Voltage flicker assessment in distribution feeders with large wind farms

In recent years, Doubly Fed Induction Generator (DFIG) wind turbines connected to rural distribution feeders represents an emerging trend that has experienced growth. Higher penetration levels of embedded wind generation has interesting benefits (i.e. peak-shaving, congestion alleviation, reduction of losses, etc.) but raises important issues concerning the quality of power delivered to utility consumers. This thesis investigates the technical limitations involved with integrating large DFIG based wind farms into existing distribution feeders with regard to voltage flicker. This dissertation includes an overview of firstly, the applicable Electromagnetic Compatibility (EMC) standards related to the measurement and assessment of flicker emissions produced by distribution-connected wind farms. Secondly, aerodynamic, turbine and feeder characteristics which influence voltage flicker. Thirdly, the level of modeling required to conduct a pre-connection flicker study. Based on these three aspects, flicker emissions produced by a DFIG are quantified and a rule of thumb and a set of guidelines are presented for the acceptance of a 10 MW to 14 MW distributed wind farm, compliant to the allocated flicker emission quota. If the rule of thumb does indeed reveal a problem, both passive and active flicker mitigation techniques are proposed such that EMC of the power system is preserved.Au cours des dernières années, les éoliennes à base de génératrice asynchrone à double alimentation (DFIG) connectées à des réseaux de distribution rurale représentent une tendance émergente en croissance. Le niveau de pénétration plus élevé d'énergie éolienne présente des avantages intéressants (i.e. écrêtement des pointes, la réduction de la congestion, la réduction des pertes, etc.) mais il soulève d'importantes questions liées à la qualité de l'énergie livrée aux consommateurs. Cette thèse étudie les limites techniques liées à l'intégration des grands parcs éoliens dans les réseaux de distribution existants au niveau du scintillement. Cette thèse comprend, premièrement, une vue d'ensemble des normes applicables sur la compatibilité électromagnétique concernant la mesure et l'évaluation des émissions produites par des parcs éoliens connectés à des réseaux de distribution. Deuxièmement, l'aérodynamisme, la turbine et les caractéristiques du réseau de distribution sont étudiés pour leurs influences sur le scintillement. Troisièmement, le niveau de la modélisation requis pour mener une étude de pré-connexion sur le scintillement est évalué. Sur la base de ces trois aspects, les émissions de scintillements induites par les éoliennes DFIG sont quantifiées. Une méthode empirique et un ensemble de directives sont présentés pour l'intégration d'un parc éolien de 10 MW à 14 MW afin d'assurer une conformité au quota alloué pour l'émission de scintillement. Si la méthode empirique révèle un problème, des techniques passives et actives d'atténuation de scintillement sont proposées afin que la compatibilité électromagnétique du réseau électrique soit préservée