Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  5, N o . 4 ,  A ugu st  2015 , pp . 65 6 ~ 66 I S SN : 208 8-8 7 0 8           6 56     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Integration of Solar  Power  Pl ant in Distrib u tion Network       Srete  N. Nikol ovs ki, Pre d rag Ž .  Mari ć , L j ubomir  V.  Majdandž i ć   Departement of  Power Engineering, Facu lty  of Electical Engineer ing,  Josip Juraj S t rossmy e r University  of Osije k Osijek, Cro a ti a       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Apr 4, 2015  Rev i sed   May 11 , 20 15  Accepted  May 29, 2015      This pap e r prese n ts the  integ r at i on of the  solar  p o wer plan t SE  Gum iim pex,  rated power of  1 MW in Croatian distri bution n e twork. Basic d a ta of solar   power plan t ar e  pres ent e as   well  as  the  an a l y s is  of  its   im pact  on th distribution network. Power qu ality  m easurements, seven day s  before and   seven day s  af ter  the connection o f  PV  plant to the network are per f ormed and  obtain e d power qualit y ind i ces   are com p ar ed to  thos e s t ated in the power  quality  s t and a rd  HRN EN 50160/2012 and Croatian national grid   code. There  are a l s o  pres ent e d res u lts  of  th e s i m u lation of  protection r e lay s  selection ,   setting  and  coor dination .   Keyword:  Computer   sim u l a tio n   Power qu ality    Prot ect i o n c o or di nat i o   Sho r t circu it calcu l atio Solar power  pl ant    Copyright ©  201 5 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Srete Nikolovs ki,   Depa rt m e nt   of Po wer En gi nee r i n g,   Faculty of Elec trical Engi n eerin g ,  Jo sip   Juraj Stro ssm yer Un iv ersity o f  Osij ek  K .   Trp i mir a  2B, 310 00   O s ij ek , C r o a tia.  Em a il: srete.n i k o l o v sk i@et fos.hr       1.   INTRODUCTION   In  or de r t o   rea c h t h e l i m it  of  20 % o f  el ect ri ci t y  generat e d   fr om  renewa bl e ener gy  s o u r c e s, C r oat i a go ve rnm e nt  has deci de d t o  i n t r od uce a sy st em  of i n cent i v e f o r re n e wabl e ene r gy  sou r ces. T h e  abo v e   m e nt i oned i n c e nt i v es  have c a use d  an i n cre a sed i n t e re st  fr om  i nvest ors t o  b u i l d  s o l a p o we pl ant s  (i n s t a l l e po we r f r om  1 0  k W  t o  1  M W).  Acc o r d i n g t o   pu bl i c  avai l a bl e dat a   fr om  C r oat i a Ene r gy  M a r k et  O p erat or - H R O T E, t o tal in stalled  cap acities o f  PV   p l an ts in  C r o a tia  are  3 7 .6  M W   (o n 31 .12 . 2 014) [5 ]. Th first  larg so lar in stallatio n  (1  M W) in  Cro a tia was SE Kanfan ar and  second  is SE Gu m i i m p e x  in  to wn   Varažd i n , wh ich  i s  anal y zed i n  t h i s  p a pe r.  HR OTE a n d t h e  i nve st or  co ncl u de c ont ract  f o r  t h pu rc hase  o f  el ect ri ci t y  pr od uce d   fr om  PV po w e r pl a n t .  Th pri ce  of el ect r i ci t y   i s  det e rmined  by the re gulated  fe e d -i n tariffs that i n clude  i n cent i v es . I n  or der t o  o b t a i n  such a c ont rac t , i nvest o r  i s  o b l i g ed t o  m a ke, am ong ot he r t h i n gs, t h ree t echni ca l   st udi es.  T h pr obl em  from  i n vest o r s i s  t o  sa t i s fy  dem a nds  gi ve by  C r oat i an nat i onal   gri d  c o m p any  f o r  t h ese   st udi es an d t h i s  pape r gi ves  pr oce d u r e an d  t echni cal  sol u t i ons f o r i n ves t ors. T h e fi rst   i s  t h e “St udy  of t h opt i m al  t echni cal  sol u t i o of   PV  pl ant  c o nn ect i on t o  t h di st ri but i o net w or k”,  t h e sec o n d  i s  t h e “St udy  of  t h e   i m p act o f  PV  p l an t on  t h e power  qu ality in d i ces o n  t h d i stribu tio n   n e twork  and  th e t h ird  is th e “St u d y  o f  t h pr ot ect i o n  set t i ngs  a n d  co or di nat i o n  o f   PV  p o we pl ant  a n d  t h di st ri b u t i o net w or k”.     Th e f i r s t study d eals w ith  t h e b e st v a r i ant o f  PV  po w e r  p l an t con n e ctio n  to  th e n e tw or k  an d  it   co n t ains p o wer  flow  calcu latio n, v o ltag e  d r op an alysis,  v o ltag e  stab ility an alysis as  well as th N-1 secu rity  analysis [1].  Above m e ntioned a n al yzes a r e carried  out  for both the  m a x i mu m a n d   mi n i mu m l o a d  i n  th d i stribu tio n   n e twork. Th e seco nd  stud y in clu d e s calcu latio n  and  m easu r emen t o f  p o wer q u a lity p a rameters,  seve day s   bef o re  an seve day s  aft e r t h e   con n ect i o of  t h e P V   p o we p l ant  t o  t h net w o r k  [ 2 ] .    T h e  res u l t s   shoul d  be  in  accorda n ce wi th Eur opea n   Croatian) standard E N   (HR N ) 50160:2012  as well  as with  the   Cro a tian n a tion a l grid cod e Th Stud y of t h p r o t ectio r e l a y s  set t i ngs a n d  co o r di nat i o n i s   ve ry  i m port a nt  f o r   d i stribu tio n network an d PV po wer  p l an t secu rity and   reliabilit y [3 ].    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 4 ,  Au gu st 2 015    65 –  66 6 57  2.   TECHNICAL   DATA   OF   PV   POWE R   P L ANT   So lar  po wer  plan t Gu m i i m p e x  is bu ilt on   th e ro of  o f  t h e ex istin g bu ildin g  and  cov e rs an  area of  ap pro x . 7 530  m 2  and  co nsi s t s  o f   4 5 6 4   p hot ov ol t a i c  m odul es at t ached  t o   an al um i n i u m  fram e . The t o t a l  p o we of  p hot o vol t a i c  m odul es i s   11 41  k W ,  an d t h e t o t a l  p o we o f  6 7  t h ree - phas e  i nve rt ers  i s  9 9 9  k W .  P hot ov ol t a i c   m odul es are c o n n ect ed i n  se ri es t o  f o rm  st ri ngs . C o nsi d e r i ng t h e n u m b er  of se ri es-c o n n ect ed m odul es,  t h ere   are f o u r  t y pes  of st ri ng s:  2 4  m odul es i n  o n e  st ri ng , 2 3  m odul es i n  o n e st ri ng , 2 2  m odul e s  i n  o n e st ri n g   and  2 1   m odules in  one string. P o lycrystalline phot ovoltaic m odul es S o lvis S V 60-250 are  use d . E v ery  PV m odule is  con s i s t  of 6 0   cel l s  and t o t a l  rat e d p o we r o f  m odul e i s  25 W .   Di m e nsions  of t h e m odul e are  16 6 3  m m  x  99 8m m  x 35m m  and t o t a l  m odul wei g ht  i s   21 .5  k g .  B a si dat a  ab o u t  P V   m odul e are  pr e s ent e d  i n  Ta bl e  I.       Tabl 1. T h e  P hot ov ol t a i c  M o dl ue  Dat a   M odule ty pe  Solvis   SV60- 150   Rating values   Power   250  W   Open circuit  voltage    37, Short circuit  cu rren t      8, 67A  Rated voltage    30. 5 V  Rated cur r e nt    680      Sin g l lin e d i ag ram   o f   PV po wer p l an t   and  u tility  TS  11 0 / 2 0  k V   sub s tatio n ,  20  k V  d i stribu tion  net w or ka n P V   po we pl ant  i s   sho w n i n  Fi gu r e  1.  T h e c o n n e c t i on  of  P V   po wer  pl a n t  i s  wi t h  TS  2 0 / 0 .4  k V .         Fi gu re  1.  Si n g l e  l i n e di a g ram  of  PV  pl a n t  a n di st ri b u t i o n  n e t w o r k       F- 1126 . . L1384 Kompenzacija Breaker/S.. Vla s tita  .. HANJES H T S AN JES Procistac KTS PR OC ISTAC BORMAX TS  B O R M A X OPR.INTERCOM INTE RCOM BHS TRNOVEC TR BHS SLOB ZONA1 SL  ZON A  1 ZRINSKI TR  Z R I N SK I GUMIIMPEX2 GUMIIMPEX1 TR  GU MIIMPEX2 TS GUMI F-1297 F-1296 F-1257 F-1256 F-1217 F-1216 F-1020 F-1126 F-1299 F-1298 F-1259 F-1258 F-1219 F-1218 F-1140 F-950 L1458 L1453 L1448 L1443 L1438 L1433 L1428 L1423 L1418 L1413 L1408 L1403 L1398 L1393 L1388 L1383 L1585 L1541 L1536 L1478 L1473 L1468 L1463 L959 L920 L10 L13 L14 TR2-821 L12 L11 L9 L6 L5 L8 L7 L4 L3 L2 L1 2- Wi ndi ng. . 110 kV Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     Int e grat i o of   Sol ar P o w e P l ant  i n  Di st ri b u t i o n  N e t w ork   (Srete Nikolovs ki)  65 8   3.   POWER   Q U ALITY IN DI CES   Li m its o n  th e v a lu es  o f  so me v o ltag e   qu ality p a ram e ters  sp ecified   b y  Cro a tian   n a tion a l g r id  co de,  are s h own in T a ble 2.      Tab l 2 .  Lim its  on  th e v a l u es  o f  vo ltag e   qu ality p a ram e ters   P a r a me t e r  L i mi t   v a l u e s   R e ma r k s   F r equency  49. 95 – 50. 0 5  Hz  standar d  ( norm a l)  oper a tional  conditions     V o ltage violations   Un ± 10 %   95 % of  the ti m e , 1 0 m i nutes aver age  m e asured values     V o ltage unbal ance      1. 3 % Un     95 % of  the ti m e , 1 0 m i nutes aver age  m e asured values     V o ltage harmonic  distortion   THD   2. 0 %   95 % of the tim e ,  1 0 -   m i nutes average  m e asured values       Accord ing  to  t h e Cro a tian   natio n a l grid  cod e p o wer qu ality  measu r emen ts  are  p e rformed  at th e   C C P  poi nt  o f  PV p o w er pl a n t  con n ect i o n t o  t h e net w or k .  In  th is sam p le case th is p o i n t  is 2 0  kV bu s i n   su bstatio n  20 /0 .4  k V ). Power  qu ality  m eas u r em en ts  b e fore and  after con n ecting  t h e PV  p o wer p l an t to  the  n e two r k  was perfo r m e d   with  th ree p h a se p o wer qu ality  an al yzer Flu k e 43 5.  Used in strumen t  is in  class A.  In  th is p a p e on ly so m e  p o wer  qu ality p a ram e t e rs th at  we re  measu r ed after con n ecting  t h e so lar  po wer  p l an ts t o   t h e net w o r k ar e sh ow n.  Fi g u r e 3 s h ow 10 - m i nut es ave r ag e R M S val u es  of  v o l t a ge a f t e r t h PV  p o w e r  pl a n t   i s  co nnect e d As ca be see n  fr om  t h e Fi g u r e  3,  t h e l i m i t  of ±  1 0  %  o f  rat e vol t a ge  i s   not  excee ded .   [6]               Fi gu re  2.  1 0 -m i nut es a v era g e   R M S val u e s   of  p h ase  v o l t a ges      Figure  3 s h ows  m easured  fre quency a f ter t h e  PV power  pla n t is c o nnected   L1N  ( V ) 1 2000 1 1880 1 1760 1 1640 1 1520 1 1400 L2N  ( V ) 1 2000 1 1880 1 1760 1 1640 1 1520 1 1400 27 . 9 26 . 9 25. 9 24 . 9 23. 9 22. 9 21 . 9 L3N  ( V ) 1 2000 1 1840 1 1680 1 1520 1 1360 1 1200 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I JECE Vo l. 5 ,  N o . 4 ,  Au gu st 2 015    65 –  66 6 59      F i g u r e   3 .   Me as u r ed   f r e qu e n cy a f te r  th e co nn e c tio n of   P V   p o w e r   p l a n     A f r e que ncy   v a l e  i s  un de r t h e  perm i ssi bl e l i m i t s .   Fi gure 4 sho w m easure d  harm oni di s t ort i o (t ot al   harm oni di st o r t i o n  –  T H D )   aft e r t h e P V   p o we pl ant  i s  connected. As  can be  s een  fro m  th e Figu re 5 ,  th v a lu o f   vo ltage THD is t h rou gho u t  th e en tire p e riod  of  measurem ent smaller than th e l i m i t v a lu e of 2 %. It   sh ou l d  b e   no ted  th at th e C r o a tian  n a tion a l grid  cod e  is  re ga rdi ng  ha rm oni c di st o r t i on m o re rest ri ct i v e t h an t h e   stan d a r d  H R N EN   50 160 /201 3. Th e limit  v a lu f o r   vo lta ge T H D stated in  grid c o de  is 2 %  whereas in  stan d a r d  EN   50 160  it is  8  %.          Fi gu re 4.   M eas ure d  v o l t a ge h a rm oni di st o r t i o n       Fi gu re 5 s h ow s vol t a ge  u nbal a nce d u ri ng m easure d   w eek  after the PV pl ant is  connecte d . As can  be  seen f r om  t h Fi gu re 6 ,  t h e r a nge  of m easured  vol t a ge  un bal a nce i s  0. 0 8  % - 0. 1 8  % whi c h i s  wi t h i n  t h e   allo wab l e limit s. Based  on  the p e rform e d  p o w er qu ality   measu r em en ts  it can  b e  co n c l u d e d  th at PV p o wer  plant does not distort the  power quality of supply voltage because a ll  m e asure d  power quality param e ters are   with in  t h e lim i t s th at are im p o s ed   b y  th e C r o a tian   n a tion a l grid  cod e  an stan d a rd HR EN  50 160 /20 1 2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJECE   ISS N 2088-8708    Int e grat i o of   Sol ar P o w e P l ant  i n  Di st ri b u t i o n  N e t w ork   (Srete Nikolovs ki)  66 0       Fi gu re  5.  V o l t a ge  un bal a nc e a f t e r t h e  co n n ec t i on  of  P V   po w e pl ant       4.   RELAY PROTECTION COORDINATION  The st udy  of the  protecti on  s e ttings a nd c o ordination,  seventeen  differe n t places and ty pes  of  short   circuit sim u lation we re  performed accordi n g the Croa tian HEP DSO rec o mmendation. Due   to  lac k  of space in  th is  p a p e on ly th ree cases  o f  sho r t  circu it  si m u latio n  will b e   presen ted :     SC1    t h ree  phase short circu i t at a rem o te lo catio n   (rela tiv e to  th e PV  p o wer  p l an t)  on  t h e 20   k V  feed er       SC – t w o  p h a s e sh ort  ci rcui t   at  t h e 2 0   k V   b u s i n  s ubst a t i o 20/ 0. 4 T S   G u m iim pex     SC – si ngl e l i ne t o  g r ou n d  s h o r t  ci rc ui t  at  t h 0. kV  b u s  i n  s u b s t a t i on  2 0 / 0.4  TS  G u m i im pex     SC – si ngl e l i ne t o  g r ou n d  s h o r t  ci rc ui t  at  t h term inals of one  of the i n verters i n  PV  pl ant   Prot ect i o n rel a y s  coor di nat i o n was pe rf orm e d usi n g so ft w a re [7] .  SC – t h ree p h ase sh ort  ci rcui t  at  a  rem o t e  l o cat i o n. Si m u l a t i on st art s  at  t i m e   t   = 0 and s h ort  ci rcui t  occu rs at  t i m e  t  = 100  m s . Ty pe of si m u l a t e d   sh ort circu it is b a lan c ed th ree ph ase  fau lt  with   fau lt im p e d a n c e =  0   Th e l o catio n of fau lt is  o n  the 20   kV  l i n e cl ose  t o   s ubst a t i o TS  1 10/ 20   kV.  Fi g u re  7  s h o w s  t h e R M S  val u e s  o f  c u r r e n t s  t hos e i n ve rt ers  of  P V   po we pl ant  fe eds i n t o  t h di st ri but i o ne twork du ri n g  a short circu it sim u latio n .           Fi gu re  7.  R M S  val u e s   of c u rr ent s   du ri n g  s h o r t  ci rcui t  si m u l a t i on  fo r case   SC 1          Di ag ram  on t h e Fi g u re  6  sh o w s c u r r e n t  o f   one  g r ou of  i nve rt ers  (t he re  are t o t a l l y  ei ght  g r ou ps   o f   i nve rt ers i n  P V   po wer  pl a n t )  at  t h po in w h er e PV   po wer  p l an t is co nn ected  t o  th e netw or k   (0 .4   kV  sid e   of  0,9989 0,7791 0,5593 0,3396 0,1198 -0,1000 [s] 0,12 0,09 0,06 0,03 0,00 -0,03 Line3x15kW: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.080 s  0.055 kA  0.157 s  0.101 kA  0.212 s  0.000 kA 0,9989 0,7791 0,5593 0,3396 0,1198 -0,1000 [s] 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 -1,00 TRF SE Gumiimpex: Positive-Sequence Current, Magnitude/LV-Side in kA  0.105 s  2.225 kA  0.010 s  1.231 kA  0.359 s  0.000 kA 0,9989 0,7791 0,5593 0,3396 0,1198 -0,1000 [s] 0,0500 0,0375 0,0250 0,0125 0,0000 -0,0125 Vod - odvajanje: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.040 s  0.024 kA  0.105 s  0.044 kA  0.212 s  0.000 kA 0,9989 0,7791 0,5593 0,3396 0,1198 -0,1000 [s] 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 -2,00 Vod 20 kV iz TS Varazdin: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.111 s  5.564 kA       struje A         Date:  9/12/2013    Annex:   /3 DI g S I L E N T Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 4 ,  Au gu st 2 015    65 –  66 6 61  t h e t r a n sf orm e Gum i im pex 20/ 0. kV ).  Th e seco n d   di ag r a m  sho w s t o t a l  cur r ent  t h at   PV  pl ant   fee d s  t o  t h net w or k at  t h e  0. 4 k V  si de  o f  t h e t r a n sf orm e r G u m i im pex  20/ 0. 4 k V . T h e t h i r di ag ra m  show s t o t a l  cur r ent   t h at  PV pl ant  f eeds t o  t h e net w o r k at  t h e 2 0  kV si de o f  t h e  t r ansf orm e r Gum iim pex 20/ 0. 4 k V . A nd t h e l a st  di ag ram  sho w s t h e  cu rre nt   at  t h begi nni ng  o f  t h e a ffe ct ed l i n (i n  t h 1 10/ 20  k V  t r an sf orm e r s t at i on  Varaž d i n ).   S h ort - ci rcui t   pr ot ect i on  (o verc u rre nt  rel a y )  l o cat ed at  t h be gi n n i n of t h e  affect e d  l i n ( i n t h e   sub s t a t i on  11 0 / 20  kV  Varaž d i n ) t r i p pe d at  t i m e  t  = 115 m s . At  t h e sam e  t i m e , short  ci r c ui t  pr ot ect i o n  at  t h affect ed  l i n e e nd  ( 20  k V  s w i t c hb oar d )  al so  t r i ppe d a n d f a ul t e 20  k V  l i n e i s  di sc on n ect ed.  Un der  v o l t a g e   pr ot ect i o n  ( V < < of t h e i nve rt ers i n  P V   p o w e pl ant s  i s  a c tiv ated   at ti m e  t = 19 7 m s  so  that PV  po wer  p l an t is  pre v e n ted to  operate as an is olated  system Ove r c u rrent protection (I>) i n   relay located at the 20 kV s i de of  Gum i im pex 2 0 / 0 . 4   k V  t r a n s f o r m e r st at i on  serve  as a  bac k u p  t o   un de vol t a ge  p r ot ect i on  o f  t h e  PV   po we p l an t.  Figu r e  8  sh ow s th e si ngle lin e d i ag ram with m a rke d   breake r s t h at tri ppe .       Fi gu re  8.  Tri p p e pr ot ect i o n  d e vi ces f o r case  SC 1       Fi gu re  sh o w s t h e R M S   val u es  of   vol t a ge s  at  t h e  t h ree  l o cat i ons cl ose t o  P V  p o w er  pl ant   du ri n g  a   sho r t  ci rc ui t  si m u l a t i on. U p p e r di ag ram  on  t h e Fi g u re  8 sh ows  v o l t a ge at  t h e i nve rt ers t e rm i n al s. The seco nd   di ag ram  show s t h e vol t a ge a t  t h e 0.4 k V  si de o f  t h e t r ans f o r m e r Gum iim pex 20/ 0. 4 k V . T h e l a st  di agram   sh ow s vo ltag e   at th e 20   kV  si d e   o f  th e tr an sfo r m e r  Gu m i i m p e x 20 /0.4 kV .           Fig u re 9 .   RMS  v a lu es o f  vo ltag e s du ring  short  circu it  sim u latio n  for  case SC1   0,9989 0,7791 0,5593 0,3396 0,1198 -0,1000 [s] 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30 stezaljke izmjenjivaca: Voltage, Magnitude in p.u.  0.040 s  1.092 p.u.  0.105 s  0.115 p.u.  0.212 s  0.000 p.u. 0,9989 0,7791 0,5593 0,3396 0,1198 -0,1000 [s] 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30 TRF SE Gumiimpex: Voltage, Magnitude/LV-Side in p.u.  0.080 s  1.080 p.u.  0.105 s  0.097 p.u.  0.212 s  0.000 p.u. 0,9989 0,7791 0,5593 0,3396 0,1198 -0,1000 [s] 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30 TS GUMIIMPEX3 S3SN: Voltage, Magnitude in p.u.  0.090 s  1.044 p.u.  0.105 s  0.004 p.u.       naponi         Date:  9/12/2013    Annex:   /4 DIgSILENT Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     Int e grat i o of   Sol ar P o w e P l ant  i n  Di st ri b u t i o n  N e t w ork   (Srete Nikolovs ki)  66 2 SC 28  – t w o p h ase sh o r t  ci rcui t  at  t h e 20 k V  b u s i n  su bst a t i on 2 0 / 0 .4 T S  Gum i im pex. Sim u l a t i o n   starts at time t = 0 and s h ort circuit occurs  at time  t = 100   m s . Ty pe of s i m u l a t e d sho r t  ci rcui t  i s  t w o pha se   faul t  wi t h  faul t   im peda nce  = 0  . T h e l o cat i on  o f   faul t  i s   on  t h e  2 0   k V   bus   of t h e t r an sfo r m e r Gum i im pex   20/ 04  kV  (t hi s  t r ansf orm e r con n ect s P V  p o w er  pl ant  wi t h  t h e net w o r k).  Fi gu re 1 0  sh o w s t h e R M S v a l u es of   cur r ent s  w h i c h i nve rt ers o f  PV po we r pl ant  feeds i n t o  t h e di st ri but i on  net w or k d u ri ng a sh ort   ci rcui sim u l a t i on. U p per  di agram  on t h e Fi g u re  1 0  sh ow s cu rre nt  of  one  gr ou p o f  i nve rt ers  at  t h e poi nt  w h ere P V   p o w e r  p l an t is  co nn ected to  t h n e two r k   ( 0 .4   k V  sid e   of  the tr an sfo r m e r  G u m i i m p e x  2 0 /0 .4 kV ). Th e second  d i agram  sh o w s to tal cu rren t  th at PV   pl an t  feeds t o  t h e  net w or k at  t h e 0.4   kV  side o f  the tr ansf or m e r   Gum i im pex 20 / 0 .4  kV . The t h i r d di ag ram  sho w s cu rr ent  a t  t h e end (cl o s e  t o  TS Gum i ipex ) o f  t h e 2 0  kV l i n e   whi c h co nnect s subst a t i o n G u m iim pex wi t h  rest  of t h di st ri b u t i on sy st em . The fort h di ag ram  shows t h cur r ent  at  t h e b e gi n n i n g o f  t h e  20  kV l i n e i n  t r ans f orm e r st ati on V a raž d i n   1 10/ 20  k V  (t hi t r ans f o r m e r st at i o n   is co n n ectin g   d i stribu tio n  sy ste m  with  th e tran sm issi on syste m ). The last diag ram  sho w s cu rre nt at the  begi nni ng  (at   t h op p o si t e  l i n e e n d  f r om  TS  Gum iip ex ) of the  2 0  kV lin e wh ich conn ects su bstation  Gum i im pex wi t h  rest   o f  t h e  di st ri but i o sy st em         Fi gu re  1 0 . R M S val u es  of  cu r r ent s   d u ri ng  sh ort  ci rc ui t  si m u l a t i on f o r  case  SC 2       Sh ort - ci rcui t  p r ot ect i o n (i nst a nt ane o us ov er cu rr en t r e lay)   located at the be ginning (oppos ite from  TS  Gum i im pex) o f  t h 20  kV l i n e whi c h co n n e c t s  TS G u m iim pex 20/ 0 4   k V  wi t h   rest  o f   t h e di st ri b u t i o n  sy st em   t r i ppe d at  t i m e  t  = 110 m s Th us, 2 0   kV  bus es i n  TS G u m iim pex (fa u l t  l o cat i on) are  separat e d fr o m  t h net w or k.  At  t h e t i m e  t  = 1 1 4   m s , overc ur re n t  pr ot ect i o n  i n   TS  Gum i im pex  20/ 0. k V  t r i ppe d  ci rcui t   br eakers   on  20  kV si de  of t h e t r a n sf o r m e r and t hus  di sco nnect e d  t h e PV p o w er  pl ant .  Fast  o v e rv ol t a ge p r ot ect i o n   (V>>)  o f  inv e rters tripp e d  at t h e tim e t = 2 08 m s .     Fig u r e   1 1   show s th e RMS  valu es of   v o ltages at th th ree  lo catio n s  cl o s e to  PV power  p l an d u ring  a  sh or t cir c u it sim u la tio n .   U pper  d i ag r a m  o n  t h e Figur e 11   s h ows  voltage a t  the inve rters t e rm inals. The  second  di ag ram  show s t h e vol t a ge a t  t h e 0.4 k V  si de o f  t h e t r ans f o r m e r Gum iim pex 20/ 0. 4 k V . T h e l a st  di agram   sh ow s vo ltag e   at th e 20   kV  si d e   o f  th e tr an sfo r m e r  Gu m i i m p e x 20 /0.4 kV   0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 0,08 0,06 0,04 0,02 -0,00 -0,02 Line3x15kW: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.030 s  0.055 kA  0.114 s  0.076 kA  0.387 s  0.000 kA 0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -0,50 TRF SE Gumiimpex: Positive-Sequence Current, Magnitude/LV-Side in kA 0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -0,50 Vod - odvajanje: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.110 s  1.800 kA  0.020 s  0.024 kA  0.337 s  0.000 kA 0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -0,50 Vod 20 kV iz TS Varazdin VP TZ Trnovec: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.030 s  0.028 kA  0.110 s  1.812 kA  0.427 s  0.052 kA 0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -0,50 VP PZ Trnovec 1: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.050 s  0.013 kA  0.110 s  1.810 kA  0.337 s  0.037 kA       struje A         Date:  9/13/2013    Annex:   /3 DI gS I L E N T Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 4 ,  Au gu st 2 015    65 –  66 6 63      Fi gu re  1 1 . R M S val u es  of  v o l t ages  du ri n g  s h ort  ci rc ui t  si m u l a t i on f o r  case  SC 8           Fi gu re  1 2 Si n g l e  l i n di ag ra m  wi t h  t r i ppe brea ker s  f o r ca se SC 2       SC – si ngl e l i ne t o   gr o u nd  sho r t  ci rc ui t  at  t h 0. kV  b u s i n  s ubst a t i o 20/ 0. 4 TS  G u m iim pex .   Sim u l a t i on st ar t s  at  t i m e  t  = 0 and s h ort  ci rc ui t  occu rs at  t i m e t  = 100 m s . Ty pe  of si m u l a t e d sh ort  ci rc ui t  i s   sin g l e lin e to  g r ou nd  fau lt with  fau lt i m p e d a n ce = 0   .  The l o cat i on  of fa ul t  i s  on t h e 0. 4 k V  b u s  of t h e   t r ans f o r m e r Gum iim pex 20/ 04  kV  (t hi s t r a n sf orm e r con n ect s PV p o we r  pl ant  wi t h  t h e  net w o r k).  Fi g u re  13   sho w s t h e R M S val u es  of c u rre nt s w h i c h i nve rt ers  of P V  po wer  pl ant  f eeds i n t o  t h di st ri b u t i on  ne t w o r k   du ri n g  a  sh o r t   ci rcui t  si m u l a t i on Up pe di ag ram  on t h e  Fi g u re  1 3  s h ows  c u r r ent   o f   one  g r o u p   of i nve rt e r s at   0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -0,50 stezaljke izmjenjivaca: Line-Ground Positive-Sequence Voltage, Magnitude in p.u.  0.090 s  1.092 p.u.  0.138 s  1.690 p.u.  0.200 s  1.707 p.u.  0.247 s  0.000 p.u. 0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -0,50 TRF SE Gumiimpex: Line-Ground Positive-Sequence Voltage, Magnitude/LV-Side in p.u.  0.090 s  1.080 p.u.  0.158 s  1.696 p.u.  0.205 s  1.715 p.u. 0,9968 0,7774 0,5581 0,3387 0,1194 -0,1000 [s] 1,125 1,000 0,875 0,750 0,625 0,500 TS GUMIIMPEX3 S3SN: Line-Ground Positive-Sequence Voltage, Magnitude in p.u.  0.070 s  1.044 p.u.  0.110 s  0.573 p.u.  0.297 s  1.042 p.u.       naponi         Date:  9/13/2013    Annex:   /4 DIg S IL E N T Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     Int e grat i o of   Sol ar P o w e P l ant  i n  Di st ri b u t i o n  N e t w ork   (Srete Nikolovs ki)  66 4 th e po in t wh ere PV  p o wer  plan t is  con n ect ed t o  t h net w or k ( 0 . 4   kV si de o f  t h e t r a n s f o r m e r Gum i im pex   20/ 0. 4 k V ) .  T h e seco n d  di a g ram  show s cur r ent  t h at  i s  f l owi n g f r om  the net w o r k at   t h e 0. 4 k V  si d e  of t h e   t r ans f o r m e r Gum iim pex 2 0 / 0 .4  kV . T h e t h i r di agram  sh ows cu rren t t h at is flowing  from   th e n e two r k at th 20  k V  si de  of  t h e t r a n s f o r m e r Gum i im pex 20 / 0 .4  k V .  A n d t h e l a st   di agram  sh ow s t h e  cu rr ent  at  t h be gi n n i n g   o f  th 20   k V  lin e in th 11 0 / 20   k V  tran sfo r m e r statio n Varažd in         Fi gu re  1 3 . R M S val u es  of  cu r r ent s   d u ri ng  sh ort  ci rc ui t  si m u l a t i on f o r  case  SC 3       Inst a n t a ne ou eart h - f a u l t  pr ot ect i on ( r el ay  M i crol o g i c  6 ,  I 0  >>=1200 A) l o cated at  the LV  side of  the  TS G u m iim pex t r i p ped at  t i m e t = 113 m s . Th us, P V  p o w er  pl ant  i s  di sco nnect e d  fr o m  t h e net w or k .  At  t h e   t i m e  t  = 20 4 m s , fast  o v er v o l t a ge  pr ot ect i o n   (V>> of  i n ver t ers t r i p pe d.            Fi gu re  1 4 Si n g l e  l i n di ag ra m  wi t h  t r i ppe brea ker s  f o r ca se SC 3   0,9931 0,7745 0,5558 0,3372 0,1186 -0,1000 [s] 0,100 0,075 0,050 0,025 0,000 -0,025 Line3x15kW: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.133 s  0.086 kA  0.233 s  0.000 kA 0,9931 0,7745 0,5558 0,3372 0,1186 -0,1000 [s] 12,00 9,00 6,00 3,00 0,00 -3,00 TRF SE Gumiimpex: Positive-Sequence Current, Magnitude/LV-Side in kA  0.112 s  8.204 kA  0.050 s  1.231 kA  0.204 s  0.003 kA 0,9931 0,7745 0,5558 0,3372 0,1186 -0,1000 [s] 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 -0,10 Vod - odvajanje: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.010 s  0.024 kA  0.110 s  0.159 kA  0.253 s  0.000 kA 0,9931 0,7745 0,5558 0,3372 0,1186 -0,1000 [s] 0,40 0,30 0,20 0,10 -0,00 -0,10 Vod 20 kV iz TS Varazdin VP TZ Trnovec: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.070 s  0.028 kA  0.111 s  0.195 kA  0.273 s  0.052 kA       struje A         Date:  9/16/2013    Annex:   /3 DIg S IL E N T Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 4 ,  Au gu st 2 015    65 –  66 6 65  SC4    sing le  lin e to  gro und sho r t cir c u it  at th e ter m in a l s o f   on o f  t h e inv e r t er s i n  PV   p l an Sim u l a t i on st ar t s  at  t i m e  t  = 0 and s h ort  ci rc ui t  occu rs at  t i m e t  = 100 m s . Ty pe  of si m u l a t e d sh ort  ci rc ui t  i s   sin g l e lin e t o   g r ou nd   fau lt with  fau lt im p e dan ce R f  =  . Th e l o catio o f   fau lt is at term in al o f  on o f  t h in v e r t er s. Figur 1 5  show s t h e RMS  v a lu es of  cu rr en ts   wh ich  inv e rters of PV  po wer  p l an t feed s in to  t h u tility n e two r k du ring  a short circu it sim u la tio n .   Up p e r d i ag ram   o n   t h e Fig u re 1 6   shows  cu rren t o f  fau lted  i nve rt er. T h seco nd  di ag ra m  shows t h cur r ent   of  one  sel ect ed i nve r t er fr om  t h e gro u p  t h at  bel o ngs t o   faulted inverter (affected group).          Fi gu re  1 5 . R M S val u es  of  cu r r ent s   d u ri ng  sh ort  ci rc ui t  si m u l a t i on f o r  case  4       At  t h e t i m e  t  =  11 0 m s , fast  overcu rre nt  pr ot e c t i on (I>> )  o f  affect ed  gr o up  t r i ppe d.  At  t h e sam e  t i m e au to m a tic fu ses of all inv e rters in  t h e affected   g r ou p tripp e d  thu s  th is  g r ou p is  d i scon n e cted   Fig u re  16  sh ows the RMS  valu es  o f   vo ltages du ri n g  a short circu it sim u latio n .   Up p e d i ag ram  o n  th Fig u re  17  shows  vo ltag e  at t h fau lted inv e rter term in als. The second diagram   show s voltag e  at th e termin als  of t h e af fect ed  gr ou p o f  i n v e r t ers. The t h i r di ag ram  shows  t h e vol t a ge at  t h e 0. 4 k V  si d e  of t h e t r a n sf orm e r   Gum i im pex 2 0 / 0 . 4   k V . T h e  l a st  di agram  sho w v o l t a ge  at  t h e 2 0   kV   si de o f  t h e  t r a n sf orm e r G u m i im pex   20/ 0. 4 kV .                     0,998 8 0,7790 0,5593 0,3395 0,1198 -0,1000 [s] 0,175 0,173 0,171 0,169 0,167 0,165 vod R2-2 -  S2nn: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.050 s  0.167 kA  0.110 s  0.172 kA  0.286 s  0.167 kA 0,998 8 0,7790 0,5593 0,3395 0,1198 -0,1000 [s] 0,16 0,12 0,08 0,04 -0,00 -0,04 1 izmjenjivac spojen na R1 -S1nn: Zero-Sequence Current, Magnitude in kA  0.060 s  0.000 kA  0.108 s  0.143 kA  0.356 s  0.000 kA 0,998 8 0,7790 0,5593 0,3395 0,1198 -0,1000 [s] 0,026 0,023 0,020 0,017 0,014 0,011 Vod - odvajanje: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.050 s  0.024 kA  0.111 s  0.012 kA  0.396 s  0.023 kA 0,998 8 0,7790 0,5593 0,3395 0,1198 -0,1000 [s] 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 -0,25 Line3x15kW: Positive-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.040 s  0.055 kA  0.110 s  0.785 kA  0.266 s  0.000 kA 0,998 8 0,7790 0,5593 0,3395 0,1198 -0,1000 [s] 0,16 0,12 0,08 0,04 -0,00 -0,04 vod od 1 izmjenjivaca na R1 -S1nn: Zero-Sequence Current, Magnitude/Terminal i in kA  0.020 s  0.000 kA  0.108 s  0.126 kA  0.426 s  0.000 kA       Struje B         Date:  9/17/2013    Annex:   /4 DI g S I L E N T Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.