I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   20 1 9 ,   pp .   581~ 592   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 2 . pp 581 - 592             581       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   M o d e l i n g   o f   M i c r o - g r i d   w i t h   t h e   c o n si d e r a t i o n   o f   t o t a l   h a r m o n i c   d i st o r t i o n   a n a l y s i s       I b r ah i m   A l h am r o u n i 1 ,   Wi r Wah ab 2 ,   M o h am e d   S al e m 3 ,   N ad i H .   A .   R ah m an 4 Li l i   A w al i n 5   1 , 2 , 4 ,5 E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   S e c t i o n,   U ni v e r s i t y   K ua l a   L um pur   ( U n i K L   B M I ) ,   M a l a y s i a   3 S c hoo l   o f   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   S a i n s   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e O c t   1 6 ,   2018   R e v i s e F e b   18 ,   201 9   A c c e pt e M a r   4 ,   201 9       W i t t he   r a p i e x pa n s i o o f   e l e c t r i c i t y   g r i d,   t he r e   y e t   s t i l l   p l a c e s   t o   be   c ov e r e c o ns i de r i ng   t he i r   r e m o t e   l o c a t i o n.   M i c r o - g r i ( M G )   i s   a   s o l ut i o i t hi s   s c e na r i o ,   i n   f a c t ,   t h e r e   i s   a c t ua l l y   m a n y   c a s e s   w he r e   M G   i s   u s e i c a s e   o f   e m e r g e nc y   a nd  a c t   a s   a   ba c ku t o   t he   m a i e l e c t r i c a l   g r i d .     B y   di s c o nne c t i ng   i t s e l f   f r o m   t he   l a r g e r   g r i d,   a   g r i d   t h a t   c a h a v e   m a ny   pr o bl e m s ,   t he   m i c r o - g r i be c o m e s   m uc m o r e   f l e xi b l e   i i t s   o pe r a t i o ns   a nd   by   c o nt i nu i ng   t o   po w e r   ho us e ho l d s   a nd  c o m m uni t i e s   a l i ke .   B e s i de s     g r i d - c o nne c t e m o de ,   i t   i s   ne c e s s a r y   f o r   t he   M G   t o   o pe r a t e   i a u t o no m o us   m o de .   B y   o pe r a t i ng   i i s l a nde m o de ,   m i c r o - g r i ds   m us t   be   a bl e   t o   s uppl y   c r i t i c a l   l o a w i t ho ut   i n t e r r u pt i o n,   r un   a t   s pe c i f i c   v a l ue s   f o r   v o l t a g e   a nd  po w e r   a nd  e xt r a c t   t h e   m a x i m um   po w e r   f r o m   t he   di s t r i bu t e g e n e r a t i o ns   ( D G ) .   T he r e f o r e ,   t h e   m o de l i ng   o f   m i c r og r i ne t w o r c o ns i de r i ng   s o l a r   ph o t ov o l t a i c   ( P V )   a nd  w i nd  t u r b i ne   g e ne r a t i o ( W T G )   s y s t e m   a s   t he   di s t r i bu t e g e ne r a t i o ha v e   b e e m o de l e us i ng   M a t l a b / S i m u l i nk  i t hi s   r e s e a r c h.   A pa r t   f r o m   t ha t ,   t h e   o bs e r v a t i o o f   t o t a l   ha r m o ni c   di s t o r t i o n   ( T H D )   be t w e e t w o   o pe r a t i o m o de s   o f   g r i d - c o nne c t e a nd  t he   i s l a nde d - m o de   i s   p r e s e n t e i o r de r   t o   a na l y z e   t he   po w e r   qua l i t y   s t a b i l i t y   t o w a r ds   t w o   o pe r a t i o ns   M G   ne t w o r k   w i t h   s a m e   l o a ds   s i z e   a nd   ne t w o r k   pa r a m e t e r s .   Ke y w or ds :   G r i d - c o nn e c t e m o de   Is l a n de m o de   M a c hi n e   M i c r o - gri d   P h o t o vo l t a i c (P V )   T o t a l   h a rm o ni c   d i s t o r t i o (T H D )   W i n d   t u r b i n e   ge n e ra t i o n (W T G )   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Ib r a hi m   A l ha m r o u n i ,   E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i n g   S e c t i o n,     U n i v e r s i t y   K ua l a   L um pu (U ni K L   B M I),     G o m b a 53100 ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   i b ra h i m . m o ha m e d@ u ni kl . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N     M i c r o - g r i (M G i s   a   l o c a l i z e g r o up  o f   e l e c t r i c i t y   ge n e ra t i o n ,   e n e r gy   s t o r a ge ,   a n l o a ds   t ha t   n o rm a l l y   o pe r a t e t hr o ug h   a   c o nn e c t i o n   t o   a   c e nt r a l i z e g r i [1].   H ow e v e r ,   D G   s o ur c e s   h a v e   l i m i t a t i o n s   i t e rm   o f   e n e r gy   g e n e ra t i o n   c a p a c i t y .   In   o rde r   t o   i n c r e a s e   t h e   pow e r   qua l i t y   a n r e l i a b i l i t y   i n   t h e   M G   s y s t e m ,     i t   i s   s h o w n   i n   t h e   p r o c e s s   o c o m b i n i n t h e   s o ur c e   of   t h e   m i c r o - s o ur c e   (M S s u c h   a s   s o l a r   a n w i n d .   P l us ,     t h e   s y s t e m   b e h a v i o r   du r i ng  t r a n s f e m o de   f r o m   g ri d   c o nn e c t e t o   i s l a n de d   m o de   M G   [2 ].   T y pi c a l l y ,   t h e   us e   of   r e n e w a b l e   e n e r gy   s o ur c e s   s uc h   a s   s o l a pow e r ,   w i n po w e r ,   a n o t h e r s   a r e   t h e   r e a s o n   w h y   t h e   i n s t a l l a t i o n   o f   D G s   a r e   hi g hl y   r e c o m m e n d e i n   po w e r   ge n e ra t i o n   t e c hn o l o g y .   U s e   of   D G   s o ur c e   h o w e ve r   w i l l   p r o t e c t   o ur  n a t u r e   b e c a us e   i t s   c o nt a i ni n g   l o w   h a rm f ul   e m i s s i o l e a ds   t o   na t u ra l   d i s a s t e r .   T h e   ha r m o n i c   e ff e c t   gi v e s   a   h i g h   i m pa c t   o n   t h e   s y s t e m .   It   c a n   b e   h a rm f ul   t o   e n us e r   e qui p m e n t ’s   b e c a us e   of  t h e   ov e r h e a t i ng  e t c .   It   a l s o   c a n   b e   m i s f i r i n m e t e r   r e a di ng  a nd  di s t u r b   t h e   e ff i c i e n c y   o f   t h e   pow e r   g r i d,   po w e r   di s t r i b ut i o n   a nd  po w e r   ge n e r a t i o n   [4].   I n   po w e r   s y s t e m ,   ha r m o n i c   c a n   e ff e c t   t h e   t ra n s f o r m e r   b e c a us e   ha r m o n i c   c a p r o duc e   a dd i t i o n a l   l o s s e s   i t ra n s f o r m e c o r e .   In   M G ,   t h e   s y s t e m   ge n e ra t e s   l o c a l l y   t o   r e duc e   de pe n de nc e   o n   l o n t ra n s m i s s i o n   l i n e s   a nd  c ut   t r a n s m i s s i o l o s s e s .   I n   pe a l o a ds ,   i t   p r e v e n t s   ut i l i t y   gri f a i l ur e   b y   r e duc i n g   t h e   l o a o n   t h e   g r i d.   S i g ni f i c a nt   e n v i r o n m e n t a l   b e n e f i t s   m a de   po s s i b l e   by   t h e   us e   of   l ow   o r   z e r o   e m i s s i o ge n e ra t o r s   [5 ] .   T h e   us e   o f   bo t h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     581   -   592   582   e l e c t r i c i t y   a n h e a t   pe rm i t t e by   t h e   c l o s e   pr o xi m i t y   of   t he   ge n e r a t o r   t o   t h e   us e r ,   t h e r e by   i n c r e a s i n t h e   ov e r a l l   e f f i c i e n c y   a t   t h e   s a m e   t i m e ,   r e duc e s   e l e c t r i c i t y   c os t   t o   t h e   us e r .   T h e r e f o r e ,   t h i s   w o r c o n c e r n s   a b o ut   t h e   a na l y s i s   o n   t h e   t o t a l   ha r m o n i c   di s t o rt i o n   (T H D b e t w e e n   b o t h   m o de s   t o   m a ke   f ul l   us e   of   t h e i r   a dv a n t a ge s   a n pl a nn i ng  f o r   s u i t a b l e   ha rm o n i c   m i t i ga t i o t e c hni que .       2.   P R O P O S ED   S Y S TEM   C O N F I G U R A TI O N     F r o m   F i gu r e   1 ,   i t   ha s   b e e n   s h o w n   t ha t   t h e   l o a ds   r e c e i ve   e n e rg y   f r o m   t w t y pe s   o di ff e r e n t   s o ur c e s ,   w h i c h   i s   f r o m   u t i l i t y   s uppl y ,   a n a n o t h e r   o n e   f r o m   t he   D G s .   D uri n t h e   c a s e   of   gr i c o nn e c t e d,     t h e   l o a ds   w i l l   o pe r a t e   a c c o r di n t o   t h e   ut i l i t y   s uppl y   a n v i c e   ve r s a ,   w h e n   t h e   n e t w o r r e qui r e o pe ra t i ng  o i s l a n de d   m o de   t h e   l o a ds   w i l l   o pe r a t e   a c c o r di ng  t o   t h e   D G s .         F i g u r e 1 .   M - G   p r o po s e s y s t e m   b l oc di a g ra m       2 . 1 .      S o l ar   P V   S ys te m   C o n fi gu r ati o n   P V   s y s t e m   i s   t h e   m e t h o of   c o n v e r t i n s o l a r   e n e r gy   i nt o   di r e c t   c urr e n t   e l e c t ri c i t y   us i n g   s e m i c o n duc t o r   m a t e ri a l s   w h i c h   e x h i b i t   p h o t o v o l t a i c   e ffe c t .   P V   m o de l   r e p r e s e n t   s o l a r   i rra di a n c e   a n d   t e m pe ra t u r e   c ha n ge s .   T h e   i m pl e m e n t a t i o n   o f   P V   a rr a y   i s   b ui l t   o f   s t r i n gs   o f   P V   m o dul e s   c o n n e c t e i n   pa ra l l e l .   T h e   b l o c di a g ra m   o f   t h e   p r o po s e r e s e a r c h   i s   i l l us t r a t e i t h e   F i gu r e   2 .         F i gu r e   2 .   S o l a P V   s y s t e m   b l oc di a g ra m       2 . 2 .      WTG   S ys te m   C o n fi gu r ati o n   T h e   w i n i s   m a de   up  o f   r e a l   m a t t e r   w i t h   m a s s ,   w h e n   m a s s   i s   m o v i n i t   ha s   ki n e t i c   e n e r gy .     W i n d   t u r b i n e s   w o r by   t urn i ng  t h e   k i n e t i c   e n e r gy   of   t h e   w i n i nt o   t o r que   ( a   f o r c e t h a t   c a us e s   t h e   w i n d   t u r b i n e   t o   t u rn   a n d r i v e s   a n   e l e c t r i c a l   ge n e ra t o r.   T h e   p r o po s e W T G   s y s t e m   b l o c di a gra m   i s   de m o n s t ra t e i n   F i gu r e   3 .         F i gu r e   3 .   W T G   p r o po s e s y s t e m   b l o c di a g ra m       3.   S I M U LA TI O N   By   us i n M a t l a b / S i m ul i n k ,   t h e   s i m u l a t i o i s   e xe c ut e w i t h   f i v e   s e c o n ds   s a m pl e   t i m e   w i t h   5 m i c r o s e c o n ds   di s c r e t e   po w e r gui   b l o c f un c t i o n .   F i gu r e   4   s h o w s   t h e   de s i g n   o f   t h e   f i r s t   o pe ra t i o n   m o de     (gri c o nn e c t e d   m o de ),   i o r de r   t o   i n v e s t i ga t e   t h e   i m pl e m e nt a t i o p r o c e s s   of   e n e r gy   r e l i a b l e   po w e r   s y s t e m .   E f f i c i e n t   m i c r o - g r i n e t w o r i s   r e qui r e t o   o pe r a t e   s m o o t h l y   i n   b o t h   s t a n d a l o n e   a n g ri d - c o nn e c t e m o de s .   By   us i n t h e   r e n e w a b l e   e n e r gy   a s   a   s o u r c e   of   t h e   ge n e r a t i o s y s t e m ,   t ha t   h a s   f o r c e t h e   M G   t o   i n c l ude   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   o f   M i c r o - gr i d   w i t t he   c ons i d e r at i on   of   t o t al   har m oni c   di s t or t i on  anal y s i s   ( Ibr ahi m   A l ham r oun i )   583   pow e r   e l e c t r o n i c   de v i c e s   s uc h   a s   D C - D Boo s t e r ,   D C - A i n v e r t e r,   L o a F r e que n c y   Re gul a t o r   a n s ui t a b l e   s i m pl e   c o m po n e n t   c o n t r o l   t e c hn i que   w i t s o m e   de f a ul t   e xi s t i n g   pa ra m e t e r s   f r o m   p r e v i o us   s t ud y .     G r i d - c o nn e c t e D G   m i c r o - g r i n e t w o r i s   s h o w n   i n   F i gu r e   4.   P r o c e s s   of   t un i ng  pa ra m e t e r s   i s   t h e   c ha l l e n ge   i n   t h i s   s i m ul a t i o n   due   t o   t h e   e ff e c t   o t h e   l o w   r e s i s t a n c e   a n hi g h   s e n s i t i v i t y   of   t h e   e l e c t r o n i c   pa rt s .   F F T   A na l y s i s   i s   t h e   c a s e   s t ud y   pr o po s e d   t m e a s ur e   t h e   t o t a l   h a rm o n i c   di s t o r t i o n   o n   t h e   M G   s y s t e m   t h a t   w i l l   s h o w   t h e   di f f e r e n t   o f   t h e   pe r f o r m a n c e   b e t w e e n   t w o   M G   m o de s   t ow a r ds   s a m e   n e t w o r a n d   l o a b e ha v i o r .           F i gu r e   4 .   G ri d - c o nn e c t e DG  m i c r o - gri n e t w o r k       3. 1 .       G r i d - C o n n e c te d   M o d e   A s   fo r   t h e   de s i g n   o f   gr i d - c o nn e c t e m o de ,   t h e   t o t a l   c o nn e c t e l o a ds   a r e   r e l y i n o n   t h e   s up pl y   f r o m   ut i l i t y   s o ur c e .   By   i m pl e m e nt i ng  t h e   s upp l y   f r o m   t h e   u t i l i t y ,   a l l   t h e   po s s i b l e   w a y s   of   pow e r   qua l i t y   i m p r o v e m e n t   m e t h o ha v e   be e n   a ppl i e d.   E v e n   t h e   r e a l   l i f e   v a r i a b l e   l o a d,   t h e   po w e r   qua l i t y   i s s ue s   c a n   b e   m i t i g a t e a nd  m i ni m i z e a c c o r di ng  t o   s pe c i f i c   s t a n d a r ds .   G ri d - c o nn e c t e m o de   M - G   c i r c ui t   d i a g ra m   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   5.   G ri d - c o nn e c t e m o de   i s   us e i n   o r de r   t o   e nh a n c e   t h e   ge n e r a t e pow e r   i n   t h e   n e t w o r i o r de t o   c o un t e i t h e   i s s ue   o f   e n e r gy   de f i c i e n c y   f r o m   t h e   d i s t ri b ut e ge n e ra t i o n s   s up pl y .     3. 2 .       I s l an d e d   M o d e   F i gu r e   s h o w s   t h e   M G   i s l a n de d - m o de   c i r c ui t   di a g r a m .   A s   f o r   t h e   m o de l l i n o m i c r o - g r i i i s l a n de d - m o de ,   t h e   e l e c t r i c i t y   i s   ge n e r a t e f r o m   i n e x ha us t i b l e   a n r e pl e n i s h e s o ur c e s   i n t e r c o nn e c t e v i a   vo l t a ge   s o ur c e   c o n ve r t e r s   (V S C).   T h e   o ut put   o vo l t a ge   m a g n i t ude   a n p ha s e   a r e   c o n t r o l l e by   us i n V S i n   P V   m o de l .   T h i s   i s   c o r r e l a t e t o   t h e   s y n c hr o n o us   m a c h i n e   b a s e o n   t h e   w i n t u r b i n e   ge n e ra t i o n ,   w h e r e   t h e   vo l t a ge   m a g n i t ude   a n t h e   ra t e - o f   c h a n ge   o f   t h e   ge n e ra t o r   a n gl e   (f r e que n c y i s   s e t   a s   a   r e s ul t   o f   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     581   -   592   584   i n t e r a c t i o n   b e t w e e n   t h e   ge n e r a t i o n   a n dy n a m i c   l o a d.   T h e   out put   v o l t a ge   m a g ni t ude   a n a n g l e   w i t h o ut   V S c o n t r o l   w i l l   r e s ul t   i u n p l a nn e d   ge n e ra t i o n   l e v e l s   a nd  v o l t a ge   p r o f i l e s   i n   t h e   m i c r o - g r i d.           F i gu r e   5 .   G ri d - c o nn e c t e m o de   MG  c i r c ui t   d i a g r a m           F i gu r e   6 .   Is l a n de d - m o de   M G   c i r c ui t   di a g ra m       3. 2 .   S o l ar   P V   M o d e l   P ar am e t e r s   E a c h   s t ri n c o n s i s t s   o f   m o dul e s   c o n n e c t e i n   s e r i e s .   F i v e   S un P o w e r   S P R - 315E - W H T - D   t y pe s   of   P V   m o dul e s   a r e   c o nn e c t e i n   p a r a l l e l   w i t t h e   s a m e   pa ra m e t e o f   64  pa ra l l e l   s t ri n gs   a n f i v e   s e r i e s - c o n n e c t e m o dul e s   pe r   s t r i ng.   100 0   W / m 2   o f   s un   i rra d i a n c e   a n 25  de g r e e s   Ce l s i us   of   t e m pe r a t u r e   i s   t h e   i n pu t   f o r   e a c h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   o f   M i c r o - gr i d   w i t t he   c ons i d e r at i on   of   t o t al   har m oni c   di s t or t i on  anal y s i s   ( Ibr ahi m   A l ham r oun i )   585   uni t   t h a t   o pe r a t e s   o n   96  n um b e r s   o f   c e l l s   pe r   m o dul e   ( a s   s h o w n   i n   F i gu r e   7 ) ,   m a xi m u m   po w e r   f o r   e a c h   m o dul e   i s   315. 072  W a t t .   O pe n   c i r c ui t   v o l t a ge   (V o c )   a n s ho r t   c i r c ui t   c u rr e n t   (I sc i s   s e t   t o   64. 6V   a n 6 . 14A .   B e s i de s   t ha t ,   v o l t a ge   a n c u rr e n t   a t   m a xi m um   po w e r   po i n t   i s   s e t   t o   54. 7V   a nd  5 . 76A .   D C   b oo s t e r   c o n s i s t s   o 100µ F ,   260V   i n i t i a l   v o l t a ge   c a pa c i t o r   i s   c o n n e c t e i n   pa ra l l e l   w i t h   s e ri e s   f i l t e r   o 0. 005Ω   r e s i s t o r   a nd  5m H   i n duc t o r   a r e   us e i n   o r de r   t o   b oo s t   D vo l t a ge   ge n e ra t e by   s o l a r   pa n e l .   N e xt ,   t h e   b oo s t e D vo l t a ge   i s   t r a n s f e rr e t o   t h e   t w un i t s   o f   100m F   c - f i l t e r   i n   o r de r   t o   ge n e r a t e   s m o o t h e r   D vo l t s .   D C/ A i n v e r t e r   w i t e xi s t i n V S c o n t r o l   i s   us e t o   i n v e r t   A v o l t a ge   a nd  s uppl y   t o   t h e   l o a de m a n d .   S i n c e   s o l a r   P V   s y s t e m   de pe n ds   o n   s o l a r   i rra d i a nt   a n t e m pe ra t u r e ,   t h e   e qua t i o n   b e t w e e n   s o l a r   pa n e l   c u rr e n t   a n v o l t a ge   c h a ra c t e ri s t i c   c a n   b e   e xp r e s s e a s :     ) 1 ( _ ) 1 ( ) ( R e I I sh n k T I R s V q o ph I R s V I   ( 1)     W h e r e   I ph   i s   t h e   p h o t o c urr e n t ,   I o   i s   t h e   s a t u ra t i o n   c u rr e n t   o t h e   di o de ,   Rs   i s   t h e   s e r i e s   r e s i s t a n c e ,   R sh   i s   t h e   s h u nt   r e s i s t a n c e ,   n   i s   t h e   di o de   i de a l i t y   f a c t o r ,   k   i s   B o l t z m a nn ’s   c o n s t a nt   (1 . ×   1 0− 23 ),   q   i s   t h e   e l e c t r o c h a r ge   (1. ×   1 0− 19 ),   w h i l e   T   i s   t h e   a b s o l ut e   t e m pe r a t u r e   i n   K e l v i n .             F i gu r e   7 .   M a t l a b / s i m ul i nk  m o de l   o f   P V   s o l a s y s t e m       3. 2 .   WT G   M o d e l   P ar am e t e r s   F i gu r e   s h o w s   t h e   M a t l a b   S i m ul i n m o de l   o f   W T G   s y s t e m .   T h e   p r o c e s s   of   W T G   s t a rt s   w i t h   t h e   s y n c hr o n o us   m a c hi n e   w i t h   e xi s t i n p a r a m e t e r   o f   550kV A   n o m i na l   po w e r ,   415  l i n e - to - l i n e   v o l t a ge   a n 5 0H z   f r e que n c y .   S t a t o r   w i n d i n gs   a r e   c o nn e c t e i n   w y e   t o   a n   i nt e rna l   n e ut ra l   po i nt .   O u t pu t   f r o m   t h e   s y n c h r o n o us   m a c h i n e   i s   t ra n s f e r   t o   t h e   a s y n c hr o n o us   ge n e ra t o r   w i t h   s a m e   e xi s t i n p a r a m e t e r   t o   t h e   s y n c hr o n o us   m a c hi n e   s i n c e   b o t h   c o m po n e n t s   a r e   us e a s   t h e   i n pu t   t o   t h e   w i n t u r b i n e   ge n e r a t o r .   W i n a n r o t o r   s pe e a r e   s e t   up  t o   10m / s   a nd  1 800  rpm   r e s pe c t i v e l y ,   i o r de t o   ge n e ra t e   s uf f i c i e n t   po w e r   t o   t h e   l o a d .         4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   A na l y s i s   of   t h e   o ut put   v o l t a ge   a n c u rr e n t   i s   pe r f o r m e i o rde r   t o   de t e rm i n e   t h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   bo t c a s e   s t udi e s   t h a t   us i n g   di f f e r e n t   ki nd  o f   s o ur c e s   t o   s uppl y   t h e   s a m e   n e t w o r c o nn e c t i o n   a n d   l o a d   s i z e .     4. 1 .      G r i d   C o n n e c t e d   M o d e   V o l t a ge   a n c u rr e nt   o f   t h e   gri d - c o nn e c t e m o de   h a v e   be e n   m e a s u r e a s   s h o w n   i n   F i g u r e   9.   S i n c e   a l l   po s s i b l e   s ui t a b l e   pa r a m e t e r s   ha v e   be e n   s e t   f r o m   t h e   ut i l i t y   c o m pa n y ,   t h i s   s y s t e m   i s   a b l e   t o   pr o duc e   340V o l t s   c l e a n   p h a s e   m a xi m u m   v o l t a ge   (V m a x/ p h a s e a nd  s upp l y   o f   885  A m ps   o f   e l e c t r i c i t y   t o   t h e   s i z e   o f   910kW a t t   t o t a l   c o nn e c t e l o a d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     581   -   592   586       F i gu r e   8 .   M a t l a b   s i m ul i n m o de l   o f   W T G   s y s t e m           F i gu r e   9 .   V   a nd  I   c ha ra c t e ri s t i c s   o f   gri d - c o nn e c t e m o de       4. 2 .      I s l an d e d   M o d e   M i c r o - G r i d   T h e   c ha r a c t e r i s t i c   o f   V   a n o f   t h e   D G   i n   i s l a nde M - G   m o de   i s   de m o n s t r a t e i n   F i gu r e   10 .     V o l t a ge   a n d   c u rr e nt   o f   t h e   g r i d - c o nn e c t e m o de   ha v e   b e e n   m e a s u r e a s   s h o w n   F i gu r e   10   a b o ve .     T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t   i ni t i a t e   t ha t   t h e   o ut put   v o l t a ge   i s   351V   w h i l e   t h e   o ut put   c urr e nt   i s   917. 2A   t o   t h e   s i z e   o 910kW a t t   t o t a l   c o nn e c t e l o a d.           F i gu r e   10 .   V   a nd  I   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   D G   i i s l a n de d   MG  m o de   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   o f   M i c r o - gr i d   w i t t he   c ons i d e r at i on   of   t o t al   har m oni c   di s t or t i on  anal y s i s   ( Ibr ahi m   A l ham r oun i )   587   V o l t a ge   a n c u rr e n t   o w i n t u r b i n e   ge n e r a t i o n   ha s   be e n   m e a s ur e a s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   11.     F r o m   t h e   s i m ul a t i o n ,   i t   c a n   b e   a na l y z e t ha t   t h e   w i nd  t u rb i n e   ge n e r a t o r   a b l e   t o   pr o duc e   341V   w h i l e   t h e   o ut put   c u rr e n t   i s   416A .           F i gu r e   11 .   V   a nd  I   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   W T G       V o l t a ge   a n c urr e n t   o f   t h e   P V   s y s t e m   h a v e   be e n   m e a s ur e d   a s   i n   F i gu r e   12 .   S i n c e   t h e   o ut put   f r o m   s o l a r   P V   i s   i D C ,   s o   t h e   o ut put   p r o duc e f r o m   t h e   a bo ve   F i gur e   i s   t h e   o ut put   a f t e t h e   i n v e r t e r .     T h e   s i m ul a t i o i n d i c a t e s   t ha t   t h e   P V   s y s t e m   i s   a b l e   t o   p r o duc e   340V   a n d   980A   o f   A o ut put .           F i gu r e   12 .   V   a nd  I   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   S o l a P V       By   us i n t h e   r e f e r e n c e   v o l t a ge   a n c u rr e nt   o f   e a c h   c r i t i c a l   c o m po n e n t   s uc h   a s   W T G   s y s t e m ,     P V   s y s t e m ,   v a r i a b l e   l o a a nd  s t a t i c   l o a ds   i t h e   F i g u r e   13,   p ow e r   ge n e ra t e b y   D G ’s   a n a b s o r b e p ow e r   b y   t h e   l o a ds   i s   o b s e r v e i n   F i gu r e   13 .   T h e   p a t t e rn  o f   t o t a l   D G   i n   t h e   s y s t e m   i s   a f f e c t e by   t h e   b e h a v i o r   o f   t h e   l o a c h a nge   a s   w e   c a n   s e e   a t   t h e   t i m e   0. s e c o n ds   o n   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t   a b o ve .   A c t i v e   p ow e r   r e f e r e n c e   of  i s l a n de d - m o de   m g   v a l ue   a s   s h o w n   i T a b l e   1.       T a b l e   1 .   A c t i v e   P o w e r   R e fe r e n c e   o f   Is l a nde d - M o de   M G   V a l ue   M - G   C o m p o n e n t   A c t i v e   P o w e r     W T G   s y s t e m   3 8 3   k W   P V   s y s t e m   511  kW   T o t a l   D G   8 9 2   k W   V a ri a b l e   l o a d   4 0 5   k W   (s t e a d y   s t a t e )   L i n e a l o a d s   4 5 4   k W     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     581   -   592   588     F i gu r e   13 .   A c t i v e   pow e r   r e f e r e n c e   o f   i s l a n de d - m o de   MG        4. 3 .       T H D   A n al ys i s   U s i n F F A n a l yz e r   T h e   T H D   a n a l y s i s   i s   c o n duc t e by   u s i n F F T   a na l y z e r .   A s   w e   gr a s p ,   t o t a l   ha r m o n i c   di s t o rt i o b e c a m e   a   v i t a l   i s s ue   i n   po w e r   s y s t e m   a s   i t   s h o ul b e   a s i de   a s   l o w   a s   p o s s i b l e   t o   c o m pl y   w i t h   t h e   i nt e rn a t i o na l   s t a n d a r d.   I n   po w e r   s y s t e m ,   l o w e r   T H D   l e a t o   h i g h e r   po w e r   f a c t o r   w h i l e   l o w e r i n t h e   e l e c t ri c i t y   b i l l s   h e n c e   r e s ul t i n g   i h i g h e e f f i c i e n c y .   T h e   a i m   o f   t h i s   a n a l y s i s   i s   t o   de t e rm i n e   t h e   ha r m o n i c   d i s t o rt i o e xi s t   i t hi s   s y s t e m s .   B a s e o n   f i gur e   b e l ow ,   T H D   a n a l y s i s   f o r   gri c o nne c t e m o de   s h ow s   t ha t   t h e r e   i s   n o   h a rm o n i c   e xi s t   i n   t h e   s y s t e m   a s   i t   n o t   c o nt a i n i ng  t h e   po w e r   e l e c t r o ni c   c o m pon e n t s .     4. 3 .   G r i d   C o n n e c te d   M o d e   S i g n a l   m a g ni t ude   of   o ut put   vo l t a ge   fo r   gri c o nn e c t e m o d e   a s   s h ow n   i s   F i gur e   14   A s   m e nt i o n e d   a b ov e ,   t h e r e   i s   a b s e n c e   o f   h a r m o n i c   di s t o r t i o n   i n   g ri c o nn e c t e m o de ,   s o   t h e   f r e que n c y   s pe c t r u m   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   15   w h i c di s p l a y s   t h e   f u n d a m e n t a l   v o l t a ge   w h i c i s   338. 8V .         F i gu r e   14 .   S i g n a l   m a g n i t ude   o f   o ut put   v o l t a ge   f o r   g ri d   c o nn e c t e m o de         F i gu r e   15 .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   v o l t a ge   f o r   g ri c o nn e c t e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   o f   M i c r o - gr i d   w i t t he   c ons i d e r at i on   of   t o t al   har m oni c   di s t or t i on  anal y s i s   ( Ibr ahi m   A l ham r oun i )   589   F i gu r e   16  i ndi c a t e s   t h a t   t h e   o ut pu t   c u rr e nt   f o r   t h e   g r i c o nn e c t e m o de   i s   885. 4A   w i t h   0 . 00 T H D .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   c urr e nt   f o r   g ri d   c o nn e c t e a s   s h o w n   i F i gu r e   17 .         F i gu r e 16.   S i g na l   m a g ni t ude   o f   o ut put   c urr e nt   f o r   g ri d   c o nn e c t e d         F i gu r e   17 .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   c u rr e n t   f o r   g r i d   c o nn e c t e d       A c c o r di n t o   t h e   c a s e   p r e s e n t e a b o ve ,   t h e r e   i s   n o   h a rm o ni c   de t e c t e due   t o   t h e   s upp l y   s y s t e m   i s   pr o v i de by   ut i l i t y   s i de   pl us   t h e   s t a b i l i t y   of   l o a ds   s uppo rt   t h e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   s t a b i l i t y .     4. 3 .     I s l an d e d   M o d e   A s   f o r   t h e   i s l a n de m o de ,   t h e r e   a r e   e xi s t i n o f   p ow e r   e l e c t r o ni c   s w i t c h e s   s u c h   a s   t h e   IG B T   a n d   di o de .   T h e s e   pow e r   e l e c t r o ni c   s w i t c h e s   us e i n   D C - D b oos t e r   t o   boo s t   t h e   o ut put   c urr e nt   a n v o l t a ge   a n i n v e r t e t o   c o n v e r t   t h e   D i nput   f r o m   P V   t o   A o ut pu t .   T hi s   po w e r   e l e c t r o n i c   i s   k n o w n   a s   n o n - l i n e a l o a d   w h e r e   t hi s   t y p e   of   l o a c r e a t e t h e   h a rm o ni c   di s t o r t i o n   a s   i n   [6,   a n 8].   S i g na l   m a g ni t u de   of   o ut put   vo l t a ge   fo r   i s l a n de d   m o de   a s   s h o w n   i s   F i gu r e   18 .         F i gu r e   18 .   S i g n a l   m a g n i t ude   o f   o ut put   v o l t a ge   f o r   i s l a nde m o de       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     581   -   592   590   F i gu r e   19  de m o n s t ra t e s   t h e   s i g na l   m a g ni t ude   o f   o ut put   v o l t a ge   a n i t s   f r e que n c y   s p e c t r um .   B a s e o t h e   s i m u l a t i o n,   i t   c a n   b e   a n a l y z e t h a t   t h e   f un d a m e nt a l   o f   o u t put   v o l t a ge   f o r   t h e   i s l a n de m o de   i s   351V   w i t 3. 80%  t o t a l   h a rm o ni c   di s t o r t i o n .   S i g na l   m a g ni t u de   of  o ut put   c urr e n t   f o r   i s l a n de m o de   a s   s h ow n   i s   F i gur e   20.   F i gu r e   21   e x h i b i t   t ha t   t h e   o ut p ut   c urr e nt   f o r   t h i s   s y s t e m   i s   9 1 7. 2A   w i t 3 . 80%   t o t a l   ha rm o ni c   di s t o r t i o n.         F i gu r e   19 .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   v o l t a ge   f o r   i s l a n de m o de         F i gu r e   20 .   S i g n a l   m a g n i t ude   o f   o ut put   c u rr e n t   f o r   i s l a n de d   m o de         F i gu r e   21 .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   c u rr e n t   f o r   i s l a n de d   m o de       5.   R ES U LTS   D I S C U S S I O N     T h e   m a i n   f oc us   of   t h i s   w o r i s   m o d e l l i n t h e   m i c r o - g r i i n   i t s   b o t h   o pe r a t i o n   m o de s   (i s l a n de a nd  gri c o nn e c t e m o de ) A l s o ,   t o   e n s u r e   t h e   po w e r   qua l i t y   s t a nda r ds   a r e   m e t ,   t o t a l   h a rm o ni c   di s t o r t i o n   a na l y s i s   ha s   b e e n   c a rri e o ut .   F r o m   t h e   p r e v i o us   s e c t i o n s ,   i t   c a n   b e   c l e a rl y   s e e n   t h a t ,   m i c ro - gri m o de l l i n ha s   b e e n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.