r e  an d   ex p lo it  th e  b en e f its   a n d   o v er co m e  t h e  b ar r ier s   f o r   in te g r atin g   m icr o g r id s ,   esp ec i all y   i n   t h e  co n te x t  o f   th e   s m ar t  g r id   ( SG) .   Du e  to   th i s   r ea s o n ,   h i g h er   ed u ca tio n   u n i v er s i t y   m ai n   ca m p u s es   at  MC A ST   ( Ma lta)   an d   GJ U  ( J o r d an )   ar e  ch o s en   as  p ilo ts   f o r   th e  d ev elo p m en t   o f   m icr o g r id s ,   w h ich   ca n   b e  u til i ze d   as liv i n g   lab o r ato r ies f o r   r esear ch   p u r p o s es [ 3 0 ] .     T o   a v o i d   t h e s e   ch a ll en g e s   in   r e a l   s it e   im p l em en t at i o n ,   r e a l   t im e   d ig i ta l   s im u l a t i o n s   a r e   u s ed   t o   t e s t   th e  c o n t r o l   d es ig n ,   in v e s t ig at e   c o m p o n e n t s   a n d   i ts   c o m p a t i b il i ty   w i t h   e a ch   o th e r   an d   p r o v i d e   an   o p p o r t u n i ty   t o   m ak e  c h an g es   in   t h e   s y s t em   b ef o r e   th e   ass em b ly   o r   s t a r t - u p   p r o c ess .   T h e   v a r i o u s   r e al - t im e  t es t in g   a p p r o a c h es   th at   a r e  u s e d   f o r   m i c r o g r i d s   a r e   m a in ly   th r e e :   p u r e ly   s o f tw a r e   r e al - t im e   d ig it a l   s im u l at i o n   ( R T S ) ,   h a r d w a r e   in   th e   l o o p   ( H I L )   an d   p o w e r   H I L   ( PH I L )   [ 3 1 ,  3 2 ] .   I n   t h e   p u r e   s o f tw a r e   R T S ,   t h e r e   is   n o   in t e r ac t i o n   w it h   an y   h a r d w a r e   an d   t h e   w h o l e   s y s t em   i s   o p e r at e d   in   t h e   d i g i t al   s im u la t i o n   en v i r o n m en t .   On   th e   c o n t r a r y ,   b o th   s o f tw a r e   an d   h a r d w a r e  a r e   n e e d e d   f o r   H I L .   T h u s ,   r esu l ts   o b t a in e d   f r o m   th e   s im u l a to r   a r e   m o r e   c l o s e   t o   r e a l   s i t e   r e s u l ts .   On   th e   o th e r   h an d ,   PH I L   o p e r a t es   s en d in g   o r   a b s o r b i n g   t h e   p o w e r   r e q u i r e d   b y   th e   d ev i c es   u n d e r   t es t   ( D U T ) .   W h en   d o in g   t h is ,   p o w e r   am p l if i e r s   a r e   n e ed e d   b e tw e en   th e   a c tu al   s y s t em   an d   t h e   r e a l - t im e   s im u l a t o r   [ 3 3 ,   3 4 ] .   T h e r e   a r e   s ev e r a l   c o m p an i es   s e r v in g   th e   r e a l - t im e   s im u l at o r   m a r k et  s u ch   as   O P A L - R T   T e c h n o lo g i es   [ 3 5 ] ,   R T D S   T e c h n o l o g i es   [ 3 6 ] ,   T y p h o o n   H I L   [ 3 7 ]   an d   N a ti o n a l   I n s t r u m en ts   [ 3 8 ,  3 9 ] .   I n   th i s   s t u d y ,   w e  co n s id er   a  p ilo t  m icr o g r id   d esi g n   t h at  co n s is t s   o f   p h o to v o ltaics,   s ta n d b y   d i esel  g en er ato r s ,   a n d   b ac k u p   E SS .   I t  is   an a l y ze d   b o th   in   g r id - co n n ec ted   an d   is l an d ed   o p er atio n .   T h e   d e s i g n   o f   th e   m i c r o g r i d s   p e r f o r m e d   o n   th e   O P A L - R T   /   R T - L A B   p l a tf o r m .   T h e   m ai n   c o n t r i b u ti o n   o f   th is   p a p e r   is   t o   p r e s en t   th e   m o d e l in g   o f   th e  tw o   m ic r o g r i d   s y s tem s   u n d e r   v a r i o u s   s ce n a r io s   an d   t o   s im u l a te   in   r e a l - t im e   t h e   MCA S T   a n d   GJU   p i l o t   m i c r o g r i d s   b u il d in g   u p o n   ex i s t in g   d a t a   f r o m   e ac h   o n e   Ou r   d ig it a l  s im u l at i o n   in   r e a l   tim e   d em o n s t r a t e   th e   r o b u s t   p e r f o r m an c e   o f   t h e   p r o p o s e d   s y s tem   [ 4 0 ] .   T h e   p r e s e n t e d   w o r k   is   p a r t   o f   th e  m u l t i - s t ak eh o l d e r   c o l l a b o r a ti v e   p r o je c t   “ 3 DM ic r o G r i d ” ,   f in an c e d   th r o u g h   th e   E R A N E T M E D  i n it i at iv e   o f   th e  E U .   I ts   o b je c t i v e   is   t o   p r o p o s e   n e w   m i c r o g r i d   m o d e ls   w ith   en h an c e d   p e r f o r m an c e .   T h is   is   a c h ie v e d   b y   in n o v a t iv e   c o n t r o l   m et h o d o l o g i es   w h ic h   en s u r e   s t a b l e   an d   s m o o t h   o p e r at io n ,   e i th e r   i n   g r i d - c o n n e c t e d   o r   is l an d e d   m o d e ,   m a x im iz e   R E S   i n t eg r a t i o n   an d   im p r o v e   r e l i a b i l ity   a n d   p o w e r   q u a li ty .   T h e   r e s t   o f   t h e   p a p e r   i s   o r g a n i z e d   a s   f o l l o w s :   S e c t i o n   2   e x p l a i n s   t h e   a r c h i t e c t u r e s   o f   t h e   p r o p o s e d   m o d e l ,   i n c l u d i n g   M C A S T   a n d   G J U   p i l o t s .   S e c t i o n   3   d e s c r i b e s   t h e i r   c o m p o n e n t   m o d e l s .   R e a l   t i m e   d i g i t a l   s i m u l a t i o n   i s   d e s c r i b e d   i n   S e c t i o n   4 .   T h e   r e s u l t s   a n d   a n a l y s e s   o f   t h e   s c e n a r i o s   a c c o r d i n g   t o   t h e   r e a l - t i m e   d i g i t a l   s i m u l a t i o n   o f   t h e   M C A S T   a n d   G J U   m i c r o g r i d s   a r e   d i s c u s s e d   i n   S e c t i o n   5 .   F i n a l l y ,   S e c t i o n   6   p r e s e n t s   t h e   c o n c l u s i o n s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Mo d elin g   a n d   r ea l time   d ig ita l   s imu la tio n   o f m icro g r id s   fo r   ca mp u s es Ma lta   a n d   J o r d a n …   ( S id a h med   K h ia t )   659   2.   M CAST   AND  G J U  M I CRO G RI D  P I L O T S D E SCR I P T I O N    T o w ar d s   b etter   u n d er s ta n d in g   th e  e x a m i n ed   s c e n ar io s   a n d   co n f i g u r atio n s ,   th is   s ec tio n   p r esen ts   i n   d etail  th e  to p o lo g ies  o f   t h e  t w o   p ilo ts .   A s   alr ea d y   s tated ,   th e  d esi g n ed   m icr o g r id s   ar e   b ased   o n   r ea l - li f e  p r em i s es  th at   h a v e  b ee n   d esi g n ed   to w ar d s   o p er atin g   as  f u ll y   f u n ctio n al  m icr o g r id s .   T h e  s i m u lated   s ce n ar io s   ar e  s y n t h e s ized   f r o m   r ea l - d ata   ex tr ac ted   f r o m   t h e  ac tu al  i n f r astru ct u r e.     B u s i n ess   s ce n ar io s   an d   tech n i ca l  u s e  ca s es  ar e  d ev elo p ed   to   co v er   b asic  m icr o g r id   f u n ctio n alitie s   f o r   th e  MC AST   an d   GJ U   p ilo t  s i tes.  T h e  aim   is   to   d eliv er   a  h y b r id   co n tr o l   ar ch itect u r e  th at   in co r p o r ates  b o th   ce n tr alize d   an d   d ec en tr alize d   p r in cip les  in   a  m u l ti - ag e n t  s c h e m e  [ 4 1 ,   4 2 ] .   T h e  co n ce p tu al  ar ch itect u r e,   b ased   o n   3 - lev e l  h ier ar ch ical  co n tr o l  r eq u ir e m e n ts ,   is   t h o r o u g h l y   m o d elled .   T h en ,   d if f er e n t  s ce n ar io s   ar e  ex ec u ted   in   r ea l - t i m e  d i g ital s i m u lat io n .     2 . 1 .     M CAST   m icro g rid pilo t   des cr iptio n   T h e   p i l o t   m i c r o g r i d   w i l l   c o v e r   t h e   p a r t   o f   M C A S T   c a m p u s   w h i c h   c o n s i s t s   o f   t h r e e   b u i l d i n g s   ( D ,   F ,   a n d   J )   a n d   a n   u n d e r g r o u n d   c a r   p a r k   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   T h e   c u r r e n t   e l e c t r i c a l   n e t w o r k   o f   t h e   M C A S T   p i l o t   a r e a   c o n s i s t s   o f   tw o   s u b s t a t i o n s   ( S S 1   f o r   J   a n d   S S 2   f o r   D   a n d   F ) .   E v e r y   s u b s t a t i o n   i s   s e p a r a t e d   i n t o   tw o   p a r t s :   o n e   f o r   t h e   h i g h   v o l t a g e   ( H V )   s w i t c h g e a r   a n d   t r a n s f o r m e r s   a n d   a n o t h e r   o n e   f o r   t h e   l o w   v o l t a g e   ( L V )   s w i t c h g e a r   [ 3 0 ,   4 0 ] .     T h e r e   a r e   6 3 . 2 4   k W p   P V   s y s t e m s   i n s t a l l e d   o n   t h e   t h r e e   b u i l d i n g s   ( D ,   F   a n d   J ) .   S o   f a r ,   a   2 1 . 1 2   k W p   P V   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   L V   s y s t e m   i n   B l o c k   J   ( S S 1 ) .   A n o t h e r   tw o   f a c i l i t i e s   w i t h   2 1 . 1 2   k W p   a n d   2 1   k W p ,   l o c a t e d   o n   t o p   o f   B l o c k   D   a n d   B l o c k   F ,   r e s p e c t i v e l y ,   w i l l   b e   c o n n e c t e d   v e r y   s o o n   t o   S S 2 .   F i g u r e   2   d i s p l a y s   t h e   m i c r o g r i d   p i l o t .             Fig u r e  1 .   A er ial  v ie w   o f   M C AST   b u ild in g s   b ei n g   p r o p o s ed     Fig u r e  2 .   MC A ST   ca m p u s   ca s e  s tu d y -   m icr o g r id   p ilo t       T h e  b u ild in g   m an a g e m e n t  s y s te m   ( B MS)   ( is   d e v elo p ed   u s in g   T r en d   9 6 3   Ser v er   P ac k ag e  u s i n g   T r en d   I Q4 E   c o n tr o ller )   f o r   th e  p ilo t  b u ild in g s   is   alr ea d y   co llecti n g   en er g y   d ata.   T o   s u p p o r t  r ea l - ti m e   m icr o g r id   o p er atio n ,   th e  in f r a s tr u ct u r e  h as  alr ea d y   b ee n   d esig n ed   an d   cu r r en tl y   b ei n g   d ep lo y ed   to   s u p p o r t  o p en - p r o to co l  g ate w a y s ,   w h i ch   ar e  i n   t u r n   „ li n k ed ‟   to   t h e  m ai n   co n tr o ller .   T h is   i n c o r p o r ates  s tan d ar d   p r o to co ls   an d   d r iv er s ,   s u c h   a s   Mo d b u s   ( b o th   R T U  an d   T C P /I P ) ,   B ac n et  I P   an d   L o n ,   all  o f   w h ich   w ill  b e  r eq u ir ed   to   en ab le  in ter ac tio n   b et w ee n   s y s te m s   [ 4 0,   4 1 ] .   T h r o u g h   th e s e  in ter f ac es,  d ata  is   g ath er ed   f r o m   ea c h   s y s te m ,   a s   s h o w n   i n   Fi g u r e  3 .   A d d itio n al  d ata  ca n   b e  ad d ed   i n   th e  f u tu r e  as  n ec es s ar y .   E v er y   b u ild i n g   i s   eq u ip p ed   w ith   a  B MS  to   co n tr o l  th e  lo ad s   ( HVAC,  lig h t s ,   etc. )   in   f lo o r   lev el  b u t  n o t  all   o f   th e m   lo g   th e   d ata.   I n   o r d er   to   s o l v e  t h is   p r o b le m ,   t h e  lo ad s   ar e  ca te g o r ized   ac co r d in g   to   t h eir   f u n ctio n alit y   i n to   f o u r   t y p es :  o f f ice s ,   cla s s r o o m s ,   lab s   a n d   s er v ices.   T h en ,   t h e  c o n s u m p t i o n   p er   m 2   o f   ea ch   t y p e  is   ca lc u lated   an d   ag g r eg a ted   v alu e s   f o r   ea ch   b u i ld in g   ar e  ex tr ac ted   to   cr ea te  th e  v ar io u s   lo ad   p r o f iles .     2 . 2 .    G J U  m icro g rid pilo t   de s cr iptio n   T h e  m icr o g r id   p ilo t  w ill  co v e r   th e  w h o le  ca m p u s   o f   GJ U  w h ic h   co n s i s ts   o f   th ir teen   b u i ld in g s   p lu s   a n o th er   t h r ee   u n d er   co n s tr u cti o n .   T h e  m ai n   s ta tio n   co n tai n s   t w o   3 3 /1 1   KV  tr an s f o r m er s .   E v er y   o n e  o f   w h ic h   f ee d s   th r ee   1 1 /0 . 4   KV  tr an s f o r m er s   lo ca ted   ar o u n d   th e  ca m p u s   f ee d in g   all  th e  b u i ld in g s .   I n   to tal,   th er e  ar e  s ix   tr an s f o r m er s   i n   a  lo o p   co n f ig u r atio n   ar o u n d   th e  ca m p u s   to   in cr ea s e  th e  r eliab ilit y   o f   t h e  s y s te m ,   s ee   Fi g u r e  4 .   T h e  m icr o g r id is   e x p ec ted   to   u s e  f o u r   s o u r ce s   o f   elec tr ici t y   ( Utilit y   g r id ,   P V  s y s te m ,   d iesel   g en er ato r   an d   E SS )   i n   o r d er   to   m ee t  t h e   d e m an d   in   th e   ca m p u s   w h ile  ac h iev in g   h i g h   r eliab il it y   a n d   lo w   o p er atin g   co s t.  Fig u r e  5   s h o w s   t h e  GJ U  ca m p u s   m icr o g r id   p ilo t   [ 41 - 4 3 ] .   E v er y   b u ild i n g   is   eq u ip p ed   w it h   a   B MS  to   co n tr o l   th e  lo ad s   ( H V A C ,   li g h t s ,   etc. )   in   f lo o r   le v el  b u t  n o t  all   o f   t h e m   lo g   t h e  d ata.   I n   o r d er   to   s o lv e  t h i s   p r o b le m ,   th e  lo ad s   ar e  ca teg o r ized   ac co r d in g   to   t h eir   f u n c tio n ali t y   in to   f o u r   t y p e s :  o f f ice s ,   cla s s r o o m s ,   lab s   a n d   s er v ices.   T h en ,   t h e  co n s u m p ti o n   p er   m 2   o f   ea c h   t y p e  i s   ca lc u lated   a n d   ag g r eg a ted   v al u es   f o r   ea ch   b u ild i n g   ar e   ex tr ac ted   to   cr ea te  th e  v ar io u s   lo ad   p r o f iles .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   2 0 2 1   :   6 5 7   -   6 7 2   660       Fi g u r e  3 .   B u ild in g   m a n ag e m e n t s y s te m   o v er v ie w             Fig u r e  4 .   Dis tr ib u tio n   o f   GJ U  b u ild in g s   a n d     elec tr ical  n et w o r k     Fig u r e  5 .   GJ U  ca m p u s   m icr o g r id   p ilo t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Mo d elin g   a n d   r ea l time   d ig ita l   s imu la tio n   o f m icro g r id s   fo r   ca mp u s es Ma lta   a n d   J o r d a n …   ( S id a h med   K h ia t )   661   3.   M O DE L I N G   M I CRO G R I D   SYST E M S CO M P O NE NT S    I n   o r d e r   t o   b e   a b l e   t o   m o d e l   t h e   m i c r o g r i d   a n d   p e r f o r m   a   d i g i t a l   s i m u l a t i o n   i n   r e a l   t i m e ,   w e   f i r s t   m o d e l e d   t h e   m i c r o g r i d   c o m p o n e n t s   s u c h   a s :   a )   b u i l d i n g   m o d e l ,   b )   P V   s y s t e m   m o d e l ,   c )   E S S   m o d e l ,   a n d   d )   d i e s e l   g e n e r a t o r   m o d e l ,   f o r   b o t h   M C A S T   a n d   G J U   p i l o t   m i c r o g r i d s ,   i n   d i s c r e t e   t i m e   E M T   s im u l a t i o n   m o d e l s   [ 4 4 - 4 6 ] .     3 . 1 .     B uil din g   m o del   T h e   b u i l d i n g   m o d e l   i s   a   T h r e e - p h a s e   l o a d   m o d e l   ( 4 - w i r e )   a n d   d e p e n d s   o n   t h e   s e a s o n a l   l o a d   p r o f i l e s ,   F i g u r e   6 .   I n   t h i s   b l o c k ,   t y p i c a l   l o a d   p r o f i l e s   a r e   u s e d   a n d   m u s t   b e   u p d a t e d   a c c o r d i n g   t o   t h e   M C A S T   a n d   G J U   m e a s u r e m e n t s   [ 4 1 - 4 6 ] .   T h e   l o a d   m o d e l s   a r e   m o d e l e d   a s   i d e a l   c u r r e n t   s o u r c e s   w h e r e   t h e   a b s o r b s   c u r r e n t   e n s u r e s   t h a t   f o l l o w s   t h e   l o a d   p r o f i l e   c o n s u m p t i o n   a c c o r d i n g   t o   t h e   e x i s t i n g   v o l t a g e   c o n d i t i o n s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6.                     Fig u r e  6 .   B u ild in g   m o d el  –   co n tr o llab le  an d   u n co n tr o llab le  l o ad s       3. 2 .    PV   m o del   T h e  P V  s y s te m   m o d el  i s   b u il t   u s i n g   Ma tlab /Si m u li n k   an d   it   co n tain s   a  3 - w ir e  in ter co n n e ctio n .   T h e  p r o d u ctio n   o f   p o w er   ( P P V)   d ep en d s   o n   th e  s o lar   ir r ad iatio n   f o r   2 4 h   ( ev er y   1 s ) ,   th e  te m p er atu r e  o f   th e   en v ir o n m e n t  a n d   co n f i g u r atio n   o f   t h e  P V  p an els.  T o   en ab l e  th e  ap p r o p r iate  o p er atio n   o f   th e  P V  s y s te m ,   a n   ad v an ce d   m o d el  f o r   th e  g r id   s id e  co n v er ter   ( GSC )   h a s   b ee n   d ev elo p ed .   A s   s h o w n   i n   Fi g u r e  7   t h e  GS C   i s   m an a g ed   b y   it s   co n tr o ller   b ased   o n   a   s y n ch r o n iza tio n   m e t h o d ,   a  P Q  co n tr o ller ,   a  c u r r e n t  co n tr o ller   an d   a   m ax i m u m   p o w er   p o in t  tr ac k er   ( MP PT )   an d   a  Q - p r o f i le  u n it  ac co r d in g   to   [ 4 4 - 4 8 ]   T h e  h ig h - lev e l   co n f i g u r atio n   o f   t h e  P V  s y s te m   ca n   b e  m o d i f ied   b y   t h e  u s er   an d   th e   P V  s y s te m   is   ab le  to   p r o v id e   v o ltag e - r ea ctiv e  p o w er   s u p p o r t in to   th e  g r id   d u r in g   v o lta g e  s a g   ev e n ts .           Fig u r e  7 .   P V  s y s te m   m o d el       3. 3 .    B a t t er y   ener g y   s t o ra g e   s y s t e m   m o del   T h e  b atter y   e n er g y   s to r ag e  s y s te m   ( B E SS )   m o d el  is   d esig n ed   in   a  s i m i lar   w a y   w it h   t h e  P V  m o d el  [ 4 4 - 4 6 ] ,   it  co n tain s   a  g r id - tie d   in v er ter   w i th   3 - w ir e  in ter co n n ec t io n   w h ile  th e  c h ar g i n g   an d   d is ch ar g i n g   r ate  ( k W )   d ep en d   o n   th e  r atin g   o f   t h e  in v er ter   an d   t h e  ch ar ac ter is tics   o f   t h e  s to r ag e  d e v ic e.   T h er e  ar e  t w o   w a y s   f o r   I d e a l   C u r r e n t   S o u r c e s c a b n P o w e r   M o d e l * * * () () () a pr ofi le b c Pk P P k Pk      * * * () () () a pr ofil e b c Qk Q Q k Qk      ˆ L dq i ( , , , ) prof i l e prof i l e d q f P Q v v gr id v P L L ˆ () La ik ˆ () Lb ik ˆ () Lc ik () gri d k ( ) , ( ) dd v k v k d q a b c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   2 0 2 1   :   6 5 7   -   6 7 2   662   m an a g i n g   t h e  E S S.  T h e  f ir s t  o p tio n   is   to   allo w   t h e  B E SS   to   au to n o m o u s l y   s c h ed u le  it  o p er atio n   d u r i n g   a  d a y   in   o r d er   to   m a x i m ize  its   p r o f it  co n s id er in g   a  v ar iab le  p r icin g   s ch e m e   F ig u r e  8 .   T h e  s ec o n d   o p tio n   is   to   ex ter n al l y   m a n ag e  t h e  s ch ed u lin g   o f   t h e  B E SS   b y   s et - p o in t   s en d   b y   a n   e x ter n al  co n tr o ll er   w h ich   co n s id er s   m ax i m izin g   th e   s el f - co n s u m p t io n   o f   t h e  m icr o g r id .   I t   s h o u l d   b e  n o ted   t h at  th e   B E SS   h as   b ee n   d esi g n ed   in   a   w a y   it o p tio n all y   p r o v id e  r ea ctiv e  p o w er   s u p p o r t d u r in g   v o lt ag e  s a g .           Fig u r e  8 .   B atter y   e n er g y   s to r ag e  s y s te m   ( B E SS )   b lo ck       3. 4 .    Diesel g ener a t o r  m o del   Diesel  g en er ato r   is   ac tu al l y   o n e  o f   t h e  m o s t  i m p o r tan t   co m p o n en ts   o f   t h e  m icr o g r id ,   s in ce   it  w ill   o p er ate  as  th e   m aster   i n   ca s e   o f   i s la n d in g .   T h e  g en er ato r   i s   s i m u lated   b ased   o n   t h e  s i x t h - o r d er   s tate   s p ac e   m o d el.   Fo r   th e  s tab le  an d   co n tr o llab le  o p er atio n   o f   th e  m icr o g r id ,   th e  d iesel  g en er ato r   is   e q u ip p ed   w it h   lo ca l   co n tr o ller s   an d   m o r e  s p ec i f ica ll y ,   an   AC 5 A   e x citer   an d   a  s p ee d   r eg u lato r   b ased   o n   th e  i s o ch r o n o u s   g o v er n o r   m o d el.   Fi g u r e  9   illu s tr ates  th e  d iesel  en g i n e  m o d el  [ 4 4 - 4 6 ] .   Fu r th er m o r e,   th e  g o v er n o r   co n tr o ller   is   co n s tr u cted   to   ab le  to   ch a n g e  th e  g e n er ato r ‟ s   ac t iv e   p o w er   o u tp u t  ac co r d in g   to   s et  p o in t s ,   w h ich   ca n d er iv e   f r o m   t h e  m icr o g r id   ce n tr al  co n tr o ller   f o r   a  p r o p er   en er g y   s ch ed u lin g   d u r i n g   t h e  i n ter co n n ec ted   m o d e.           ( a)     ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  9 .   ( a)   Mo d el  o f   th e  d ies el  g en er ato r ,   ( b )   ex citer   AC 5 A ,   an d   ( c)   s p ee d   r eg u lato r   m o d e l   Ka Σ ω r ef ω Σ 1 1 G Ts 1 1 CH Ts P s et - p o i n t T m a x T m i n T o r q u e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Mo d elin g   a n d   r ea l time   d ig ita l   s imu la tio n   o f m icro g r id s   fo r   ca mp u s es Ma lta   a n d   J o r d a n …   ( S id a h med   K h ia t )   663   3. 5 .    Co m plet e  m o de l o f   m ic ro rids   M CAST   a nd   G J U   Af ter   i m p le m e n ti n g   all  t h ese   m icr o g r id   s y s te m s   co m p o n e n ts   m o d els,  th e  m o d els  ar e  co m b i n ed   to g eth er   to   f o r m   a  co m p lete  MC A ST   an d   GJ U  m icr o g r id   s y s te m   w i th   g r id   co n n ec ted   an d   is lan d ed .   On   th e   co m p lete  m o d el  o f   MC AST   m icr o g r id   w e  h a v e  o n e  r en e wab le  en er g y   s o u r ce   ar e  in cl u d ed   t w o   P Vs  s y s te m   m o d el  i n s tal led   in   b u ild in g   D  an d   F  an d   o n e  in   b u ild in g   J   w i th   a  6 3 . 2 4   k W p   t o tal  en er g y   g en er atio n .   W e  h av e   also   o n e  B E SS   an d   d iesel  g e n er ato r   o n   b u ild in g   D  an d   F  an d   o n e  d iesel  g e n er ato r   o n   b u ild in g .   L o ad s   ar e  b ased   o n   th e  ac tiv e  a n d   r ea ctiv e   p o w er   d ata  p r o v id ed   b y   M C A ST   [ 4 0 ,   49 ] .     On   t h e  co m p lete  m o d el   o f   GJ U  m icr o g r id   w e  h av e  a ls o   o n e  r en e w ab le  e n er g y   s o u r ce   ar e  in cl u d ed   o n e  P V  s y s te m   m o d el  in s talle d   in   b u ild i n g s   ( B , D, E , F)  w it h   a  3 2 0   k W p   to tal  en er g y   g e n er atio n .   W e  h a v e  o n e   b atter y   s to r ag e  s y s te m   in   b u il d in g s   ( B , C , D)   an d   6   d iesel  g en er ato r s   o n e  in   ea ch   b u i ld in g .   L o ad s   ar e  th e  ac tiv e   an d   r ea ctiv e  p o w er   d ata  p r o v i d ed   b y   GJ U  [ 4 3 ] .   Si m u latio n   o f   th e   s y s te m   u s i n g   t h e  M A T L A B /Si m u li n k   to o l  [ 4 4 - 4 6 ] ,   th e  p o w er s   m ea s u r e m en ts   ar e  d is p la y ed   an d   o b s er v e d   as  ex p lain ed   in   t h e  r ea l - ti m e   d ig ital  s i m u latio n   in   Sectio n   5.       4.   RE A L   T I M E   SI M UL AT I O N   T h e  o b j ec tiv e  o f   t h e  r ea l - ti m e  s i m u lato r   is   to   test   th e   d if f er en t  elec tr ical  eq u ip m e n t   in   th e  m o s t   n atu r al   p o s s ib le  co n d itio n s :  a s   if   th e y   w er e  co n n ec ted   to   t h e  r ea l  p h y s ica l  s y s te m s   as s o ciate d   w it h   t h e m .   T h er ef o r e,   th e  r ea l - ti m e  s i m u lato r   m u s t  r ep r o d u ce   as  cl o s el y   as  p o s s ib le  t h e  d y n a m ic  b eh av io r   o f   t h e  elec tr ical  s y s te m   u n d er   co n tr o l  [ 3 6 ] .   T h e  r ea l - ti m e  d ig ital  s i m u latio n   o f   t h e  elec tr ical  s y s t e m   to   b e  co n tr o lled   p ass es t h r o u g h   d if f er e n t p h ase s :   a)   A   m o d elin g   p h as e  t h at  co n s is t s   in   t h e  p u tti n g   o f   eq u atio n   o f   th e  s y s te m .     b)   Desig n   a n   alg o r it h m ic  s p ec if ic atio n   ( ch o ice  o f   s a m p li n g   p er i o d ,   d is cr etiza tio n   an d   q u an ti f i ca tio n ) .   c)   Fin all y ,   a  p h ase  o f   r ea l  -   ti m e  i m p lan ta tio n .       4 . 1 .    H a rdwa re   a nd   s o f t w a re   a rc hite ct ure   T h e  h ar d w ar e  eq u ip m e n t  i n s ta lled   in   o u r   S C A MRE  lab o r ato r y   co n s i s ts   o f   t w o   co n n ec ted   s i m u lato r s ,  th e  w an d a - 4 u   a n d   th e  OP - 5 6 0 0   as  s h o w n   in   F ig u r e  1 0 .   T h e  w a n d a - 4 u   tar g et  h as  t w o   C P U  p r o ce s s o r s   in cl u d in g   2   e n ab led   co r es  a n d   1 6   I   /Os ,   a n d   t w o   C P Us   i n clu d in g   2   en ab led   co r es   an d   1 6   I /Os ,   f o r   th e   OP - 5 6 0 0 .   T h e  m ai n   r o le  o f   t h e  t ar g et  i s   t h e  e x ec u tio n   o f   d if f er en t  co m p u tatio n   s u b s y s te m s .   T h e  co m p u tatio n   s u b s y s te m   w i ll  b e  ex ec u ted   in   r ea l - t i m e  ( o r   ac ce ler ated   s im u latio n   m o d e)   o n   a  C P U  co r e  o f   th e  r ea l - ti m e   tar g et.   T h e  d ev elo p m e n t,  ed itin g ,   v er i f icat io n   an d   co m p ilati o n   o f   m o d els  ar e  d o n e  o n   th e  h o s t  co m p u ter .   I ts   s ec o n d   m is s io n   i s   to   f u n ctio n   as  a  co n s o le  o r   co m m an d   p o s t  in   c h ar g e  o f   co n tr o l  an d   o b s er v atio n   d u r in g   t h e   s i m u lat io n .   E th er n et  p r o to co l  is   u s ed   to   co m m u n icate   b et w ee n   h o s t s   an d   tar g ets.  T h e  d ata  b etw ee n   co m p u tatio n   s u b s y s te m   an d   G UI   s u b s y s te m   is   e x c h an g ed   as y n c h r o n o u s l y   th r o u g h   th e  T C P   / I P   lin k .   A ll   m o d el s   s t u d ied   ar e  m o d e led   an d   d ev elo p ed   in   th e   Ma tl ab / Si m u li n k   en v ir o n m e n t.  R T - L A B   is   a   g r ap h ic  p latf o r m   t h at  allo w s   m ak in g   4   m ai n   p r o ce s s es:  ed it  m o d els  u n d er   Si m u li n k   d ir ec tl y   v ia  R T - L A B ,   co m p ile  ( co n s i s t  to   tr an s f o r m   Si m u li n k   m o d el  i n to   a  r ea l  ti m e  ap p licatio n ) ,   lo ad   an d   ex ec u te  t h e  d ig ital   s i m u lat io n   o n   t h e  r ea l - ti m e  tar g ets.   Mu lti - p r o ce s s o r   o p er atin g   m o d e  en ab les  r ea l - ti m e  s i m u lati o n s   o n   R T - L A B   p latf o r m .   T h e  o v er al l   p u r p o s e  is   to   s ep ar ate  a  co m p lex   s y s te m   to   s o m e  s i m p le  s u b s y s te m s   a n d   d o   p ar allel  o p er atio n s   in   m u ltip r o ce s s o r .   R T - L A B   co n n ec ts   p h y s ical   d ev ice s   to   t h e  s i m u latio n   s y s te m   to   m ak e   th e   s i m u lat io n   clo s er   to   re alit y   an d   g et  m o r e  r ea lis tic  r esu lt s   [ 50 ,   51 ] .             Fig u r e  1 0 .   R T - L A B   s i m u la to r   ar ch itect u r e  ( SC A M R E   L ab o r ato r y )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   2 0 2 1   :   6 5 7   -   6 7 2   664   5.   I M P L E M E NT AT I O N,   R E S UL T S AN D  D I SCU SS I O N   Fo r   b etter   v is ib ilit y   o f   th e  p r o j ec ts   p r esen ted ,   it  is   m a n d at o r y   to   r ea lize  a  m icr o g r id   m o d el  an d   to   s i m u late  i t  in   r ea l - ti m e  w it h   t h e  eM E G A s i m   s o f t w ar e.   Fo r   th is   r ea s o n ,   th e  e n tire   m o d el  h as  to   b e  r ea r r an g ed   m ai n l y   i n to   t w o   o r   th r ee   s u b s y s te m s ,   w h ic h   ar e  m a s ter ,   s la v e  an d   co n s o le  s u b s y s te m s .   T h e  m icr o g r id   s y s te m   is   m o d eled   i n   an   en v ir o n m e n t  th at  i n te g r at es  Si m u l in k /S i m P o w er S y s te m s   w it h   t h e  eM E G Asi m   s i m u latio n   o f   th e  R T   L A B   p latf o r m .   T h is   p latf o r m   i m p r o v es  t h e  s i m u la ti o n   o f   s ig n i f ica n tl y   lar g e  s y s te m s   w it h   r ea l - t i m e   p er f o r m a n ce   ac r o s s   m u ltip le  C P Us.     5 . 1 .    M CAST   m icro g rid pilo t   a nd   s ce na rio s   B ef o r e  m o v in g   o n   to   r ea l - ti m e  d ig ital  s i m u latio n ,   w e  f ir s t  s tar t  b y   s ep ar atin g   th e  m o d el  in to   2   s u b s y s te m s   ( SM_ MC A ST   an d   SC _ Mo n ito r in g )   to   d is tin g u is h   th e  co m p u tatio n   s u b s y s t e m   f r o m   t h e  GUI   s u b s y s te m   a n d   to   a s s i g n   t h e  f ir s t  s u b s y s te m   to   C P U  co r e,   as  d ep ict ed   in   Fi g u r e  1 1 .   T h e  Op C o m m   b lo ck   en s u r es  co m m u n icatio n   b et w e en   th e  t w o   s u b s y s te m s   ( co m p u tatio n   a n d   GUI ) . A l l  s u b s y s te m s   i n p u t s   m u s t  f ir s t   g o   th r o u g h   a n   Op C o m m   b lo c k   b ef o r e  a n y   o p er atio n s   ca n   b e  d o n e  o n   t h e  s i g n al s   t h e y   ar e  ass o ciate d   w it h .   W e  u s ed   t h e  Op W r ite  Fil e  b lo ck   f r o m   t h e  R T - L A B   lib r ar y   to   r ec o r d   Sim u li n k   s i g n als  a n d   d ata  in   a  M A T   f ile   u s i n g   a  Mu x   b lo ck .   Fi g u r e  1 2   s h o w   t h e  co m p elte  s y s te m   ar c h itect u r e .                 Fig u r e  1 1 .   MCAST   m icr o g r id   m o d el  i n   R T - L A B   p latf o r m     Fig u r e  1 2 .   MCAST   s y s te m   ar ch itect u r e   in   R T - L A B   p latf o r m   w it h   Op C o m m   a n d   Op W r iteFil e  b lo ck s       5 . 1 . 1 .   Scena rio s ,   re s ults a nd   dis cu s s io n   I n   o r d er   t o   test   th e  co r r ec t  o p er atio n   o f   th e  m icr o g r id   M C A ST   th at  w e  m o d el,   w e  r e alize d   th r ee   d if f er e n t  s i m u latio n   s ce n ar io s   in   r ea l  ti m e  w it h   5 0 µs  s tep   s i m u latio n .   Fo r   th e  f ir s t  s ce n ar io ,   a  s i m u latio n   o f   o n e - h o u r   d u r atio n   u n d er   n o r m al  co n d itio n s   in   g r id - co n n ec te d   m o d e  is   p er f o r m ed .   T h e  d ata  co r r esp o n d s   to   a  p er io d   o f   o n e  h o u r ,   f r o m   8 :0 0   a m   to   9 :0 0   am ,   o f   t h e  1 3 /0 7 /2 0 1 7   r ep r esen tin g   a  h i g h - lo ad   p er io d   as  s h o w n   in   Fig u r es 1 3   an d   1 4 .     Fo r   th e  s ec o n d   s ce n ar io ,   t h e  s a m e  d ata  is   u s ed .   No w ,   t h e  p o w er   f r o m   t h e  g r id   i s   i n ter r u p ted   d u r in g   1 5   m i n u tes  ( i s la n d ed   o p er atio n ) .   Fi n all y ,   th e  last   s ce n ar io   c o r r esp o n d s   to   an   ev e n i n g   p er i o d ,   f r o m   1 9 :5 0   p m   to   2 0 :5 0   p m   o f   t h e  s a m e  d a y   a s   s h o w n   i n   Fi g u r es 1 3   an d   1 5 .               Fig u r e  1 3 .   A cti v e  an d   r ea ctiv e   p o w er   d ata  in   2 4 h     Fig u r e  1 4 .   A cti v e  an d   r ea ctiv e   p o w er   d ata  f r o m   8 :0 0   a m   to   9 :0 0   am   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Mo d elin g   a n d   r ea l time   d ig ita l   s imu la tio n   o f m icro g r id s   fo r   ca mp u s es Ma lta   a n d   J o r d a n …   ( S id a h med   K h ia t )   665       Fig u r e  1 5 .   A cti v e  an d   r ea ctiv e   p o w er   d ata  f r o m   1 9 :5 0   p m   to   2 0 :5 0   pm       M C A S T   S c e n a ri o   1   T h e  r esu lts   o f   t h e  f ir s t  s ce n ar i o   o f   th e  r ea l - ti m e  d i g ital  s i m u l atio n   ar e  s h o w n   in   F ig u r e  1 6   an d   F ig u r e   1 7 .   T h e  f ir s t  f i g u r e  is   d iv id ed   in to   ei g h t il lu s tr atio n s   t h at   r ep r esen t a c tiv e   ( a)   an d   r ea ctiv e   ( b )   p o w er   g e n er ated   ( g r id ,   P Vs,  d iesel  g e n er ato r s ) ,   ac tiv e  ( c)   a n d   r ea ctiv e  ( d )   p o w er s   o f   lo ad s ,   ac ti v e  b atter y   p o w er   ( e) ,   b atter y   So C   ( f ) ,   s o lar   ir r ad ian ce   ( g )   an d   te m p er atu r e  ( h )   d ata  r esp ec tiv el y .   T h e  s ec o n d   f i g u r e  r ep r esen ts   lo ad   v o lta g e   an d   cu r r en t p r o f ile  d u r i n g   th e  r ea l - ti m e  d ig it a l si m u latio n .   Fro m   0 s   to   3 6 0 0 s   w e  s ee   th at   th e  ac tiv e  an d   r ea cti v e  p o w e r   g en er ated   is   p r o p o r tio n al  to   th e  lo ad s   ( th e  p o w er   g e n er ated   is   g r ea t er   th a n   t h e  b u ild in g   lo ad s   b ec au s e  in   th e   m o d el  w e  h av e   o th er   co n s tan t   lo ad s ) .   8 0 %  o f   th e  e n er g y   p r o d u ce d   co m e s   f r o m   t h e  g r id   an d   t h e  r est  o f   2 0 %  i s   g e n er ated   b y   t h e  P Vs.  T h e  p o w er   g en er ated   b y   th e  g r id   is   b et w e en   2 2 0   k W   an d   2 7 0   k W ,   an d   t h e  p o w er   p r o d u ce d   b y   th e  P Vs  is   b et w ee n   4 8   k W   an d   5 0   k W ,   t h e  p o w er   g en e r ated   b y   t h e  d iesel   g e n er ato r   is   0   k W   g i v en   t h e  f ac t  t h a t  th e   m icr o g r id   i s   co n s ta n tl y   i n   g r id - co n n ec ted   m o d e.   T h e  d iesel  g en er atio n   i s   ex p ec ted   to   s tar t  w h en   t h er e  is   a  p o w er   f ail u r e  in   th e  g r id   an d   th e  m icr o g r id   o p er ates  in   i s la n d ed   m o d e.   Fro m   0 s   to   2 4 0 0   s   th e  b atter y   is   o n   ch ar g i n g   m o d e  an d   th e  s tate  o f   ch ar g e  is   b et w ee n   6 5 % a n d   9 5 %.               Fig u r e  1 6 .   R esu lt s   o f   M C A ST   r ea l - ti m e  d ig ital  s i m u lat io n   ( Scen ar io 1 )     Fig u r e  1 7 .   V  an d   I   lo ad   r esu lts   o f   MC A ST   r ea l - ti m e  d ig ital si m u latio n   ( s ce n ar io 1 )   (b)   ( a)   ( c )   (d)   ( e )   ( f )   ( g)   ( h )           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  21 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   2 0 2 1   :   6 5 7   -   6 7 2   666   M C A S T   S c e n a ri o   2   T h e  r esu lts   o f   th e  s ec o n d   s ce n ar io   o f   th e  r ea l - ti m e  d i g ital  s i m u latio n   ar e  s h o w n   in   Fi g u r e  1 8   an d   ar e   d iv id ed   in to   s i x   il lu s tr atio n s   th at  r ep r esen t   to tal  ac ti v e  a n d   r ea ctiv e  p o w er   g e n er ated   ( g r id ,   P Vs,  d iesel  g en er ato r s )   ( a, b , c, d , e, f )   r esp ec tiv e l y .   A cc o r d in g   to   t h e  ca s e.   Fro m   0 s   to   3 6 0 0 s ,   w e  s ee   t h at  th e  to tal   ac tiv e   an d   r ea ctiv e  p o w er   g en er ated   i s   p r o p o r tio n al  to   th e  lo ad s .   At  1 8 0 0 s ,   th e  p o w er   g r id   is   i n ter r u p ted ,   w e  s ee   th at  th e   p o w er   g e n er ated   b y   t h e  g r id   b ec o m e s   0   k W   an d   t h e  d iesel   g en er ato r   tak es   th e   r o le  o f   p r o d u cin g   th e  p o w er   to   en s u r e  t h e  co n t in u it y   o f   p r o d u ctio n .   At  2 7 0 0 s ,   th e   p o w er   g r id   is   r esto r ed ,   th e  p o w er   g en er ated   b y   th e   d iesel   g en er ato r   b ec o m e s   0   k W ,   th e  g r id   b ec o m es  ag a in   t h e  m a s ter   en er g y   s o u r ce .   W e  co n clu d e  th at  th e  d iese l   g en er ato r   b ec o m es t h e  m a s ter   in   th e  ca s e  o f   is lan d i n g   m o d e.         ( a)         ( b )     ( c)     ( d )     ( e)     ( f )     Fig u r e  1 8 .   R esu lt s   o f   M C A ST   R ea l - t i m e  d i g ital s i m u lat io n   ( s ce n ar io   2 )       M C A S T   S c e n a ri o   3   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   t h i r d   s c e n a r i o   o f   t h e   r e a l - t i m e   d i g i t a l   s im u l a t i o n   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   1 9   a n d   a r e   d i v i d e d   a l s o   i n t o   s i x   i l l u s t r a t i o n s   t h a t   r e p r e s e n t   t o t a l   a c t i v e   ( a )   a n d   r e a c t i v e   ( b )   p o w e r   g e n e r a t e d   ( g r i d ,   PV s ,   d i e s e l   g e n e r a t o r s ) ,   a c t i v e   ( c )   a n d   r e a c t i v e   ( d )   p o w e r   l o a d s   a n d   s o l a r   i r r a d i a n c e   ( e )   a n d   t e m p e r a t u r e   ( f )   d a t a   r e s p e c t i v e l y .             Fig u r e  1 9 .   R esu lt s   o f   M C A ST   r ea l - ti m e  d ig ital  s i m u la tio n   ( S ce n ar io 3 )   (a )   (b)   ( c )   (d)   ( f )   ( e )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.