Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   13 ,   N o.   3 Ma rch   201 9 , p p.   1152 ~ 1160   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 3 .pp 1152 - 1 160          1152       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Perform ance ana lysis of  Mal ay si an low  voltag e di stributio network  un der different  sola r vari ability d ays       Nu r Iz z at i Z olkifri,  Ch in  Kim G an Me ysam S hamsi ri     CeRIA  Facult y   of  Elec tr ical Eng ine er ing, Unive r siti   T ekni k al Ma lay s ia Mel ak a,  Malay s ia       Art ic le   In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Oct  8 , 2 018   Re vised Dec  6 ,  2018   Accepte d Dec  19 , 201 8       The   wid espre ad   of  Photovolt aic  (PV s y st ems   as  one   of  the  distri but ed   gene ra ti on  t ec h nologi es  coul have   profound  impact   on  the   distri buti o n   net works   oper ati on,   par t ic ul arly  on  net work  losses  and  net work  volt age s   fluc tu at ions.   This   is  m ai nl y   ca us ed  b y   th high  P pene tr at ions  c ouple wit h   high  solar  var iabili t y   in  the   co untri es  with  l ar ge  cl oud  cove r .   The ref or e,    thi pape pre s ent an  inve sti gat ion  on  the   imp ac of  resid ent i al   grid - conne c te PV   sy stem  b y   utili zing  t y pi ca lo volt age   ( LV)  net work  in   Malay s ia  under   var ious  solar   va ria bilit y   d a y s.  I thi stud y ,   th e re  ar thr e e   sce nar ios;  wher e ,   each  sce n ari were   per form ed  with  diffe r ent   l e vel of  PV   pene tr at ion   and   five  diff ere nt   solar  var ia bi li t da y s.  The  impact of   PV   s y stem  al lo catio in  diffe r ent   sc ena rios  and  v arious   solar  var ia b i li t y   da y are  assess ed  in  te r m   of  volt age   u nbal an ce   and  n et work  losses.  The   resul ts  propose  tha Sc ena rio  1:  r ando m l y   alloc at ion  o PV   sy stems   acros the   LV  net work  has  th lowest  vo ltag unbalanc a n net work  losse espe cial l y   during  over ca st   da y .   Ke yw or ds:   Distrib ution ne twork     Netw ork  l os ses     So la r  v a riabil it y   Vo lt age  un bala nce    Copyright   ©   201 9   Instit ut o f Ad vanc ed   En gin ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in Aut h or :   Nur Izzat i Zol kifr i,     Faculty  of Elec tric al  Engineer ing ,   Un i ver sit i Te knikal M al ay sia  Mel aka,     Hang T ua Jay a, 76 100 D ur ia T unggal , Me la ka,  Mal ay sia .   Em a il : zatizolk ifri@ gm ail.co m       1.   INTR ODU CTION     Photo vo lt ai ( PV syst e m are  the  m os wides pr ea distri bu te ge ner at ion   (DG in  M al ay sia low  vo lt age   ( LV di stribu ti on  net works   [1] ,   [ 2] More over m a ny  h i gh  inc ome   natio n   s uc as  U .S,  Ge rm a ny  a nd   Japa are  c omm itted  ta ckling  issue  in  im pr ovin the  a ppli cat ion   of   ren e w able  ene rg y.   E ncou rag em ent  form   Su sta ina ble  E ne rg Dev el op m ent  Au t hority   (S E DA)  Ma la ysi m ade  m any  Ma la ysi an  ha ve  thei own   P V   syst e m du t o   a   lot  of  a dv a nt ages  i ec onom ic   and   te c hn i cal   aspects   [ 3] ,   [ 4] Howe ver ,   Ma la ysi is   placed  i the  eq uato rial   r egio wit ex pe riencin tr opic al   cl i m a te   [5] ,   [6] T he  m ai adv a nta ge  tr opic al   cl i m at is   they   receive   la r ge   a m ou nts  of   s un sh ine   al over   t he  ye ar  ye can  re duce  the  greenho us em is sion,  gl ob al   w arm ing   and   i ncr ease  i ndep e ndent  e nergy  by  util iz so la en er gy  [7] Eve ntho ugh  tro pical   cl i m at e   luxurious   with   so la r   irrad ia nce t he  cl ouds   in   that  area  an s un’s   daily   m ov em e nt  sig nificantl aff ect   the   ene r gy  ge ner at io of   PV  syst e m s   [8] ,   [9] Ther e fore,  e nergy  pro duce by  P syst e m   are  interm i ttent  an fl uctua te [10] .   T his  pro ve s   that  the  energ gen erat e from   PV   syst e m s   is  dep end i ng   to  the  ir radi ance  and   it distrib ution   [11] ,   [12] .     The  interm it ten an stoc ha sti su ppli ed  from   PV   generati on   ca af fect  te chn ic al   a nd   ec onom i for  consum ers  su c as  rev e rse  powe flo w,   a nd  fl uctuati on  vo lt age   [ 13 ] ,   [ 14 ] .   Re verse  powe fl ow   c an  be   occurre if  t he   PV   gen e rati on   is  gr eat er  t ha the  local   po w er  dem and   wh i ch  cau sin vol ta ge  rise   [ 15] ,   [16] Othe rw ise flu ct uation  volt a ge  or  vo lt a ge   dr ops  ca be   occurre if  the  powe de m and   pro file   and   P gen e rati o a re  neg at ively  c orr el at ed  [ 17 ] .     Stud i [ 18]   hav e   do ne  in ve sti gation  of  im pact  so la va riabil it in  Ma la ysi an  netw ork  by  util iz in on ly   10 0%  P V   pen et rati on   le vel  for  al cases.  I this  re gard,  a d et ai le in vestigat io on v ari ou s PV  v ar ia bili ty  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce  analysis  of M al aysia l ow vo lt ag e  d ist rib utio n netw or unde diff erent . ..   ( Nur Izzati Z olk if ri )   1153   and   differe nt  le vel  of   P pen et rati on   pa rtic ularly   at   Ma la ysi an  LV   reside ntial   network a re  r equ i red .     Th us ,   the  perf or m ance  of   i nt egr at io of  P syst em   in   var i ou PV   va riabi lity  and   di ff ere nt  le vel  of   P pen et rati on   wa s stud ie i this pap e in  te rm s o volt age  unbalance a nd   ne twork  los ses ty pical  LV  net work  at   Tam an  I m pian  P utra  in   P or Dicks on,  Ma la ysi was  util iz ed  as  r efere nce  netw ork The re  a re   three   diff e re nt  scena rio  wh ic are;  Scena rio   1:  Th PV   syst em   i rand om ly   a llo cat ed  am ong  feed e A a nd  C Scena rio  2:  P syst em are  al locat ed  ra nd om l on ly   at   f eeder  a nd  fe eder   B an Sc enar i 3:  PV   s yst e m s   are  al locat ed   in  a unbalance m ann er All  the  sce nar io a re  te s te with  f ive  di ff e ren P var ia bili ty   i orde r   to  de te rm ine  wh ic s olar   va riabil it giv e   high   im pact  in  ne tw ork  l osse a nd  volt age  unbala nce  and  to   determ ine w hi ch  le vel  of  penet rati on  le vel c reate hi gh n et work losse s a nd  vo lt age  un ba la nce.       2.   RESEA R CH MET HO D   2.1.   Low V olt ag e   Net w or M odel li ng   Tam an  I m pian  Pu tra  locat ed  in  Po rt  Dic kso n,   Ma la ysi was  util iz ed  as  ref ere nce  LV  ne twork  f or   this  pa per.  T he   detai li ng  of  th is  netw ork  was   obta ined   f r om  TNB  a well   as  sit visit s.  T his  L netw ork  is   a   ty pical   LV  residen t ia netw ork  in  Ma la ysi a.  The  netw ork  is  m od el led   in  the  O pen  Distribu ti on  Syst e m   Si m ulator  ( OpenDSS)  w hich   al so   act   as  th si m ulati on   too to  pe rfor m   the  powe fl ow  cal culat io ns   [19]   The  a vaila ble  data  obta ine from   TNB  and  sit visit are  the  trans f or m er  rati ng,  nu m ber   of   fee der s ,   cable   ty pes  an d   the  cable  rati ng B fo ll owin uti li ty ’s  distribu ti on   plan ne ha ndbo ok   t he  fee de r’ l oad i ng   of   this  netw ork  a re  not  exc eed   tha 50%  of  the   fee der’s  rated  ca pacit [20] I m od el li ng  this  LV   ne twor k,     the n e utral  wir e m utu al  i m ped ance   an sel f - i m ped ance   of t he  ca bles ar e c on si der e d.    Ba sed  on  the   Figure  1 the  LV  net work   c on sist of  thr e m ai feed ers   nam ed  Feeder  A,   Feede and   Fee der   wh ic co ns ist of   52  hous es ,   64   house an 33  hous es r especti vely The  hous e acr os the   feed e rs  was  ca te gorized  into  two  ty pes  w hic are  te rr ace  house   and   sin gl storey  hous with  3k W   an 1.5 kW  of  di ver sit m axim u m   de m and,  res pecti vely   [21] .   I ad diti on al the   feed ers  was  li nked  to   the  11kV/0. 4k V   distrib ution t ra ns f or m er.  T he deta il ing   of ca ble f ro m  o ne  point to  anot her   po i nt w a desc ribe in  the  Ta ble  1.           Figure  1 .   Re fere nce L V netw ork   locat ed  at ta m an  i m pian  putra   T able  1.   Detai li ng   siz e an Ty pes  of  Ca ble      Bran ch  sectio n   Ty p e of  Cab le   Fro m   To   5 0 0 k VA  trans f o r m er   Bu s 2   4  ×  5 0 0   m m 2   P VC/ PVC  AL.   Bu s 2   Piecin g   co n n ectio n   A,B ,C   1 8 5   m m P VC/PV C AL   Piecin g   co n n ectio n   A,B,C   No d e   Aerial  Bu n d le Cab le  (ABC) 3 x  18 5   m m 2   1 2 0   m m AL   No d e   Ho u se   1 6   m m PVC /P V C Cu .       2.2.   Consumer  D e man d  Mod el li ng   and S ola r   Va ri ab il ity     Figure   s ho ws  the  ty pic al   Ma la ysi a’s  residen ti al   dem and   pro file   reco r de at   the  distrib utio su bst at ion .   Fig ur e to  Fig ur e 7,   s hows  five  diff e re nt  so la r   var ia bili ty   on  cl ear  day,  ov ercast  day,  m od erat e   var ia bili ty m i l var ia bili ty   a nd  hi gh  va riab il ity,  resp ect i ve ly The  m easur e Global   H or iz on ta I rr a di ance   (GHI) v al ues   of  fi ve  dif fer e nt PV  v a riabil it util iz ed  in  t his p ape a re  c ollec te f ro m   we at her   sta ti on  l oc at ed   on   the  roo fto of   the  Fac ulty   of   Ele ct rical   Eng i neer i ng,  Un i ver sit Tek nik al   Ma la ysi Me la ka  (2 . 32º N,  102.3º E)  [ 5] . T he per form ance of L V netw ork  in  this  pa per   is evaluate d ba sed o these  f i ve  s olar va riab il ity.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1152     1 160   1154       Figure   2 .   Ty pi cal  Mal ay sia ’s  reside ntial  d em and  prof il es       Figure   3 .  Sam ple o f  clea r day             Figure   4 Sam ple o f  overca st d ay           Figure   5 .   Sam ple o f  m od erate  var ia bili ty  d ay           Figure   6 .   Sam ple o f  Mi ld v a ri abili ty  d ay           Figure   7 Sam ple o f  h i gh v a ria bili ty  d ay       2.3.   Vo l tage  Un b al an ce   Vo lt age   unbala nce  occ ur s   due   to  t he  unpla nned  c onnecti on   of  P syst em   t t he  distrib ution  netw ork   [22] T he  al lo cat ion   of  P syst e m   acro ss   the  feed e is   one  of   t he  m ai factor  of  volt age   un ba la nce.     In  Ma la ysi a,  T enag a  N asi ona Be rh a (T NB as   one   of  el ec tric it util ity,  ha set  1 . 0%  a s the  sta tuto ry  li m it   of   the  net wor vo lt age  in  Ma la ysi wh ic is  str ic te com par ed   to  U ( 1.3%)  an E ( 2% [23] As  s how is   dep ic ts t he per centage  eq uation o Li ne   Vo l ta ge  U nbal anc ed  Ra te  (LV U R)  [ 22] .     %  =                       100%     (1)     Wh e re  V L   is l i ne vo lt age .     2.4.   Net w or k L os s es   Pr od uctio of  powe losses  are  m a inly   fr om   the  cable  resist ance  an it   can  be  redu ced  thr ou gh   integrati on  of   PV   syst em Stud i [ 24 ]   ha show t hat  m il PV   pe net rati on   suffici en the  local   dem and  an netw ork  losses   will   d rop  to  it m ini m u m O ther wise,  hi gh   PV   pe netrati on   can  br i ng   ou rev e rse  po wer   flo w   sit uation  in  th networ thus  increase  the  netw ork  losses As  show is   sh ows  m at he m at ic al  equ at ion   of   netw ork  l os ses .   0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0: 00 1: 00 2: 00 3: 00 4: 00 5: 00 6: 00 7: 00 8: 00 9: 00 10 :0 0 11 :0 0 12 :0 0 13 :0 0 14 :0 0 15 :0 0 16 :0 0 17 :0 0 18 :0 0 19 :0 0 20 :0 0 21 :0 0 22 :0 0 23 : 00 N o r mali z e d   Dema n d T i me Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce  analysis  of M al aysia l ow vo lt ag e  d ist rib utio n netw or unde diff erent . ..   ( Nur Izzati Z olk if ri )   1155   %     =                              100%   (2)     2.5.   Ca se  S tu d y   In   the  pr e vious   stud y,  the  im p act of   resid ent ia so la PV   syst e m on   netw ork  volt age  un balance  a nd   netw ork  losses   was  inv est iga te [25] The  pap e util iz ed  ty pical   c le ar  day  PV   ge ne rati on   prof il es   on ly .   Howe ver,  in   this  pap e sam inve sti gation  was   r un  with   five   di ff e ren PV   va riabil it wh ic a re  cl ea day,   ov e rcast  day,  m od erate  var i abili ty m il var ia bili ty   and   high  va riabil it day  as  in   Figure   to  Fi gure   7   resp ect ively S a m as  the  pr e vious  pa per   [ 25] this  pa per  consi sts  of  th r ee  scena rio  w hich  a re;  ra nd om   PV   al locat ion ,   ra ndom   co ncen tr a t ed  P al locat ion  an unbala nced  P syst e m   installat ion .   The   P pe netrati on  le vel  in  this  st ud was  var ie f ro m   0%  to  100% This  pa per   a ppli ed  pe netrati on  by  num ber   of   hous es  as  the  PV   pe netrati on   le vel  a nd  bee def i ned  as   in   a s how is   3.   The   total   house s   c onnected   acro s the   fee de a re  149  house s.   More   detai ls,  l oa c onnecte ac ro ss   the   th ree  feed e rs  a re  88. 5kW  ( feed e A) ,   96kW  (f ee der  B )   and   99kW  ( fee der   C) Furthe r m or e,  the  siz of   P capa ci ty   instal le to  the  hous es  ar accor ding  to  SE DA’s   database  i kilow at pea ( kWp capa ci ty .   The  pe rce ntag of   3kWp,  4kWp   a nd  5k Wp  PV   syst em   co nn ect e to  LV  netw ork   are  3% 80.74 %,  an 16%,  r especti vely Al the  three  sce nar i os   util iz ed  the  sam per centa ge   of PV ca pacit y.     %           =                           100%   (3)     2.5.1.   Scenari o 1: P S ystem  Ran do ml All ocat ed A cr os s  Fee der  A , B  an d   C   Scena rio  is  wh e re  t he  P V   syst e m with   va rio us   ca pac it ie s   as  m entioned  ab ove  we re  ra ndom ly  instal le acr oss  the  t hr ee   fee de rs.   It  s houl be   note that  t he   norm al   distribu ti on   f un ct io is  us e i t his  pa pe r   for  ra ndom   al l ocati ng   t he  P V   syst e m   a m on the  hous e s.  T he   PV   pen et rati on   le vel  instal le in  this  sce na rio  i sta rting   from   10 to   10 0%.  I order  to  record  t he  powe fl ow  an volt ag pro file s,  m et er  was   instal le a t   the  en of  the  feed e rs.   Table  s hows  t he  num ber   of  loa instal le ra ndom ly   accord in to  pe rce ntage  of   P V   pen et rati on   le vel.  Sam co nd it io is  rep eat ed  for  five   diff e ren P V   var ia bili ty   wh ic are  cl ear   day,     ov e rcast  day,  m od erate va riabil it y,  m il vari abili ty  an d hig h varia bili ty  d ay .       Table  2 .   N um ber   of   H ou s es  A ccordin t P V   Penet rati on Le vel   PV pen etration  lev el   No o f  ho u ses  connected  to PV s y ste m  f o Scen a rio 1   0%   0   10%   15   25%   37   50%   75   75%   112   100%   149       2.5.2.   Scenari o 2: P S ystem  Ran do ml All ocat ed  and  C on ce nt r at ed  A cr oss Fee der  A an d B  Onl y   The  m ai pu r pose  of  sec ond  s cenari is  to  de te rm ine  the  po t entia issue  of   rand om l al loc at the  PV   syst e m   con cen trat ed  on  two  f eeders  wh ic a re  feede a nd  B.  The  P pe netrati on  le ve fo this  sce na rio  is   var ie sta rtin from   10 to   75%.  T he  100%   of  P pe netrati on  w or th  nothin si nc it ’s  in  bal anced  connecti on  a nd  the  res ult  obta ined  will   sa m as  sce na rio  1.   Table  sho ws  the  num ber   of  hous es  c oncent rated   at   feed e A   an B acc ordi ng to  P pe netrati on  le vel.   T his p r ocess   is  sta rt   with   10%   pe ne trat ion   le vel  i ns ta ll ed   acro s the   fee der  A   an it   i pe rsist  un ti each   ho us es  in  fee de own   one   PV  s yst e m The  ne xt  P V   pen et rati on  le ve will   be  i ns ta ll ed  acr os t he   fee der  B,  un ti up  to   75%  pe netrati on  le ve l.  Sam conditi on   is   rep eat e f or   five  di ff e ren t   PV   va riabil it wh ic are   cl ear  day,  overcast  day,  m od erate  var i abili ty   m il var ia bili ty  an d hi gh v a ri abi li ty  d ay       T able  3 .   N um ber   of   H ou s es C on ce ntrate d   at   Feede a nd  Acc ordin t P Penet rati on Le vel   PV pen etration  lev el   No o f  ho u ses  connected  to PV s y ste m   Feed er  A   Feed er  B   Feed er  C   0%   0   0   0   10%   15   0   0   25%   37   0   0   50%   52   23   0   75%   52   60   0       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1152     1 160   1156   2.5.3.   Sce na ri o 3: U nba l an ced   All ocatio of   PV   Sy s tem    Scena rio  ca be  cl assifi e as  an  e xtrem conditi on  beca us the   P sys tem   is  placed  in  the  m os unbalance m a nn e r.   Fir stl y,  t he  PV   syst em   is  connecte at   the  first  ph as e   (P hase  1)   of   a ll   the  three  feed ers .   Af te t he  Ph a se  1’   at   the  th r ee  feed e rs  was   entirel instal le d,   the  proces was  procee to  the  sec ond  ph a se   (P ha se  2).  T he n,   a fter  sec ond  ph a se  (Phase  2)   was  fu ll connecte with  PV   syst em it   will   con ti nue  t th e   third   phase  (Ph ase  3).  T he  pro cedure  is  beg a n   in  seq ue nce  10%  to  75%  pe netrati on  le ve l.  Table  s hows  how   the  ab ov e p r oc ess  flo w.   T he  proces of  Sce na rio  is rep eat ed  f or  f ive d iff eren P va ria bili ty   wh ic ar cl ear  day,  ov e rcast  da y, m od erate v ariabil it y,  m il d  v a riabil it y and hig h va riabil it y day.         Table  4 .   N um ber   of   H ou s es  A ccordin t P V   Penet rati on Le vel  f or Sce nar i o 3   PV pen etration   lev el   No o f  ho u ses  connected  to PV s y ste m   Feed er  A   Feed er  B   Feed er  C   P1   P2   P3   P1   P2   P3   P 1   P 2   P 3   0%   0   0   0   0   0   0   0   0   0   10%   15   0   0   0   0   0   0   0   0   25%   18   0   0   19   0   0   0   0   0   50%   18   18   0   23   4   0   12   0   0   75%   18   18   9   23   21   0   12   11   0   wh e re:   P =  P hase  1; P =  P hase  2; P =  P hase  3       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   3.1.   Scenari o 1: P S ystem  Ran do ml All ocat ed A cr os s  Fee der  A , B  an d   C   The  im pact  of  five   di ff e ren t   PV   pro file   of  sing le   phase  P inte gr at io on  volt age   un balance   was   evaluate d.   Fig ur (a),  ( b)   a nd   (c) s hows  t he  i m pact  of   volt age  unba la nc at   the  feed e rs  with  fi ve  dif fer e nt  PV   pro file s.  Al l   the  PV   var ia bi li t in  Feeder   A ,   B,  an sh ow m axi m u m   vo lt age  un balance  durin 25 PV  pen et rati on   le vel  wh ic le ad  by  high  va r ia bili ty c le ar  day,  m il d,   m od erate  an la stl is  ov ercast   day.     Wh e t he  fee de rs  reac thei r   peak  volt age  unbalance it sta rt  to  fall   un ti it   reach  100%  P pen et r at i on   This  is  beca use   the  inc reasin of   sin gle  pha se  PV  co nnect ion  will   re duce  the  un balance  powe s upply  in  th e   three - phase  ne twork  distrib ution T he  volt age  unbala nce  in  eve ry  feed e r   is  diff er  beca us it ’s  de pend   on   th e   feed e cha racteri sti and   the  num be of   P syst e m   ran dom l al locat ed  acro ss  the  fee der.  Ba sed  on  the  r esult,   al l t he  PV  v a ri abili ty  ex ceed  sta tutor y l i m it   (1 % of  vo lt ag e u nbal ance i n M al ay sia  ex cept overcast  day d ue  t low  power   ge ner at io by  PV   syst em The  highest  volt age  un balance   record e in  t his  scena rio  i high   var ia bili ty  at feed er  A with  1. 9% wh ic is  over  the stat ut ory  lim it  ( 1%).          (a)     (b)       (c)     (d)     Figure   8 .   Vo lt age  unbalanc e i n feede r A  (a)   feed e (b)  a nd  feed e (c)  and N et wor l os ses    (d)  for  Sce na rio 1    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce  analysis  of M al aysia l ow vo lt ag e  d ist rib utio n netw or unde diff erent . ..   ( Nur Izzati Z olk if ri )   1157   Figure   ( d)  sh ows   the  net work  los ses  from   base  case   unti fu ll in sta ll ed  PV  syst e m   at   the   distrib ution   ne twork The  ne twork  los ses  r esult  was  rec orde eve ry  fiv e - m inu te in  Op e nDSS  s of t war e Gen e ra ll y,  al t he  five  P va riabil it sh ow the  sam ‘U - sha pe’   patte rn Wh e re by,  al t he  netw ork  los ses  sta rt   fall   gr a du al ly   f ro m   base  case  po i nt  unti approxim at e ly   50 PV   pe netrat ion T his  m ai nly  causes  by  th PV   gen e rati on  cap able  in  reducing   the  ne tw ork  los ses.  How ever,  wh e P pe netrati on   increase  over   50 %   pen et rati on,  th netw ork  l os s es  sli gh tl incr eased.  This  sit uation  occ ur  be cause  of   re verse  powe fl ow  du e   to   PV   ge ner at io powe ex ceede the   loa c on s um ption   in  t he   netw ork.  T he  sign ific a nt  re ve rse  powe r   fl ow  ca be  see duri ng  cl ear  day,  m il and   high   var ia bili ty This  is  becau se   PV   gen e rati on  on  these  da is  hig h   com par ed  t o o ver cast   day a nd m od erate.     3.2.   Scenari o 2: C on cen tr at ed  Al locat i on  P V s ys te at   Feed ers A  a n d Fee der B   This  sect io di scusses  t he  im pact  of   co nc entrated  al loca ti on   P syst e m   with  five  di ff ere nt  P prof il on  volt age  unbala nce.   Figure   9   (a sh ows  fee de ha ve  highes per centa ge  of  volt age  unba la nc e   appr ox im at ely   25 P pe ne trat ion   an de crease  after  it reached   m a xim u m   vo lt ag unbalance.  This  is   because   afte 25%  P pen et rati on,  the   thr ee  sin gle - phas of  the  t hr ee - ph a se  dist rib ution   netw ork  be com ‘b al a nced’  due   to  the  increa sing   num ber   of   PV   c onnecti on O the  ot her   hand,   Fig ur e     ( b)   s hows  volt age   unbalance   in  f eeder   reac he at   thei m a xim u m   app r oxi m at ely  50 PV   pe netrati on  a nd  after   50 P V   pen et rati on,  vo lt age  unbalanc fall   gr ad ually   un ti 75 P pe netrati on  le vel.  This  is  be cause  the  un ba la nce  conn ect io of   three  sin gle  ph a se  PV   sys tem   turn   to  ba la nced   c onne ct ion   w he th per ce ntage  of   P V   pen et rati on   i nc rease.  I ad diti on,  Fig ur e     ( c)  show fee de hav i ng   c on sta nt  volt age   unbalance  res ult  du to  PV   syst e m   was  no c onne ct ed  acr os the   feed e r.   In   te r m   of   P va ria bili ty hig vari abili ty   fo bot fee der  an hav e   hig hest  volt age  unbala nce  then  f ollowe by  cl ear  day,  m i ld,  m od era te   and   overcas day.     The  res ult  pro ven   t hat  the  m ai facto volt age  un balance   occur  be cause  of   the  al locat i on   of   PV   syst e m   and  per ce ntage   of  PV   pe netrati on   le vel  it sel f.   W hile,  P var ia bili ty   will   sp eci fy  the  per ce nt age  le vel  of  volt age  unbalance  a nd  it ’s  de pend o n t heir  P V ge nerat ion   ou t pu t  po wer.          (a)       (b)     (c)     (d)     Fi gure   9 .   V oltage  unbalanc e i n feede r A  (a) ,   feed e (b)  a nd  feed e (c)  and N et wor l os ses    (d) fo Sce na rio 2       The  sim ulati on   res ult  of  ne twork  l os ses  can  be  see in  Fig ure   ( d)  with   fi ve   di ff e ren P V   pen et rati on.  T his  scena rio  does  no s howi ng   sig nifica nt  U - s ha pe’   pa tt ern   of  netw ork  los ses  in  e ach  P var ia bili ty The  netw ork  loss es  tren f or   t he   first  25%  penet rati on   s hows  sli gh re du ct i on   w hich  is  le s than   0.10% for all  d ay s.  Sin ce PV  syst e m  w as n ot co nnect ed  to fee der  C, loss es  at feed er C r em ai un cha nge d.  P V   var ia bili ty   abo ve  50%  pe netr at ion   pro duce  high  losses  un t il   10 0%  pen et r at ion   due  to  P ge ner at io e xceed  the  loa c ons um pt ion   w hich  l ead  t the   re ve rse  powe flo w O ve rcast   day  sh ows   fairly   const ant  resu lt   fro m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1152     1 160   1158   base  case  to  100%   pe netrati on   le ve du t low  powe ge ner at io an did   not  cause s   hig netw ork  losses.   Wh il e,  cl ear  da sh ows  the  hi gh est   netw ork   losses  wh e it   reach  100%   pe netrati on  with   1.90%  due  to  hi gh   gen e rat io s upplied at l ow po wer dem and  a nd  directl y i ncr e ased t he netw ork  losses  to  t he  m axi m u m .     3.3.   Scenari o 3: U nba l an ced   All ocatio n   of   PV   Sy s tem   Figure   10   (a ),   ( b),  an (c)   s ho res ults  of   volt age  unbalanc fo feed e A ,   feed e and   f eeder  f or   Scena rio  3.  T he   i m pact  of  fi ve   dif fer e nt  P var ia bili ty   on   vo lt age   un bala nce  was  as sess ed  from   0%  to   75%  PV   pe netrati on   le vel.  The  res ult  sh ows  sig nificant  volt ag unbalance  es pecial ly   du rin 50 P pe netrati on  le vel.  Sam tren with  t he  ot her   sce nar i os ,   high  var ia bili t has  the  hi ghest   vo lt ag un balance  f ollowe by   cl ear  day,  m il d,   m od erate  an ov e rcast  day.  This  is  becau s hig var ia bili ty   is  well   kn own  as  hi gh   powe r   gen e rati on  with  high  fluct uation  P ou t pu powe wh ic wil resu lt ed  hi gh   vo lt age  unba la nce  in  the  feed er .   All  the  P va r ia bili ty   included   ove rcast  day   have  hi gh est   vo lt age   un balance  un ti they   reache 5%  volt age   unbalance Thi scenari ha ve   prov e that  al locat ion   PV   syst e m   in  unba la nce  way  will   con trib ute  to  hi gh  vo lt age  unbala nce in  the  fee de especial ly  dur i ng   high  var i abili ty . Th is i s a ser io us  pr ob l e m  in  the d ist ribu ti on   netw ork  ha ving  high  vo lt age   unbalance  be cause  it   will   c on t rib ute  to  dow ntur perf orm ance  and   short  li fe   sp a n of  e quip m ent li ke  distri bu ti on   t ran s f orm er and house ho l d’ s  se ns it ive equipm ent.          (a)     (b)       (c)     (d)     Figure   10 .   V oltage  unbalan ce  in f ee der A  ( a ), fee der  B  (b) a nd f ee der C (c )  and  Netw ork  l os ses    (d) fo Sce na rio 3       Figure   10   ( d)   sh ows  netw or losse f or   unbala nce  al loc at ion   P syst e m   with  five  diff e re nt  PV  var ia bili ty Gen erall y,  as  can   be  seen  in  Fig ur 10  ( d)   net work   lo sses  of  the  PV   var ia bi li t increase  i li near  m ann er T his  i m ai nly  du t e ff ect   of  unba la nce  al locat ion  of  PV  syst em   acro ss  the   fe eder s Cl ear   da y,  m i ld   and  hi gh   va riabil it sh ows  si gn i ficant  inc re m ent  of   netw ork  l os ses  ac r oss  eve ry  le vel   of   PV  pe netr at ion   This  is  dr i ven  by  re verse  power   flo due   t high  P ge ne rati on  duri ng  that  day.  O verca st  day  a nd  m od e rate  var ia bili ty   hav fairly   con s ta nt  resu lt   due   to  low  powe gen e rati on  an there  is  lo pro ba bili ty   of   su r plus   powe that l ea to  the  re ver se  pow e r flo at   their  high P V p enetrati on.       4.   CONCL U SI O N   This  pa per   ha pr ese nted  th per f orm ance  of   fi ve  dif fe ren P va riabil it in  te r m   of   volt age   unbalance   an netw ork  l os ses   in  th ree  diff e r ent  sce nar io s.  The  perf or m ance  was  e valu at ed  f r om   0%  to  100%   PV   pen et rati on  le vel.  In   te rm   of   P var ia bi li ty ov er cast   da sh ows  the  l ow est   netw ork   losses  an volt age   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Perf orma nce  analysis  of M al aysia l ow vo lt ag e  d ist rib utio n netw or unde diff erent . ..   ( Nur Izzati Z olk if ri )   1159   unbalance   es pe ci al ly   du rin belo tha 50 PV  pen et rat ion .   Ot herwise cl ear  day  a nd  high  va riabil it has   the  highest  vol ta ge  unbala nce   and   netw ork  losses  sin ce  the gen erate  high  sup ply  to  the  netw ork  w h ic can   le ad  to   re verse   powe flo w.  The  st udy  sug gests  th at   the  norm al   distribu ti on  f unct ion  in  al locat in the  P V   syst e m   al on al the  feed ers ’  are  well - s uited   way  to  set   up   PV   syst em   a residen ti al   area  is.  As  ex pected   from   the  resu lt s,  the   no rm al   distrib ution   of   P syst e m   con cl ud e with  le ss  vo l ta ge  unbalance   and   net work   l os se s   par ti cula rly   at   m od erate  PV   pen et rati on  le ve (not  m or than   50% ).   La s tl y,  based   on  t he  stu dy,  unba la nce   al locat ion  P s yst e m  at the feed er  sho uld   be a vo i ded b eca use  it  r eco rd e d hi gh volt age  unba la nce and net wor losses  for  eac h solar  va riabil it y partic ula rly  dur i ng h i gh v a riabil it y.        ACKN OWLE DGE MENTS     The  aut hors  w ou l li ke  to  th ank   a nd  ack no wled ge  the  Mi nistry  of   High er  Ed ucati on  Ma la ysi and   Un i ver sit Te kn i kal  Ma la ysi Me la ka  for  sup porting   this  researc thr ough  RA G S/1/2 015/T K03/FKE  /03 /B 00 096.       REFERE NCE   [1]   M.  Ministr y   of   Ene rg y ,   Gree Te chno log y   a nd  W at er,   Han dbook  on  the   Malay s ia Fe ed - in - Ta r iff  for  th Prom oti on  of  Re newa ble E n erg y ,   2011.   [2]   The   E conomic  Planni ng  Unit ,   10th   Malay si Pla (Chapt er  6 Bu il ding  and  Envi r onm ent   tha Enh anc es  Qual ity   of   Li fe) ,”   The Econ om ic   Planni ng   Unit, Prime  Minist er’ s Depa r tment, 2010.   [3]   KeT THA ,   Han dbook  on  th Ma lay s ia n   fe ed - in t ari ff  fo th Pro m oti on  of  Ren e wable   ene rg y ,”   p p.   28 ,   2011 .   [4]   S.  K oohika m al i ,   et  al. ,   Im pac t of  Grid - Conn ec t ed  PV   S y st e m   on  the   St ea d y - Sta te  Opera t io of  a   Mal a y si a n   Grid, ”  pp .   8 58 8 63 2010 .   [5]   K.  Azm i,   et   al . ,   Quanti f y ing  va ria bilit y   for  grid - conne c te phot ovolt aics  in  the   t ropic for  m ic ro grid  appl i cation ,”   Ene rgy  Pro ce d ia vol .   103 ,   pp .   40 0 405,   2016 .   [6]   D.  Burnet t ,   e al . ,   The   UK   sola ene rg y   r esourc and  th impac t   of  cl imat ch an ge ,”   Re n ewabl Ene rgy ,   vo l.   71 ,   pp.   333 343 20 14.     [7]   W .   A.  Om ran ,   et   al . ,   Inve stig at ion  of  m et hod for  red uct ion  of  power  fluc tu at ions  gen er ated   from   la rge   grid - conne c te d   photo volt aic  s y stems ,”   IE EE Tr ansacti ons on  En ergy   Conve rs ion vo l/is sue:  26(1),   pp.   318 327 2011 .   [8]   L.   L.   Ji ang,   e al . 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                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   3 Ma rc h 201 9   :   1152     1 160   1160   BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS            Nur  Izz ati  Zo lki f ri  obtained  he B .   Eng  (Hons in  el e ct ri ca l   engi n e eri ng  from   Univer siti   Te knik al   Malay s ia   M el ak in  2016 .   She  i cur ren t l y   pursuing  her   M.Sc   d egr ee  in  el e ct ri c a eng ineeri ng .   Her  cur ren rese arc intere sts  in cl ude  distr ibut e gene ration,   in te gra ti on  of  ren ewa ble   en er g y ,   impact s of   PV   sy stem on   distri b uti on  n et works   a nd  ene rg y   storag e .         As soc.   Prof.  Ir  Dr  Chin  Kim  Gan  rec ei v ed  hi B. Eng.   and  M.Sc.   degr e es  both  in  el e ct ri c al  engi ne eri ng  fro m   the   Univer siti   Te knologi   Mal a y si (UTM)  and  PhD  degr ee   from   the   Im per ia Coll ege   London ,   UK .   He  is  cur ren tly   Sen ior  Le c ture a the   Univer siti   T eknikal  Malay si Mela ka  (U Te M) .   His  rese ar ch  in te rests  ar distr i buti on  ne twork   design,   in te gr at i on  of  ren ewa b le  ene rg y   and  sm ar grid .         Dr  Me y sam   Sham shiri  was  born  in  Ira in  1 983.   He  recei v ed  his  B. Eng .   i El e ct ri ca El e ct roni Eng in ee ring   from   Isla m ic   Aza Univ e rsit y ,   To y s erk an ,   Ira in  2008.   He  re ce iv ed  h is   M.E ng,   2013   an PhD ,   2017  fr om   Univer siti   T ekni ka Mal a y s i Mel aka   (UT e M)  in  elec tri c al   engi ne eri ng.   He   is  cur ren tly   doi ng  his  post - doctoral   in   the   fac u l t y   of  e le c trica engi ne eri ng  at  UTe M.  His  rese arc intere sts   inc lude   dist ri buti on  net work   pla nning,   d e m and  response   app lication,   sm a rt  grid  d eve lopm ent ,   integra t ion  of  ren ewa b le   en erg y ,   d at a   m ini n and  m ac hin e   le arn ing.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.