I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   1 2 ,   No .   2 N o v e m b er   201 8 ,   p p .   5 7 7 ~ 5 8 4   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 2 .i 2 . p p 577 - 5 8 4           577       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Co m pa riso n of  W ea k  Lo a d Bus   Det ection using  L Q P _ LT  Index   w ith  PV  a nd  QV  Ana ly sis  of P SS/E         Renug a   Ver a y ia h 1 Aza M o ha m e d 2   1 El e c tri c a P o w e En g in e e rin g   De p a rtm e n t,   Un iv e rsiti   T e n a g a   Na si o n a l,   S e lan g o r,   M a lay sia   2 Ce n tre f o In teg ra ted   En g in e e rin g   S y ste m s an d   A d v a n c e d   T e c h n o lo g ies ,   Un iv e rsiti   Ke b a n g sa a n   M a la y sia ,   S e lan g o r,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   2 9 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u n   2 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ju l   11 ,   2 0 1 8       Id e n ti f ica ti o n   o f   w e a k   lo a d   b u s e w h ich   c o n tri b u tes   to   v o lt a g e   in sta b il it y   p ro b lem   is  c ru c ial  in   o rd e f o a n   a p p ro p riate   m it ig a ti o n   a c t io n   to   b e   e x e c u ted .   T h e   c u rre n p o w e sy ste m   tran s m issio n   is  n o o n ly   stre ss e d   to   d e li v e h ig h   lo a d   d e m a n d   a th e   r e c e iv in g   e n d   b u a lso   f a c in g   n e c h a ll e n g e s   b ro u g h b y   th e   p e n e tratrio n   o f   re n e w a b le  e n e r g y   so u rc e s.  T h is  n e w   sc e n a rio   re q u ires   p o w e s y ste m   o p e ra ti o n   a n d   a n a ly sis  to   b e   ro b u st   a n d   f a st  in   d e tec ti n g   th e   a c c u ra te  w e a k   lo a d   b u f o c o rre c ti o n   a c ti o n .   Du e   to   th is,   m a n y   o n li n e   in d ice to   d e tec we a k   l o a d   b u d u rin g   p o w e s y ste m   c o n ti n g e n c y   h a v e   b e e n   d e v e lo p e d .   Ne v e rth e les s,  L QP _ L T   is  o f   th e   late st  in d e x   d e v e lo p e d   w h ich   u lt im a tel y   h a th e   re a c ti v e   p o w e trac in g   c a p a b il it y   f o we a k   lo a d   b u d e tec ti o n   a n d   g e n e ra te  p rio rit y   ra n k in g   li st  o f   th e   we a k   lo a d   b u se s.  T h is   in d e x   w a tes ted   o n   IEE 1 4   b u tes s y ste m   f o d iff e re n c o n ti n g e n c y   sc e n a rio s.  T h e   r e su lt o b tain e d   f ro m   th e   L QP _ L in d e x   is  c o m p a re d   a n d   v a li d a ted   w it h   th e   P V   a n d   Q a n a ly s e o b tain e d   u sin g   i n d u st rial  g ra d e P S S /E   so f tw a re .   It  w a c o n c lu d e d   th a th e   L QP_ L T   in d e x   is  f o u n d   to   b e   ro b u st,  e f f icie n a n d   n e e d   les s   c o m p u tatio n   ti m e   a c o m p a re d   to   th e   e x e c u ti o n   o f   v o lt a g e   sta b il it y   a n a ly sis u sin g   th e   P S S /E   T o o l.     K ey w o r d s :   V o l t a g e   in sta b il it y   P v   a n d   q v   a n a ly sis   Re a c ti v e   p o we trac in g   in d e x   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R en u g Ver a y ia h   E lectr ica l P o w er   E n g i n ee r in g   Dep ar t m en t,   Un i v er s iti T en ag Na s io n al,   Selan g o r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  r en u g a @ u n ite n . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     P o w er   s y s te m   v o ltag s tab il it y   h as  al w a y s   b ee n   v ital  asp e ct  in   o p er atin g   s tab le  an d   r eliab le  g r id   s y s te m   [ 1 ] .   Ma n y   m aj o r   b lack o u o cc u r r en ce s   d u to   p o w er   s y s te m   in s tab ilit y   a id s   to   th co n tin u es   r esear ch   an d   an a l y s is   i n   t h v o lta g s t ab ilit y   s t u d y   [ 2 ,   3 ] .   Or ig i n all y ,   a n g le   s tab ilit y   w a s   t h m ai n   co n ce r n   to   p o w er   u tili t ies.  B u t,  in   t h p r ev io u s   t w o   d ec ad es  p o w er   s y s te m s   h a v b ee n   o p er ati n g   u n d er   m o r s tr ess ed   co n d it io n s   d u to   s ev e r al  f ac to r s .   L i m i t atio n s   to   i n s tall  n e w   g en er ati n g   p la n ts   d u th e n v ir o n m e n tal  p r ess u r es  a n d   ec o n o m ical  r ea s o n   ca u s ed   th e   tr an s m is s io n   li n e s   to   o p er ate   n ea r   th lo ad in g   li m it s   in   o r d er   to   ca ter   f o r   th elec tr icit y   p o w er   co n s u m p t i o n   in   h ea v y   lo ad   ar ea s .   I n   ad d itio n ,   th s y s te m   lo ad i n g   p atter n   d u to   d er eg u latio n   in   t h elec tr icit y   m ar k et,   t h g r o w i n g   u s o f   in d u c tio n   m ac h in e s   an d   l ar g p en etr atio n   o f   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   i n   d is tr ib u tio n   s y s te m s   h av m ad lo ca co o r d in atio n   co n tr o s y s te m   to   ap p ea r   m o r co m p le x .      A   v o lta g in s tab ilit y   p h e n o m en o n   tak e s   p lace   w h e n   th r ec eiv i n g   en d   v o lta g d ec r ea s e s   w ell   b elo w   its   n o r m a o p er atin g   p o in t.    T h v o lta g d ec lin i n   v o lta g in s tab il it y   f r a m e w o r k   o cc u r s   w h e n   th co m b i n ed   g en er atio n   an d   tr a n s m i s s io n   s y s te m   is   u n a b le  to   p r o v id o r   m ee th p o w er   d e m a n d ed   b y   th lo ad s .   T h e   i m b alan ce   b et w ee n   t h g en er atio n   p o w er   a n d   d e m an d   p o wer   ca n   b d u to   s y s te m   o u ta g o r   li m ita tio n s   in   r ea ctiv p o w er   s o u r ce s   o r   co m b i n atio n   o f   b o th .   Se v er v o ltag i n s tab ilit y   m a y   lead   to   v o ltag co llap s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   2 No v e m b er   201 8   :   5 7 7     5 8 4   578   w h ic h   i s   t h p r o ce s s   b y   w h ic h   th e   s eq u e n ce   o f   e v en ts   ac co m p an y i n g   v o ltag e   in s tab ilit y   lea d s   to   b lac k o u o r   ab n o r m all y   lo w   v o lta g es i n   s ig n if ican t p o r tio n   o f   p o w er   s y s te m   [ 4 ] .   Sev er al  m et h o d s   h a v b ee n   d ev elo p ed   to   id en tify   th lo ad   s h ed d in g   lo ca tio n s   i n   w h ic h   t h r ec en m et h o d s   ar b ased   o n   s e n s it iv it y   a n al y s i s   a n d   v o lta g s tab il it y   i n d ex   ca lc u latio n .   Se n s iti v it y   a n al y s i s   ca n   b e   class i f ied   i n to   P - an d   V - a n al y s es.  D u to   t h n o n li n ea r   n atu r o f   p o w er   s y s te m   o p er atio n ,   th m a g n itu d e   o f   th e   s e n s i tiv ities   f o r   d if f er e n s y s te m   co n d it io n s   d o es  n o p r o v id d ir ec m ea s u r o f   th e   r elativ d eg r ee   o f   v o ltag s tab ilit y .   T h s e n s it iv it y   m eth o d   is   co n s id er ed   ti m e - co n s u m i n g   b ec au s it  r eq u ir es  r ep etitiv p o w er   f lo w   s o lu tio n s   a n d   t h er ef o r i n cu r s   h ig h   co m p u tat io n al  ti m w h e n   s o lv i n g   lar g n et w o r k s .   A n o t h er   m et h o d   f o r   id en ti f y i n g   lo ad   s h ed d in g   lo ca tio n s   i s   b y   id en tify i n g   cr itical  li n es   o f   cr itical  b u s es  u s i n g   p r o x i m it y   in d icato r s   b ased   o n   v o ltag s tab ilit y   i n d ex   [5 - 8] .   T h p r o x i m it y   i n d icato r s   co u ld   id en ti f y   h o w   f ar   p o w er   s y s te m   is   f r o m   its   v o lta g c o llap s p o in [ 9 ] .   Dif f er en p r o x i m it y   i n d icato r s   h a v d i f f er en co n tr o llab le  p ar am eter s   an d   ar d ef i n ed   t h r o u g h   s i m p le  f u n ctio n .   Du e   to   th at,   ev er y   p r o x i m it y   i n d icato r   m a y   p er f o r m   d if f er e n tl y   b ased   o n   t h e   co m p lex i t y   o f   th e   ca s e s   i n v o lv ed   an d   y ield s   d i f f er e n cr it ical  li n es   o r   b u s e s .   E x a m p le s   o f   v o lta g s tab ilit y   in d ices  t h at  h a v b ee n   te s te d   o n   th I E E E   1 4   b u s   tes s y s te m   ar t h L ij     in d ex   [ 9 ] ,   Fas Vo ltag S tab il it y   I n d e x   ( FVSI)   [ 1 0 ]   an d   Vo ltag C o llap s P r o x i m it y   I n d i ca to r s   ( VC P I )   [ 5 ] .     A ll   t h ese  in d ices   h a v in d icat ed   th at  b u s   1 4   i s   t h w ea k est   b u s   f o r   n u m er o u s   co n ti n g en c y   an al y s e s   p er f o r m ed   an d   th r an k i n g   r es u lt s   f o r   o th er   b u s es in   t h tes t s y s te m   h a s   s o m v ar iat io n s   a s   w ell.   T h is   p ap er   p r esen ts   th p e r f o r m a n ce   o f   L QP _ L T   in d ex   in   p r o v id in g   f ast  a n d   ac cu r a te  p r io r it y   r an k i n g   li s o f   w ea k   lo ad   b u s   f o r   co n ti n g e n c y   s ce n ar io s   in   I E E E   1 4   b u s   tes s y s te m .   T h r esu lt s   o b tain ed   ar e   co m p ar ed   an d   v al id ated   u s i n g   P an d   QV  an al y s is   d er iv ed   f r o m   a n   in d u s tr ial  g r ad ed   P SS /E  s o f t w ar e.       2 .       I E E E   1 4   B US TE ST   SY ST E M   M O DE L   AND  L Q P _ L T   I NDE AL G O RI T H M   T h test   s y s te m s   u s ed   f o r   th w ea k   lo ad   b u s   id e n ti f icatio n   a r th s ta n d ar d   I E E E   1 4   b u s   s y s te m .   T h e   I E E E   1 4   b u s   test   s y s te m   co n s i s ts   o f   1 4   b u s e s   w i th   5   P b u s es,  1 0   P b u s es  a n d   2 0   b r an c h es.  Fig u r 1   s h o w s   th s in g le   li n d iag r a m   o f   t h I E E E   1 4   b u s   s y s te m .   T w o   lo ad   co n d itio n s   h a v b ee n   co n s id er ed   in   t h a n al y s i s ,   w h ic h   ar b ase  ca s an d   h ea v i l y   lo ad ed   co n d itio n s .   Fo r   th L QP _ L T   co m p u tatio n ,   th al g o r ith m   i s   d ev elo p ed   u s i n g   M A T L A B   an d   in te g r ate d   w it h   th p o w er   f lo w   a n al y s i s   s i m u latio n   i n   M A T P OW E R                                     Fig u r 1 .   Sin g le - lin d ia g r a m   o f   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m   [ 1 1]       2 . 1 .   F o r m ula t io n o f   L Q P _ L T   I n dex   L QP _ L T   in d ex   is   ca p ab le  o f   tr ac in g   t h r ea ctiv e   p o w er   co n tr ib u tio n   o f   ea c h   lo ad   b u s   in to   t h e   s y s te m   lin es.  T h d er iv atio n   o f   L QP _ L T   in d ex   is   p r ese n ted   in   d etai in   [ 1 2 - 14 ] .   T h f o r m u latio n   o f   L QP _ L T ,   w h ic h   is   th t o tal  tr ac ed   L QP _ L T   o f   lin -   m   d u to   th i - t h   lo ad   o f   r ea ctiv p o w er ,          is   w r itte n   as  f o llo w s ,                                          [                  ]                          ( 1 )   w h er e,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       C o mp a r is o n   o f W ea Lo a d   B u s   Dete ctio n   u s in g   LQP_ LT   I n d ex   w ith …  ( R en u g a   V era yia h )   579        :   n u m b er   o f   lo ad s   o r   r ea ctiv p o w er   s i n k s   i n   th s y s te m             :   r ec eiv in g   e n d   r ea ctiv p o w er   c o n tr ib u ted   b y   th i - t h   lo ad   o r   r ea ctiv s i n k   in   l in -   m              :   r ec eiv in g   e n d   r ea ctiv p o w er   f r ac tio n   in   li n           lin r ea ctan ce             s en d i n g   e n d   v o lta g in   p . u .         :   s en d i n g   e n d   r ea l p o w er ,   an d                                            T h co m p u tatio n   o f   L QP _ L T   in d ex   f o r   an   in d i v id u al   lo ad   b u s   co n tr ib u tio n   h a s   r an g e   o f   v al u e   b et w ee n   0   to   1 . 0 .   T h s ig n if i ca n ce   o f   tr ac in g   r ea ctiv p o w er   f lo w   i n   ev er y   li n d u t o   lo ad   w ill  i n   f ac in d icate   w h ic h   lo ad   b u s es   in   t h s y s te m   t h at  ca u s e   h i g h est   co n g es tio n   lev el   to   p ar tic u la r   tr an s m i s s io n   li n e.   I f   th i n d ex   v a lu i s   clo s to   1 . 0 ,   it  in d icate s   th at  th p ar ti cu lar   lo ad   b u s   is   co n tr ib u ti n g   to   th in s u f f ic ien t   r ea ctiv p o w er   f lo w   i n   th e   p ar ticu lar   l in e,   th u s   lead i n g   t h s y s te m   to   v o lta g e   in s tab ilit y   i s s u a n d   s u b s eq u en t l y   v o ltag co llap s e.     2 . 2 .   L Q P _ L T   Alg o rit h m   i n M AT L AB   A   r ea cti v p o w er   tr ac i n g   a lg o r ith m   is   d e v elo p ed   in   M A T L AB   to   ca lcu late  th r ea cti v p o w er   tr ac i n g   in d ex ,   L QP _ L T   an d   it  ca n   au t o m a ticall y   p er f o r m   t h e   r an k in g   o f   th L QP _ L T   in d ex   f o r   id en ti f y in g   th w ea k   b u s es  i n   p o w er   s y s te m .   T h f lo w ch ar i n   F ig u r 2   s h o w s   th i m p le m e n tatio n   s tep s   f o r   t h L QP _ L T   alg o r ith m .   T h d er iv atio n   i n v o lv ed   in   ea c h   s tep   o f   t h f lo w c h ar t c an   b f o u n d   i n   [ 1 2 - 1 4 ] .           Fig u r 2 .   I m p le m e n tatio n   s tep s   o f   L QP _ L T   in d ex   co m p u tat i o n       4 . 1 .   L Q P _ L T   Co m p uta t io n f o B a s Ca s Co nd it io n     L QP _ L T   o f   an   i n d iv id u al  li n d u to   p o w er   f r ac tio n   c o n tr ib u tio n   o f   an   in d i v id u al  lo ad ,   w it h   n o tatio n ,                               is   u s ed   an d   th L QP _ L T   c o m p u tatio n   r es u lts   o f   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m   is   s h o wn   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   2 No v e m b er   201 8   :   5 7 7     5 8 4   580   in   T ab le  1   f o r   th b ase  ca s w ith o u a n y   in cr ea s i n   lo ad .     T ab le  2   s h o w s   t h f ir s f i v h i g h est                    in d ex   v al u es  o b tain ed   f o r   th e   I E E E   1 4   b u s .   Fro m   T ab le   2 ,   th f iv b u s e s   w i th   h i g h                     in d ex   v alu e s   f o r   th 1 4   b u s   s y s te m   ar b u s   9   f o llo w ed   b y   b u s   1 4 ,   b u s   1 0 ,   b u s   1 3   an d   b u s   6 .   T h is   in d icate s   th at  th e   lo ad   at  b u s   9   ex er ts   m o r r ea ctiv p o w er   f lo w   in   o r d er   to   k ee p   th b u s   v o lta g at  its   n o m i n al  v al u e.   C lo s m o n ito r i n g   w o u ld   b n ee d ed   at  th e s b u s es a s   f u r t h er   in cr ea s in   lo ad   d e m a n d   m a y   ca u s i n s u f f ic ien t   r ea ctiv e   p o w er   to   m ain tain   t h b u s   v o lt ag clo s to   its   n o m i n al  v a lu e.         T ab le  1 .   R esu lts   f o r   L QP _ L T   in d ex   co m p u tatio n   f o r   b ase  ca s in   I E E E   1 4   b u s   s y s te m         T ab le  2 .   Fiv h ig h es t L QP _ L T   in d ex   v alu e s   f o r   b ase  ca s c o n d itio n   L o a d   B u   9   14   10   13   6                       0 . 4 4 8 5   0 . 3 8 7 7   0 . 3 7 2 5   0 . 3 5 0 9   0 . 3 3 0 4       4 . 2 .   L Q P _ L T   Co m p uta t io n f o H ea v ily   L o a ded Sy s t e m     T o   test   th e f f ec t iv e n es s   o f   L QP _ L T   in d ex   in   id en t if y i n g   t h w ea k   lo ad   b u s e s   i n   th I E E E   1 4   b u s ,   th lo ad s   ar in cr ea s ed   in   s tag es  u n til  th p o w er   f lo w   d i v er g es.  Fo r   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m ,   th p o w er   f lo w   d iv er g es  w h e n   t h lo ad in g   a all  th lo ad   b u s e s   ar e   in cr ea s e d   u p   to   5 7 o r   b y   lo ad in g   f ac to r   o f   2 . 3 7   f r o m   th b ase  ca s lo ad .   Fig u r 3   s h o w   t h v o lta g p r o f ile  f o r   all  th b u s es  w h en   t h lo ad   is   in cr ea s ed   g r ad u all y   a s   p er   th lo ad in g   f ac to r   s h o w n   f o r   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m .   I ca n   b s ee n   f r o m   t h f i g u r e   th at  th b u s   v o ltag e s   d ec r ea s as  th lo ad in g   i s   in cr ea s ed   g r ad u all y .   T h is   is   m ai n l y   d u to   i n s u f f icie n r ea cti v p o w er   m ar g i n   in   th e   s y s te m   i n   o r d er   to   s u p p o r th e   v o lta g es   as  m o r r ea l   p o w er   i s   tr an s f er r ed   in   th e   s y s te m .   Fo r   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m ,   v o lt ag co llap s is   s a i d   to   o cc u r   at   b u s   1 4   w it h   t h lo w est  v o ltag r ec o r d ed   at  0 . 6 9 7   p . u .   T h r an k in g   r esu lt s   o f   L QP _ L T   in d ex   s u m m atio n   b y   t h lo ad   b u s es,                    is   s h o w n   in   Fi g u r 4 .   T h r esu lts   ar r an k ed   f r o m   t h h i g h e s to   t h e   lo w e s                       to   i n d icate   t h p r io r it y   f o r   an y   co r r ec tiv o r   p r ev e n tiv e   ac tio n s .   T h h ig h es r an k ed   b u s   i n d icate s   it  i s   w ea k   b u s .   T h h ig h est                     in d ex   f o r   th e   lo ad   b u s   is   o b tain ed   at  b u s   9   f o llo w ed   b y   b u s   1 4 ,   1 0 ,   1 3   an d   b u s   6 ,   a n d   th ese  b u s e s   ar th w ea k   l o ad   b u s es  th at  h av e   co n tr ib u ted   to     h ig h   co n g e s tio n   le v el   in   t h s y s te m .   P r ec is el y ,   b u s   9   w i ll  b th e   m o s s u i ta b le  lo ca tio n   f o r   an y   co r r ec tiv e   an d   p r ev en ti v ac ti o n   b y   th s y s te m   o p er ato r .   I ca n   b co n clu d ed   th at  b u s   9 ,   f o llo w ed   b y   b u s   1 4 ,   b u s   1 0 ,   b u s   1 3   an d   b u s   6   w i ll  b th s u itab le  lo ca tio n s   f o r   lo ad   s h ed d in g   p u r p o s es  as  w ell.   B esid es  th a t,  ac tio n s   s u ch   a s   s h u n ele m e n t   o r   s tatic  VA R   co m p e n s ato r   ( SVC )   in s tallat io n   s h o u ld   b p er f o r m ed   at  th es e   w ea k   lo ad   b u s es  f o r   th p u r p o s o f   p r o v id in g   r ea ctiv p o w er   s u p p o r t.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       C o mp a r is o n   o f W ea Lo a d   B u s   Dete ctio n   u s in g   LQP_ LT   I n d ex   w ith …  ( R en u g a   V era yia h )   581     Fig u r 3 .   Vo ltag p r o f ile  d u t o   g r ad u al  lo ad   in cr ea s in   t h I E E E   1 4   b u s   s y s te m       Fig u r 4 .   L QP _ L T   in d ex ,                       co m p u ted   f o r   lo ad   b u s es  w it h   lo ad in g   i n cr e m en t in   t h I E E E   1 4   b u s   s y s te m       4 . 3 .   P Ana ly s is   f o Wea k   L o a d B us   I n   P SS /E  to o l,  t h P c u r v e s   ar g e n er ated   b y   s elec ti n g   t w o   s u b s y s te m s   w h er t h p o w er   tr a n s f er   b et w ee n   t h s u b s y s te m s   is   in c r e m en ted   i n   d e f i n ed   s t ep   s iz f o r   s er ies   o f   AC   p o w er   ca l cu latio n s   w h ile  th e   b u s   v o lta g es,  g e n er ato r   o u tp u t s   an d   th b r an c h   f lo w s   o f   th s y s te m   ar m o n i to r ed .   W h en   th b u s   v o lta g es  ar e   p lo tted   as  f u n ctio n   o f   th i n cr e m en ta p o w er   tr an s f er ,   th P cu r v es  ar o b tain ed .   On o f   th s u b s y s te m s   i n   th s tu d y   m u s b d ef in ed   a s   t h s t u d y   ( s o u r ce )   s u b s y s te m   a n d   an o t h er   as  t h o p p o s in g   ( s i n k )   s u b s y s te m .   T h e   p o w er   f lo w s   f r o m   t h s t u d y   s u b s y s te m   to   t h o p p o s in g   s u b s y s te m .   I n   t h is   s i m u lat io n ,   th P an al y s is   i s   p er f o r m ed   f o r   t h s u b s y s te m   cr ea ted   as  s h o w n   in   T ab le  3 .   T h in cr e m en ta p o w er   tr an s f er   f r o m   b ase  ca s e   u n t il th m a x i m u m   lo ad in g   ta k es p lace   f r o m   th s o u r ce   s u b s y s te m   to   th s in k   s u b s y s te m   a s   s h o w n   i n   T ab le  3 .         T ab le  3 .   So u r ce   an d   s in k   b u s e s   in   t h 1 4   b u s   test   s y s te m   S o u r c e   B u s   Si n k   B u s   2   1   3   6   4   5   7   8     9   10   11   12   13   14         Fig u r 5   s h o w s   t h P cu r v o b tain ed   f o r   th m o n ito r ed   s in k   b u s es  f o r   th i n cr em en tal  lo ad   d em a n d .   T h P V   cu r v o b tain ed   s h o w s   th at  b u s   1 4   h as  th lo w es v o ltag e,   f o llo w ed   b y   b u s   1 3 ,   b u s   1 0 ,   b u s   1 2 ,   b u s   9   an d   b u s   6 .   A b ase  ca s e,   b u s   1 4   r ec o r d ed   v o ltag v a lu o f   0 . 9 1 3   p . u   f o r   lo ad   d em a n d   v al u o f   1 4 . 9   MW .   W h en   m a x i m u m   r ea p o w er   o f   6 2 . 6   MW   is   tr an s f er r ed ,   th v o lta g r ea d in g   at  b u s   1 4   d ec lin ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   2 No v e m b er   201 8   :   5 7 7     5 8 4   582   to w ar d s   v o lta g co llap s w ith   v o lta g v al u r ec o r d ed   at  0 . 5 6 0   p . u .   T h is   s h o w s   t h at  o n l y   m a x i m u m   o f   6 2 . 6   MW   co u ld   b tr an s f er r ed   f o r   th lo ad   at  b u s   1 4   in   t h s y s te m .   B u s   7   is   co n s id er ed   as  th e   s tr o n g e s lo ad   b u s   b ec au s it  h a s   t h h i g h est  v o ltag v al u o f   0 . 6 9 9   p . u .   w h en   a n   i n cr e m e n tal  r ea p o w er   o f   7 7 . 5   M W   is   tr an s f er r ed .     4 . 4 .   Q Ana ly s is   f o Wea k   L o a d B us   T h n ex a n al y s i s   p er f o r m ed   i s   th e   QV  a n al y s i s   f o r   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m .   T h a n al y s is   is   ca r r ied   o u to   an al y s a n d   ev al u ate  h o w   t h v ar iatio n   in   r ea cti v p o w er   af f ec t s   th lo ad   b u s   v o lt ag es  i n   t h s y s te m .   T ab le  4   s h o w s   t h r ea cti v p o w er   m ar g i n   r ec o r d ed   f o r   all  th e   b u s e s   o b tai n ed   f r o m   t h e   QV  c u r v e s   f o r   t h e   I E E E   1 4   b u s   s y s te m .   T h QV  cu r v is   p lo tted   f o r   th lo ad   b u s   w h ic h   h a s   t h least r ea cti v p o w er   m ar g i n .         T ab le  4.   R ea ctiv p o w er   m ar g in   r ec o r d ed   f o r   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m   B u s     V o l t a g e     ( p . u )   R e a c t i v e   P o w e r ,   Q   ( M V A R )   2   0 . 5 4 0   - 4 1 0 . 4 4   3   0 . 5   - 1 1 4 . 4 6   4   0 . 5   - 2 1 4 . 2 6   5   0 . 5   - 2 3 4 . 8 5   6   0 . 5   - 6 2 . 3 2   7   0 . 5   - 9 7 . 4 1   8   0 . 5   - 8 3 . 6 0   9   0 . 5   - 5 0 . 3 0   10   0 . 5   - 5 1 . 8 8   11   0 . 5   - 6 4 . 3 6   12   0 . 5   - 6 7 . 8 3   13   0 . 5   - 6 2 . 5 9   14   0 . 5   - 4 9 . 9 6           Fig u r 5 .   P cu r v es f o r   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       C o mp a r is o n   o f W ea Lo a d   B u s   Dete ctio n   u s in g   LQP_ LT   I n d ex   w ith …  ( R en u g a   V era yia h )   583   Fig u r 6   s h o w s   t h QV  c u r v e   o b tain ed   f o r   lo ad   b u s   1 4   f o r   th 1 4   b u s   s y s te m .   Fro m   t h e   QV  c u r v e   o b tain ed ,   b u s   1 4   f o llo w ed   b y   b u s   9 ,   b u s   1 0 ,   b u s   1 3   an d   b u s   6   h av th least  r ea ctiv p o w er   m ar g in   a s   co m p ar ed   to   o t h er   b u s es  i n   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m .   B u s   1 4   h as   t h lea s r ea cti v p o w er   m ar g i n   r ec o r d ed   at  - 4 9 . 9 6   MV ar .           Fig u r 6 .   QV  cu r v f o r   b u s   1 4   o f   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m       4 . 5   Su mm a ry   o n Co m pa riso n bet w ee n L Q P _ L T   I n dex   a nd   P a nd   Q Ana ly s i s   us i n g                          P SS /E   T o o l   A   k e y   ele m e n o f   v o lta g s tab ilit y   s tu d ies  i s   th d eter m in ati o n   o f   cr itical  b u s   o r   clu s ter   o f   cr itical   b u s es.  T h ese   b u s es  ca n   th e n   b m o n i to r ed   as  t h e y   w ill   i n v ar iab ly   f o r m   t h e lectr ical  ce n tr o id   o f   a   v o lta g e   co llap s e.   Si m u latio n s   v ia  P SS /E  f o r   lo ca lized   h ea v y   lo ad in g   s ce n ar io s   o n   t h I E E E   1 4   b u s   w er p er f o r m ed   to   ev alu a te  an d   id en ti f y   t h w ea k   ar ea s .   A n al y s es  p er f o r m ed   v ia  P an d   QV  cu r v es  h av n ar r o w ed   d o w n   to   id en ti f icatio n   o f   t h w ea k   ar e an d   w ea k   b u s es  i n   th te s s y s te m ,   t h u s   m o n ito r in g   o f   t h ese  b u s es  b ec o m e   cr u cial.   B ased   o n   th e   W ester n   E lectr icit y   C o o r d in atin g   C o u n ci g u id eli n f o r   v o lta g s t ab ilit y   cr iter ia  a n d   u n d er   v o ltag lo ad   s h ed d in g   s tr ate g y   [ 1 5 ] ,   cr itical  b u s   ex h ib its   t h f o llo w in g   cr ite r ia  f o r   an y   w o r s t   co n tin g e n c y :   a)   I n   r ad ial  tr an s m is s io n   s y s te m   co n s is ti n g   o f   g e n er ato r   s er v in g   s e v er al  lo ad s   alo n g   tr a n s m i s s io n   l in e ,   th cr itical  b u s   o r   w ea k   b u s   is   g e n er all y   lo ca ted   elec tr ic all y   a n d   p h y s icall y   f u r t h est  a w a y   f r o m   th e   g en er ato r .   Fo r   t h s i m u lat io n s   p er f o r m ed   o n   t h I E E E   1 4   b u s   s y s te m ,   t h id e n ti f ied   w ea k   b u s es  w h ic h   ar b u s   1 4 ,   9 ,   1 0 ,   6   an d   1 3   ar lo ca ted   f ar   aw a y   f r o m   th g en er ato r   b u s es.  T h ese  id en tif i ed   w ea k   b u s e s   v ia  P an al y s i s   ar in   ag r ee m en w it h   th w ea k   b u s es o b tai n ed   v ia  L QP _ L T   tr ac in g   i n d ex .   b)   T h in d u s tr y   e x p er ien ce s   r ev e aled   th at  t h w ea k e s b u s es  o r   clu s ter   o f   w ea k   b u s e s   ar g e n er all y   lo ca ted   in   lo ca tio n s   w i th   r ea cti v p o w er   d ef icien c ies.  T h r es u lts   o b tain ed   f r o m   Q an a l y s is   v i P SS /E  o n   t h e   I E E E   1 4   b u s   s y s te m   h av in d i ca ted   th at  t h o s w ea k   b u s e s   h a v i n s u f f ic ien t   r ea ctiv e   p o w er .   I w a s   clea r l y   s h o w n   th a th w ea k   b u s es  i d en tifie d   b y   QV  an al y s is   ar e   id en tical  w it h   t h w ea k   b u s es  o b tain ed   v ia   L QP _ L T   tr ac in g   i n d ex .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   2 No v e m b er   201 8   :   5 7 7     5 8 4   584   c)   T h w ea k es b u s   in d icate s   t h e   v o ltag co llap s p o in o n   th QV  cu r v e.   T h QV  an al y s i s   r esu lt s   o b tain ed   f r o m   th e   P SS /E  s i m u lat io n s   f o r   th I E E E   1 4   b u s   s y s te m   s h o w s   th a w ea k   b u s   1 4   i s   t h v o ltag co llap s e   p o in t o n   th QV  p lo t.   d)   T h w ea k   b u s es   i n   t h p o w er   s y s te m   h a v t h lo w e s r ea ct iv p o w er   m ar g i n .   I n   t h s i m u latio n s   o f   t h e   I E E E   1 4   b u s   s y s te m ,   b u s   1 4 ,   b u s   9 ,   b u s   1 0 ,   b u s   1 3   an d   b u s   6   ar a m o n g   t h b u s es  w i t h   lo w   r ea cti v e   p o w er   m ar g i n   as s es s ed   f r o m   t h QV  cu r v e.   e)   T h w ea k   b u s es  h a v h ig h   p er ce n tag c h an g i n   v o ltag f r o m   t h P cu r v e.   Fro m   th P an al y s i s   p er f o r m ed   v ia  P SS /E,   b u s   1 4   h as  in d icate d   an   ab r u p ch an g i n   v o lta g w i th   r esp ec t   to   in cr em e n tal   p o w er   tr an s f er ,   th u s   r es u lted   i n   h i g h   p er ce n tag c h a n g i n   v o ltag e.         5 .        CO NCLUS I O N   T h L QP _ L T   in d ex   w h ic h   in co r p o r ates  t h p o w er   tr ac in g   ca p ab ilit y   is   n e w   i n d ex   f o r   ac cu r ate  w ea k   lo ad   b u s   d etec tio n   in   cr itical  p o w er   s y s te m .   T h is   in d e x   i s   tes ted   o n   I E E E 1 4   b u s   s y s te m   f o r   co n tin g e n c y   ca s e s ,   an d   it  h as  p r o v id ed   u s ef u r an k i n g   li s t   o f   w ea k   lo ad   b u s es.  Si m ilar   co n tin g e n cies   w er e   also   s i m u lated   u s i n g   t h i n d u s tr ial  g r ad ed   P o w er   S y s te m   Si m u lato r   So f t w ar e,   P SS /E.   I n   t h s i m u latio n   u s i n g   P SS /E,   v io latio n s   ca u s ed   b y   h ea v il y   lo ad ed   co n tin g en c ies  a r o b tain ed   v ia  P an d   QV  a n al y s es.  T h r es u lts   o b tain ed   f o r   w ea k   lo ad   b u s es  f r o m   P an d   QV   an al y s e s   s h o w s   s tr o n g   a g r ee m e n w it h   t h r es u lts   o b tai n ed   u s i n g   t h L QP _ L T   in d e x .   T h i s   p r o v es  th at   t h L QP _ L T   in d ex   d o es  n o o n l y   p r o v id ac cu r ate  w ea k   lo ad   b u s   d etec tio n ,   b u al s o   f ast   s o lu tio n   as   co m p ar ed   to   u s in g   t h P SS /E  s i m u latio n .   I n   co n c l u s io n ,   t h L QP _ L T   tr ac in g   i n d ex   i s   f o u n d   to   b r o b u s t,  e f f icie n a n d   n ee d   le s s   c o m p u tatio n   ti m a s   co m p ar ed   to   th e x ec u tio n   o f   v o ltag s tab ilit y   an al y s is   u s i n g   th P SS /E  to o l.        ACK NO WL E D G E M E NT   T h au th o r   w o u ld   lik to   t h a n k   U n i v er s it T en ag Nasio n al   f o r   its   s u p p o r in   f u n d i n g   th p r o j ec t   u n d er   UNI I 2 0 1 7 .       RE F E R E NC E S   [1 ]   P o u r b e ik   P ,   Ku n d u r   P .   S . ,   &   T a y lo r,   C .   W .   T h e   A n a to m y   o f   a   P o w e G rid   Blac k o u Ro o Ca u se a n d   Dy n a m ics   o Re c e n M a jo Blac k o u ts.   Po we r a n d   E n e rg y   M a g a zin e   ( IEE E ).   2 0 0 6 4 ( 5 ):  2 2 - 29 .   [2 ]   Be rizz A .   T h e   Italian   2 0 0 3   Blac k o u t.   IEE P o w e En g in e e rin g   S o c iety   Ge n e ra M e e ti n g .   2 0 0 4 ;   1 6 7 3 - 1 6 7 9 .   [3 ]   Co rsi  S ,   S a b e ll C.   G e n e ra Blac k o u in   Italy   S u n d a y   S e p te m b e 2 8 ,   2 0 0 3 .   P o w e En g in e e rin g   S o c iety   G e n e ra l   M e e ti n g   (IE EE ).   2 0 0 4 1 6 9 1 - 1 7 0 2 .   [4 ]   G la v ic  M ,   No v o se D,  He re d ia  E ,   Ko ste re v   D,  S a laz a A ,   Ha b ib A sh ra f A ,   Do n n e ll y   M .   S e e   it   f a st  to   k e e p   c a lm Re a l - T i m e   V o lt a g e   Co n tr o u n d e r   S tres se d   Co n d it i o n s .   IEE E   P o w e En e rg y   M a g .   2 0 1 2 1 0 ( 4 ):  4 3 5 5 .   [5 ]   V u   K.,   Be g o v i’c  M ,   No v o se D,  S a h a   M .   Us e   o f   L o c a M e a su re m e n ts  to   Esti m a te  V o lt a g e   S tab il it y   M a rg in .   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we S y st .   1 9 9 9 1 4 (3 ) 1 0 2 9 - 1 0 3 5 .   [6 ]   S m o n   I,   V e rb ic  G ,   G u b in a   F .   L o c a v o lt a g e   sta b il it y   in d e x   u sin g   Telleg e n ’s  T h e o re m .   IEE T ra n sa c ti o n o n   P o we S y ste ms .   2 0 0 7 2 1 ( 3 ):  1 2 6 7 - 1 2 7 5 .   [7 ]   Niz a m   M ,   M o h a m e d   A ,   Hu ss a in   A .   D y n a m ic  v o lt a g e   c o ll a p se   p re d ictio n   i n   p o w e s y ste m s   u sin g   p o w e tran s f e r   sta b il it y   in d e x .   P ro c e e d i n g s o f   th e   In tern a ti o n a P o w e a n d   E n e rg y   Co n f e re n c e .   2 0 0 6 2 4 6   -   2 5 0 .   [8 ]   Ya n g   W a n g a ,   W e n y u a n   L i ,   Jip in g   L u a .   A   N e w   No d e   V o lt a g e   S tab il it y   In d e x   b a se d   o n   L o c a V o l tag e   P h a so rs .   El se v ier E lec tri c   P o w e S y ste m Re se a rc h .   2 0 0 9 7 9 2 6 5 - 2 7 .   [9 ]   Ka tao k a   Y,  W a tan a b e   M ,   I w a m o to   S .   A   Ne V o lt a g e   S tab il it y   In d e x   Co n sid e ri n g   Vo lt a g e   L i m it .   P ro c e e d in g   P S CE’0 6   I EE E.   2 0 0 6 1 8 7 8 - 1 8 8 3 .   [1 0 ]   M u sirin   I ,   Ra h m a n   T .   K.  A .   No v e F a st  V o lt a g e   S tab il it y   In d e x   (F V S I)  f o Vo lt a g e   S tab il it y   An a ly sis  in   P o w e r   T ra n s m issio n   S y ste m .   P ro c e e d i n g s S tu d e n C o n f e re n c e   o n   Re se a rc h   a n d   De v e lo p m e n t:   2 6 5 - 2 6 8 .   [1 1 ]   Ch risti e   R.   P o w e s y st e m   tes a rc h iv e .   1 9 9 3 .   1 4   Bu p o w e f lo w   te st  c a se .   h tt p s:/ /www 2 . e e . w a sh in g to n . e d u / re se a rc h /p stc a /p f 1 4 /p g _ tca 1 4 b u s. h tm ,   Ac c e s se d   o n   2 0   A u g u st 2 0 1 6 .   [1 2 ]   V e ra y i a h   R,   M o h a m e d   A ,   S h a re e H.  A ss e ss m e n o f   Crit ica L o a d In stig a ti n g   V o lt a g e   In sta b il it y   in   T ra n s m issio n   Ne tw o rk   u sin g   No v e L o a d   T ra c in g   Ca p a b le  In d e x   L QP _ L T   a n d   P S S / T o o V a li d a ti o n .   J o u rn a o El e c trica l   S y ste ms   ( J ES ) .   2 0 1 6 1 2 :   8 2 6 - 8 3 8 .   [1 3 ]   V e ra y iah   R,   M o h a m e d   A ,   S h a re e f   H,  A b id in   I. H. Z.   M o d i fi e d   No v e L in e   S t a b il it y   Fa c to I n d e x   wit h   Rea c ti v e   Po we T ra c in g   f o Id e n ti fi c a ti o n   o Vu l n e ra b le  Bu se in   Po we S y ste m .   A p p li e d   M e c h a n ics   a n d   M a teria ls,   T ra n T e c h   P u b l ica ti o n s.   2 0 1 5 7 8 5 3 9 8 - 4 0 2 .   [1 4 ]   V e ra y iah   R,   M o h a m e d   A ,   S h a re e f   H.  Ne w   S trate g y   f o Op ti m a L o a d   S h e d d in g   I n c o r p o ra ti n g   P o w e T ra c in g   In d e x ,   J o u rn a o F u n d a me n t a a n d   A p p l ied   S c ien c e s .   2 0 1 8 1 0 ( 5 ):  3 7 2 -   3 8 7 .     [1 5 ]   Nisa S ,   A b b a A ,   Ch if o n   T ,   Jo e   S ,   L e P ,   M ik e   K,  S tev e   M ,   T o m   G .   Un d e V o lt a g e   L o a d   S h e d d i n g   G u i d e li n e s.   1 9 9 9 .   T e c h n ica Re p o rt  b y   W EC C.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.