Indonesian Journal of  Electrical  Engineer ing and  Computer Science   V o l. 11 , No . 1, Ju ly  2 018 pp . 82 ~89  ISSN: 2502-4752,  DOI: 10. 11591/ijeecs .v11 .i1.pp82-89          82     Jo urn a l  h o me pa ge : http://iaescore.c om/jo urnals/index.php/ijeecs  Optimal Charging Schedule Coordin ation of El ectric Vehicl es  in Smart Grid       W a n I q ma l Fa e z y  Wa n  Za ln id za m 1 , H a s m aini  Moham a d 2 , Nur   Ashi da Salim 3 , Hazl ie  Mo khlis 4 Zuha ila  Ma Y a sin 5   1,2,3,5  Faculty  of   Electrical Eng i n eering ,  Univ ersiti  Teknologi MARA, 4000 Shah   Alam, Selangor,  Malay s ia  4  Department of   Electrical Eng i n eerin g ,  Faculty   o f  Engin eering ,  University   of Malay a , 50603 Kuala Lumpur, Malay s ia      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received  Ja n 20, 2018  Rev i sed   Mar  10 , 20 18  Accepte d Apr 2, 2018      The incr eas ing  penetr ation of el ectr i c vehi cl e (E V) at dis t ributio n s y s t em  is   expec t ed in the  near future l eadi ng  to rising demand for power consumption.  Large sca l e unc oordinat e d charg i ng dem a nd of E V s will eventual l y  thr eat ens   the saf e ty  op er ation o f  th e distribution n e tw ork. Th erefor e, a  chargin g   strateg y   is n eed ed to  redu ce the imp act  of charg i ng. This  p a per  proposes  an   optim al centr al iz ed charging s c he dule c oordin a tio n of EV to  minimize active  power losses while m a inta ining t h e volta ge profile at the demand  side. The  performance of  the schedule  algorithm  developed using particle swarm  optimization (P SO) technique  is ev alu a ted  at  the IE EE-33  Bus  radia l   distribution s y stem in a set time frame  of charg i ng period. Coor dinated and   uncoordinated  charging schedu le is then  com p a r ed in t e rm s  of act ive power   losses and voltage profile at diff erent  le v e l of  EV penetr ation  co nsidering 24   hours of load demand profile.  Results  show that the p r oposed  coordinated   charging s c hedu le is  able  to a c h ieve m i nim u m  tota l a c tiv e po wer losses  compared to  th uncoordinated  charging. K eyw ords :   Electric ve hicle  Ch arg i ng  co ord i n a tion  Distribution sy ste m   Particle swarm op ti m i zatio n   Copyright ©  201 8 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 Wan Iqm a l Faezy  W a n Zalni d zam ,   Facu lty of Electri cal Engineering,    Un i v ersiti Tekn o l o g i  M A RA,   4 000  Sh ah   Alam , Selan g o r,  Malaysia.   Em a il: iq m a lfaezy94@gm a il. com      1.   INTRODUCTION   Tran sp ort a t i o n  sect or i s  am on g t h e l a r g e s t  cont ributors  for e x cessive  carbon em iss i on i n  the   envi ro nm ent   whi c h l ead t o  t h e de pl oy m e nt  of el ectric vehicle (EV) as alternative to re duce the   envi ro nm ent a l l y  dam a gi ng im pact  fr om  conv ent i onal   vehi cl es. H o we ve r, i m pact  of i n cre a si ng  po we r de m a nd   d u e  to  co m p arativ ely h i g h  con s u m p tio n   of  EV’s b a tteri es  d u ring  ch arg i ng  gro w s con c ern   on  th u tilities. In  ad d ition ,  larg e-scale p e n e t r atio n  of EVs lead  to  a  p o t en tial in crease o n  th e p e ak  lo ad   d e m a n d  o f  th e lo cal  di st ri b u t i on  ne t w o r ks es peci a l l y  when EV  users  pract i ce t h e unc o n t r ol l e d cha r gi ng sc hem e  [1] .  Theref ore ,   several  st u d i e s  have  been c o nd uct e d t o  p r o pos e sm art  chargi ng c ont rol   st rat e gi es o f  E V s by  u s i n g v a ri o u opt i m i zati on t e chni que s [ 2 ] , [ 3 ]  t o  re duce  t h e   m e nt i oned  i m pact  and  i m prov e t h ope rat i o n  o f  el ect ri cal  g r i d   A u t h or s i n  [4 ] - [6 ] pr opo sed  ch arg i ng  sch e d u l es to  m i nimize the charging c o st  of  E V  as  well as  m i nim i zi ng  t h e   bu rde n  on di st ri b u t i on net w o r k by   fi n d i n g h o u r l y   opt i m al   char gi n g  po wer t r ans f er  as vari abl e Ho we ver ,  t h e   pr o pose d  sche dul es  are  q u es t i onabl e  si nce   t h ey  l ack t h e i n cl usi o n  o f   p o w er  fl ow  m odel  an d   net w or k co nst r ai nt s i n  t h ei r m e t h o dol ogy cent r al i zed c h a r gi ng st rat e gy  i s  pr o pose d   wh ere t h e act i v e p o w e r   of E V s cha r gi ng i s  co nt r o l l e d by  reg u l a t i n g t h e v o l t a ge and  fre que ncy  at  connect i o n  poi nt  [ 7 ] .  Th ere are   m a ny  bene fi t s  of  usi n g t h i s  t echni que  su ch as  re duc i n g t h e  v o l t a ge  devi at i o n i n  r e si dent i a l  di st r i but i o n   n e two r k s   [8 ] an d m a x i mizin g  th p e n e tratio n of EV wit h  v e h i cle to  gri d  (V2 G ) cap a b ility as a d i stribu ted   ener gy  r e so ur c e  ( D ER )  i n  i s l a nde g r i d   [ 9 ] .  The  cha r gi n g   st rat e gy  i s  al s o  p r o p o sed  i n  [ 10] , [ 1 1 ]  t o  m i ni m i ze  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In d onesi a n  J  E l ec En g &  C o m p  Sci    ISS N :  2 5 0 2 - 47 52     Opt i m al  C har g i ng  Sc hed u l e  C oor di nat i o of   El ect ri c Vehi cl es .. . ( W a n   Iq m a l  F a ezy W a Zal n i d z a m)   83 the power loa d   varia n ce  with st ochastic  pl ug-in elect ri vehi cl (PE V )  co nne ct i o n  t o  g r i d   by  c o nsi d eri n g   V2G and load  forecasting to achieve fl atten load profile in a distributio n network. Resc heduling the charging  o f  EV in to  mu ltip le ch arg i ng  slo t s as p r op o s ed  in  [12 ]  ab le to  p r od u c e a  m o re u n i fo rm  lo ad  p r o f i l e th u s   ens u ring t h e c o nnection  of  E V  loa d does  not excee d t h e l o adi n g capacit y   at th e lo cal su b s tation .  Howev e r,  an  unc o o r d i n a t ed ch ar gi n g  s c hed u l i n g m a y l ead t o   vi ol at i on  o f   vol t a ge  p r o f i l e  an d s ubst a nt i a l l y  i n crea s e   l o sses.  Th us, t h i s  resea r c h  p r o p o ses a c o o r di nat i on  f o EV c h ar ge sc hed u l i n g i n  e a c h c h ar gi n g  sl ot s t o   opt i m al ly  coor di nat e  cha r ge s c hed u l i n g f o r e l ect ri c vehi cl e by  consi d eri n g   m i nim u m  active p o we r l o sse s and   acceptable volt age lim it. Th e optim ally coordinated a n d uncoordinated  c h argi ng sc he dul e is then com p ared  for in creasing   p e n e t r atio n of  EVs i n to  t h network.  The sc hed u l i n g o f  E V  c h a r gi ng i s   o p t i m i zed  u s ing  th e Particle Swarm  Op timisatio n  (PSO)  t echni q u e.  T h e  pr oce d ure  o f   t h e o p t i m i zat i on c onsi d er the technical c h aracteristic of  the cha r ging st ation,  users  cha r gi ng  beha vi o r 2 4 - h o u r  l o a d  p r o f i l e [1 3]  at  di st ri but i o n s u bst a t i on a n d t h net w o r co nst r ai n t s. Fo case st udi es, t h e scal e of t h e c h ar gi n g  (C S )  s t at i on i s  vari e d  based  o n  t h d i ffere nt  pe net r at i on l e vel  o f   EV i n   th e test d i stribu tio n  system Prior to  th e opti m isatio n  o f  E V  cha r gi ng, the charging cha r acteristic of E V  suc h   as t h e char gi n g  pr o f i l e  of t h e  bat t e ri es, char gi n g  m ode and  EV user s char gi n g  be havi or  need t o   be i d e n t i f i e d   [1 4] ,[ 1 5 ] .  The  st udy  anal y s i s  i s  perf orm e d o n  di st ri b u t i o n s y st em  consi d er i ng dai l y  l o ad  pr ofi l e . T h e ne t w o r m odel  cases are devel ope ba sed o n  t h dem a nd sc ena r i o   a nd E V   penet r at i on l e vel .   The i l l u st rat i on  of s y st em   an alysis f r a m e w o r k  is as  show n in   Figu r e  1.       EV   ch a r g i n g    ch ar act e r i s t ic 24   ho ur   lo a d Gr i d   to po l o g y Ne t w o r k   mo d e l   ba s e d   on   EV   pe n e tr a t i o n   le v e l Op t i m i s a t i o n   pr oc e d u r e C oor di na te d   an d   unc o o r d i n a t e d   ch ar g i n g   an aly s is   an d   co m p a r i s o n     Figure  1.  System  Analysis Fra m ework      2.   CENT RALIZ ED SMART  CHARGING: PROBLEM  FORMULAT ION  Th is stud y fo cu ses  o n  d e v e lop i ng  an  op tim a l  EV cen t ralized  ch arg i ng  strateg y  in  th e sm art ch arg i ng  sch e m e s wh ich  is  d e term in ed   b y  an in tellig en t al g o rith m in  th e sm art distrib u tion   n e t w ork. Th fo rm u l a tio n   of E V  c h ar gi n g  co o r di nat i on  i s  devel ope b a sed  on a n   ob jective function and s ubjected  to a series  of s y ste m   co nstrain t n e cessary for im p r o v i n g  grid p e rfo r m a n ce and  en suring   reliab ility.     2. 1.   Objec t ive Fun c tion   Th e m a in  obj ectiv e fu n c ti o n   o f  th is  proj ect  is to m i n i miz e  activ p o wer lo sses in th d i stribu tio n   net w or by   fi n d i n g t h opt i m al  sche dul e  co or di nat i o f o r t h e c h ar gi n g   o f   el ect ri c vehi cl e  l o ad . T h e r ef or e, t h e   objective  funct i on is  selected  as follows (1):    min P   ∑| I |   .R  (1 )     P    : Activ p o wer lo ss  I   : Br a n ch  cu rr en R   :  B r anc h  i m pedance   ntl   :  num ber  of  l i n es        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 502 -47 52  I ndo n e sian  J Elec Eng  & Com p  Sci, V o l. 11 No 1 ,  Ju ly  20 18  :   82     89  84 2. 2.   Constr aints   There a r e se ve ral categories  of c o nstraints  for t h e op timiza tio n  pro b l em   wh ich  in clud EV ch arg i ng  co nstr ain t s and n e twor k’ s tech n i cal lim i t s.    2. 2. 1.   Ch argi n g  C o n s trai n t s   Th e fi rst con s t r ain t  is th e limit o n  allowab l e to tal p o wer  d e man d  of ch argin g  station  (CS) to  ch arg e   EVs at  b u k a s  sh ow n i n  E q uat i on  ( 2 ).  The  l i m i t  depen d on t h e n u m b er  of C S  t h at  i s  al l o we d t o   be o p e rat e d   i n  a part i c ul a r  penet r at i on l e v e l  of EV s. T h i s  ensu re  t h e c h argi ng  dem a nd  fo r EV c oul be sat i s fi ed  ba sed o n   t o t a l  num ber  o f  C S  i n st al l e d a t  part i c ul a r   bus es. T h e l i m it  hence i s :     P , P , P ,  (2 )     The cha r gi ng  of E V  i s   m odel l e d as a cons t a nt  act i v e load. In orde r to ens u re the effe ctiveness of  p o wer system  o p e ration ,  th ad d ition  of EV lo ad   d e m a n d ,   EV  to  th e lo cal load  d e m a n d , P  must not exce e d   t h e pea k  l o a d   dem a nd at  t h e   l o cal  di st ri but i o n  t r a n sf orm e T , . at ev ery  ho ur. Th erefo r e, t h e ceiling  limi t   for th e to tal  max i m u m p o w er d e m a n d  o f  t h e d i stribu tion syste m  is als o  set as in  Equ a tio n   (3) to  prev en ove rl oa of  t h e  l o cal  di st ri b u t i o n  t r a n sf orm e r.  P   is th e lin e l o ss in  t h e system.    P h EV h P  h T , h  (3 )     2. 2. 2.   Network’s  Te chnical Limits   Th vo ltag e  con s train t   of th d i stribu tio n sy ste m  is co n s i d ered b y  setting th u p p e r an lo wer limi t s   wh ich  co rrespo nd  t o  grid   vo ltag e  reg u l ation li m i ts typ i cal l y  set b y  u tiliti es as in  Equ a tio n   (4 ). In  th is  p a p e r,  th e vo ltag e  li mits are set to +/- 10 % ( V  = 0. 9p u a n V  =1 .1 pu wh ich  is typ i cal of m a n y  d i stribu tio net w or k [1 6] .     V , V , V ,  (4 )     2. 3.   D i st ribut i on  N e t w ork Sy stem To po logy  The IEEE -3 3 bus   ra di al   di st ri b u t i on net w o r k wi t h   a   t o t a l   l o ad o f  3. 72 M W   an d 2. 3M VAR  use d   i n   th is stud y is as sho w n  in Figur e 2. Th e MVA  and   vo ltag e   b a se  v a lu es ar e 1 0 M VA  and   12 .6 6kV  r e sp ect iv ely  [14 ] . 10   bu ses  in  th is  n e two r k are rand o m ly  selected  as  th lo catio n   for th e CS in stallatio n  wh ich  are  bus 3 ,   6,  10 , 1 4 1 9 , 2 2 ,  23 , 2 5 29 a n d 3 1 . T h di st r i but i o n sy st em  i s  assum e d t o  be occ u pi ed  b y  10 00  p o p u l a t i on  of   reside ntial consum ers. Each  selected  bu s is in stalled  b y  a fix   n u m b e o f  CS. Th is  nu mb er is later in crease  base d on t h p e net r at i o n l e ve l  of EV. A s  t h e  penet r at i o n l e vel  of E V  i n cr eases fr om  20% t o  80% , t h e num ber  of CS installed at each bus is  assum e d to increase from  20 to 80 stations This m a kes a total charger i n stalled  i n  t h e t e st   net w or ks i n crease  f r om  20 0C S t o   80 0C res p ect i v el y .       1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 01 11 21 31 41 51 61 71 8 26 2 7 28 2 9 30 3 1 32 3 3 19 20 21 22 23 2 4 25 13 2k V / 12 .6 6k V CS CS CS CS CS CS CS CS CS CS     Fi gu re  2.  IEE E -3 3 B u Di st ri but i o Net w o r k Sy st em  Inst a l l e W i t h  El ect ri c Ve hi cl e C h argi ng  St at i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In d onesi a n  J  E l ec En g &  C o m p  Sci    ISS N :  2 5 0 2 - 47 52     Opt i m al  C har g i ng  Sc hed u l e  C oor di nat i o of   El ect ri c Vehi cl es .. . ( W a n   Iq m a l  F a ezy W a Zal n i d z a m)   85 2. 4.   Procedure of Optimiz a tion Algorithm   Particle Swarm Op timizatio n  (P SO) is a p opu latio n-b a sed   o p tim iza t i o n  m e th od  d e v e lop e d by   K e nn ed y and   Eb erh a r d  t o  opti m ize th e o b j e ctiv e f u n c tion s  f o r  a co n tinuou o p tim iza tio n  and  co m b in ato r ial  problem s . The potential solut i ons called t h e particles (P best) fly through the proble m  s p ace in search  of t h b e st so lu tion  called  fitn ess. Th b e st v a l u ob tain ed b y  an y  p a rticles in the n e ighb ourhoo d is called   Gbest. At   each ti m e  step, each particle updates its velocity a nd acceleration  based on the we ightage of a random with  separate ra ndom num bers  being  gene rated for acceleration toward Pb e s t and  Gbest loca tion. T h e proc edure   of t h e P S O t e chni que i s  d o n e i n  M A TL AB . The c o m put at i o nal  pr o cedu r e t o  fi nd  t h e opt i m al char gi n g   sche dul e co or d i nat i on i s  as sho w n i n  Fi g u r e  3. The  net w or k dat a  w h i c h  consi s t  o f  t h e  l i n e and b u dat a  as   well as the 24  hours loa d  pr ofile are set as the initial inputs  for the al gorithm .  20 initial population  of  particles   whic h re prese n t the com b ination  pattern   of c h arging station ope ration  for each  pa rticle at the selected bus in  the stipulated  charging  slot i s  ge ne rated. T h Newt on Ra phs on l o ad fl ow  (NRL F) is  perform e d for each  in itial p a rticle an d th e Pb est  are liste d  after tak i ng  in t o  acco un t sev e ral  co n s t r ain t s su ch as vo ltag e  limit an d   d i stribu tio n tran sfo r m e r p e ak li m i t to  d e termin e th e f easi b ility o f  th e p a rticles cu rren p o s ition .  Gb est  is the  selected as the  m i nim u m  fitness am ong t h e  Pbest. The  weight,  velocity and position  of eac pa rticle are   u p d a ted. Th e new Pb est and   Gb est  po sitio n is u p d a ted  i f  th ey are  b e tter th an  t h p r ev iou s   o n e s. Th e op ti m a l   h ourly EV ch arg i n g  p a ttern  is ach iev e d   after  th op tim iza tio n   p r o cess m eet  th e st o p p i ng  criteria.      St a r t In p u t   ne t w o r k   da t a   an d   24   ho ur s   lo ad   p r o f ile I n i t ia liz e   p a r t ic le   po pu l a ti o n Ca l c u l a t e   ob j e c t i v e   fu n c t i o n   fo r   ea c h   pa r t i c l e Rec o r d   Pb e s t   an d   Gb e s t Up d a te   pa r t i c l e   po s i t i o n   an d   ve l o c i t y Ch e c k   st o p p i n g   c r it er ia Ho u r l y   EV   ch a r g i n g   pa tte r n YE S NO     Fi gu re 3.   Fl o w chart  of   t h e PS Tec h ni q u e       3.   R E SU LTS AN D ANA LY SIS  The  opt i m i zation  o f  E V  c h ar gi n g  sc hed u l e   coo r di nat i o n i s  real i zed  by  usi ng t h e P S O t e c hni que . T h e   coo r di nat e d a n d u n co or di nat e d sm art  chargi ng sc hed u l e   are consi d ere d  as the case studies. Inc r easing  market   penet r ation le vel is analyze d  for eve r y charging sc he dule. The im pa ct of each chargi ng sc hedul e  with  di ffe re nt  l e vel  of m a rket  pene t r at i on o n  t h e t e st  sy st em   is e v alu a ted  i n  term o f  to tal syst e m  lo sses an d   v o ltage  pr ofi l e .     3. 1.   Unc oor di na te d ch argi n g   The c h ar gi n g   s c hed u l e  i n  t h i s   st udy  c o nsi s t s   of  f o u r  c h ar gi n g  sl ot s .  Eac h  c h ar gi n g  sl ot  ha s a d u r at i o n   of  4 h o u r s t o  f u l l y  charge t h e part i c ul ar  nu m b er of EV  in the selected bus. In  t h e unc oo r d i n at ed  c h a r gi ng ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 502 -47 52  I ndo n e sian  J Elec Eng  & Com p  Sci, V o l. 11 No 1 ,  Ju ly  20 18  :   82     89  86 each c h arging  slot is accomm odated with  1/4  of t h e to tal  charging l o ad. Figure  4 s h ows the  24-hour active   powe r loss   of t h e system  for t h is sce n ari o         Fi gu re  4.  U n c o or di nat e d Sm art  C h ar gi n g   24 - h o u r  A c t i v e P o wer  Lo ss       For  al l  of  t h e E V   penet r at i on l e vel ,  t h e  hi ghe st  l o ss rec o rde d  i s  at  t h st art   of c h a r gi ng  at  17 0 0   whi c h   ar e 2 1 9 . 13 4kW , 24 7.233 kW , 27 7.988 kW   an d 3 1 1 . 481 kW  fo 20 %,  40 %,  60 and  8 0 % p e n e t r atio n   lev e l   r e sp ectiv ely. Th e b a se case lo ss fo r  th is p a r ticu l ar  ho ur  is 1 9 3 . 9 11kW . Th e p e n e tr ation  o f  EV  at 8 0 % lev e l   shows  an inc r e a se of active  powe r l o sses m o re  tha n   50%  f r om  t h e base  c a se wi t h o u t  E V   penet r at i o n .   Sin ce th e ch aracteristic o f  t h e test syste m  ex h i b its th at  b u s 18   h a v e  th e lo west  vo ltag e   in  th b a si case, t h e  v o l t a ge  dr o p   due  t o   EV l o adi n g  i s   m o re si gni fi ca nt  com p are d  t o  t h ot he b u se s as s h ow n i n   Fi gu re  5. T h e r ef ore ,  t h vol t a ge  d r o p  at  t h i s   b u i s  anal y zed.  T h ere  i s  n o  c h argi ng  occ u r  f r om  09 0 0  t o   16 0 0 ,   th erefore th e vo ltag e  is always  m a in t a i n ed abo v 0. 91 p. u.  As t h e ch ar gi ng  of E V  st art s  at  17 00 , i t  sho w a   d r op  o f   v o ltage fo r all cases. Th e vo ltag e  is main tain ed  ab ove  0. 90 p. u. at  al l  ch arging time for 20% and 40%   EV . Vo ltag e   dr op  b e l o w   0 . 90 p.u. du r i n g  the f i r s t ch arg i ng  ho ur 1 700  to  18 00  and  incr ease abo v e   0.90 p.u.  after 180 0   for 6 0 % EV. Howev e r, a sign i f ican t vo ltag e   d r op  is id en tified  for 80 % EV case b y  which  th vol t a ge al way s  rem a i n s bel o w 0. 9 0 p . u .  f r o m  170 0 t o  2 3 00  bef o re i t  st art s  t o  i n creas e for t h e rest  of t h e   ch arg i ng  tim e. Th e l o w e st  vo ltag e  m a g n itu d e  is 0.892 p.u. r e co rd ed  at  1 700 fo r   80 % EV         Fi gu re  5.  U n c o or di nat e d Sm art  C h ar gi n g   24 - h o u r  V o l t a ge  P r o f i l e  at  B u 1 8       0,000 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 16:00 19:00 22:00 1:00 4:00 7:00 10:00 13:00 Loss ( k W) Hour(h) 0%   EV 20%   EV 40%   EV 60%   EV 80%   EV 0,89 0 0,89 5 0,90 0 0,90 5 0,91 0 0,91 5 0,92 0 0,92 5 0,93 0 0,93 5 16:0 0 19:0 0 22:0 0 1:00 4:00 7:00 10:0 0 13:0 0 Voltage(p.u) Hour(h) 0%  EV 20%  EV 40%  EV 60%  EV 80%  EV Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In d onesi a n  J  E l ec En g &  C o m p  Sci    ISS N :  2 5 0 2 - 47 52     Opt i m al  C har g i ng  Sc hed u l e  C oor di nat i o of   El ect ri c Vehi cl es .. . ( W a n   Iq m a l  F a ezy W a Zal n i d z a m)   87 3. 2.   Co ordi n a ted Smar t Ch argi ng   The c o ordi nat e d sm art charging m eans that each slot of charging   will allow only a  coordinated  num ber  of  EV  t o t a l  cha r gi ng  l o ad  rat h er t h an al l o cat i n g a  fi xat i o of  1/ of t h e t o t a l  c h ar gi n g  l o ad  i n  e v er y   char gi n g  sl ot  a s  i n  t h e u n co or di nat e d c h ar gi ng . B a sed  on T a bl e 1, t h e c o o r di nat i on  of C S  i s  do ne f o r t h e 40% ,   60 % an 80%  of E V   penet r at i on. T h 20 %EV  have ac com m odat e  al l t h e m i nim u m  char ger s  re qu i r ed  f o r   ev ery ch arg i ng  slo t . Th erefo r e, th is p e n e t r atio n  le v e l is n o t  con s i d ered  fo r co ord i n a tio n .  Th e 40 % u n til  80%EV  cases  show  that bus 3,19  a n 23 allow m o re CS  to operate duri ng the firs t  and seco nd c h ar g i ng sl ot   w h ile  b u s  25 ,2 9,10  and  14   allo w  m o r e  C S  to   o p e r a te  du r i n g  t h e th i r d and  th fo ur th  ch arg i ng  sl ot. For  40%EV,  bus  6,31 a n d 22 c ould accomm odate  m o re CS  ope ration duri ng  the first and se cond c h a r gi ng  slot.  Howev e r, as th e p e n e tration  lev e l in crease up  to  80 %,  thos e buses  only allow m o re CS to operate duri ng the   t h i r d a nd f o urt h  cha r gi ng sl ot . The cha r gi ng  coo r di nat i o n o f  C S  i s  great l y   i n fl ue nce d  by  t h e l o ad  pr ofi l e .  The   fi rst  a n d  sec o n d  c h ar gi n g  sl ot  i s  al l o cat ed  fr om  170 0 t o   0 0 0 0  w h i c h  i s  i n  t h peri od  o f   hi g h er  l o a d   de m a nd   co m p ared  to  t h e o t h e r two  sl ots. Th erefo r e, as p e n e t r atio n   of EV i n crease,  m o re  ch arg i n g   activ ities are sh ifted  to  th slo t s in between   00 00  t o  09 00   b ecau s o f  lower l o ad de m a n d   d u ring  t h is tim e in terv al.      Tabl 1. C o o r d i nat e d Sm art  C h ar gi n g   Sche d u le for CS  Ope r ation at Selected B u ses   Penetr ation  level  Slot  Nu m b er  of allowable CS oper a tion at selected bus  Total CS   Bus  Bus  Bus  22   Bus  29   Bus  31   Bus  Bus  10   Bus  19   Bus  14   Bus  23    1  16   11   16   91   40%  2  18   18   15   96    3  13   18   11   10   13   103     11   11   14   15  10   18  12   110     19   11   14   6 12   6 25   115   60%  2  20   20   21   13   14   16   21   31   170     12   22   15   12   22   6 12   16  8  131    4  22   24   29   27   33   18   184    1  38   11   24   18   20   42   179   80%   26   38   11   12   11  35   33  22   203    3  28   24   19   36   43   16   41   14   234    4  21   12   30   20   28   10   11   36   184       Fi gu re  6 sh o w s t h e l o ss  p r o f i l e  for  co or di na t e d cha r gi ng i n  24  h o u r s.  The  hi g h est  l o ss  r ecor d e d  f o r   each penetration levels are 237.9 17kW, 258.821kW  and  289.730kW  for 40%,  60%  and 80%EV respectively.  Thi s  s h ows  a  r e duct i o n i n  t h e  act i v po wer   l o sses c o m p ared t o  t h e  u n c o or di nat e d c h ar gi n g  sc he dul fo r al l   th e p e n e t r atio n lev e ls. Th e com p ariso n  in  to tal d a ily  lo sses b e tween  th e coo r d i n a ted  and  u n c oo rd in ated  sm art  ch arg i ng  is sho w n  i n  Tab l 2 .  Th e coo r d i nated  ch arg i ng   sch e d u l e cou l d r e du ce t h e lo sses b y   4 . 7 97kW  an 4 . 2 34kW  fo r 40 % and   6 0 % EV  resp ectiv ely.          Fi gu re  6.  C o or di nat e d  sm art  char gi n g   2 4 - h o u r  act i v p o we l o ss        0,000 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 16:00 19:00 22:00 1:00 4:00 7:00 10:00 13:00 Loss( kW) Hour(h) 0%   EV 20%   EV 40%   EV 60%   EV 80%   EV Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 502 -47 52  I ndo n e sian  J Elec Eng  & Com p  Sci, V o l. 11 No 1 ,  Ju ly  20 18  :   82     89  88 Tabl 2. C o m p ari s o n   bet w ee n  u n co o r di nat e d  an d c o o r di nat e d c h ar gi n g   Penetr ation  level (%)  Total active powe r  losses in a day(kW)  Loss  r e duction( kW Uncoor dinated  Coor dinated   0% 4018. 9 0 0   4018. 9 0 0   40%  4740. 6 5 0   4735. 8 5 3   4. 797   60%  5161. 5 6 7   5157. 3 3 3   4. 234   80%  5625. 8 9 3   5624. 1 0 1   1. 792       Fi gu re 7 s h o w s t h e vol t a ge  p r o f i l e  at  bus 1 8  i n  t h e co or di nat e d ch ar gi n g  sched u l e . B o t h  4 0 % an 6 0 % EV   p e n e tr atio n  lev e l sh ow s th at the vo ltag e  is ma in tain ed above 0 . 90 p.u. at  all h o u r s.  Th e lo w e st  vol t a ge   rec o rd ed  i s  0. 9 0 1 p . u .  at   08 0 0  fo r 60 %EV.           Fig u r e   7 .  Coo r d i n a ted 24- hour  Vo ltag e  Prof ile at Bu 1 8       4.   CO NCL USI O N   In a  di st ri b u t i o n sy st em  wi t h  hi g h  l e vel s  o f   EV pe net r at i o n ,  u n co or di nat e d ve hi cl e bat t e ry  char gi n g   may i m p o s e su b s tan tial in cre m en tal lo ad to  d i stri b u tion  tr an sf or m e r s , cau se vo ltag e  r e gu latio pr ob lem s and c o nsi d e r ab l y  i n crease sy st em  l o sses. Thi s  pape r p r op os es an o p t i m al   EV cha r gi n g  s c hed u l e  co or di nat i o n   usi n g P S O  al go ri t h m s . The  si m u l a ti on re sul t s  f o r  IE E E -3 3 B u di st ri b u t i o n  sy st em  are prese n t e d a n d   com p ared  wi t h  unc o o r d i n at e d  and c o or di nat e d cha r gi n g  sc hed u l e . T h pr op ose d  P S O al go ri t h m  appr o ach i s   v a lid ated   b y  co m p arin g  its so lu tion s  at  d i fferen t EV  p e netratio n  lev e ls. Th PSO algo rith m  sch e du l e  th charging activities by determining th e  be st com b ination of CS  ope rat i on  for  10 sel ected buses for each  ti m e slo t . Th resu lts i n d i cat e th at th e to tal d a ily po we losses a r grea tly affected by  the c o m b ination  of  di ffe re nt  char gi n g  dem a nd  at  di ffe rent  b u ses. T h e r ef or e, i t  i s  very  i m port a nt  t o  consi d er t h e c h ar gi n g   co ord i n a tion   of th g r id for  main tain in g  t h e electrical syste m  secu rity.  Resu lts sh ow t h at  th activ e p o wer  lo sses ar e r e duced   w h en  an   op ti m a l ch ar g i ng  co or d i n a tio o f  CS is pr oposed  co m p ar ed  t o  th un coor d i n a ted   c h a r g i ng  s c en ar io   f o r  ev e r y ca s e  of  EV   p e ne tr a tio n .  T h e fu tur e  wor k  fo r th is  r e s e ar ch   s h ou ld  fo cu s   on  the  new a p pr oach  of  opt i m i z i ng t h e sche dul e c o o r di nat i o n f o r t h e EV c h a r gi n g  dem a nd.  Pro b l e m  form ul at i o n   sho u l d  be  f o c u si ng  o n  t h e  de cent r al i zed c h a r gi ng  w h i c co nsi d e r  se veral   aspect s s u c h  a s  ra nd om  con n ect i o n   of E V  t o  t h g r i d  a nd  va ri abl e  pri c i n g sc he m e  for t h e cha r gi ng sc he dul e  opt i m i zati on.  In a d di t i on,  ra nd om   co nn ection   o f   EV t o  th e grid  an d th dece nt ral i zed c h ar gi n g  s h o u l d   be c o nsi d e r ed  i n  t h e  p r o b l e m  form ul at i on  wh en  op ti m i zi n g   th e sch e du le.       REFERE NC ES    [1]   Mukherjee J. C.  and Gupta A., “A Re view of Ch arge Schedu ling  of Elec tric Vehicles in Smart Grid,”  IEEE Sy ste m Journal,  vo l/issu e: 9(4) , pp . 1541 -1553, 2015 [2]   Tan K. M. and  R a machandaramurth y  V. K., “Integration  of   electr ic veh i cles in  smart gr id: A rev i ew   onvehicle  to grid  technolo g ies and  optimization  techniqu es,”   Ren e wable an d Sustainable Energy Reviews,   vol. 53 , pp . 720 - 732, 2016 0,89 0 0,89 5 0,90 0 0,90 5 0,91 0 0,91 5 0,92 0 0,92 5 0,93 0 0,93 5 16:0 0 19:0 0 22:0 0 1:00 4:00 7:00 10:0 0 13:0 0 Voltage (p.u) Hour(h) 0%  EV 20%  EV 40%  EV 60%  EV 80%  EV Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In d onesi a n  J  E l ec En g &  C o m p  Sci    ISS N :  2 5 0 2 - 47 52     Opt i m al  C har g i ng  Sc hed u l e  C oor di nat i o of   El ect ri c Vehi cl es .. . ( W a n   Iq m a l  F a ezy W a Zal n i d z a m)   89 [3]   Gong X. and Lin T., “Optimal   Decision-makin g  on Charging  of Electric Vehicles,”  TELKOMNIKA Indonesia n   Journal of Electr ical Engineerin g,  vol/issue: 12( 4), pp . 2431-243 8, 2014 [4]   Ahmad M. R.  and Othman M. M., “Optimal Charging  Strateg y  for Plug-in  Hy br id Electr i c Vehicle Using  Evolution a r y  Algorithm,”  I EEE  8 th  Internation a l Power  Engin eering and  Optimization Confer ence ( PEOCO) .   Langkawi , pp . 5 57-562, 2014 [5]   Celli G. and Ghiani E. , “ P artic le Swarm  Opti m i zation for  m i nim i zing the bu rden of elec tric  vehic l es in acti v e   distribution  networks,”  I EEE Po wer and En ergy  Society G e neral  Meeting , pp. 1-7 ,  2012 [6]   Sortomme E. and E. Sharkawi M.  A. , “ O pti m a l charg i ng s t rateg i es  fo r un idirectional veh i cle- to-grid,”  I E EE  Transactions on  Smart Grid , vol/issue: 2(1), pp. 1 19-126, 2011 [7]   Marra F. and Yang G. Y., “Imp rovement of local voltage in f eeders with  pho tovoltaic using electric vehicles ,”  IEEE Transactio ns on Power  Sys t em,  vo l/issue: 2 8 (3), pp . 3515-3 516, 2013 [8]   Knezovi ć  K .  an d Marinelli M., “Phase-wise enhanced vo lt age  support from electr i c v e hicles in a Danish low - voltag e  distr i bution grid,”   Ele c tri c  Pow e r Syst em  Research,  vol. 1 40, pp . 274-283 , 2016.  [9]   Pillai J .  R.  and B .  Jensen B., “Vehicl e -to-Grid  for  islanded power  s y stem  operation  in Bornholm , ”  I EEE Power  and   Ener gy So ci ety   Gener a l Me et ing .  Pr ov iden ce ,  pp . 1-8, 2010.  [10]   Jian L. and Zh eng Y., “Optimal scheduling for  vehicle- to-gr i operation with stocha stic conn ection of plug-in  ele c tri c  v e hic l es  to sm art grid ,”   Applied  Energy,  v o l. 146 , pp . 150- 161, 2015 [11]   Tan K. M. and Ramachandar a murth y  V.  K., “ M inim ization of  Load Varianc e  in Power  Grids-Investiga tion on   Optimal Vehicle-to-Grid Schedu ling,”  En er gies ,  v o l/issue: 1 0 (11),  pp. 1-21 , 2017 [12]   Putrus G. A.  an d Suwanapingkarl  P., “Impact of  electr i c vehicles on power d i str i bution n e twork s ,”  IEEE Vehicle  Power and  Propulsion Conferen ce. Dearborn , p p . 827-831 , 200 9.  [13]   Fofana G. H. and Zhang Y .,  E le ctri c Vehi cl e  Lith ium  Ion Batt eries  Therm a l  Managem e nt ,”  TE LKOMNIKA   Indonesian Jour nal of El ectrical Engineering,  vol/issue: 12(3) , pp . 2414-2421, 201 4.  [14]   Luo H. and L i  F., “ A  Method fo r Ele c tri c  Vehi cl e Owner ship Forecast Consid eri ng Different  Ec onom ic Factors,”  TE LKOMNIKA  Te le c o mmunic a tion Com puting  Electronics  and  Control,  vo l/issue: 11(4) , pp . 223 9-2246, 2013 [15]   Gia I. K.  and J a m i an J .  J ., “ O pt im um distribution network oper a tion consid ering  distributed gen e ration mode of  operations and sa fe ty  ma rgi n ,”   IET Renewable  Power Gene ration Power Generation,  vol/issue: 10(8), pp. 1049- 1058, 2016 [16]   Deilami S.  and  Masoum A. S.,  “Real-T im e Coo r dination  of Plu g -In Ele c tr ic Ve hicl e Charg i ng i n  Sm art Grids t o   Minimize Power Losses and I m p r ove Voltage Pr ofile,”  IEEE Transaction Smart Grid,  vol/issue: 2(3), pp. 456-467,  2011.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.