I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   25 ,   N o .   2 F e b r ua r y   2022 ,   pp.   74 1 ~ 7 5 4   I S S N:  2502 - 475 2,   DO I 10 . 11591/i j e e c s . v 25 .i 2 . pp 741 - 7 5 4             741       Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   Gr id  r e ac t i ve   v ol t age   r e gu la t i on  an d  c ost  op t i m iz at io n  f or   e le c t r ic   ve h ic le   p e n e t r at io n  i n  p ow e r  n e t w o r k       F a r r u k h   Nagi 1 ,   Aid il   Az win 2 Navaam s in B oop al an 2 ,   Agil e s wa r K .   Ram as am y 2   M ar ayat M ar s ad e k 1 ,   S ye d   Kh al e e l   Ahm e d 3   1 I ns ti tu t e   of  P o w e r   E ngi ne e r in g,   U ni v e r s it T e na ga  N a s io na l,  S e la ng o r , M a la y s ia   2 D e pa r tm e nt   of  E l e c tr i c a a nd   E l e c tr o ni c  E ng in e e r in g, U ni ve r s it T e na ga  N a s io na l,  S e la ng o r , M a la y s ia   3 I E E E  S ig na P r oc e s s in g S oc i e t y , M a la y s ia       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve J u l   16 2021   R e vi s e De c   8 2021   A c c e pt e De c   22 2021       E x p e c t i n g   l ar g e   el ec t ri c   v e h i c l e   ( EV )   u s ag e   i n   t h e   fu t u r e   d u e   t o   e n v i r o n men t al   i s s u e s ,   s t at e   s u b s i d i e s ,   an d   i n ce n t i v e s ,   t h i m p a c t   o E V   c h ar g i n g   o n   t h e   p o w er  g r i d   i s   re q u i r ed   t o   b e   cl o s e l y   an a l y z ed   an d   s t u d i ed   f o r   p o w e q u a l i t y ,   s t ab i l i t y ,   an d   p l an n i n g   o i n fras t ru c t u r e .   W h e n   l ar g e   n u m b e r   o e n e r g y   s t o rag e   b at t e ri e s   ar c o n n ec t e d   t o   t h g r i d   as   c ap a c i t i v e   l o a d   t h e   p o w e fa c t o o t h e   p o w er  g ri d   i s   i n ev i t ab l y   r ed u ced ,   cau s i n g   p o w er  l o s s e s   an d   v o l t ag e   i n s t ab i l i t y .   In   t h i s   w o r k   l arg e - s c al e   1 8 K   E V   ch arg i n g   m o d e l   i s   i m p l emen t ed   o n   I E E E   3 3   n e t w o rk .   O p t i m i zat i o n   me t h o d s   ar e   d e s c r i b ed   t o   s e arch   f o t h e   l o c at i o n   o f   n o d e s   t h at   ar e   aff ec t ed   mo s t   d u t o   E V   ch arg i n g   i n   t e rm s   o p o w e l o s s e s   a n d   v o l t ag e   i n s t ab i l i t y   o f   t h e   n e t w o r k .   F o l l o w ed   b y   o p t i mi zed   r e a c t i v e   p o w e i n j ec t i o n   m a g n i t u d e   an d   t i me  d u rat i o n   o r e a c t i v p o w e at   t h e   i d e n t i f i e d   n o d e s .   I t   i s   s h o w n   t h at   p o w e l o s s e s   are   re d u c ed   an d   v o l t ag e   s t ab i l i t y   i s   i m p ro v ed   i n   t h e   g ri d ,   w h i ch   al s o   co m p l eme n t s   t h re d u c t i o n   i n   E V   ch arg i n g   co s t .   T h r e s u l t   w i l l   b u s efu l   f o E V   c h ar g i n g   s t a t i o n s   i n fras t ru c t u r e   p l a n n i n g ,   g ri d   s t ab i l i zat i o n ,   a n d   r e d u c i n g   E V   c h ar g i n g   c o s t s .     K e y w o r d s :   E c h a r g i n g   GA   o pt i m i z a t i o n   Gr i po we r   a n v o l t a ge   c o n t r o l   I E E E 33   P o we r   a n a ly s i s   R a d i a l   s y s t e m   R e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   Na v a a m s i n i   B o o pa l a n   De pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o ni c   E n g i ne e r in g   Uni ve r s i t y   T e na ga   Na s i o n a l J a l a n   I K R AM - UN I T E N,   43000   K a j a n g,   S e l a n go r ,   M a l a y s i a   E m a i l n a v a a m s i n i @g m a i l . c o m       I n dice s :   m   E i n de x   n   n e t wor n o de   i n d e x   t   t i m e s t a m i n de x   j   i nj e c t i o n   i nde x     V ar iabl e   P ar am e ter s :   T   N o de s   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   dur a t i o n   ( h r )   N   Nu m b e r   o f   n e t wo r k   n o de s   ( n )   M   Nu m b e r   o f   E Vs   pe r   No de   ( m )   S   Num be r   o f   n o de s   f o r   I nj e c t i o n ( s )   E r e q   E c h a r ge   r e qui r e d   ( kW h )   t st   S t a r c h a r g i n t i m e   v a r i a bl e   ( h r )   U m   C h a r g i n t i m e   v a r i a bl e   E ( h r )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 22 741 - 7 5 4   742   P a v g   A v e r a ge   E p o we r   c o n s t a n t   ( kW )   P ev   EV   a c t i v e   p o we r   ( kW )   P e v , L o ss   A c t i v e   p o we r   l o s s   due   to  E V   ( kW )   P L o a d   O t h e r   l o a ds   o n   n e t wo r k   c o n s t a n t   ( kW )   S ev   A pp. a r e n t   E p o we r   ( kW )   Q ev   E r e a c t i v e   p o we r   ( kVa r )   Q e v , L o s s   R e a c t i v e   p o we r   l o s s   due   to  E ( kVa r )     V L   Ne t w o r n o de   v o l t a ge   p. u.   V ev   E v o l t a ge   p. u.   , ,   E P o we r   c h a r gi n v a r i a bl e   ( kW )   , ,   E c h a r g i n c o s t   c o n s t a n t   n s e l   Op t i m i z e s e l e c t e n o de s   P ch   M a xi m u m   c h a r g i n po we r   r a t e   f o r   EV   ( k W)     Optim iz ati on   S u bs c r ipt s :   unc oor   Un c o or di n a t e o p t i mi z a t i o n   c oor   c oo r di n a t e o p t i mi z a t i o n   in j   R e a c t i ve   po we r   i nj e c t i o n   o pt i mi z a t i o n   in j , ∆ T   R e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   o pt i m i z a t i o n   w i t h   t i m e   i n t e r va l   *   Op t i mi z e v a l ue s   L oad   Opt i m i z e v a l u e s     Optim iz ati on   P ar a m e ter s :     ?   B e lo w   R e place s   abov e   Optimiz ati on   Subs c r ipt s   ?   Ne t w or c h a r ge   ( kW h )     P   ?   Ne t w or a c t i v e   p o we r   due   to  i nj e c t i o n   ( k W )     ?   Ne t w or r e a c t i v e   p o we r   due   to  i nj e c t i o n   P ? , L o s s   Ne t w o r k   a c t i v e   p o we r   l o s s   due   to  i nj e c t i o n   ( kW )   ? , L o s s   Ne t w o r r e a c t i v e   p o we r   l o s s   due   to  i nj e c t i o n   ( kVa r )     ?   Ne t wor v o l t a ge   f o r   dur a t i o n   T   p. u .       P   ? , L o s s   Ne t wor a c t i v e   p o we r   l o s s   f o r   dur a t i o n   T   ( kW )   Q   ? , L o s s   Ne t w o r k   r e a c t i v e   p o we r   l o s s   f o r   dur a t i o n   T   ( kVa r )     ?   Opt i mi z a t i o n   o bj e c t i v e   f u n c t i o n     { P , Q } ? , ?   S e t   o f   a c t i v e   a n r e a c t i ve   po we r       1.   I NT RODU C T I ON   R e a c t i v e   po we r   c o m pe ns a t i o n   h a s   b e e n   s t udi e f o r   m a ny   y e a r s   w i t h   d i v e r s if i e r e s e a r c h   f i e l d s .   T h e   o n s e t   o f   r e ne wa bl e   po we r   s o ur c e s   a n ut i li z a t i o b r i n g s   ne c h a ll e n ge s   f o r   gr i s t a bil i z a t i o n .   As   s uc h   E l o a o n   t h e   gr i i s   e x pe c t e t o   i n c r e a s e   i t he   f ut ur e   whi c h   w il l   a ggr a v a t e   e l e c t r i c a l   po we r   s u pp ly   s t a bi li z a t i o n   a n put   f o r wa r n e c ha l l e nge s   to   s y s t e m s   s e c ur i t y ,   e c o n o m i c s   o pe r a t i o n ,   a n d   e n e r g m a n a ge m e n t .   E c h a r g i ng  i s   s u bj e c t i v e   t o   t h e   l o a o n   t h e   b u s   n e t wo r k .   E c h a r g i n s t a t i o ns   a n a gg r e ga to r s   l o c a t i o ns   a r e   s e l e c t e o n   b a s i s   o f   l i g h t l y   l o a d e n o de s   i n   t h e   n e t wo r k   b us e s .   On - l o a t a c h a n ge r   ( OL T C )   o f   t h e   m a i t r a n s f o r m e r ,   s w i t c hi ng   o f   t h e   s u b s t a t i o n ,   f e e de r   c a pa c i t o r   b a n k s   [ 1] d i s t r i b ut e ge n e r a t o r s   ( DG ) ,   a n d   a d j us t a bl e   l o a ds   a r e   i n t e gr a t e i n t o   d i s t r i b ut i o n e t wo r [ 2]   to  o v e r c o m e   l o s s e s   i ne t wo r k   b us e s .   T h e   u nc e r t a i n t y   o f   t h e   l a r ge   n u m be r   o f   DG   m a y   l e a d   t o   o v e r   v o l t a ge   o r   un de r   v o l t a ge ,   i n c r e a s i ng  t he   v o l a t i l i t y   o f   t h e   vo l t a ge ,   a s   a   r e s u l t ,   t h e   t r a d i t i o na l   d i s t r i b u t i o n   n e t w o r i s   gr a dua l ly   c ha n g i ng  o v e r   t o   t h e   a c t i ve   d i s t r i b ut i o n   n e t wo r ( A DN ) .   K o t e n e v   et   al .   [ 3]   pr e s e n t   a   m a t h e m a t i c a m o de l   t o   c o n tr o l   r e a c t i v e   v o l t a ge   o n   a   n o de   by   u s i ng  t h e   s y nc h r o n o us   m o to r   e x c i t a t i o n   c o n t r o l .   M e n g   et   al .   [ 4]   pr e s e n t   a   ke y   n o de   de t e r m i na t i o n   m e t h o to   c o n tr o l   r e a c t i v e   po we r   a n v o l t a ge   o p t i m i z a t i o n   by   c o m pe ns a t i o n   de vi c e s   i ns t a ll e a t   t h e   ke y   n o de s .   Z e c h u n   a n M i ng mi ng   [ 5]   ch o o s e   t h e   c o m pe ns a t i o n   n o de s   b a s e o n   t h e   s e n s i t i v i t y   a na l y s i s .   W h e r e a s ,   i n   [ 6] ,   t h e   r e a c t i v e   po we r   m a r g i ns   m e t h o i s   pr o po s e to  de t e r m i ne   t h e   n o de s   w h e r e   r e a c t i ve   po we r   c o m pe ns a t or s   a r e   i ns t a l l e d.   D i s t r i b ut i o n   f e e de r   c o nf igur a t i o ( DF R )   i s   a n o t h e r   w a y   t h a t   r e duc e s   po we r   l o s s e s   a n m a n a g e s   po we r   s t a bil i t y   i a   po we r   d i s t r i b ut i o n   s y s t e m ,   by   s e c t i o n a li z i ng  t h e   n e t wo r k   by   c l o s e s w i t c h e s   a n o pe n   t i e   l o o s w i t c h e s .   S i n g h   a n T i wa r i   [ 7]   pr e s e n t   a   t w o - s t a ge   f r a m e wo r i s   pr o p o s e f o r   r e a l   a n r e a c t i v e   po we r   m a n a g e m e n t   a n DFR .   Un c o o r di n a t e a n r a n do m   c h a r g i ng  o f   E Vs   i nc r e a s e s   pe a l o a d,   l o s s e s ,   a n v o l t a ge   l im i t   vi o l a t i o n s   i t h e   d i s t r i b ut i o n   s y s t e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Gr id  r e ac ti v e   v olt age   r e gulat ion  and  c os opti miz ati on  f or   e lec tr ic  v e hicle   …  ( F ar r uk N agi)   743   [ 8] ,   [ 9] .   T h e   un c o or di n a t e a dve r s e   E c h a r g i ng  e f f e c t s   c a n   b e   r e m o ve by   c o o r di n a t e s c he du l i ng  o f   E Vs   i n   whi c a n   a ggr e ga t o r   c oo r di n a t e s   t h e i r   c h a r g i ng/d i s c h a r g i ng  w i t h   t he   d i s t r i b ut i o s y s t e m   o pe r a to r   ( DS O) .   T h e   a ggr e ga to r   a c t   a s   a   b us i ne s s   e n t i t y   t o   s c h e du l e   c h a r g i n g/d i s c h a r g i ng  o f   E Vs   a n d   a ddr e s s   b o t h   i n t e r e s t s   o f   E V   o wn e r s   a n DSO  i n   t e r m s   o f   e c o n o m i c   i nc e n t i v e s   a n e f f i c i e n t   s y s t e m   o pe r a t i o n   o f   po we r   l o s s e s   a n d   v o l t a ge   s t a bi li z a t i o n ,   r e s pe c t i v e ly   [ 10] - [ 14] .   E r e a c t i v e   v o l t a ge   s t a bi li z a t i o n   w i t h   gr i i n j e c t i o n   pr o bl e m   i s   us ua ll y   s o l v e i n   p h a s e s .   T h e   de m a n d e c i s i o n s   o f   e a c h   E a r e   m a n a ge d   by   r e g i o n a l   a ggr e ga t o r s .   T h e   o bj e c t i v e   o f   e a c r e g i o n a l   a ggr e ga to r   i s   to   m i n im i z e   n e t   c o s t   a n l o a v a r i a t i o n s   by   s o l vi ng   a n   o p t i mi z a t i o n   pr o bl e m   t o   o b t a i n   a n   E c h a r g i ng  s c h e du l e .   B a s e o n   t h e   r e a l   po we r   s c he du l e   o f   E Vs ,   o b t a i n e f r o m   t h e   f i r s t   ph a s e   t h e   r e g i o n a l   a ggr e ga to r s   de t e r m i ne   t h e   m a xim u m   a ggr e ga t e r e a c t i v e   po we r   t h a t   c a n   b e   i nj e c t e d/ab s o r b e by   a l l   E Vs   pr e s e n t   a t   e a c h   n o de .   T hi s   i nf o r m a t i o n   a s s o c i a t e w i t h   m a xi m u m   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n /a bs o r p t i o n   o f   e a c n o de   i s   s e n t   to   t h e   DSO  by   e a c h   r e g i o n a l   a ggr e ga to r   a s   s h o wn   i F i gur e   1.   T h e r e a f t e r ,   i t h e   s e c o nd  s t a ge ,   DSO  pe r f o r m s   s im u l t a n e o us   r e a c t i v e   po we r   s c h e du l i ng  w i t h   po we r   f l o c a l c u l a t i o ns   t o   m i nim i z e   l o s s e s   i t h e   d i s t r i b ut i o s y s t e m .   W a n et   al .   [ 15]   pr e s e n t s   c o or di n a t e E c h a r g i ng  w i t r e a c t i v e   po we r   s u pp o r t   to  d i s t r i b ut i o n   gr i ds   a t   e a c h   n e t wo r n o de .   S h a f i e e   e al.   [ 16]   i nv e s t i ga t e   t h e   i m pa c t   o f   p l ug - i n   hy br i d   e l e c t r i c   v e hi c l e s   ( HE V)   o n   po we r   di s t r i b ut i o n   s y s t e m s   but   di d n t   o f f e r   a   s o l ut i o n   f o r   gr i po we r   l o s s e s .   M o de r n   i nve r t e r s   h a v e   t h e   c a pa bil i t y   o f   pr o vi d i ng  r e a c t i v e   po we r   s u pp o r t   to   i m pr o v e   v o l t a ge   pr o f il e s   a n to   mi n im i z e   po we r ,   s e v e r a l   a ut h o r s   h a v e   a ddr e s s e t hi s   t o pi c   u s i n t h e   bi - d i r e c t i o na l   E b a t t e r y   c h a r ge r   e n a bl e w i t h   t h e   v e hi c l e - to - g r i d   ( V2G )   c o n c e pt   s uc a s   by   Yo n g   et   al .   [ 17] .   T h e   E c h a r ge r s   a l s o   h a v e   t h e   c a p a bil i t y   o f   a l l o w i ng  r e a c t i ve   po we r   f l o to  t h e   gr i by   ut i li z i n t h e   d i r e c t   c ur r e n ( DC ) - l i nk  c a pa c i t o r .           F i gur e   1.   I E E E   33   n o de   p o we r   n e t wor [ 15]   c o n n e c t e wi t h   E a ggr e ga to r   c h a r ge r s   a n d i s t r i b ut e g r i c o n t r o l   c e n t re /DS O       T h e   n o v e l   a pp r o a c h   a do pt e i n   t hi s   wo r i s   t f i r s t   s e a r c h   t h e   n e t wo r n o de s   whi c h   a r e   m o s a f f e c t e i n   t h e   gr i d   due   t o   i n c o h e r e n t   E c h a r g i n g   a n d   t h e n   o pt i mi z e   t h e   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o m a gni t ud e   a n t i m e   dur a t i o n .   W h e r e a s   a ll   t h e   r e s e a r c h   wo r m e n t i o n e a b o v e ;   s t ud i e s   t h e   E c h a r g i ng  m o de li n a n i t s   im pa c t   o n   t h e   gr i a n o f f e r s   a   s o l ut i o n   t o   r e duc e   t h e   gr i po we r   l o s s e s   by   r e a c t i v e   po we r   i n j e c t i o n   o n   a ll   n o de s   i r r e s pe c t i v e   o f   i n j e c t i o n   t i m e   dur a t i o n .   l a r ge - s c a l e   18 E c h a r g i ng  m o de l   i s   si m u l a t ed   i t hi s   wo r k   w i t h   dr i vi ng  p a tt e r n ,   E c h a r g i ng  i n t e r v a l s   d i s t r i but i o n s ,   a n E c h a r g i ng  c o s t .   I E E E   33  n o de   r a di a l   n e t wo r k   [ 18] [ 19 ]   i s   us e d   f o r   t h e   s t ud y .   T hi s   pa pe r   a im s   t o   r e gul a t e   t h e   gr i d   v o l t a ge ,   a n a   n e a pp r o a c h   i s   c o n s i de r e he r e   to   m i n im i z e   t h e   E c ha r g i n v o l t a ge   r a t h e r   t h a n   t h e   t r a di t i o n a l   m i n im i z a t i o n   o f   t h e   gr i d   po we r   l o s s e s   a pp r o a c h .   F r o m   a n   o p t i mi z a t i o n   po i n t   o f   vi e w,   t h e   m i nim i z a t i o n   de c i s i o n   c r i t e r i a   a r e   b a s e o n   t h e   m e a n   s qua r e   e r r or   ( M S E )   o f   gr i v o l t a ge   whi l e   t h e   i n put   c o n t r o l   va r i a bl e   i s   r e a c t i v e   i nj e c t i o n   po w e r .     A   s e qu e n c e   o f   n u m e r i c a l   c o m put a t i o ns   a do p t e d   i n   t hi s   wo r i s   de s c r i be i n   s e c t i o ns   2 - 4.   E V   c h a r g i ng  pa r a m e t e r s   a r e   de f i ne i n   s e c t i o n   a n d   T a bl e   1 .   E us e r   c h a r g i ng  r e qu i r e m e n t   i s   m o de l e w i t W e i bu ll   d i s t r i b ut i o i s e c t i o n   2. 1.   T h e   da il y   de m a n d   pr o f il e   a n c o s t   o f   e l e c t r i c i t y   us e d   i t hi s   s t udy   a r e   d i s c us s e i s e c t i o 2. 2.   I n   s e c t i o n   3. 1   u n c o o r di n a t e E c h a r g i ng  l o a d   w i t h o ut   da i ly   l o a d ,   t h e   pr o f i l e   i s   e v a l ua t e d   w i t B / F   s we e po we r   f l o a n a ly s i s .   I n   s e c t i o n   3. t h e   c o or di n a t e E c h a r g i ng   l o a a n c h a r g i ng   c o s t   i s   o pt i m i z e w i t h   l o a d   pr o f il e   a n c ha r g i n g   c o n s t r a i n t s   us i ng   m i xe i n t e ge r   li ne a r   pr o gr a m mi ng   ( M I L P ) .   I n   s e c t i o n   m o s t   a f f e c t e po we r   l o s s e s   a n v o l t a ge   i n s t a bil i t y   n o de s   a r e   s e a r c h e d,   f o l l o w e by   t h e   o p t i mi z a t i o n   o f   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o m a g ni t ude   r e qu i r e d   f o r   i t s   r e s t o r a t i o n .   F i na ll y ,   i s e c t i o n   5   t h e   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   t i m e   dur a t i o n   i s   de t e r m i ne at   t h e   l o c a t e n o de s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 22 741 - 7 5 4   744   2.   E P AR AM E T E RS  AN CHAR GI NG   I E E E   33  n e t w o r [ 19 ]   da t a   i n   a pp e n d i x   i s   us e f o r   s i m u l a t i o n   s t ud i e s   i n   t hi s   wo r k.   A   l a r ge   n u m be r   o f   E Vs = 1 8 000  a r e   us e i t he   s im u l a t i o n   f o r   m a xim u m   E im pa c t   o n   t h e   gr i d.   E a c h   n o de   c a n   a c t   a s   a n   E a ggr e ga to r   a n c a n   c a r r y   m a x     =   563 /    E Vs   wi t h   d i f f e r e n t   s t a t e   o f   c ha r ge   ( S o C )   a n r a n do m   c h a r g i ng  i n t e r v a l .   S i m u l a t i o n   s t udi e s   a r e   c a r r i e o u f o r   24   h r s   o v e r   15   m i n   t i m e   i n t e r va l   ( 96   t i m e   s t a m ps ) .     2 . 1.     E c h ar gin d is t r ib u t ion   Due   to   di f f e r e n t   b r a n ds   o f   E c a r s   wi t h   b a t t e r y   e n e r g y   c a pa c i t i e s      r a n ge s   b e t we e n   4k W h   - 50kW a n c o ns i de r i ng  l o c a l   dr i vi ng   pa t t e r n   t h e   e n e r g y   r e qu i r e m e n t   pr o b a bil i t y   i s   r e pr e s e n t e by   t h e   W e i bu ll   de n s i t y   [ 18]   c ur v e   de f i n e i n   ( 1) .     (  ) = . (  + ) 1 . (  + )     ( 1)     W h e r e   c h o o s i n g   a=   15,   b=   1. 4 ,   c =   2 ,   t h e   pr o b a bil i t y   c ur v e   i s   g i ve n   i F i gur e   2 .   No m i na l   a v e r a ge   E c h a r g i ng  i s   c o n s i de r e a s   P a v g   =   7. 2 k W .   E s t a r t   c h a r g i ng  t i m e s      a r e   r a n do m ly   ge n e r a t e b a s e o n   l o c a l   E us e r   c h a r g i ng  b e h a vi o r   pa t t e r n   s h o wn   i F i gur e   i s   b a s e d   o n   20%   u s e r   c h a r g i ng  b e t we e n   07 h 00  -   10h 30,   40%   b e t we e n   16 h 00 - 21 h 00,   a n t h e   r e s t   i s   e v e nly   d i s t r i b ut e o v e r   t h e   da y .   T h e   t i m e   i n t e r v a l     f o r   m t h   E i s   t h e n   r a n do m ,   b o t h   i n   s t a r t   t i m e      a n e n e r g y   r e qu i r e    a n i s   de f i ne by   ( 2) .     = [  ;     ]       = [  ;  +   ]   ( 2)           F i gur e   2 .   E V   c h a r g i n e n e r g y   r e qu i r e m e n t   i s   m o de l e w i t h   W e i bu ll   de n s i t y   pr o b a bil i t y           F i gur e   3 .   E V   c h a r g i n s t a r t i m e   t s t   hi s t o g r a m       2 . 2.     E c h ar gin an d   n e t wor k   p a r am e t e r s   T s i m u l a t e   t h e   E c h a r g i n pr o c e s s   pa r a m e t e r s   i n   T a bl e   a r e   s e l e c t e d.   Ge n e r a l   e qua t o r i a l   c o n d i t i o n   da il y   de m a nd  p a t t e r n   a n c o s t   o f   e l e c t r i c i t y   da t a   us e i t hi s   s t ud y   a r e   s h o wn   i F i gur e   4 T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Gr id  r e ac ti v e   v olt age   r e gulat ion  and  c os opti miz ati on  f or   e lec tr ic  v e hicle   …  ( F ar r uk N agi)   745   b a c kw a r d/ f o r wa r s we e p   m e t h o d   [ 20]   f o r   p o we r   f lo a n a l y s i s   i s   us e d   f o r   I E E E   33  r a di a l   d i s t r i b ut i o s y s t e m   s h o w n   i n   F i gur e   1.   B a s e l o a a c t i v e   a n r e a c t i v e   po we r   ( , )   ( , ) ,    a n v o l t a ge   ( V L )   p. u .   o f   I E E E   33   r a di a l   s y s t e m   [ 19] i s   g i v e n   i n   a pp e n d i 1 .       T a bl e   1.   Ne t w or a n E p a r a m e t e r s   N e tw o r k P Q  n o d e s   32   E V  pe r  n o d e M   563/ no d e   M a x  E V   c ha r g in g R a te   P ch   9.4 kW   A ve r a ge   E V   C ha r ge   P a v g   7.2 kW   S la c G e n P V  n o de  1   5 M W   E V  c ha r g e r   PF   0.74 - 0.98   T im e s ta mp  t=1 5m in   96 mi n - s te p   T ot a E V s   (M   . N )   18,000   B a s e  M V A       1000   P o w e r   f a c t o r P ha s e  A ngl e     0.74,  - 42.3 o           F i gur e   4.   Da i ly   l o a pr o f i l e   a n c o s t   o f   e l e c t r i c i t y       3.   E CHAR GI NG   T h e   hi g h   v o l u m e   o f   E Vs   c h a r g i ng  w i t h   t he   gr i d   a f f e c t s   t h e   gr i v o l t a ge   a n po we r   f a c t o r .   T h e   c a pa c i t i ve   l o a o f   E gr i c h a r g i ng  i m pa c t s   t h e   gr i d   [ 21] E a ggr e ga to r   i s   e x p e c t e to   m e e t   t h e   de m a n o f   b a t t e r y   c h a r g i n a t   a n   e c o n o m i c a l   c o s t .   E p o we r   c h a r g i ng  i s   m o de l e a n s im u l a t ed   a s   a   f u n c t i o n   o f   t h r e e   v a r i a bl e s   E n u m be r   ( m ) ,   Ne t w o r k   n o de   ( n ) ,   a n d   ti m e   ( t ).     3. 1 .     Uncoor d in at e d   E c h ar gin g   F o r   un c oor di na t e E c h a r gi n g   , ,    ( k W h )   i s   o b t a i n e f r o m   t h e   W e i bu ll   d i s t r i b ut i o n   i n   ( 1)   a n c h a r g i ng  i n t e r v a l   , ,   i s   e v a l u a t e f r o m   ( 2) .   T h e   E c h a r g i ng  po we r   ,    r e qu i r e f o r   a l l   M = 5 63 / n o de   o n   32  n o de s   ( N)   f o r   15m i t i m e   s t e t   ( 1:96)   i s   g i ve n   i n   ( 3) .     ,  =     , ,  , ,   = 500   ( 3)     E c h a r ge r   po we r   f a c t o r   [ 22 ]   i s   v a r i e b e t we e n   pf   =   [ 0. 98:  0 . 74  ] ,   pf = 0 . 74  c or r e s po n ds   to   a   42.   a n g l e   b e t we e n   t h e   v o l t a ge   a n c ur r e n t   ph a s o r s .   T h e   max imum   r e a c t i v e   v o l t a ge   o v e r   ti me   i s   s h o wn   i n   ( 4)       = m a x 9 6 [ ,  ]   ( 4 a)       = [    ]   ( 4b )       =   2   2   ( 4c )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 22 741 - 7 5 4   746   3. 2 .     B ac k wa r d / f o r wa r d   s w e e p   p owe r   f l o w   T h e   b a c kw a r d/ f o r wa r s we e m e t h o d   [ 16] ,   [ 19 ]   f o r   po we r   f l o w   a n a ly s i s   i s   u s e f o r   po we r   f l o w   a n a ly s i s .   A c t i v e   po we r   a n r e a c t i ve   po we r     f l o w s   i n   a   b r a n c h   b e t we e n   n o de   n   t n o de   n+ 1 ,   w i t h   b r a n c r e s i s t a n c e   R n   a n im pe da n c e   X n ,   gi v e i a pp e n d i 1.   B / F   s we e p   m e t h o c a l c u l a t e s   b a c kw a r f r o m   ( n+ 1)   n o de   t h e   l a s t   n o de   ( n )   i s   g i v e n   i n   ( 5)   a n ( 6) .       =   + 1   + + 1 2 + + 1 2 + 1 , 2   ( 5)     =   + 1 + + 1 2 + + 1 2   + 1 , 2   ( 6)     W h e r e   t h e   upda t e   v a l ue s   a r e + 1 = + 1   + [ + 1 + ,  ]       + 1 = + 1 + [ + 1 + ,  ]     + 1   a n + 1   a r e   I E E E   33  n e t w o r k   l o a ds   i a pp e n d i 1,   ,    a n ,    a r e   t h e   E l o a ds   t h a t   a r e   c o n n e c t e a n o de   n+ 1 + 1   + 1   a nd   + 1 2   a r e   e f f e c t i ve   r e a l ,   r e a c t i ve   po we r   f l o ws   i n   n e t wo r b r a n c h e s   due   to  l o a ds .   T h e   n e t wo r k   n o de   v o l t a ge   i s   g i v e n   i n   ( 7)     + 1 =   . ( + )   ( 7)     P o we r   L o s s e s   a r e   s h o wn   i n   ( 8)   a n ( 9)     ,  = 2   ( 8)      ,  = 2   ( 9)     t h e   v o l t a ge   m a g ni t ude     a n t h e   a n g l e   a t   e a c h   n o de   a r e   c a l c u l a t e i n   a   f o r wa r di r e c t i o n   a n a r e   us e d   r e c ur s i v e ly   i n   a   f o r wa r di r e c t i o n   t f i nd  t h e   v o l t a ge   a n a n g l e   r e s pe c t i v e ly   o f   a l l   n o de s   o f   r a d i a l   d i s t r i b ut i o n .       3. 3.     Coor d in at e d   E c h ar gin wit h   c on s t r ain t s   an d   c os t - M I L P   T h e   i n t e r e s t   f o r   t h e   E a ggr e ga to r   i s   to   m i n im i z e   t h e   c h a r g i n c o s t .   C o n s i de r i ng  , ,   a s   de c i s i o v a r i a bl e   f o r   E V   c h a r g i n po we r ,   a n d   , ,   a s   c h a r g i ng  c o s t.   T o   o p t i m i z e   t h e   E c h a r g i n l o a a c c o r di n g   to   t h e   c h a r g i n c o s a n t h e   l o a pr o f i l e ,   t h e   o bj e c t i ve   f u n c t i o n     m i n im i z e   t h e   pr o duc t   o f   E V   c h a r g i n g   po we r   a n c o s o f   c h a r g i n a s   ( 10)     =   , ,   . 1 0 96 0 , ,   ( 10)     s ubj e c t e to   c o n s t r a i n t       , ,     (        )   ( 11)         , , [ , ,  +   , , ]   (  +    )   ( 12)       , , . , , = , ,    (    )   ( 13)       , ,   0   ( 14)     c o n s t r a i n t s   i ( 11) ,   ( 14)   a r e   m a xim u m   c h a r g i ng  po we r   l im i t ,   o p t i mi z e c h a r g i ng  s h o ul d   b e   l e s s   t h a n   o r   e qua l   to   tot a l   i n c l u s i ve   o f   n o de   l o a d,   o p t i mi z e c ha r g i ng  e n e r g y   s h o u l b e   e qua l   t r e qui r e E c ha r g i ng  e n e r g y   a n po s i t i v e   c h a r g i n po we r   r e s pe c t i v e ly .   Due   t o   a   l a r ge - s c a l e   o pt i mi z a t i o pr o bl e m ,   I B M   I L OG   C P L E o p t i mi z a t i o l i ne a r   pr o gr a m mi ng   f u n c t i o n   c ple x lp   i s   u s e i n   M A T L A B   2019  e nvi r o nm e n t .   F or   gr i a n a ly s i s ,   t h e   m a xim u m   l o a d   v a l ue   is   c o n s i de r e a t   t h e   n o de .   T ot a l   n o de s   ( n )   l o a a t   +   t ,   wh e r e   = 15min ,   i s   g i ve n   i n   ( 15)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Gr id  r e ac ti v e   v olt age   r e gulat ion  and  c os opti miz ati on  f or   e lec tr ic  v e hicle   …  ( F ar r uk N agi)   747   , = , ,  = 500     , ,  =   , ,   ( 15)     w h e r e   , ,    i s   t h e   c oo r di n a t e o p t i mi z e a c t i v e   po we r   a n , ,    c a n   b e   f o un o u s i mi l a r ly   to   ( 4) .   T h e   max imum   E c h a r g i n po we r   a t   e a c h   node   i s   de f i n e i n   ( 16)       = m a x 500 32 [ , ,   . , , ]   ( 16)     t h e   B a c kwa r d /F o r wa r s we e po we r   f l o a na l y s i s   i s   us e to   e v a l ua t e   t h e   n e t wor n o de s   pa r a m e t e r s       = m a x 96 [ ,  ]   ( 17a )       =      ( 17b )       =   2   2   ( 17c )       = + 1 +     + 1 2 +   + 1 2 + 1 2   ( 18)       = + 1 +     + 1 2 +   + 1 2 + 1 2   ( 19)     w h e r e ,         + 1   =   +       + 1 =   +       a nd     + 1 =   . ( + )   ( 20)     ,  = 2   .   ( 21)     ,  = 2   .   ( 22)       4.   RE AC T I VE   P OW E I NJ E CT I ON  OP T I M I Z AT I ON - GA   P o we r   l o s s e s   a n v o l t a ge   s t a bi li t y   c a n   b e   i m pr o v e w i t h   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   i ( 6) .   T h e   o p t i mi z e d   E p o we r   ,    ( S)   n o de s   a r e   s e a r c h e he r e   by   G A   to  r e duc e   p o we r   l o s s e s   a n s t a bil i z e   t h e   v o l t a ge .   T h e   r e a c t i v e   po we r   m a y   c o m e   f r o m   s h u n t   c a pa c i t o r   b a n k,   E b a t t e r y   D C - l i nk,   o r   o f f l o a d   s y nc h r o n o us   m o to r   c o n de n s e r .   I i s   ne c e s s a r y   t o   i nt r o duc e   i nj e c t i o n   po we r   m a g ni t ude   va r i a bl e   t e r m   [ ]   a s   a   f u nc t i o n   o f   n o de   l o c a t i o n   i n de x     i n   ( 2 4 )   f o r   m i xe d - i n t e ge r   GA   o p t i m i z e r   a s       = m a x 96 [ ,  ]           =               =   2   2           = + 1    +   + 1  2 + + 1  2   + 1 2   ( 23)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 22 741 - 7 5 4   748   = [ ] + + 1 +   + 1  2 + + 1  2   + 1 2   ( 24)     w h e r e ,     + 1   =   +       + 1 =   +           a nd     = (  + .  ) 0   ( 25a )       = 1 = 1   . .       + 1 =   . ( + )   ( 25b )     ,  = 2   .   ( 26)     ,  = 2   .   ( 27)     t h e   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   v a r i a bl e   [ ]   i s   de f i ne a s   t h e   c us t o m i z e f u n c t i o n   f o r   P o pul a t i o n   Ge n e r a t i o n .   T h e   i nde x   = 1 :S ,   a r e   n u m b e r   n o de s   whi c h   o pt i mi z e r   w i ll   b e   s e a r c h e t o   m i nim i z e   t h e   o bj e c t i ve   f u n c t i o n   ( 29) .   S e l e c t i n S = 3   s e t s   t h e   r e m a i n i ng  ( 32 - S)   n o de s   a r e   s e to  z e r o .   [ ]   de n ot e s   t h e   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   m a g ni t ude   v a r i a bl e ,   a l s o   s e a r c h e by   t he   m i xe i n t e ge r   ge n e t i c   a l go r i t hm   ( GA )   o p t i mi z e r .         r andpe r m [   0,   0 ,   0 ,   1 n = 4 ,   0,   0,   1 n = 7   , …0, ,   1 n = 1 7 , …, 0] 1 x 3 3   ( 28a )     [ ] =   [ 0 ( 1 ) , 0 ( 2 )   , 0 ( 3 ) , [ 4 ]   , 0 ( 5 ) , 0 ( 6 ) , [ 7 ]   ,   , 0 ( 12 )   , , [ 17 ]   , , 0 33   ]   1 33   ( 28b )     T h e   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   Q[ ]   i s   a s s i g ne a   r a nge   o f   [ 300] K Va r   t o   m i n im i z e   t h e   o bj e c t i v e   f u n c t i o n   i n   ( 28) b .   M A T L AB   c o m m a n r a n dpe r m   i s   a   r a n d o m   a n c o m bi na t or i a l   s e t   o f   c y c li c   pe r m ut a t i o n s   f o r   GA   o p t i mi z a t i o n .   M i nim u m   v o l t a ge   o bj e c t i v e   f u n c t i o i s   f o r m e w i t h   t wo   v o l t a ge s ,   t h e   c o n s t r a i n t   V L   I E E E   b a s e   v o l t a ge   p. a n v a r i a bl e   t e r m     ( 25 ( b) )   to   r e pr e s e n t   t h e   E Vs   c h a r g i ng  v o l t a ge   whi c h   i s   a   f u n c t i o n   o f    ,     a n   i n   ( 23 - 27) .     = [ ] 2 +   ( ) 2   ( 29)     4 . 1.    Re ac t ive  vol t age   in j e c t ion   t im e   d u r at ion   in t e r va l - GA   T h e   o p t i mi z e d   E p o we r   ,    f o r   S = 3   n o de s    =   [ 14 ;   17 ;   18 ] 3 x l   s e l e c t e i n   s e c t i o n   i nj e c t s   t h e   r e a c t i v e   po we r   o v e r   a   24  h o ur   pe r i o whi c h   m a y   n o t   n e c e s s a r y   f o r   d y n a mi c   E l o a ds .   T o   f i n o p t i m a l   i n j e c t i o n   t i m e   i n t e r v a l   ( T )   h o ur   a n r e duc e   i nj e c t i o n   c h a r ge s   a t   n o de s    =   [ 14 ;   17 ;   18 ] 3 x l ,   t h e   o p t i mi z a t i o n   i n   s e c t i o n   4. i s   r e pe a t e w i t h   t i m e s t a m ( t )   v a r i a bl e   a n B / F   s we e po we r   f l o a na l ys i s   w i t h   t i m e   f u n c t i o n   i s     , ,   = ,          , ,   =   ,  ,  ,         , ,   =   , , 2   , , 2       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Gr id  r e ac ti v e   v olt age   r e gulat ion  and  c os opti miz ati on  f or   e lec tr ic  v e hicle   …  ( F ar r uk N agi)   749   , ,   = + 1 , ,   +   + 1 ,  , 2   + + 1 ,  , 2   + 1 , 2   ( 30)     , , =  , +   + 1 , , +   + 1 ,  , 2   + + 1 ,  , 2   + 1 , 2   ( 31)     w h e r e   t h e   upda t e s   w i t h   t i m e   f u n c t i o n   ( t )   a r e     + 1 , ,   = , ,   + ,       + 1 , , =   , , + ,       u s i n G A   M I L P   o pt i m i z a t i o n   w i t h   c us t o m i z e r a n do m   P opulat ionGe ne r ati on’   h o ur l y   t i m e s t a m is   r a n do m ly   s e a r c h e o v e r   24  h o ur s   i n   t h r e e   n o de s      d e f i ne a s      ,  =     [ 0 1   0 2     1 3 0 24 1 1   0 2     0 3 0 24 0 1   0 2     0 3 1 24 ]   [ 242 224 102 ]       a nd     + 1 , , = , , ,   . ( , + , )   ( 32)     , , ,  = , , 2   . ,   ( 33)     , , ,  = , , 2   . ,   ( 34)     t h e   Obj e c t i ve   f u n c t i o n   i s   de f i ne a s   b e f o r e   i ( 29 )   w i t h   a n   a dd i t i o n a l   t i m e   i n t e r v a l   ( t)   v a r i a bl e   t o   d e t e r m i ne   t h e   r e a c t i ve   po we r   i nj e c t i o n   [    ] .   T h e   m i n im u m   t i m e   i n t e r v a l   f o r   t h e   s e l e c t e n o de s    =   [ 14 ;   17 ;   18 ] 3 x l     , = 2 +   ( , , ) 2   ( 35)       5.   RE S UL T S   C oo r di n a t e po we r   E c h a r g i n   a n 1 h r   i nj e c t i o n   E c ha r g i n po we r   ,   a r e   s h o wn   i F i gur e   5 ,   wi t h   hi g h e r   po we r   u t i l i z a t i o n   a t   l o we r   d a i ly   de m a n a n e l e c t r i c i t y   r a t e s.   U n c o or di na t e d   [ 23]   E c h a r g i ng  t h e   pe ne t r a t i o n   t t h e   gr i s t a r t s   i mm e d iat e l y   w h e n   t h e   us e r   a r r i v e s   a t   h o m e   a n p l ug - i n .   M o s E V   us e r s   a r r i v e   a t   h o m e   a t   t h e   s a m e   pe r i o o f   pe a de m a n c r e a t i n a   l a r ge   l o a d,   po we r   l o s s e s   i nc r e a s e 10   t i m e s   a s   s h o wn   i n   F i gur e s   6 - 7 ,   a n v o l t a ge   i ns t a bil i t y   i nc r e a s e s   i F i gur e   8 .   C oo r d i n a t e c h a r g i ng  w i t h   t h e   o bj e c t i v e   f u n c t i o n     a n c o n s t r a i n t s   o f   va r i a bl e     , ,   i n   ( 11)   a n d   ( 14)   r e duc e s   t h e   n e t wo r p o we r   l o s s e s   ,  ,    i n   F i gur e s   6 - 7   a n d   s t a bil i z e   t h e   v o l t a ge     i n   F i g ur e   7.   GA   o p t i m i z a t i o n   w i t h   t h e   o bj e c t i v e   f u n c t i o n     f o r   p o we r   l o s s e s   ,  ,   ,    a n v o l t a ge   dr o p     w hi c h   r a n do m ly   s e a r c h     n o de s   f o r   24h r   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n   r e s u l t s   i n   s e l e c t e n o de s   =   [ n s e l ] 3 x 1   a r e   s h o wn   i n   T a bl e   2.   T h e   GA   o p t i mi z a t i o n   o bj e c t i v e   f u n c t i o n   ,   f o r   1h r   r e a c t i ve   p o we r   i nj e c t i o n   r e s u l t s   i n   , ,  ,   , ,   , f ur t h e r   r e duc e s   t h e   a c t i ve   a n r e a c t i v e   po we r   i n   F igur e s   6 - 7.         T a bl e   2.   T h r e e   n o de   i nj e c t i o n   I nj . V o l ta ge     I nj . H r   [   ]   ,   242   1   224   1   102   18   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   25 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 22 741 - 7 5 4   750       F i gur e   5.   Da i ly   l o a pr o f i l e   a n c o s t   o f   e l e c t r i c i t y .   S h o ws   t h e   e x c e s s   E c h a r g i ng  po we r   r e qui r e i n   1 - 7h r   w i t h   c o or di n a t e a n 1 h r   r e a c t i v e   po we r   i nj e c t i o n           F i gur e   6.   A c t i v e   po we r   l o s s e s   + 1 ,   ,    ,    ,    a n , ,            F i gur e   7.   R e a c t i v e   po we r   l o s s e s   + 1 ,   ,    ,    ,    a n , ,        I i s   o b s e r v e t h a t   1h r   i nj e c t i o n   t r a c e s   c l o s e ly   m a t c h ed   w i t h   I E E E   B a s e   n e t wor t r a c e s A c t i v e   a n d   r e a c t i v e   po we r   l o s s e s   o f   I E E E   b a s e l o a { , } ,    , { , } ,    , { , } ,  ,   24 h r   r e a c t i o po we r   i nj e c t i o n   { , } ,    a n 1h r   r e a c t i o n   po we r   i nj e c t i o n   { , } , ,    a r e   s h o wn   i n   F i gur e s   6 - 7 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.