Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 Decem ber   201 8 , p p.   4781 ~ 4789   IS S N: 20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 4781 - 47 89          4781       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Coordin ated C on tro of I nterc onnected Mi crogrid  and Ene rgy  Stora ge S yste m       Md. As aduz - Z ama n 1 ,   Md.  Ha bib ur  Rah a m an 2 ,   Md.   Se li Rez a 3 Md.   Maf iz ul I s lam 4   1 Depa rtment of  TMDM ,   Bangl a desh  Univer sit y   of  Te x ti l es,   B an gla desh   2 Depa rt m ent   of Electrical a nd   C om pute Engi n e eri ng,   Ra jshahi   Univer sit y   of   En gine er ing  &   T echnolog y ,   B angl a desh   3 Depa rtment   of EEE,  B angl ad esh  Arm y   Univ ersi t y   of Engin ee rin & Te chnol og y ,   Banglade sh   4 Depa rtment of  TMDM ,   Bangl a desh  Univer sit y   of  Te x ti l es,   B an gla desh       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Dec   2 9 , 201 7   Re vised  Ju l   2 8 ,  201 8   Accepte Aug   1 5 , 201 8       Sever al  m ic rogr ids  ca n   be  int e rco nnecte together   to   enh ance   the   g rid   rel i abi l ity   and  r educ e   the  cost   of  suppl y ing  po wer  to  an  isla nd   area  wher e   conve nt iona po wer  grid  c annot  be  connect ed.   Source   and  lo ad   demand  do   not  prope rl y   b alanc a lwa y s .   Be sides  tha t,   som et imes  power  and  fre quen c y   fluc tu at ion  has  occ urre in  MG   at   isla nd  m ode.   Nee to  design  spec ial   cont rol  for  m ai n ta ini ng  the   state   of  cha rge   (SoC)  of  ene rg y   stor age   s y st em.   Thi paper  prop oses  new  po wer  suppl y   s y st em  for  an  isl an area  th at  int er conne c ts  two  m ic rogrids  with  single   ene rg y   storag s y st em  (ESS).  An   al gorit hm   has  bee proposed   t hat   cont ro the  m ic rogrids  ene rg y   storag e   s y stem  for  spin ning  rese rv an loa power /fr eque nc y   reg ul at i on  purpose.  The   m ini m um   loa ding  constrai nts  of  die s el   e ngine   g ene ra tor   (DEG)  is  conside red   and   t he  SO of the E SS   is pr oper l y   m ai nt ai ned .     Ke yw or d:   A   sta te   of  c ha r ge   E nergy st or a ge  syst e m   In te rc onnecte d m ic ro gri d   L oa f re qu e nc y con t ro l   S pinnin g rese r ve   Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Md. Habi bur  R aham an ,   Dep a rtm ent o f El ect rical  an Com pu te E ng i neer i ng,    Ra j sh a hi  Un i ve rsity  o f  Engin eerin &  Tec hnol og y,     Ba ng la desh .   Em a il : hab ibiee e@ya hoo.co m       1.   INTROD U CTION   The  m ic ro   gr id   is  con sidere as  the  s m art  electrica po we m anag em ent  s yst e m   fo the  i so la te area s   that  can no ac cess  to  the  c onve ntio nal  po wer   gr i d.   T he   op e rati on  an con t ro strat e gies  m ay   be  diff ere nt   accor ding t c onnecti on c onf igurat ion s  of t he  m ic ro   gr id   An  MG  ca on ly   su pply   m a xim u m   load  capaci ty   of  10  M VA  [ 1].  H owe ver,   se ver al   m i crogr i ds   ca be  inte rcon nected to f or m  large po wer   pool t m eet  g reater  powe dem ands. I t al s o has m or re dundanc y an ens ur es  bette su pply   reli abili ty   [1 ] In te rc onn ect ed  m ic ro gri ds   are  ge ner al ly   called  m ulti - m ic ro gr id  (M MG);   it   is  relat ively  new   co nce pt.   In te rc onnecte m ic ro gr id can  achie ve  gre at er  sta bili ty   a nd   c ontrolla bili ty   with  distrib uted  c on t ro str uctu r e.  The   possi bili ty   of   ha ving  a   la rg num ber   of   c ontr ollable   MGs,  DG  uni ts  an MV  loads  unde dem and   sid m anag em ent   (D SM co ntr ol   req ui res  the  us of  hiera r chical   con t ro schem e   that ena bles a n effici ent  contr ol and m anag e m ent o f  this  ki nd of syste m  [ 2].    Since  ene rg s tora ge  syst e m   (ESS)  is  an  integral  p a rt  of   MGs  an it   ca pro vid fast  act ive  power  com pen sat ion,  it  also can   be u sed  to  im pr ov e  the per form ance o f  loa f re quency c ontr oller ( L FC)  [3 ] - [ 4] . Th m ini m u m   loading   c onstrai nts   of   diesel   en gin ge ne rator   a r consi der e a nd   t he  sta te   of   charge  ( SO C )   of   t he   ESS  is  pro per l m ai ntained.   O bject ives   al so   incl ud e   opti m u m   uti li zat io of   t otal  wind so la P e nergy,  a nd   ESS  c ontrib ution t t he  inte rc onnected  m ic r ogrid .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   478 1   -   4789   4782   2.   VOLTA GE  A ND FRE QUE NCY CO NTR OL OF  M G   The  m ai pur pose  of   M is  t re duce  lo ss,  e m issi on s   an cost  of  e nergy.   Ba la ncin bet ween  sou rce   and   l oad   is  gr eat   c halle nge  in  isolat ed  MG  syst e m These  ca be  ov e rc om ed  by  us in dece ntr al iz ed,  centrali zed,  hi erarc hical   or   distrib uted  c ontr ol  [5 ] It  is   al so   gr eat   c ha ll eng to  re duce  com m utatio li nk   fa il ur e,   to   re duce  li ne   f requ ency  a nd  volt age  fluctuati on,   to  c ontrol   the   pri m ary  and   central  c on t ro l le rs  of   MGs  fi gh ti ng  to  each   ot her   and  the  c oor di nation  of  ene rg st or a ges  ( i.e.  batte ries et [6 ] In  the   gr i connecte m od e,  sim il ar  to  conve ntion al   ut il i ty   syst e m e ach  DG   unit   can  be  co ntr olled   to  pr oduce  rea and  reacti ve  powe (PQ - bus)  or  gen e rate  real  power   a nd   m ai ntain  it t erm inal  vo lt age  (P V - bus as   li ke  as   conve ntion al   i nterc onnected  gr i syst em T he  f reque ncy  and   real/ reacti ve   powe in  powe gr id  sho uld   be   unde c on tr olle a nd m ai ntain a sm oo th  bala nce  betwee n p ow e r ge ner at io a nd loa ds .     The  co ntr ol  m akes   an  i nterf a ce  betwee po wer   m anag em ent  an volt ag so urce  co ntr ol  (VSC)  as   sh ow i Fi g ure  [ 7]  in   w hich  sig nal  pr ocessin blo c an ph a se  lo cked  lo op  ( PL L)  has  bee use a   necessa ry p a rt  of this syst em .       P o w e r   M a n a g e m e n t d q   C u r r e n t   C o n t r o l +   G a t e   P u l s e V o l t a g e   S o u r c e   C o n t r o l   ( V S C ) S i g n a l   P r o c e s s o r   &   P L L n G () d i re f n G () q i r e f n S () vt s R s L () n G v t () n G i t () n G i t () n G v t n B u s     Fig ure   1 .   Co ntr ol pr ocedur e  of  n th   EI - D G un it       3.   THE  ENER G STO R AGE  CONTR OL I ISL A ND M ODE   Fo m itigati ng   powe fluctuat ion   EES  is  us e in  MG.  So m et i m es  ov erch a rg an ove di scharge  in   EESs  m ay   occu r   due  t us of  finite   num ber   of  batte ry  ba nks.  T hus,   to   m a intai S oC   in  EE S,  a   s uitable   con t ro syst em   is  necessary.  Trad it io nally   auto no m ou S oC   con tr ol  has  been   us e but  now  diff e ren t ypes  of  adv a nce  c ontr ol le are   us e to   m a intai So C   as  sho wn  in  Fig ure   [8 ] t his   will   re du ce   f r equ e ncy  a nd  powe fluctuati ons  of  a m ic ro gri d.        D G C o n t r o l l e r E S S P D G _ m f _ c o m p P D G P D G _ r e f _ s n c S O C   D a t a   o f   E S S P E S S P E S S _ r e f + + + + - -     Fig ure   2 .   EESs  So co ntr ol pr ocedu r e       The  MG  has  s om tradit ion al   con t ro procedure  but  in  pres ent  day’s  t wo   t ypes  of  co ntr ol   syst e m   has  been   us ed  li ke   m ic ro gr id  m a nag em ent  syste m   (MM S)   and   local   con t ro l le (LC).   A LC  syst e m   is  local   con t ro ll er  that  is  work e at   e ach  MG  s ourc and   c ontrols  the  outp ut  po wer   of   M ba sed  on  the  pa r a m et ers   sat ed  by  MM S.  O t he  oth er  h an d,  the  MM is  r ob us an s uitable   c on t ro ll er which  de al with  m anage m ent  functi ons s uc h as fa ult disc onnecti on and  re - synch ronizat io n of t he  m ic ro gri a nd the  loa s he d di ng proc ess.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  C on tr ol  of Interc onnected  Micr og ri d a nd En e r gy Stor age  Sys te ( Md. As aduz  Z ama n)   4783   4.   OPTIM U S IZ ING  OF  E ES   Mi cro gri ds   is  low  vo lt age   distrib ution   ne twork  i w hich  desi gn  an  EES  is  ve ry  im po rtant  t pro per ly   m ai nt ai the  el ect ric it de m and   an s upport  in  t he   isolat ed  MG li ke  in  isl an area  [ 9 ] - [ 10] Ver tradit ion al   m eth o ds   are  that  to  store  e xtra  e nergy  from   ren ewab le   s ource at   low  dem a nd   a nd   deliveri ng   the   store ene rg durin pea dem and   [ 11 ] T he  eq uatio ns   gi ven   bel ow  re pr ese nt  the  ch arg i ng   disc hargin equ at io n [ 12 ]     ( 1 ) ( ) E t C t C t tP         ( 1)     su bject   t o:      Ou t pu powe l i m i ts:   m a x E tE PP       (2)     Stor e e nergy l i m i ts: m i n m a x () C C t C        (3)     wh e re ,  starti ng  lim i ts: (0 ) S CC     wh e re E t P is  the  po we sup plied  by  batte ry  banks;  m ax E P is  the  m axi m u m   char ge  a nd   discha rg r at e;   S C is   the  init ia store ene r gy.  F or  safety   operati on   of  ESS s,  ba tt ery  m anag em ent  syst e m   c an  be  ap plied.   In   t his   syst e m batte ries  vo lt a ge,   c urren a nd   te m per at ur is   c ontro ll ed  from   centrall y.  It’s  gr ea chall eng t desi gn   EES  av oid i ng   op ti m iz ing   pro blem [1 3 ] The  li fetim of   batte ry  dep e nd on   powe an ene rg den s it ie s,  op e rati ng  co ndit ion an cy cl li fe  et c.   Con side rin tho s factor Lit hi um - ion Sodi um   Su lphu an Zinc   brom ine b at te ries   or  Nickel - ca dm iu m  b at te ri e s h a ve g ood  c ha racteri sti cs [1 4 ]       5.   CONFIG U R ATIO O F T HE PR OPO S ED S YS TE M     The  stu died  in te rconn ect e MG  and   ES is  sh own  in  Fi g ure   On m icr gri co ns ist of   DEG,  so la r   PV  a nd  wind  powe r,   a nd  loa d.  T he  oth e m ic ro   gr id  has  DE G,   wind  powe a nd  loa d.  T he  t ie - li ne   connecte d M MG syst em  h as a  co m m on  ESS.         S o l a r   P V D i e s e l   E n g i n e   G e n e r a t o r W i n d   Tu r b i n e   G e n e r a t o r M i c r o g r i d   1 M i c r o g r i d   2 E n e r g y   S t o r a g e   S y s t e m L o a d Lo a d P W TG P D E G P PV P L P L P E S S T i e - l i n e W i n d   Tu r b i n e   G e n e r a t o r D i e s e l   E n g i n e   G e n e r a t o r P W TG P D E G     Fig ure  3 .   Sc he m at ic  d ia gr am   of interc onnect ed  m i cro gr i a nd ESS       Com bin ing   the   afo r em entioned   va rio us   re ne wab le   e nergy  r eso ur ces with  energy  stora ge  syst e m and  diesel   en gin e   gen e rato in   a inte rcon nected  syst em the  ge ner at e e le ct ric  energy   can  be  e ff ec ti vely  distrib uted an d co ntr olled to   m eet  the e nerg y req uirem ent o f  the c onnecte loa ds.       6.   POWER  S YST EM MODE LL ING   The  m od el ing   of   the  diff e re nt   co m po ne nts  of   the  propose m ic ro gri sy stem   is   pr esen te in  this  sect ion .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   478 1   -   4789   4784   6.1.   Diesel  Eng ine   Genera t or   ( D EG)   To  m eet   the  re qu i red  loa de m and a ny  sta ndby D E wor ks  co ntin uous ly  to  sup ply  the pow e t hat  is   norm al l con ne ct ed  to  the  m ic rogr id  syst e m The  transf e f un ct io ns   of   the  DE can  be  w ritt en  as  f ollows   c onsideri ng a  f irst o rd e la g [ 1 5 ],   () 1 D E G D E G D E G D E G PK Gs f sT       (4)     wh e re K DEG   an T DEG   a re th e   gain  a nd ti m e c on sta nts  resp ec ti vely   The  DE s hould   be  operate ec onom ic al l to  co ntr ol  th gove r ning  sy stem   so   that  th ge ner at io costs  will   be  lowe r.   T he  dies el   gen er at ors  optim u m   gen era te outp ut  pow er  is  70 - 89 f ro m   the  r at ed  pow e r   [1 6 ] T h ca pa ci ty   of   D EG  is  norm al l y   sated   al m os 30 - 50%  or   m or [1 7 ] - [ 1 8 ] The refor e ,   the  relat io ca be writt en  as     P DEG ≥P DEG(Min )   (5)     wh e re P DEG   an d   P DEG( Min   is t he op e rati ng  powe a nd lo we li m it  co ns trai nts  of  t he DE G , r es pecti vely .     6.2.   Wind Turbi n e   Gener ator  ( WTG)   The  ge ner at e ou t pu pow er  f ro m   W T is   great ly   de pended  on   wi nd  s peed  ( V W ) .   Th us ,   the  wi nd   tur bin e m echan ic al  pow e r o ut p ut ca n be  wr i tt en  as foll ows  [ 19 ] :     3 1 2 W T r P W P A C V      ( 6)     wh e re ρ   re pr e sents  the  ai de ns it in  kg/m 3 A r   rep res ents  the  swe pt  area  of   the  bla de  in  m 2 an C p   represent s   the po wer coe ci ent.  Th e  tr ansf e r funct io n ca n be  w ritt en  as foll ows,       () 1 W TG W TG W TG W T W TG PK Gs P sT             ( 7)     wh e re K W TG   a nd  T W TG   rep res ents  the  g ai a nd tim e con sta nts  of   WT G re sp ect ively .       6.3.   So lar  Ph oto voltaic (P V )   s olar   P s yst e m   con sist s   of  m any  sm a ll   cel ls  conne ct ed  to   pr ov i de   the  desire vo lt age   a nd   current.  T he out pu powe r of  t he  P syst em  can be e xpress ed  as  [1 5 ],     1 0 . 0 0 5 ( 2 5 ) P V a P S T      ( 8)     wh e re η   is  c onve rsion  e ff ic ie ncy  of  the  P ar ray,  S   is  m easur ed  t he  area  of  P ar ray  ( m 2 ),  φ  is   so la r   irrad ia ti on  ( kW/ m 2 )   and   T a   is  am bient  tem per at ur ( 0 C) The   transf e f unct ion   of   PV   ca be   giv e by  sim ple  li near  fi rst  orde la g,     () 1 P V P V PV PV PK Gs sT     (9)     wh e re K PV   an T PV   re pr e sents  the  gain  c onst ant and ti m e con sta nt  of s olar PV  res pecti vely .     6.4.   Ener gy S to r age S ystem   Energy  st or a ge   syst e m are  i m po rtant  de vic es  to  s upply  e ne rg of  the   hy bri powe syst e m   ver fast   to  m ai ntain  sy stem   sta bil i ty   [ 1 5 ] T h trans f er  functi ons  of   the  energy  storag syst em c an  be  ta ke as   first  order l ag,     () 1 E SS E SS E SS E SS PK Gs f sT     (10)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  C on tr ol  of Interc onnected  Micr og ri d a nd En e r gy Stor age  Sys te ( Md. As aduz  Z ama n)   4785   wh e re K ESS   is gain  c onsta nt a nd  T ESS   is t he  ti m e con sta nt of  ESS.     Hen ce a   relat ively   sim ple  m od el   is  us ed   in   this  wor to   r epr ese nt  c harg e/ discharge   pr ocess  an t he   So of ESS   [2 0 ].   3600 E SS b P SO C Ws     (11)     wh e re W b   is t he  b at te ry ca pac it y. The  sel ect ion o f o pti m u m  sizes o E ES  ha s b ee n desc rib ed  in  secti on  4.      6.5.   Power  Dev i at i on   and S yste m Freque ncy  Va ri at i on   The  ou t pu power   s houl be   con t ro ll ed  bas ed  on  power   dem and   to  m ai ntain  sta ble  ope rati on   [1 5 ].  The  total   pow er  gen e rati on  ( P T is  the  al geb raic  su m m ati on   of   al gen e rators  li ke  diesel   eng ine  ge ne rator  ( P DEG ),   wind  powe ( P W TG ),   so la photov ol ta ic   po we ( P P V an po wer  of   e nergy  sto rag syst em   ( P ESS as   sh ow in  Fi g ure   3.     T D E G W T G P V E S S P P P P P     ( 12)     The dif fer e nce  betwee P a nd  P is  giv e n b y Eq.  13 w her e  P re pr ese nts t he dem and ed p ow e r [2 0 ].     e T D P P P     (13)     because   syst em   fr equ e ncy  is  change with  net  powe var ia ti on,  the  syst e m   fr equ e ncy  var ia ti on   ∆f   is  cal culat ed by,     e s y s P f K               ( 14)     wh e re K sys   re presents  the  sys tem   fr equ e ncy.   Since  an  in he ren ti m e   delay   exists  betwe en  syst em   fr eq uen cy   var ia ti on  an powe dev ia ti on,  the  trans f er  functi on  for  syst e m   fr equ ency  va riat io to  per   un it   power  dev ia ti on ca n b e ex pr es sed  b y,     11 () ( 1 ) s y s e s y s s y s f Gs P K s T D M s             ( 15)     wh e re M   a nd  a re   t he  e qu i valent  i ner t ia   const ant  a nd  dam pin c on sta nt  of   t he   m ic ro gri syst e m   resp ect ively   [ 19 ].         7.   INTER CONN ECTION  OF   MICRO G RI DS   WITH TI E - LINE   Re li able  po we r   su pply   to  the  connecte l oad  m ay   be  achieved  by  the  inter connecti on  of  neig hbori ng   isolat ed  MGs t hro ugh  ti e - li ne.   Tie - li ne  is used  to  exc hange  en erg y bet wee co ntro l area s  to  pr ovide inte r - a rea   su pp or i cas of  fa ulted  c onditi on.  If   t here  is  an  unbala nce  sit uatio oc cur s   bet ween   gen e rati on  a nd  load ,   the  dev ia ti on  in  fr e quency  for  par ti cul ar  area  o cc urs  [ 19 ] In te rc onnected  m ic ro gri with  tw o - a rea  interco nnect io is  represe nted  as  sho wn in Fi g ure   4.         Fig ure  4 .   Mo de ll ing  of tie - li ne  conn ect i on       f 12   f 2   f 1   ∆P tie   -   +   Micr o g rid 1   Micr o g rid 2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   478 1   -   4789   4786   Ex pr essi ng   th tie - li ne  power   dev ia ti on   (∆ P tie in  te rm of   fr eq uen cy   de viati on   (∆ f a nd   synch ronizi ng  powe c oeffici ent ( P s is  repr esented  as,     12 () ti e s P P f d t f d t          ( 16)   ta kin the  Lapl ace t ran s f or m  w hav e ,     () () ti e s tie P s P G f s s        ( 17)       8.   OPER ATIO N   STR ATEGY   In   MG syst em chan ge  in  f r equ e ncy  de pe nds  up on   c ha nges  in  load  dem and wh e ne ver   load  dem and   increases   syst em   fr equ e ncy  de creases  a nd  vi ce - versa.  Whe the   cha nge  i f re qu e ncy  ( f bec om es  neg at ive ,   the  ESS  supp li es  power   to  th syst e m .   If   SO of   the  batt ery  is  gr eat er  than  SOC L the ESS  sup ply  powe to  the  syst e m   and   get  discha rged.  Otherwise,   ESS  does  not  deliver  po we r.   Wh e the  c hange  in  fr e quenc y   beco m es  po sit ive,  the  ES is  charge d.   Be f ore  chargin the  ESS  it SO is  com par ed  to  it upper   li m i of   the   sta te   of  cha r ge   ( SOC U ) If  S OC  is  le ss   tha it SOC U   the E SS  is   in  c ha rg i ng  m od a nd  co nsum ing   powe from  the syste m , o therw ise ,   ESS doe no t c harge.  Th e  con trol  strat e gy of  ESS  is s how i Fi g ure   5.           Fig ure   5 .   Pro pose al gorithm s for   ESS  contr ol       The  total   re ne wab le   powe ge ner at io ( P R by  the  m ic ro gri syst e m   is  the  al gebraic  sum m a ti on   of   wind  powe ( P W T G ),  so la r  ph ot ovoltai c pow e ( P PV ).     R W T G P V P P P      ( 18)     the  dif fere nce  betwee total   ren e wa ble  po wer   ge ner at io P and  po wer  dem and   re fere nce  P i the   extr a   powe a nd g i ve n by  e q uatio 16.     E R D P P P     ( 19)     If  ∆P E >0 the   rem ai nin po wer   will   be  use to  c ha rg the  ESS I th batte ries  are   com plete ly   charge d,   the  e xcess  power   is   du m ped If   ∆P E <0 the  rem ai nin powe will   be  giv e by  the  ESS  or  by  the   diesel   ge ner at or,  de pe ndin on  the  ec onom ic   disp at ch  s trat egy.  I t he  ESS  is  a ble  to   giv e   ∆P E t he E S S   discha rg e   an diesel   ge ner at or  tu rn  off But  if  the  E SS  is  not  able  t giv ∆P E the  diesel   ge ner at or   t urn on,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  C on tr ol  of Interc onnected  Micr og ri d a nd En e r gy Stor age  Sys te ( Md. As aduz  Z ama n)   4787   and  the   ESS   will   neither   be   cha rg e nor   disc harged.  I this   case,   only   ESS   will   be  us e f or  frequ e ncy   regulat ion p urp os e.         9.   SIMULATI O N RESULTS   AND A NA L Y SIS    Re su lt an a na ly sis  of   t he  ti m do m ai sim ula ti on   of  t he   syst e m   are  presente in   thi sect ion.  F or   the  pur pose  of   cal culat ion al l   input  an outp ut  qua ntit ie in  the  pl ots  are  c on si der e i pe unit   ( p.u.)  va lues .   Param et er v al ue s of the  c on figurati ons a re t aken f ro m  [ 1 5 ] ,   [ 19 ] ,   [ 2 1 ] - [ 2 6 ]  an d l ist ed  in   Table  1 .       Table  1.   Param et er V al ues of t he  St ud ie M G  Syste m s   Para m eter   Def in itio n   MG1   MG2   M( p u )   Inertia c o n stan t   0 .8   0 .7   ( p u )   Da m p in g  con stan t   0 .02   0 .03   T DE G ( s)   DEG  ti m e  con stan t   2   2   T W TG ( s )   W T G ti m e con stan t   1 .5   1 .5   T PV ( s )   PV ti m e con stan t   1 .8   -   P s ( p u )   Sy n p o wer  coef f icien t   0 .07 5 4   S OC U   Up p er  li m it  of  SO C   0 .7   S OC L   Lower li m it  of  SOC   0 .3   S OC 0   Initial state o f  SO C   0 .4   T E S S ( s)   ESS  ti m co n stan t   0 .1       Si m ulati on   tim fo the  syst e m   is   ta ken   to  be  300s.  The  S OC  of   ES is  pro per ly   con t r olled.  Fig ure   6( a to  ( c s ho the  g e ne rated  powe a nd lo ad pr of il es i e ach M Gs  a nd their t otal va riat ion .                Ti m e (s ec)     Fig ure   6 .   P ow e a nd loa d profi le s at (a)  M G1; (b) MG 2;  (c)  Total  ( M G1 + MG2 )       Fig ure   s how the  powe ou tpu of  D EGs   and  Fig ure   s hows   the  fr e qu ency  de viati on   at   MG a nd  MG2, res pecti vely .   Fi gures 9  (a)  t o (c) sh ow the  d e viati ons  of ESS  P ower,  E SS SOC,  a nd Tie - li ne  po wer.         Ti m e (s ec)     Fig ure  7 .   DE G  pow e r o utput  at  ( a) M G 1; and  (b)  MG 2       (a) )   OFF   ON   ON   (a)   ( b )   ( c )   ( b ) )   OFF   ON   ON   OFF   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   478 1   -   4789   4788     Ti m e (s ec)     Fig ure  8 .   De vi at ion   of ( a F re qu e ncy at M G 1,  a nd  (b)  F re quency at  M G 2           Ti m e (s ec)     Fig ure  9 .   De vi at ion   of ( a ES S Powe r; (b E SS  S OC; (c Ti e - li ne power       Fr om   to  58 s   bo th  the  m ic r ogrids  op e rate   ind epe ndently The  re new a bl ener gy  at   each  MG  is   lowe tha the   load.  Eac D E s upplies  the  def ic it   pow er  i the  res pecti ve   MG.  T he re  is   no  ene r gy  exc hange  betwee MG and  MG 2.   T he   ESS  is  us e only   for  loa fr e qu e ncy  c on tr ol   of  the  m ic ro gr id.   F ro m   58   t 245s  su r plu ren e wa ble  energy  is  avail able  at   MG1  an extra  en erg is  transf e r red   f ro m   MG1  to  MG2  de pe nd i ng  on  the   loa de m and   or  sto re at   the   ESS In  this  case   D E G1  at   MG is  stoppe d.     F rom   67   to  t he  96 outp ut  powe of   DE G is l ow e than  the  m ini m u m   loading c on st ra ints i.e. less t han  0 . 1 pu. To   operate ec on om i cal ly ,   DEG2  is  stopp ed  an ESS  is  us e as  the  sp inn i ng   re ser ve.   Af te 96 DE G2   sta rts  an con t in ues  up   to  ab ou t   203s .   A fter  20 3s   s uffici ent  r enew a ble  e nergy  is  avail able   com par ed  t load.  Th ext r energy  is  st or e at   ESS.   I this  ca se,  bo t h DEG i s sto pp e d.   At  ab ou 245s  the  MG ha lowe re ne wab le   e nergy   and  DE G s hould   be  sta rted.   B ut  by   consi der i ng  m i nim u m   loading   co ns tr ai nts,  t he  D EG is  st oppe d.   On ly   D EG is  sta rted  and   de fici ene rg at   M G2  is trans fe rr e from  MG 1.  Fig ure  (a)   and   (b)  sho w  that wh en  E S S is u sed  as the  sp inn i ng r eser ve,  the   SO C i dec reas ed.   Als o,   SO increases  if suf fici ent   re ne wa ble en e r gy is a vaila ble a nd stor e at  E SS.       10.   CONCL US I O N   Coordi nated  operati ons  strat egy  of   tw in te rconn ect e m ic ro gr i ds   wit sing le   e ne rg sto rag e   syst e m   has  been   pro posed  i this  pa per The  re qu i red   powe for  the   connecte lo ads  can  be  effe ct ively   delivere a nd   su ppli ed  for  th pro po se sys tem   with  appr opriat co ntr ol  and   ef fecti ve  coor din at io a m on var i ou c om po ne nts.  T he  e m plo ye m at he m at ic al   m od e ls  for  the  var i ou s   com ponent   of   the  syst em   are   represe nted  by  fir st - orde tra ns fe f unct io ns  to  sim plify  th ta sk of   syst e m   si m ulatio n.  Si m ulati on   re su lt s   sh ow  that  si ng le   E SS  ca be  us e for  both  m ic ro gr i ds  for  loa f requen cy   c on t ro and   s pinni ng   r eserve   pur po se As  r esult,  D EGs   ca be  ec onom icall op erate with  gr eat   flex ibil it y.  Ho we ve r the   O N/O F cy cl e   of   DEG   i ncr e ases.  F urt he researc is  re qu i red   to  dr i ve   the  op e rati ng  strat egies  of  DE to  re du ce     ON / OF F   cy cl e.       ( a ) )   ( b ) )   (a)   (b)   (c)   (a) )   ( b ) )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  C on tr ol  of Interc onnected  Micr og ri d a nd En e r gy Stor age  Sys te ( Md. As aduz  Z ama n)   4789   REFERE NCE S     [1]   S.  Chowdhur y ,   et   al . ,   Micro grids  and  Active  Distribut ion   Networks,”   The  Instit ut ion  o Engi ne ering  and   Technol ogy Re n ewabl e   Ene rg S erie s ,   vo l.   6,   200 9.   [2]   N.  J.  Gi l,   and  J.   A.  P.   Lope s ,   Hier arc h ical  Fre quency   Con trol   Scheme  for  Isl a nded  Multi - Micr ogrids  Opera t io n,   IEE E   Laus anne Powe r Tec h   Laus anne ,   pp .   473 - 4 78,   2007 .   [3]   M.  U.  Us ama,   e al. ,   Util izing  Spinnin Reser v es  as  Ene rg y   St ora ge  for  Ren e wable   En erg y   I nte gra ti on, ”  Po wer   Syste ms   Confe re nce ,   Cl emson Univ ersit y,   pp.   1 - 5 ,   2014 .     [4]   S.  K.  Adit y a ,   an D.  Das,  Loa d - Freque nc y   Cont rol  of  an  In te r co nnec t ed  H y d ro - The rm al   Pow er  S y stem  with  Ne Area   Contro Er ror  Cons ide ring   Bat ter y   En erg y   Storage   Fa ci l ity , ”  Int ernati onal   Journal  of   En ergy   R ese arch,   vo l.   24,   pp .   525 - 538 ,   2000.   [5]   F .   Kati r ae i ,   e a l. ,   Microgr ids  Mana gement:   Control and  Ope rat ion  As pe ct of  Microgr ids, ”  IEE Powe an Ene rgy  Magazin e,   2008 .   [6]   F .   Shahnia ,   S y stem  of  Inte r conne c te Micr ogrid - Chal l enges   and  Soluti on, ”  2017.   Available   onli n at:   pace . ee.uwa.edu . au/wp - con te nt /u ploads/2017/ 03/flye r - s006.pdf   [7]   K .   X .   G uoa ,   et   al .,  New  Pow er  Mana gement  Strat egies  for  Microgr id  with  Ene rg y   Storage   S y stems ,   Ene r gy  Procardia vo l.  16 ,   pp .   1678 16 84,   2012 .   [8]   J Y .   Kim ,   et   al . ,   Perform anc Eva lu at ion  of  M ic rogrid  Man agem ent   Functi on  i KERI  pil ot  pl ant ,   Int .   Conf.   on  Re newab le   Ene r gie s and Power  Qualit y   (ICREP Q’10),  Grana d a (S pai n),   p p .   196 - 201 2010 .   [9]   A .   Berr ad and   K .   Loudiy i ,   Optimal  Model ing  of  Ene rg y   Stor a ge  S y st em”  Inter nati onal  Journ al  of  Mod el ing  a nd  Optimizati on,   v ol /i ss ue:   5 ( 1 ) ,   201 5.   [10]   Ene rg y   stor ag is  ke y   i ngre die n for  al m ic rogr ids , ”  2015.   ht tp: / / ww w.re newa bleene rg y world. co m /   art i cl es/2015 /10/ener g y - storag e - is - a - ke y - ingre d ient - for - all - m ic rog rids. html   [11]   H .   Alhar bi   a nd   K .   Bhatta cha r y a ,   Optimal  Si zi n of  Ba tt er y   En erg y   Storag S ystems   for  Micro grids ,   2014   IE EE  El e ct rica Pow er  and  En ergy   Con fe renc e ,   Cal g ar y,   Can ada ,   2014 .   [12]   S.  X.  C hen  and   H.  B.   G ooi ,   Siz ing  of  Ene rg y   St ora ge  S y st em  for  Microgr ids , ”  I EE Tr ansacti o ns  on  Smar G rid ,   vol/ issue:  3(1),  p p.   142 - 151 .       [13]   Y.  W ang,   et   al. Coordina te Control   of  Bat t er y   En erg y   Stor ag S y stem  in  Microgr id,   Confe renc e   2013  IE EE  PE Asia - Pacific  Pow er  and  En ergy   Eng ineerin Confe ren ce 2 013   [14]   Abbe y   C .   and   Joós   G . ,   stocha stic   op ti m ization  appr oa ch  to  rat ing  of   energ storage   s y stem s   in  wind - die se l   isola te d   grids ,   I EE E   Tr ans.  Pow er  Syst. ,   vo l.  24 ,   pp.   418 426 ,   20 09.     [15]   D.  J.  Le e ,   and  L.   W ang,   Sm al l - Signal   St abi l ity   Anal y sis  of  a Autonom ous  H y brid  Ren ewa ble   En erg y   Pow er   Gene ration/E n er g y   Stor age   S y st em  Part  I:   Ti m e - Dom ai Sim ula ti ons,”   IEEE  Tr ansacti ons  on  E nergy   Conv ersion vol /i ss ue:   23 ( 1 ) ,   pp.   311 - 320 ,   20 08.   [16]   S .   H.  El - Hefn a wi,   Photovolt a i Diese l - Gene r a tor  H y brid  Pow er  S y s te m   Sizi n g, ”  Re n ewabl e   Ene rgy ,   vol /i ss ue:   13 ( 1 ) ,   pp .   33 - 40 ,   1998.   [17]   F .   Kati ra ei   and  C .   Abbe y ,   Die sel  Plant   Sizi ng   and  Perform anc Anal y sis  of  a   Remote  W ind - Diese Microgr i d,   Powe r E ng ine eri ng  Society Gener al  Me e ti ng ,   200 7.   [18]   C .   W ang,   et   al . ,   ‘‘Coope ra ti ve  Opera ti on  and  Optimal  Design  for  Islande Microgr id , ”  Innov ati v Smar Gr id   Technol ogi es  ( ISGT) ,   pp.   1 - 8 ,   20 12.   [19]   P.  K.  Ra y ,   e al. ,   Sm al l - Signal  Anal y sis  of  Au tonomous   Hy bri Distribut ed  Gene ra ti on  S y st e m in   Presenc of  Ultra c apaci tor   a nd  Tie Li n Op era t ion,   Journa of   Elec tric al   E ngine ering ,   vo l /is sue:  61 ( 4 ) ,   pp.   205 - 214,   2010 .   [20]   S Chana na   and  A .   Kum ar,   Opera ti on  and  con tr ol  of  BESS   using  fre quenc y - li nk ed  pricing  in  r eal - ti m m ark et  wi th  high  wind  p enetr at ion ,   Inte rnat i onal  Journal   of   Ene rgy  S ector M anageme nt,   vol /is sue:   5 ( 4 ) ,   pp.   5 85 - 602,   2011 .   [21]   D.  Kotti ck,   e al. ,   Bat te r y   En erg y   Storage   for  fre quency   reg ul at io in  an  Island  Po wer  Sy st em , ”  IE EE   Tr ansacti ons   on  Ene rgy   Conv ersion ,   vol /i ss ue :   8 ( 3 ) ,   pp.   455 - 4 59 1993 .   [22]   H.  Bevra n i,  et  al . ,   Int el l ige nt   Freque nc y   Control  in  an  AC  Micro grid:   Onlin PS O - Based  Fuzz y   Tuni ng  Approa c h ,   IEE E   Tr ansacti o ns on  Smar Gr id vol /i ss ue:   3 ( 4 ) ,   pp .   1935 1944 ,   2012.   [23]   T.   Senj y u,   e al. ,   Hy br id   Pow er  Sy st em  Us ing  Alte rna ti ve  Ene rg y   Fa ci litie in  Isola te Island,”  IE EE   Tr ansacti ons on Energy  Con ve rs i on ,   vol /i ss ue:   20 ( 2 ) ,   pp .   406 - 414 ,   2005.   [24]   M .   Dris   and   B .   Djil ani,  H y brid   S y stem  Pow er  Gene ration  ' W ind - photovol taic '   Connec t ed  to  th e   El ectri ca Ne twork   220  kV,”  Inte rn ati onal Journal of  App li ed   Pow e r E ngineering ,   v ol /i ss ue:   7 ( 1 ) ,   pp .   10 - 17 ,   2018 .     [25]   M .   A.  M.  Albre em   and   R .   M .   As pan,   Micro  H y dropower  S y stem  Design  for   Gua  Kela m   El ec tr ic i t y   Suppl y , ”  Inte rnational   Jo urnal  of Appl i ed Powe r E ng ine eri ng ,   vol /i ss ue:   7 ( 2 ) ,   pp .   116 - 118 ,   2018.     [26]   N.  Kart hik,   e t   al. ,   Optimal   Opera ti on  of  Microgr ids - Surve y , ”  In te rnat ional   Journal  of  App lied  Po we r   Engi ne ering v ol /i ss ue:   7 ( 2 ) ,   pp .   179 - 186,   2018 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.