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.   666 ~ 679   I S S N:  2502 - 4752,   DO I 10 . 11591/i j e e c s . v 25 .i 2 . pp666 - 679             666       Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   P ow e r  q u al ity  i m p r ov e m e n t  of  d is t r ib u t io n  sy st e m s a sy m m e t r y   c au se d  b y  p ow e r  d is t u r b an c e s b ase d   on   p ar t ic le  s w ar m   op t i m i z at io n - ar t ific ia n e u r al  n e t w or k       I s m ae l   K ar e e m   S ae e d K am al   S h e ik h you n is   D e pa r tm e nt   of   E le c t r ic a E ngi n e e r in g, C o ll e ge   of  E ngi n e e r in g,  S a la ha ddi n U ni v e r s it y - E r bi l,   E r bi l,   I r a q       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   27 2021   R e vi s e De c   19 2021   A c c e pt e De c   28 2021       W i t h   a n   i n c r e as o n o n - l i n e ar  l o a d   i n   t o d a y ’s   e l ec t ri c a l   p o w e s y s t em s ,   t h e   rat e   o p o w e q u al i t y   d ro p s   an d   t h e   v o l t ag e   s o u r ce   an d   f re q u e n cy   d e t e ri o rat i n o t   p ro p e r l y   c o m p e n s at ed   w i t h   a n   ap p ro p ri at e   d e v i ce .   Fi l t e rs   ar e   mo s t   c o mmo n   t ec h n i q u e s   t h at   em p l o y ed   t o   o v e r c o me   t h i s   p ro b l em   an d   i m p ro v i n g   p o w e q u a l i t y .   I n   t h i s   p ap e an   i m p ro v ed   o p t i m i zat i o n   t ec h n i q u e   o fi l t e r   ap p l i e s   t o   t h e   p o w e s y s t em   i s   b as e d   o n   p art i cl e   s w ar m   o p t i m i zat i o n   w i t h   u s i n g   art i fi c i a l   n eu ral   n e t w o r k   t ech n i q u e   ap p l i e d   t o   t h u n i fi e d   p o w er  fl o w   q u al i t y   co n d i t i o n e r   (PSO - A N N   U PQ C).   D e s i g n   p art i cl s w ar o p t i m i zat i o n   an d   art i fi ci al   n e u ra l   n e t w o r k   t o g e t h e r e s u l t   i n   v e r y   h i g h   p e rf o r m an ce   o f   fl e x i b l e   AC   t ran s mi s s i o n   l i n e s   (FA CT s c o n t ro l l e an d   i t   i m p l emen t s   t o   t h s y s t em   t o   c o m p e n s at e   al l   t y p e s   o p o w e q u al i t y   d i s t u rb an ce s .   T h i s   t e ch n i q u e   i s   v e r y   p o w e rf u l   f o mi n i m i zat i o n   o t o t al   h a rm o n i c   d i s t o rt i o n   o f   s o u rce  v o l t ag e s   an d   c u rr en t s   as   l i mi t   p e r m i t t ed   b y   IE E E - 5 1 9 .   T h e   w o r k   c r e at e s   p o w er  s y s t em   mo d el   i n   M A T L A B / Si mu l i n k   p ro g ra m   t o   i n v e s t i g at e   o u p ro p o s ed   o p t i mi zat i o n   t ec h n i q u e   f o i m p ro v i n g   c o n t ro l   c i r c u i t   o f i l t e rs .   T h e   w o r k   a l s o   h as   me as u r ed   a l l   p o w er  q u a l i t y   d i s t u rb an ce s   o t h e   el ec t ri c al   arc   f u rn a ce  o f   s t ee l   fac t o r y   a n d   s u g g e s t s   t h i s   t ec h n i q u o f i l t e t o   i m p ro v t h e   p o w er  q u al i t y .     K e y w o r d s :   A r t i f i c i a l   n e ur a l   n e t wo r k   P a r t i c l e   s wa r m   o pt i mi z a t i o n   P o we r   q ua l i t y   T ot a l   h a r m o ni c   d i s t or t i on   Unif i e po we r   f l o qua l i t y   c o n d i t i o n e r   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 :   I s m a e l   K a r e e m   S a e e d   De pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i ne e r i n g,   C o l l e g e   o f   E n g i ne e r i n g ,   S a l a ha dd i n   U ni ve r s i t y - E r bil   Ki r kuk  R o a d,   44001 ,   E r bi l ,   I r a q   E m a i l I s m a e l . S a e e d @ s u. e du. kr d       1.   I NT RODU C T I ON   T h e   r e a s o n   of   t h e   i nc r e a s e   i n   n o n - li ne a r   l o a i s   t h e   pr o g r e s s i o n   o f   e l e c t r o ni c s   t e c hn o l o g y   a n po we r   e l e c t r o ni c s   s y s t e m s   t h a t   c o v e r   a l l   a r e a s   o f   o ur   l if e .   T h o s e   n o n - l i ne a r   l o a ds   a r e   t h e   m a i s o ur c e   o f   h a r m o ni c s   a n d   m i s s i n g   t h e   s o ur c e   wa v e   s i nus o i da l .   F il t e r   s upp l e m e n t a t i o n   t o   t h e   d i s t r i b ut i o s y s t e m   i s   t h e   m o s t   c o m m o n   wa y   t o   o v e r c o m e   a n e li mi na t e   h a r m o ni c s   a n r e t ur n   t h e   s o ur c e   wa v e   to   i t s   o r i g i na l   f o r m .   F il t e r s   in  po we r   s y s t e m s   da t e   ba c t o   1960s   wh e n   W il li a S t a nl e y   i ns t a ll e a   gr o up  n u m be r   o f   s h u n t   c a pa c i t o r s   o n   i ndus t r i a l   po we r   s y s t e m s   t o   i m pr o v e   po we r   f a c t o r .   Ho we v e r ,   a f t e r   a   pe r i o o f   t i m e   t h e   u s e   o f   s e r i e s   r e a c to r s   e qu i ppe w i t h   m a ny   o f   t h o s e   s h u n t   c a pa c i t o r s   wa s   i n t r o duc e d ,   m a k i ng  t h e m   i n t o   t un e f il t e r   b a n k s   [1 ] - [ 4] .   L a tt e r l y   p owe r   e l e c tr o n i c s   too l   h a s   s p e e di l y   p r o s pe r e d   g l o b a l l y   b e ga n   w i t h   t i ny   n o nl i n e a r   l o a ds   i n   ou r   h o m e   de vi c e s   to  m a j or   m a n u f a c tu r i n g   us a ge s .   T h i s   h a s   r e s u l t e d   i n   s e v e r a l   p owe r   qu a l i t y   p r o bl e m s   i n   t h e   p owe r   s y s te m ,   i n c l udi n g   v o l tage   h a r m o ni c s   a n d   c u r r e n h a r m o ni c s ,   whi c h   n e c e s s i t a te   b e i n g   r e s o l v e d.   I n i t i a l ly   pa s s i v e   p ow e r   f i l t e r s   w e r e   us e d   to  r e du c e   t h e   r e s u l t i n g   ha r m o ni c s   a l oa ds ,   b e c a us e   o f   s i m p l i c i t y   a n d   l o c os th e   p a s s i v e   p ow e r   f i l t e r s   a r e   us e d   wi de l y   i n   l o w   a n d   m e di u m   v o l t a g e   d i s tr i b u t i o n   s y s t e m s .   Al t h o ugh   t h e i r   r e qui r e m e n t s   a r e   m uc h   d i f f e r e n c o m pa r e   to  h i g h   v o l t a g e   p owe r   s y s te m s .   B u du e   to  th e   l i m i t a ti o n s   a n d   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       P o w e r   quali ty  impr ov e me nt  of  dis tr ibut ion  s y s tem s   as y mm e tr y   c aus e by   po w e r   …  ( I s mae K ar e e Sae e d)   667   di s a dv a n t a ge s   o f   t h e i r   us e ,   a c t i v e   p owe r   f i l t e r s   we r e   s u gge s te d   a r oun d   1 97 0 ,   a n d   p r e s e n ted   to  e n h a n c e   the  p e r f or m a n c e   [5 ] [ 6] .   T h e   p os s i bi l i t y   o f   p u tt i n a c t i v e   p owe r   f i l t e r s   i n to  p r a c t i c a l   i m p l e m e n t a t i o n s   h a s   i n c r e a s e d ue   to  a dv a n c e   o f   p owe r   e l e c tr o n i c s   tec h n o l o gy .   I m pl e m e n t a t i o n s   n ot  j us f or   h a r m o n i c   r e d uc t i o n ,   b u a l s o   i n c l ude   f l i c ke r   r e du c t i o n ,   b a l a n c i n g   s y s t e m   a n d   v o l tage   r e g ul a t i o n   i m pr o v e m e n t.   T h e   s h un a c t i v e   f i l t e r s   h a v e   p r o v i de d   m uc h   m o r e   s a t i s f a c tor y   f i l tr a t i o n   c h a r a c te r i s t i c s   th a n   c l a s s i c a l   s h un p a s s i v e   f i l t e r s   or   s ta t i c   v a r   c o m pe n s a tor s .   H ow e v e r ,   a c t i v e   p ow e r   f i l t e r s   h a v e   a   v e r y   h i gh   c o s f or   hi gh   r a t i n g   o f   p ow e r   s a   hy b r i p o w e r   f i l t e r s   a r e   p r e s e n ted   [7 ] - [ 1 0] .   Vi s i o n - b a s e d   te c h n o l o gy   s uc h   a s   us i n g   d e e p   l e a r ni n g   f or   us e f u l   i n s i g h t s   i nto   i s s ue s   [ 1 1 ] ,   t h e   a r t i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e   a n d   a ugm e n ted   r e a l i t y   de v e l ope d   d ur i n g   t h e   C OV I D - 19   ou tb r e a k   [ 12 ] .   A c c o r d i n g   t o   t h e   r e s e a r c h e s ,   a   f il t e r   o r   c o m pe ns a t o r   i s   t he   b e s t   s o l ut i o n   t o   r e m o v e   t h e   li a bil i t y   o f   t h e   ut i li t i e s   i n   li g h t   o f   t h e   e xi s t e n c e   o f   s p e c i f i c   a n d   w i de - r a n g i ng  im pa c t s   o n   t h e   c l i e n t   or   t h e   e xi s t e n c e   o f   l e g i s l a t i o n   t h a t   r e qui r e s   l im i t e l e v e l s   o f   h a r m o ni c s F l e xi bl e   AC   t r a n s mi s s i o n   ( F A C T s )   a r e   a n o th e r ,   a nd   po s s i bly   t h e   b e s t   wa y   t o   i n c r e a s e   s t a bi li t y ,   r e l i a bil it y ,   e f f i c i e n c y   a n e nh a n c e   t h e   po we r   qua l i t y   o f   t he   s y s t e m .   M o s t   e l e c t r i c a l   e n e r g y   c o m pa ni e s   a i c us t o m e r s   w i t h   i nn o va t i ve   F AC T s   to   h e l t h e m   r e c e i ve   e n e r g y   w i t h o ut  po we r   di s t ur b a n c e   i s s u e s   [ 13 ] [ 14 ] .   T hi s   pa pe r   p r o p o s e s   o n e   o f   t h e   F A C T s   t e c hni que s   whi c h   i s   a   uni f i e d   po we r   f l o qua li t y   c o n d i t i o n e r   ( UPQC )   f il t e r   t h a t   c o n n e c t s   to   t h e   d i s t r i b ut i o n   s y s t e m s   ba s e o pa r t i c le   s wa r m   o pt i m i z a t i o n - a r t i f i c i a l   n e ur a l   ne t wor k   ( PSO - A NN )   i n   o r de r   to  ge hi g h   im pr o v e m e n t   o f   po we r   qua l i t y .         2.   RI GH T - S HUNT   UN I F I E P OW E QUAL I T CON DI T I ONE R   E x p l a i ni ng  t h e   UPQC   i s   t h e   m a j o r   f il t e r   t y pe   t r e l i e ve   s a v o l t a ge   i s s ue   o f   n o nli ne a r   l o a ds   i d i s t r i b ut i o n   s y s t e m ,   whi c h   i s   a   po we r   s t a t i c   e l e men t s   s e t up  c us to m   po we r   de vi c e   ( C P D) .   T hi s   t y pe   o f   f i l t e r   c a n   be   e m p l o y e i t h e   po we r   d i s t r i b ut i o s y s t e m   i n   t wo   wa y s   r i g h t - s h u n t   a n d   l e f t - s h u n t   UPQC   a t   th e   po i n t   o f   c o m m o n   c o up l i n ( P C C )   to   pe r f o r m   s h u n t   a n d   s e r i e s   c o m pe n s a t i o n .   T hi s   t y pe   o f   de vi c e   c o n s i s t s   o f   t wo  v o l t a ge   s o ur c e   i nv e r t e r s   VSI s   t h a f e e by   c o m mo n   d i r e c t   c ur r e n t   ( DC )   s o u r c e .   A   s tr uc t ur e   o f   t h e   v o l t a ge   s o ur c e   i nv e r t e r   ( VSI )   b u i l t   w i t h   s i H - b r i dge   i nv e r t e r   a n s i x   s i n g l e   p h a s e   t r a n s f o r m e r s   i o r de r   to   a bl e   to  i n j e c t   unba l a n c e v o l t a ge s   a n c ur r e n t s .   T h e   po we r   to p o l o g y   d i a gr a m   a n e qu i va l e n t   c i r c u i t   o f   UPQC   i s   s h o w n   i n   F i gur e   1.   I s h o ws   t h e   r i g h t - s h u n t   UPQC   c o m pe ns a t i o n   c o n f i gur e ur e   ur a t i o n ,   t h e   b a s e   pa r t s   a r e   s e r i e s   t r a n s f o r m e r ,   pa s s i ve   f i l t e r ,   v o l t a ge   s o ur c e   i nv e r t e r ,   c a pa c i t o r ,   a n DC   s o ur c e .   T hi s   s y s t e m   c o m p l e t e ly   o bl i t e r a t e s   us i n t h e   c o nv e n t i o n a l   pa s s i ve   f il t e r   a dj u s t m e n t   pr o c e dur e ,   whi c h   r e qu i r e s   c a pa c i t a n c e   o r   i nduc t a n c e   c o r r e l a t i o f o r   e a c h   f r e que n c y   [ 15 ] [ 16] .   T h e   s e r i e s   pa r t   o f   t h e   f il t e r   i s   c o nn e c t e w i t h   t h e   po we r   s y s t e m   t h r o ugh   i nj e c t i o n   t r a n s f o r m e r   a n f il t e r   s e t,   whi c h   i n j e c t s   a   v o l t a ge   i n   s e r i e s   w i t h   t h e   po we r   s y s t e m   v o l t a ge .   T h e   s e r i e s   pa r t   o f   UPQC   i s   t he   s a m e   a s   d yn a mi c   v o l t a ge   r e s t or e r   ( DVR )   f i l t e r   pe r f o r m e i n j e c t i n o r   a bs o r bi n r e a c t i v e   po we r   or   r e a l   po we r   to  c o m p e ns a t i o n   f o r   v o l t a ge   s a gs .           F i gur e   1 P o we r   to p o l o g y   d i a gr a m   o f   UPQC       A t   t h e   e s s e n t i a l   pa r t   o f   t h e   UPQC   f i l t e r   i s   t h e   i nv e r t e r   whi c h   i s   a   s t a t i c   po we r   e l e c t r o ni c s   de vi c e   t h r e e - ph a s e   v o l t a ge   s o ur c e   t h a t   i nv e r t s   DC   t o   AC   a l s o   c o n v e r t s   AC   to   DC S o ,   we   n e e DC   po we r   a n a   f a s t   s w i t c hi n g   DC   s o ur c e   t o   pe r f o r m   po we r   c o m pe n s a t i o n .   T h e   c o n t i n uo us   c o m pa r i s o n   o f   s o ur c e   v o l t a ge   wa v e f o r m   w i t h   r e f e r e n c e   v o l t a ge   i s   t h e   m a i f u n c t i o n   o f   t h e   s e r i e s   pa r t   f i l t e r .   W h e n   a ny   d i s t ur b a n c e   o c c ur s   i t h e   s y s t e m ,   t h r e e   s i n g l e - p h a s e   AC   o ut pu t   v o l t a ge s   f r o m   s e r i e s   pa r t   f il t e r   i n j e c t s   i n t o   t h e   s y s t e m   w i t h   c o m pe ns a t i o n   o f   a m p l i t ude ,   p h a s e   a n a ll   i n t e ge r   a n i n t e r h a r m o ni c   c o n t e n t .   T hi s   l e t o   s e c ur e   t h e   pr o c e s s   o f   unn e c e s s a r y   v o l t a ge   d i s r upt i o n   t o   t h e   l o a a n s e n d i ng  t h e   de s i r e v o l t a ge   wa v e f o r m   t o   t h e   c o n s u m e r s .   DC   v o l t a ge   f e e ds   in t o   t h e   i n put   o f   i nve r t e r   by   DC   s o ur c e   i n   t h e   UPQC   f il t e r ,   t h e   o u t pu t   i nve r t e r   v o l t a ge   c o n t r o l l e b y   t h r e e   s i ng l e   p h a s e   b r i dg e ,   t h e s e   r e s u l t i n b r i dge   v o l t a ge s   a r e   i n de p e n de n t l y   f il t e r e a n d   c o n t r o l l e d   to   pe r m i t   e a c h   p h a s e   t b e   s e pa r a t e l y   c o m pe ns a t e b e f o r e   f e e d i ng  t o   t h e   s e c o n da r y   s i d e   o f   s e r i e s     R L v s LOA D V t V c F + I L V L + U PQ C PCC I S I f 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 :   666 - 679   668   tr a n s f or m e r .   T h e   p r i m a r y   s i de   o f   t h e   s e r i e s   tr a n s f or m e r   m us c a r r y   t h e   m a xi m u m   i n v e r te r   ou tpu v o l tage   tr a n s f or m   f r o m   s e c o n da r y   s i de   o f   s e r i e s   tr a n s f or m e r   a n d   a l s m us c a r r y   t h e   f u l l   l i n e   a m o un c u r r e n [ 17 ] - [ 1 9] .     M o s t   v o l t a ge   d i ps   a r e   a s ymm e t r i c ,   o r   un ba l a n c e d ,   i n   s uc h   c a s e   t h e   s e r i e s   f il t e r   pa r t   i n   UPQ C   c a dr a e ne r g y   f r o m   t h e   d i s t r i b ut i o n   s y s t e m   s i d e   a n d   t r a n s f e r   i t   t o   t h e   f il t e r   s i d e .   I n   t h e   e v e n t   o f   a   m o r e   s e v e r e   d i t h e   s e r i e s   f il t e r   m us t   e x c h a n ge   a c t i v e   po we r   w i t h   t h e   li ne   a n dr a w s   e n e r g y   f r o m   D C   s to r a ge   s y s t e m n o r m a ll y   a   c a pa c i t o r .   E n e r g y   i s   e x c ha n ge b e t we e n   t h e   DC   li n a n s t o r a ge   c a pa c i t or s   by   a   D C - to - DC   v o l t a ge   c o n ve r s i o n   c i r c u i t .   Dur i n t h e   s a v o l t a ge   e v e n t s ,   t h e   s e r i e s   f i l t e r   i s   r e c h a r ge by   t he   e n e r g y   s t o r a ge   s o ur c e   f r o m   t h e   d i s t r i b ut i o n   s y s t e m .   T he   a c t i v e   s e r i e s   pa r t   f i l t e r   i s   i nwa r d ly   pr o duc e r e a c t i v e   po we r   w i t h o ut  a ny   pa s s i ve   r e a c t i v e   e l e m e n t s   whi c h   a l t e r n a t e b e t we e n   t h e   UPQC   a n t h e   A C   s y s t e m   [ 20] C o n t r ol   v o l t a ge   o f   t h e   s e r i e s   pa r o f   UPQC   i s   ( 1)     =   ( 1)     i f   t h e   t e r m i na l   v o l t a ge     i s   u nb a l a n c e d,     m us t   e l im i n a t e s   t hi s   u nb a l a n c e ,   s o   f r o m   t hi s   c o n d i t i o n   we   ge t     _ 0 = _ 0     _ 2 = _ 2     ( 2)     s uppo s e   _ 1 = | _ 1 | 0 0 t h e   i nj e c t   p o s i t i ve   s e que n c e   v o l t a ge   to   t h e   s y s t e m   i s   ( 3)     | _ 1 | 2 2 | _ 1 | | _ 1 | + | _ 1 | 2 | _ 1 | 2 = 0     ( 3)     f o r   s h u n t   c ur r e n t   i nj e c t i o n   pa r o f   UPQC   we   h a ve   ( 4)     =   ( 4)     i n   a   s a m e   wa y      m us t   e l i mi na t e s   t h e   un b a l a n c e   o f   ,   s t h e   z e r a n n e ga t i v e   s e que n c e s   o f   t h e   l o a c ur r e n a r e   r e m o v e by   i n j e c t i n t h e   c ur r e n t   s h u n t   f il t e r   por t i o n   a s   s h o wn   i n   t h e   ( 5)     _ 0 = _ 0   , _ 1 = 0     _ 2 = _ 2     ( 5)     F r o m   ( 1)   to   ( 5)   t h e   r i g h t - s h u n t   UPQC   e l im i na t e s   unb a l a n c e s   i t h e   s o ur c e   v o l t a ge s   a n u nb a l a n c e s   i t h e   l o a c ur r e n t s .   I n   c o m p l e t e   s e r i e s   a n s h u n t   c o m pe ns a t i o n   o nl y   po s i t i v e   s e que n c e   o f   s o ur c e   c u r r e n t   wi l l   f l o t h r o ugh   t h e   s y s t e m .   S i n c e   o nly   po s i t i v e   s e q ue n c e   c ur r e n t   pa s s e t h r o ugh   s e r i e s   c o m p e n s a t o r ,   a n t h e   n e ga t i v e   a n z e r o   c o n s u m e d   po we r   i n   i t   w il l   b e   z e r o.   T h e r e f o r e ,   t h e   a c t i v e   po we r   i nj e c t e by   s e r i e s   f il t e r   w il l   b e   z e r o .   T h e   a c t i v e   c o n t r o l   po we r   b e   ( 6) .       =     ( 6)     T h e   i nc r e a s e   o f   v o l t a ge   dr o l e a t o   i n c r e a s e   t h e   a c t i v e   po we r ,   s o   c o n t r o l   po we r   i s   r i s i ng,   b ut   a ph a s e - a n g l e   b o un t h e   r e l a t i o n s hi i s   l o s i ng  t h e   li n e a r i t y .   Ho we v e r ,   i t   r e l i e s   o n   t h e   po we r   f a c t o r .   I n   c a s e   o f   i n t e r r upt i o n   a   s e r i e s   v o l t a ge   c o n t r o l l e r   i s   n o t   pr e s e n t .   I t   n e e ds   a   c l o s e pa t h   f o r   t h e   l o a c ur r e n t ,   whi c h   i s   n o a l wa y s   pr e s e n t   dur i n a n   i n t e r r upt i o n .   T he   s h u n t   f i l t e r   o nl y   i n j e c t s   r e a c t i v e   po we r   b e c a us e   t h e r e   i s   n o   po s i t i v e   s e que n c e   o f   c ur r e n t   i nj e c t i o n ,   i . e .   i n j e c t i n a c t i v e   po we r   i s   z e r o .   T h e   f o r m u l a s   f o r   a c t i v e   po we r   a n r e a c t i ve   po we r   in   t h e   s h u n t   f il t e r   c a n   b e   wr i t t e n   a s   ( 7)   a n ( 8) .       | _ 1 |   |  _ 1 |   co s   ( θ ) = 0     ( 7)     | _ 1 |   |  _ 1 | s in ( θ ) =     ( 8)     UPQC   f il t e r   o v e r c o m e   a n i m pr o v e   t h e   phy s i c a l   c o n s t r a i n t   o f   t h e   h a r m o ny   pa s s i ve   f il t e r ,   t h r o ugh   c o m po s i t i o n   o f   hy br i s y s t e m   a n a   c o n t r o l   t e c h nique  c i r c u i t .   A s   m e n t i o n e b e f o r e   UPQC   c o n s i s t   o f   t w pa r f i l t e r s   s h u n t   a n s e r i e s ,   e a c h   pa r o f   f il t e r   i s   c o n s i s t e d   o f   t h e   po we r   c i r c u i t   a n t h e   c o n tr o l   c i r c u i t .   T h e   po we r   c i r c u i t   c o m po s e s   o f   a   VSI - b a s e pu l s e   w i dt h   m o du l a t i o n   ( P W M )   a n DC   s o ur c e   o r   c a pa c i t or   to  m a in t a i n   a n d   ad j u s t   DC   v o l t a ge .   I i s   r e s po n s i bl e   f o r   t uni n t h e   de s i r e c o m pe n s a t i o n   c ur r e n t .   T h e   c o n t r o l   c i r c u i t   c o n t r o l s   t h e   po we r   c i r c u i t   by   t r a c k i n t h e   h a r m o ni c   c ur r e n t   v a r i a t i o n   a n t hi s   i s   do n e   by   de t e r m i ni ng   t h e   i ns t a n t a n e o us   r e f e r e n c e   c o m pe ns a t i o n   c ur r e n a n p r e c i s e ly   t unin g   t h e   r e qui r e h a r m o ni c   c ur r e n t   f o r   t h e   c o n tr o l   c i r c u i t .   I n   t h e   f o l l o w i ng  s u bs e c t i o n   we   w il l   d i s c us s   t h e   pr o c e s s   o f   m i n im i z a t i o n   t ot a l   h a r m o ni c   d i s t o r t i o n   i n   t h e   po we r   d i s t r i b ut i o n   s y s t e m   whi c h   de pe n d s   h e a vil y   o n   h a r m o ni c   e x t r a c t i o n   a n c ur r e n t   c o n t r o l   t e c h ni qu e s   [ 21] .   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       P o w e r   quali ty  impr ov e me nt  of  dis tr ibut ion  s y s tem s   as y mm e tr y   c aus e by   po w e r   …  ( I s mae K ar e e Sae e d)   669   t e r m i na l   v o l t a ge ,   l o a c ur r e n t   a n t h e   r e f e r e nc e   s h u n t   f il t e r   c ur r e n t   t h a e l im i na t e   t h e   h a r m o ni c   pa r i n   l o a c ur r e n t   i s   e x pr e s s e d     =  +     =  +   ( 9)    _  =   +       w h e r e       i s   de t e r m i ne by   us i ng   ( 5)   a n ( 8) .   I n   s a m e   wa y   t h e   r e f e r e n c e   o f   s e r i e s   f il t e r   v o l t a ge   i s     _  =    ( 10)       3.   P ROP OS E P S O - AN B ASE DE S I GN   T h e   m a j o r   r o l e   o f   UPQC   i s   t i nj e c t   t h e   a ppr o pr i a t e   c o m pe ns a t i n c ur r e n t   a t   P C C   wi t h   t h e   a i m   o f   m a k i ng  t h e   s o ur c e   c ur r e n t   a n v o l t a ge   to   s i n us o i da l   w i t h   a   m i n im u m   t ot a l   h a r m o ni c   d i s t o r t i o n   ( T HD ) .   T h e   pa r a m e t e r s   o f   t h e   c o n t r o l   de s i g n   c i r c u i t   a r e   r e s po n s i bl e   o f   t h e   v a l ue   a n wa v e   s h a o f   t h e   c o m p e ns a t i o n   c ur r e n t   a n t h e   T HD   o f   t h e   r e s u l t i n b o t h   v o l t a ge   a n c ur r e n t   s o ur c e   [ 22] .   A ny   o m i s s i o n   o f   t h e   de s i g n   c i r c u i t   l e a d s   to   f a i l ur e   i n   c o m pe n s a t i o n .   I n   t hi s   pa pe r ,   th e   de v e l o p m e n t   o f   pa r a m e t e r s   pr e d i c t i o n   o f   pr opo r t i o n a l   i n t e gr a l   ( PI )   c o n tr o l l e r   c i r c u i t   i n   UPQ C   c o n t r o l   c i r c u i t   us i ng  P S O,   f o r   m i n im i z i ng  t i m e   t o   ge o p t i m a l   pa r a m e t e r s   us i n AN N   t e c hni que .   T h e   i nn o v a t i v e   p h a s e   o f   t hi s   pa pe r   i s   t h e   e x pa ns i o n   o f   P S O - A NN   i nc o r por a t e o p t i m i z a t i o n   s y s t e m   f o r   o p t i m i z i ng   pr o c e dur e   pa r a m e t e r s   f o r   s m a r t   c o n t r o l   o f   P I   c o n t r o l l e r   pr o c e dur e   a ppl i c a bl e   t o   i n dus t r i a li z a t i o n .   T h e   s y s t e m   a c hi e v e s   o pt i m u m   pa r a m e t e r s   f o r   e c o n o m i c a c o m po n e n t   pr o duc t i o n   r e s u l t i ng  i n   i m pr o v e t h e   p o we r   qua l i t y .   T h e   pa pe r   de s i g n s   t h e   UPQC   m o de l   t h a i nc l ude s   t h e   pe r f e c t   v a l ue   o f   c o m po n e n t s   , , , , _  , , a nd   .   T hi s   wo r k   i s   do n e   by   a pp l yi ng   PSO   w i t h   ANN   t o   t h e   m o de l ,   t h e s e   v a l ue s   c a b e   r e pr e s e n t e d   a s   a   pr o bl e m   va r i a bl e s   a n i t   n e e t o   f o r m u l a t e   a n   o bj e c t i v e   f u n c t i o n   [ 23] .   P S i s   a   t e c hni que   b a s e o n   r a n do m   o p t i mi z a t i o n   i t   pr o gr e s s e t h r o ugh   r e c e n t   r e s e a r c h ,   c o m p l e pr o bl e m   i nc l ude s   m u l t i - v a r i a b l e ,   n o nli ne a r   a n many   c o n s t r a i n t s ,   t h e r e f o r e ,   t hi s   m e t h o i s   ve r y   s u it a bl e   f o r   o p t i mi z i ng  t h o s e   pr o bl e m s .   T h e   pr o c e s s   o f   o pt i m iza t i o n   i s   s t a r t e w i t h   n u m be r   o f   r a n do m   s o l ut i o ns   t h e n   t h e   s y s t e m   upda t e s   w i t h   n e ve l o c i t y   a n po s i t i o n   f o r   e a c h   o f   i t e r a t i o n   u n t i l   o pt i m u m   va l ue s   a r e   r e a c he d.   T h e   upda t e pa r t i c l e   c a n   b e   f o un a c c o r d i n to   t h e   f o l lo wi n f o r m u l a ,       , + 1 = , + 1 1 (  , , ) + 2 2 (  , , )   ( 11)     , + 1 = , + , + 1   ( 12)     w h e r e   , pa r t i c l e   v e l o c i t y   m   whe n   i t e r a t i n n;   ,   =   p a r t i c l e   c ur r e n p o s i t i o n   m   wh e n   i t e r a t i n n;    pa r t i c l e   pe r s o n a l   b e s t   m   i t h e   gr o up  wh e n   i t e r a t i ng  n;    pa r t i c l e   b e s t   po s i t i o n   m   i t h e   gr o up  w h e i t e r a t i n n;   1     2 r a n do m   n u m be r   a n 1;   a n d   1     2 l e a r ni ng  f a c to r s   a r e   t a ke n   a s   1. 5.   P S h a s   a i n f o r m a t i o n   s h a r i ng  m e c h a ni s m   t h a t   i s   pr e f e r r e o v e r   ot h e r   o p t i mi z a t i o n   t e c hni que s .   T h e   o bj e c t i v e   f u n c t i o o f   p i   c o n t r o l l e r   o f   t h e   UPQC   d e vi c e   c a n   b e   wr i t t e n   a s   ( 13) .   T h e   b e s t   po s s i bl e   s o l ut i o n   o nly   i s   to   f i n d   e v o l ut i o n ,   s o   a l l   pa r t i c l e s   qu i c k l y   t e n t o   c o n v e r g e   to wa r ds   t h e   o p t i m u m   s t a t e   [ 24 ] - [ 28] .   T a bl e   s ho ws   t h e   pa r a m e t e r s   c h o s e n   f o r   t h e   s i m u l a t i o n   to   o b t a i n   o p t i m u m   v a l u e   o f     a n   o f   P I   c o n t r o l l e r .     = K  +   0   ( 13)       T a bl e   1.   P a r a m e t e r s   o f   P S a l go r i t hm   P a r a me t e r s   V a lu e s   P o pul a ti o n s i z e   50   N o   of  i t e r a ti o ns   100   W mi n   0.9   W ma x   0.1   C 1= C 2   1.5   M in  of f s e t   200       A NN   i s   de t e c t e a s   o n e   o f   t h e   i n t e ll i ge n t   i m p l e m e n t   f o r   f i nd i ng   t h e   r e l a t i o n s hi be t we e n   i nput s   a n d   o u t pu t s   f o r   a   c o m p l e x   m a n u f a c t ur i n pr o c e s s .   I t   i s   a n   i n f o r m a t i o n   pr o c e s s i ng  s t r uc t ur e   t h a t   i nc l ud i ng   a   h ug e   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 :   666 - 679   670   n u m be r   o f   u n c o m p li c a t e a n hi g hly   c o m p li c a t e pr o c e s s i ng  c o m po ne n t s   s i mi l a r   to   a   bi o l o g i c a l   n e ur a l   s y s t e m .   T h e   L e v e nb e r g - M a r qua r dt   a l go r i t hm   i s   u s e t o   t r a i n   t h e   n e ur a l   n e t wo r k .   L e a r ni ng  r a t e ,   n um be r   o f   t r a i ni ng,   n u m be r   o f   hi dde n   l a y e r s ,   n u m be r   o f   n e u r o n s   i n   t h e   hi dd e n   l a y e r s   a n pr o c e s s i ng  f u n c t i o n   us e a r e   s o m e   o f   t h e   f a c t o r s   t h a t   t h e   A NN   m o de l   r e li e s   o n   m o s t   f o r   p r e di c t i ve   a c c ur a c y   a n e f f i c a c y .   An   i nput   l a y e r   w i t h   t h r e e   ne ur o n s ,   a   hi dde n   l a y e r   a n a o ut pu t   l a y e r   w i t o n e   n e ur o n   u s e i t he   n e t wo r k .   T h e   ne ur o o u t pu t   c a n   b e   f o u n d   by   s u mm a t i o n   o f   i nput   n e ur o n   w e i g h t   i pr i o r   l a y e r   w i t i t s   o wn   bi a s   [ 29] .   E a c h   n e ur o o u t pu i n   t h e   hi dde n   o r   o u t pu l a y e r   i s   de t e r m i ne by   t h e   ( 14) .     = f ( , + 1 )   ( 14)     T h e   S i m u l i n k   w a s   de s i gn e d   us i n g   t h e   n e u r a l   n e tw or k   tool   b o x   a v a i l a bl e   i n   m a tr i x   l a b or a tor y   ( M A T L A B )   v e r s i o n   R 20 18 a .   T h e   S i m u l i n k   b ui l wi t h   n o nl i n e a r   i n pu t - ou tp u i n   d y n a m i c   t i m e   s e r i e s   a ppl i c a t i o n .   I n pu ts   a r e   a n   8 , 00 1x m a tr i x ,   r e p r e s e n t i n g   dy n a m i c   da ta 8 , 0 01   t i m e - s teps   o f   3   e l e m e n t s ,   t a r g e t s   a r e   a n   8 , 00 1x m a tr i x ,   r e p r e s e n t i n d y n a m i c   da ta :   8 00 1   t i me - s teps   o f   1   e l e m e n t.   F or   v a l i da t i n a n d   t e s t i n g   da ta  7 0 %   o f   ta r ge t i m e - s teps   s e l e c ted   f or   tr a i ni n g,   1 5%   s e l e c ted   f o r   v a l i da t i o n   a n d   15 %   f o r   te s t i n g .   T h e   num b e r   o f   hi dde n   l a y e r   n e u r o n s   wa s   c h a n ge d   f r o m   1   to  1 0   a n d   t h e   n e tw or k   e p oc h   6   t i m e s   i n   e a c h   c a s e .   I n   t h e   e n d   t h e   op t i m u m   ou tpu o f   n e tw or k   i s   a c qui r e d   w i t h   n e tw or k   a r c hi tec tu r e   i s   3 - 10 - 1 - 1 .   T h e   p r og r e s s   o f   A N N   b a s e p r ogn o s t i c a te   m ode l   f or   p r ogn o s t i c a t i n t h e   c o m p o n e n t s   o f   t h e   P I   c o n tr o l l e r   i n   a   U P QC   f i l t e r   s h own   i n   F i gur e   2 .           F i gur e   2 P r o p o s a l   n e ur a l   n e t wo r k   t r a i ni ng       I n   t hi s   pa pe r ,   t h e   c o n t r o l   c i r c u i t s   o f   ge t t i n a   de s i r e s i g n a l   ga t e   o f   UPQC   i nve r t e r s   b u il upo n   a   v e r s a t i l e   c o n t r o l   t e c hn o l o g y   w hi c h   ba s e o n   t h e   s y n c h r o n o us   r e f e r e n c e   f r a m e   ( S R F )   t h e o r y ,   to   mi t i ga t e   v o l t a ge   s a g   pr o bl e m   a n t o   e l i mi na t e   h a r m o ni c s   f o r   s e ns i t i v e   l o a ds   i d i s t r i b ut i o n   s y s t e m .   O ne   o f   t h e   a pp l i c a t i o ns   o f   t h e   P a r k’ s   t r a n s f o r m a t i o i s   a pp l i e to   c o n tr o l   o f   UPQC   w hi c h   c o nv e r t   t h e   v o l t a ge   o r   c ur r e n f r o m   a b c   s i g n a l   t o   dq o   r e f e r e n c e   f r a m e   qu a n t i t i e s .   T h e   qua n t i t i e s   c a n   b e   s i g ni f yi ng  a s   t h e   i ns t a n t a n e o us   s pa c e   v e c t o r s .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   UPQC   f il t e r   de pe n d   m a i n ly   o n   i t s   c o n t r o l   t e c h ni que   c i r c u i t ,   P S O - AN t a ke s   p l a c e   o f   P I   c o n tr o l l e r   a n p h a s e   l o c ke l o o ( P L L )   to   c o n tr o l   v o l t a ge s   a n c ur r e n t s   a n ge n e r a t e   th e   s a t i s f pu l s e   s i g n a l   t o   i n s u l a t e d - ga t e   bi po l a r   t r a n s i s t or   ( I GB T )   i n   t h e   c o n t r o l   c i r c u i t .   F i gur e   s h o ws   t h e   s teps   o f   t h e   e n t i r e   wo r f l o c h a r t   a l go r i t hm .   T h e   c o n t r o l   tec hni que   h a s   a bil i t y   t o   s t r a i g h t   b a l a n c e   i n   a dd i t i o n   w i t im ba l a n c e d   s a g.   An   e f f i c i e n t   wa y   t o   o r ga ni z e   D C   li nk  c a p a c i t o r   v o l t a ge   o f   s h u n t   a n s e r i e s   f il t e r   i s   de duc e d.   P e r f o r m a n c e   o f   s e r i e s   a n s h u n t   f il t e r s   w i t h   t hi s   c o n t r o l   c i r c u i t   i s   im p l e m e n t e us i n M A T L A B /S im u li nk   t e c h ni que .   S im u l a t i o n   r e s u l t s   s h o t h e   va l i d a t i o o f   t h e   c o n t r o l   t e c hni que   c i r c u i t s   f o r   UP QC   to   no r m a li z e   v o l t a ge   d i to  r e duc e   tot a l   h a r m o ni c   d i s t o r t i o n .       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       P o w e r   quali ty  impr ov e me nt  of  dis tr ibut ion  s y s tem s   as y mm e tr y   c aus e by   po w e r   …  ( I s mae K ar e e Sae e d)   671       F i gur e   3 F l o c h a r t   o f   P S b a s e A NN   o p t i mi z a t i o n   m e t h o do l o g y       4.   CA S E   S T UD Y   T o   a n a l y s i s   a n d   s t ud y   t h e   po we r   qua l i t y   by   t h e   p r o p o s a l   f il t e r   s y s t e m ,   b u n d l e   o f   d a t a   wa s   t a ke f r o m   t h e   e l e c t r i c a l   a r c   f ur n a c e   o f   E r bil   M o un t a i S t e e l   I n dus t r i a l   F a c t o r y   a s   a   c a s e   o f   s t ud y .   Al l   d a t a   we r e   m e a s ur e a n t a ke n   by   t h e   A - E B E R L E   m o de l   PQ - B o x   200  de vi c e   w hi c h   i s   po we r   qua l i t y   a n a lys e r / hi g f r e qu e n c y   r e c o r de r .   F r e que nc y   de vi a t i o n ,   t r a n s i e n t   o v e r v o l t a ge   ( 10   m s ) ,   v o l t a ge   c h a n g e s ,   T HD ,   l o n t i me   f l i c ke r ,   v o l t a ge   unb a l a n c e ,   v o l t a ge   h a r m o ni c   a n r i pp l e   c o n t r o l   a r e   r e c o r de a n a n a ly s e d .   F i gur e   4( a )   s h o ws   a l l   t h e   da t a   o f   a r c   f ur n a c e   r e c o r de a n m e a s ur e a c c o r di n t o   E N50160/ I E C 61000 - 2 - s t a n da r f o r   o n e   we e a n a ll   po we r   qua l i t y   d i s t ur b a n c e s   o f   t h e   s y s t e m   a r e   c o m p e n s a t e by   a   c l a s s i c   pa s s i ve   f il t e r .   I t   a b o ut  569  e v e n t s   o c c ur r e d   to   t h e   t h r e e   l i ne s   o f   t h e   s y s t e m .   Gr e e n   l i ne   i s   t h e   li m i t   v a l ue   a c c o r d i n to   t h e   t h r e s h o l o f   t h e   s e l e c t e s t a n da r E N5060  a n d   I E C 610 00 - 2 - 2,   r e c o l o ur   c o l u m s h o ws   t he   r e a d i ng  o f   95%   v a l u e ,   100%   v a l ue   s h o ws   by   bl ue   c o l o ur   c o l u m n   a n t h e   bl ue   c o l u m n   i s   c r o s s   h a t c h e r e r e pr e s e n t   100%   v a l ue   l im i t   e x c e e de d.   T h e   t h r e e - l i ne   h a r m o ni c s   f o r   t h e   s a m p l e   pe r i o o f   t h e   c a s e   i s   s h o wn   i F i gur e   4( b ) .   I t   s h o ws   t h a t   h a r m o ni c   o r de r s   27 ,   33 ,   39 ,   a n 45  i n   l i ne   t h r e e   a r e   100%   e x c e e ds   t h e   l im i t .           ( a )   ( b )     F i gur e   4 E r bi l   M o un t a i n   s t e e l   f a c t or y :   ( a )   s t a n da r r e p o r pl o t   a n ( b )   t h r e e - l i ne   v o l t a ge   h a r m o ni c s     In i t i al i ze  p ar t i cl e s   d at a   w i t h           v el o ci t y   an d   ran d o p o s i t i o n St art Pred i ct i o n   o f   K p   K i     b y   u s i n g   PS O Is   o p t i ma l   v al u ach i ev ed ? Cal cu l a t a n ew   v el o ci t y       an d   p o s i t i o n                         In p u t   o p t i mal   v al u   t o   A N N                                                           O b t ai n   t h fi t n e s s   fu n ct i o n     w i t h   Pb es t   &   G b e s t U p d at v ,   Pb e s t   an d   G b e s t No Y es D at a   l earn i n g   b y   L ev en b erg - Ma r q u ard t   al g o ri t h Cal cu l a t referen ce  s i g n a l s Is   er ro   mi n i mi zed ? U p d at n ew   d at a E n d Si g n al s   i n p u t   i n t o   t h e   co n t ro l   g at e   o U PO C No Y es 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 :   666 - 679   672   T h e   m a xim u m   v a l ue   o f   f r e que nc y   i s   50. 89   Hz   a nd  m i n im u m   v a l ue   i s   49. 11   H z   r e c o r de wh e r e   t h e   m a xim u m   a n m i n im u m   li mi t   va l u e   i s   50. 50   Hz   a n 49. 50   Hz   r e s pe c t i v e ly .   A   h uge   n u m be r   o f   f li c ke r s   o c c ur r e by   a ll   li ne s ,   f i r s t   l i ne   7. 86,   s e c o n li ne   7. 95  a n t hi r li ne   7. 89,   m uc m o r e   t h a t h e   li m i t   va l ue .   T he   i n f o r m a t i o n   t e c hn o l o g y   i ndus t r y   c o un c il   ( I T I C )   c ur v e   r e pr e s e n t a t i o n   f o r   a l l   t he   v o l t a ge   e ve n t s   s h o wn   i n   F i gur e   5 ,   a ll   de vi a t i o ns   f r o m   t h e   n o m i na l   v o l t a ge   in   dur a t i o n   a n a m p li t ude   a r e   d i s p l a y e d   gr a p hi c a ll y,   a n d   a l da t a   di d n t   e x c e e pe r mi s s i bl e   li mi t .           F i gur e   5 I T I C   c ur v e   o f   E r bi l   M o un t a i n   s t e e l   f a c t o r y       5.   S I M UL AT I ON  AN RE S UL T   T h e   s t ud y   us e M a t l a b   R 2018a   S im u l i nk   s im c a p o we r   s y s t e m ,   t h e   s i m u l a t i o n   o f   t h e   pr o p o s e wor k   i s   s h o wn   i F i gur e   6.   T h e   S im u li nk   pa r a m e t e r s   s ho wn   i n   T a bl e   w e r e   c h o s e n   t o   b e   t h e   b e s t   v a l ue s   to   o b t a i t h e   o p t i m u m   r e s u l t s .   UPQC   c o nn e c t   to   t h e   d i s t r i but i o n   li ne   s y s t e m   a n d   h a s   t a ke n   b a l a n c e a n u nb a l a n c e d   li ne a r   a n n o nli ne a r   l o a ds ,   a l s o   h a s   t a ke n   t h r e e   t y p e s   o f   f a u l t s   a n t wo  t y pe s   o f   o u t a ge   l i ne s .             F i gur e   6 S c h e m a t i c   d i a gr a m   o f   P S OA NN   b a s e UPQC   f il t e r       T a bl e   2 S i m u li nk   pa r a m e t e r s   P a r a me t e r   V a lu e   A C  s o ur c e   vo lt a g e   400V L - L   F r e qu e n c y     50H z   S o u r c e   im p e da n c e   R s = 0.01 L s = 5   mH   R L  F il t e r   im p e da nc e   R s = 0.0 L s = 5   mH   R C  F il te r   im p e da n c e   R s = 5 L s = 20   µF   DC - li nk   c a pa c i t o r   3000 µF   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       P o w e r   quali ty  impr ov e me nt  of  dis tr ibut ion  s y s tem s   as y mm e tr y   c aus e by   po w e r   …  ( I s mae K ar e e Sae e d)   673   T h e   c o n t r o l   bl o c d i a gr a m   i nduc e   t h e   de s e r v e   s ign a l   ga t e   o f   i nv e r t e r   s e r i e s   pa r t   o f   UPQC   de vi c e   s h o w n   i n   F i gur e   7( a )   a n t h e   s h u n t   pa r t   o f   UPQC   de vi c e   s h o wn   i n   F i gur e   7( b ) ,   w i t h   t h e   b e n e f i t   o f   u s i n t h e   pa r tr a n s f o r m a t i o n .   T h e   o p t i m a l   va l ue s   o f   0 . 978  f o r     a n 16. 836   f o r     we r e   o b t a i n e f r o m   t h e   s i m u l a t a i o o f   P I   c o n t r o l l e r   by   us i ng   P S m e t h o d,   t h e n   t h e   S im u li nk   i s   r un  w i t A NN   t o   ge t   t h e   b e s t   r e s u l t s   to   i m pr o v e   t h e   po we r   qua l i t y .   T h e   e qu i va l e n t   i mpeda nc e   o f   t he   s h u n t   f i l t e r   c i r c u i t   i s   ve r y   s m a l l   a n t hi s   pr e v e n t s   t h e   h a r m o ni c   l o a c ur r e n t   pa t h   f r o m   r e a c hi ng  t h e   gr i f o r m i ng  c o nv e r t e r ,   t h e r e f o r e ,   t h e   ha r m o ni c   c ur r e n t   i ns t e a o f   pa s s i ng  t h r o ugh   t h e   v o l t a ge   s o ur c e ,   i t   w i l l   go   i n t o   t h e   f i l t e r   b r a n c h   a n i t   b e g i ns   t h e   pr o c e s s   o f   c o m pe n s a t i o n .   F o r   g i v e n   a   c e r t a i n   f r e que n c y   a n   i nduc t i v e   r e a c t a n c e   m u s t   b e   f o r m e to   e l e c t r o ni c a ll a d j u s t   t h e   s h u n t   f il t e r   o f   UPQC ,   s i n c e   a   c a pa c i t o r   b a n c o m po s e t h e   pa s s i ve   pa r t   o f   a   s h u n t   f il t e r .   T h e   s t r uc t ur e   i s   a bl e   t o   pe r f o r m   v a r i o us   t uni ng  f r e q ue n c i e s   a t   t h e   s a m e   t i m e ,   by   ge n e r a t i n d i f f e r e n t   a c t i v e   r e a c t a n c e s   f o r   s pe c i f i c   de s i r e ha r m o ni c .         ( a )       ( b )     F i gur e   7 P r o p o s e P S OA NN   o f   UPQC   s y s t e m   s im u l a t i o n   c o n t r o l l e r:   ( a )   s e r i e s   s i de   f il t e r   a n   ( b )   s h u n t   s i de   f il t e r       F i r s t t h e   S i m u l i nk   r u n   w i t h   b a l a n c e s o ur c e   a pp l i e t o   t h e   b a l a n c e l o a d,   i n   w hi c h   c a s e   t h e   c o m pe ns a t i o n   i s   z e r o   a n do e s n t   h a v e   a ny   e f f e c t   o n   t h e   l o a c ur r e n t s .   T h r e e   s i g na l s   o f   l o a c ur r e n t s ,   c o m pe ns a t i o n   c ur r e n t s   a n s o u r c e   c ur r e n t s   a r e   s h o w n   i n   F i gur e   8( a ) .   T h e n   t h e   S i m u li nk   r un   w i t h   a unb a l a n c e l o a d,   a n i t   c o m pe ns a t e w i t h   pr o pos e P S O - A NN   t o   r e m a i s o ur c e   c ur r e n t s   i n   b a l a n c e a s   s h o w n   i n   F i gur e   8( b ) .   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 :   666 - 679   674   Ne x t ,   t h e   S i m u l i nk   r u n   w i t h   b a l a n c e n o nli ne a r   l o a d,   F i gur e   9( a )   s h o ws   v o l t a ge s   c o m p e n s a t i o n   a n d   F i gur e   9( b )   s h o ws   c ur r e n t s   c o m pe n s a t i o n   i a   ba l a n c e n o nl i ne a r   l o a d T h e   f a s t   f o ur i e r   t r a n s f o r m   ( F F T )   a n a ly s i s   ha v e   b e e n   do n e   f o r   t h e   c ur r e n t   s o ur c e   s i g n a l   a n a l l   h a r m o ni c   o r de r s   h a ve   b e e n   c a l c u l a t e a n m o s t   o f   o dd   h a r m o ni c s   a r e   e x c e e t h e   l im i t   v a l ue   a c c or d i n to  E N5060  a n I E C 61000 - 2 - s t a n da r a s   s h o wn   in  t h e   F i gur e   10( a ) .   T HD   h a b e c o m e   v e r y   l o a n d   h a r m o ni c   o r de r s   o f   s o ur c e   c ur r e n r e duc e i n   l im i t   w i t s t a n da r v a l ue s   a s   s h o wn   i n   F i gur e   10 ( b ) ,   i t   s e e n   t h a t   T HD   r e duc e f r o m   28. 54 - 0. 81% .           ( a )   ( b )     F i gur e   8 S y s t e m   c ur r e n t   r e s po n s e   f o r   ( a )   b a l a nc e li ne a r   l o a a n ( b )   unba l a n c e l i ne a r   l o a d           ( a )   ( b )     F i gur e   9 S y s t e m   r e s po ns e   f o r   b a l a nc e n o nli ne a r   l o a d :   ( a )   v o l t a ge s   r e s po n s e   a n ( b )   c ur r e n t s   r e s po n s e           ( a )   ( b )     F i gur e   10 F F T   a n a ly s i s   o f   ba l a n c e n o nl i ne a r   l o a c ur r e n t :   ( a )   b e f o r e   o p t i m i z a t i o n   a n ( b )   f f t e r   o p t i mi z a t i o n   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       P o w e r   quali ty  impr ov e me nt  of  dis tr ibut ion  s y s tem s   as y mm e tr y   c aus e by   po w e r   …  ( I s mae K ar e e Sae e d)   675   T h e n ,   t h e   S i m u li nk   r un   w i t h   u nb a l a n c e n o nli ne a r   l o a d,   F i gur e   11   s h o w s   c ur r e n t s   c o m pe n s a t i o n   i n   unb a l a n c e n o nli ne a r   l o a d.   T h e   F F T   a na l y s i s   h a ve   b e e n   do n e   f o r   t h e   c ur r e n t   s o ur c e   s i g n a l   a n a l l   h a r m o ni c   o r de r s   h a ve   b e e n   c a l c u l a t e a n m o s t   o f   o dd   h a r m o ni c s   e x c e e t h e   l im i t   v a l ue   a c c o r di n to  E N5 060  a n I E C 61000 - 2 - s t a n da r a s   s h o wn   i n   t h e   F i gur e   12( a ) .   T HD   h a b e c o m e   v e r y   l o a n h a r m o ni c   o r de r s   o f   s o ur c e   c u r r e n r e duc e i n   l i mi t   w i t h   s t a n da r v a l ue s   a s   s h o wn   i n   F i g ur e   12( b ) ,   i s e e n   t h a t   T HD   r e duc e f r o m   16. 03 - 1. 03% .   S o,   t hi s   t y pe   o f   o p t i mi z a t i o n   c a n   b e   c h o s e n   a s   t h e   b e s t   o p t i o n   f o r   o ur   s t udy   c a s e .     Af t e r   t h a t ,   t h e   S i m u l i nk   r u n   w i t h   o c c ur r e n c e s   o f   60%   dr o v o l t a ge s   f r o m   0. 04  to   0. 08  s e c o n a n d   140%   o v e r   v o l t a ge   f r o m   0. 12  to   0. 16  s e c o n i n   t he   s o ur c e   s i de   v o l t a ge .   I t   s e e n   f r o m   t h e   F i gur e   13,   t h a t   t h e   l o a v o l t a ge   f u ll   c o m pe n s a t e by   pr o po s a l   c o m pe n s a t or .   F i n a ll y ,   t he   S i m u li nk   r un   w i t o c c ur r e n c e   o f   t h r e e   t y pe s   o f   f a u l t s   a n o ut a ge   l i ne s ,   F i gur e s   14( a )   a n d   ( b )   s h o ws   v o l t a ge s   r e s po n s e   a n d   c ur r e n t s   r e s po n s e   r e s pe c t i ve ly   a t   o n e - pha s e   t o   e a r t h   f a u l t   o c c ur   t o   th e   s y s t e m .   F i gur e s   15( a )   a n d   ( b )   s h o ws   v o l t a ge s   r e s p on s e   a n d   c u r r e n ts   r e s p on s e   r e s p e c t i v e l y   a tw o - p h a s e   to  e a r th   f a ul oc c u r   t th e   s y s tem ,   F i g u r e s   1 6 ( a )   a n d   ( b )   s h o w v o l t a ge s   r e s po n s e   a n c ur r e n t s   r e s po n s e   r e s pe c t i ve ly   a t   t h r e e - ph a s e   t e a r t h   f a u l t   o c c ur   to   t h e   s y s t e m .     F i gur e s   17( a )   a n ( b )   s h o ws   v o l t a ge s   r e s po n s e   a n c ur r e n t s   r e s po n s e   r e s pe c t i v e ly   a t   o pe n   o n e - ph a s e   o f   n o nli ne a r   b a l a nc e l o a d   po we r   s y s t e m ,   a n d   l a s t l y   F i gur e s   18( a )   a n ( b )   s h o ws   v o l t a ge s   r e s po n s e   a n d   c ur r e n t s   r e s po n s e   r e s pe c t i ve l y   a t   o pe n   t wo - ph a s e   o f   n o nl i n e a r   b a l a n c e l o a po we r   s y s t e m .   I t   s e e n   t h a t ,   a o c c ur r e n c e   o f   f a u l t   n e a r   s o ur c e   t h e   l o a v o l t a ge s   a n c ur r e n t s   a r e   f u l l   c o m p e n s a t e d ,   a n a t   t i m e   o f   l i ne s   o pe n   n e a r   t h e   l o a t h e   s o ur c e   v o l t a ge s   a n c ur r e n t s   b e e n   f u ll   c o m pe ns a t e d   by   pr o p o s a l   c o m pe n s a t o r .           F i gur e   11.   S y s t e m   c ur r e n t s   r e s po n s e   f o r   unb a l a n c e n o nl i ne a r   l o a d           ( a )   ( b )     F i gur e   12.   F F T   a n a ly s i s   o f   unba l a n c e n o nl i ne a r   l o a c ur r e n t :   ( a )   b e f o r e   o p t i m i z a t i o n   a n   ( b )   a f t e r   o p t i m i z a t i o n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.