In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 2 8 1 ~1 2 9 6   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1281-1296     1 2 81     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   R o bust s tability pow er in the tr a nsmission line w i th the use of  a  UPFC  system and neural contr ol lers based  adaptive control        Bo ua n a ne A bdelk rim,  Ya h ia o u i   Merzo u g   L.G. E Laboratory, Depart e ment o f   Electri cal E ngin e e r i n g ,  D r. M o u l ay  Tah er  U niv e rs it y   of  S AIDA ,  A l g e ria       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Dec   1 3 ,  2 018  Re vise d F e b 15,  201 9   A c c e pte d   A pr 3,   201 9       T h e   m a i n  p u r p o s e  o f   t h i s  p a p e r  i s   t o  d e s i g n   a   r e g u l a t o r   w h i c h   e na b l e s   a   po wer  sy st em   t o  t r ack  r ef erenc e   s i g n a ls  p recisely  a n d   t o  be  r o b us t  i n   t h e   pres ence   o f   un ce rt ain t y   o f   s ys tem   param e te rs   a n d   d i s t u rb an ces.  The  p e r f o r m a n c e s  o f   t h e   p r o p o s e d  c o n t r o l l e r s  ( N E W E L M  a n d  N I M C )  a r e   ba se d   neu r al ad a pt ive con t rol   and   s i m u l a ted   on  a  t wo -b us  t es t sy s t em   and   com p ared   with  a   c onventional  PI  c on t r oll e r  with  d ecoupling  (PI- D).  The   s tud i es  a re  p e rform e d  b a se d   on   w e ll  kn own   softwa re   p a c k ag e   M A TLAB/ S imu lin k  too l   bo x.   F lexibl e  Alt e rnati n g   Curren t   T ransm i ssio n   S yst e m   d e vices   ( FACT S)  a re  po wer el ectron i c com p o n en ts .   Thei r f a st res po n s e off e rs  potenti al   b en ef its  f or  power  sys t em  s t a bility   e nhancement  and  a l lo ws  uti lities  t o   oper ate  thei r  tran smissi on   s y s tems   e v e n  clo s er  t o   t h ei r  p h y s i cal  l im itatio ns,  m o r e   ef fici en tl y ,   w ith  i m p ro ved   reli a b i lit y,   g reater  s tab i l i t y   a n d   s ec urit y   than  trad it ion a l  m echan ical  s w i t c hi ng   t e c h n o l o gy.   T h e   m ost   used   c o m p on e n t  o f   F A CTS  sy st ems   i s   t h e   U n i fi ed  P ower  F lo w  Co n t rol l er  ( U P F C ).   A cco rdi n g  to  hi gh   i m port a nce  of   p o w er  f l o w   co nt ro l  in   t rans mis s io n  li nes,   n e w  con t ro llers   are des i g n ed  bas ed o n t h e Elm a n   Recurrent  N eural Net w ork  (N EWEL M)  a n d   Neu r al  I n v erse  M odel   Contro l  (N IM C)  w ith  a dapt iv e  contro l.   K eyw ord s :   FACTS  N e ur al  i n v er se   m ode l  c o ntr o l  neura l  ada p tive   contr o l    PI-D    R ecu rre n t   n e u r a l  n et wo rk  Robus t ne ss   Stabi l ity   S ynt hes i s   UP F C     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Boua na ne  A bd elkr im,     L.G . E La borat ory,  D e p artement   o f Elec trica l  E ngi nee r i n g,  D r .   Mou l ay Ta h er  U nivers ity  o f  Saida , A l g e r ia   BP  138  E n -N asr, ( 20000  S a i d a ) ,  A l geria .   Em ail:  boua na nea b d @ ya h oo. fr       1.   I N TR OD U C TI O N    F o l l o wing   t h e   i ndu st ri a l i z ati o n   a n d   t h e  g r owt h   o f  th e   popu l a ti o n  are  the  first   f a c t o r s  for  which  the  con s um pt io n  o f   e lec t ric a l   e ne r gy  i n cre a ses  re gu larl y.  I n  ad di t i on   w e   li v e   t od ay   i n   th e   era   o f   e l e c t roni cs  a nd  in form atics  a n d  a n y   e x pe nse s   a re   v ery  se nsit i v e  to   d i s t u rb anc e s   t hat   occ u r   o n   t he i r   s up pl ies :   a   l oss  o f   pow er  c a n   cau se  t h e   i nt e r ru p t i on  of  t h e   d i f f e re nt   p ro c e sse s  of   t h e   p r o duc tio n ;   a nd  i n   fron t   o f  c ons ume r s  w h o   a r e   bec o mi n g   m ore  d e ma nd ing  in  w ant i ng  mor e   e ne rgy  a nd  b e st  q ua li ty ,   enter p rises  of   p r o ducti on  o f  electrical  ene r g y   m ust  t h e r efor e  en sur e   t he  r e g ular  s up p l y  of  t h i s  re que st ,  an d  w i t h o u t  i n te rru pt ion,   t hr oug h  a   m e sh  netw ork  an d  in terc o nnec t e d   i n  order   to  p rov e   a   r eliab i lit y  i n   t he i r   s e r vice ;   and  incr ease   t h e   n u m b er   o f  powe r   pla n ts,   li nes,  t ra nsform ers  et c. ,  w h ic h  imp l ies  an  i nc rea s e  of  the   cos t   a nd  the  degr a d at i on  of  t he   n at ural   env i ro nm en t [1 ] .    The   ne t w or ks i ncre ased  c on t i nuo us ly  A nd t h ey bec om es  c om pl e x   a n d  m o re  d iffic u lt  t o  con tro l .  This  syste m   m ust   drive   in  l arge   q u a nti t i e s  of  e ner gy  in  t he  a bse n c e   of  c on tro l   d ev ice s   a nd   s o p h i st ica t e d   a de qua t e ,  a  l o t   o f   p ro ble m s  ca n  occ u r  on   t h i s  ne t w or k  suc h   a s :   t he  t ra nsi t   o f   t h e  r e a c t i v e   p o w e r   i n  e x c e s s   i n  t h e  l i n e s ,   t h e   hol lo w   of  v olt a g e   b et w e e n   d i f f e re nt   p a r t s   o f  th e  ne t w o r k…et c .   a nd  t h i s   f ac t  the   p o t e n tia l   of  t he  in t e rco n n ec t i o n  of  t h e   ne tw or k w i ll n o t o p er a t e   pr ope rl y. U p to  the  en d  o f the   e i g h ties, th e   e l e c t rica l   ne t w orks  w e r e   c ont r o lle d  b y   e lec t r o me chan ic a l   d e v i c e s   h av i ng  a  resp onse  t i m e   o f  the  m o re  o r  les s   l ong,   coils  of  in duc ta nce   a n d  Ca pa ci t o rs  s w itc he d  by   c irc u it  bre a k e r s  for  t h e   ma i n te na nc e  of  t he  v o l tage   a n d   t he  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 281  –  1 2 96  1 282 m a na gem e n t   o f  t h e   r e a g e n t  [ 2 ,   3]   . H o w e ve r ,   p r oble m s  of  w e a r   a s   we ll   a s  the i r   sl ow  a c tio n  d o es  n o t   a llow   t o   o p e r a t e   t h e s e   d e v i c e s   m o r e   t h a n  a   f e w   t i m e s  a  d a y ,   t h e y  a r e  t h e refo re  d ifficult  t o  use  fo r   a  co n t i n uo us  c on tr o l   of   t he   f l o w   of  pow e r .   A n o t he r   tec h n i q u e   of   a dj us tme n t   a n d  c o n t r o l   o f  r eac t i ve   p o w ers,  t e n sio n s  a nd  tr ansits   of   p ow er   u si ng   t he  p ow er   e lec t r onic s   h a s   m ade  it s  e v i d e n c e .    The  s o lu ti o n   t o   t h e s e  pr o b l em s  is  t o  i m pr o v e   the  c o ntr o l  of  t he   e l e c t rica l   s y s t e m s  alre ad y   i n   p lace .  It   is  n ece ssa r y  t o   e q u ip  t he se  s y s t e ms  o f  a  c e rt ain   de gre e   o f  flex ib il it y   all o wi ng   t h e m  t o   b ett e r  ad ap t  to   t h e   n e w   r e qu ir em ents.   The   r a pid  de vel o pme n t  o f   t he   e lec t r o nic   pow er   h as   h a d   a   c on si de rab l e  e ffe ct   i n   the  i m p r ov e m e n t   of  t h e  c on dit i ons  f o r   t he  f un ct io nin g   o f   t h e   e l e c t r i c a l  n et wo rk s i n  th e   p erfo rma n ce  o f   th e  co nt rol   of   t he i r   s e t t i n g s   b y  the  i n t r od uct i on   o f   c o n t r o l   de v i ces  o n   t h e   b a s is  o f   c o mpone n t s  of   E l e ctr o n i c  P o w e r   ve r y   a dva nce d   ( G T O ,   I G B T)   kno w n   u n d er   t he   a cr on ym   f a c ts:  " f le x i b l e  a l t er na t i n g   c ur r e nt   t r a nsm i ss i on  sys t em s” .  The  co n t r i bu ti on  of  t h i s  te ch no l o g y   " F A C T S "   [ 4- 6] for   t h e   com p an ies  of   t he   e l e ctr i ci t y   i s  to  o pe n  ne w   pr o s pec t s  for   c o n t r o l l i n g   t h e  f l ow   o f  p o w e r   i n  netw or ks  a nd   t o  inc r ea se  t he  c a p ac i t y  used   e x i s t ing   l i ne s   s i m i l a r   t o  e x t e n s i o n s   i n  t h e   l a t t e r .  T h e  U P F C  c o n s i s t s   o f  t w o  v olt a g e -sou rce   i n v e rt ers  wi th   f u lly   s wi tch a bl e   e l e m e n ts  ( G T O ,   I G B T)   t ha t  ar e   conne cte d   t hr ou g h   a   c om m on  co nt i n u o us  l i nk  ( D C- li nk)   F igur e  1.   O ne,  M ount e d   i n   shu n t ,   c al l e d   S T ATC O M   (S t a tic   c o m p e nsa t o r),   i n j ect s  a n   a lm ost  sin u s o i d a l   c urre n t   o f  ad j u s t ab l e   m a gni t ude.   Th e  sec o n d ,   m ount e d   i n  ser i es,   ca l l e d   S S S C  (S t a ti c   S e r ies  sync hr o n ous  c om pensa t or ) ,   i nj ec t s   i n   se r i es  a n  a l m o st  a l t e r na t i ve  v ol ta ge  w i t h  a n   a djus ta ble  a m p l i t u de  a n d   p ha se   a ng le  i n  t h e   tr ansp or t  line .   E a c h   in ver t e r   c a n   s wa p  t h e   ne cess a ry  r ea cti v e   p o w e r  loca l l y,  a n d   p r o duc e  t h e  ac t i ve   p owe r   a s  a  re sult   o f  t h e   seria l   in jec t io n  of  a   v o l t a ge.   T h e  b a sic   fu nc ti o n   o f  t h e  sh un t  in v e rte r  (In v e rter   1 )  is  t o   supp ly  o r   ab s o rb   t h e   a ctiv e  pow e r  r eq uest e d   by  t h e  se r i a l   i n v e r ter   ( I nve r t e r   2 )   t h r o u g h   t he  c om m on D C  c onne c t io n.  I t   ca n a l so   p r o d u ce  or  a b sor b   r e acti v e   pow er   a s  r e qui r e d   and  pr o v i d e   vol ta ge  s u ppor t  a t  the   netw or k  co nne c t i o n   poin t   [ 7,   8 ] .           Fig u r e 1 .  Basic circu it co n f i guratio n   of  a U PFC      2.   MO DELI N G   O F  A U PFC   S YSTEM   The  e q u i va le nt  c i r cui t   o f   a   UP F C   s ystem   is  s how n  i n   F ig u r e  2.   w her e   t he   s e r ies  and  sh u n t  i n ve r t er s   a r e r e pr esented   by  v o lta ge   s o u r ce s  vc   a nd v p  r espec tive l y.   T he  tr ansm i s si o n   l ine  is m ode l e d [9- 13]  as a se r i es  co mb in ati o n   of   r es i s t a n c e   r  an d   i ndu ct a n ce   L .  T h e   p a ra me t e rs  r p   a nd   L p  r e pr ese n t   the   sh un t  tr an sf or me r   re si s t a n ce   a nd  l e ak ag e  ind u c t a n c e   r es p ecti v ely .   T h e   non   l in ea ri ty ’s  c au s e d   by   t he   s wi t c hin g   of   t h e   se mico nd uc tor   de vice s,   t r a nsf o r m er   s a t ur at i on  an d  c o n t r o ll e r   t i me   d el a y s  a r e   n e gl ecte d   i n   t h e  eq uiv a l e nt  ci r c uit  a n d  it  i s  assum e d  that  t he  t rans m i ss ion  sys t em  i s  sym m e trica l .   T h e  sim p l i fi e d   c ircu it  of  t he   U PFC  c o n t r o l   an d  c o mpe n sa tio n  system   i s  show n  i n   F i gur e  2.           Fi g u r e 2 .  E q u iv a l ent   ci rc ui t   of  UP F C   sy st em      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       R obus t st a b i lit y  power  i n   t h e tr ansm i ss io n l i ne w i t h  t h e use  of a  U PFC  … (Bou an a n e  Ab delk rim )   1 283 Th e  mod e li n g   o f  th i s   c i r cu it  i s   b a s ed   o n   h ypo th e s es   s imp l i f y i ng .   Th e  dy na mic  e q uat i o n s   o f  th e   U P F C   a re  d iv ide d   i nt o  thre e  sys t em s  of  e q u a tio ns.   B y   p e rform in g   d - q   t ra nsf o rm atio n,   t h e   c urrent  t h r o u gh  t h e   transm i s s i on l i n e c a n  be de s crib e d   b y the  fo l l ow i ng e q ua tio ns.                                      ( 1 )     S i milarl y,  the shu n t  in v er t e r c a n  be de s cri b e d   b y :                                      ( 2 )     By   t h e   u se   o f  p o w e r   b al an ce  i f   o n e   n eg l e c t s  t h e  lo ss es  o f  t h e  i n v erte r  i t   i s  p o ss ible   t o  expr ess  th e   con t in uou s  vol tage  b y :                        ( 3 )     The   DC-l in k ca paci t o r  C   must be   selec t ed t o   be  lar ge e no ugh  to m i n im ize  vo ltage  tra nsie nt s       3.   CONT ROLLER D E S IG N   Th e  con t r o l   sys t em  o f   t h e  UPFC   c o n s i s t s   o f   th e  shun t   i n v e rt er  w i t h  the   c o n t r o l   c i rc u i t   [14- 17]  a s  w e ll  a s   t he   s e r ies  i n verte r .  First,  w e  j u st i f y   t h e  p o ss ib i lit y  of   s ep a r a t i o n  of   t h e   t wo  c on t r o l   c i r cu it s   and   si m i larly   w e   a r e  i n t e r este d in  the  a dj ustm ent   of   t he inve r t er f or the   a dd iti o n al   v o l tage  an d   mor e   p a r t i c u la rly t o   the se t t i ng o f   t h e  a cti v e a n d re acti v e  p o wer  transm i t ted.   The n   w e  w ill  deve l op  t h e  d i ffe r ent  se t t i n gs  c on side red  in  t his  st ud y  a nd  w e   w il l  s how   t he  t ra nsie n t   beha v i or of t h e   c o n t r o l circ u i t s   u s i n g   a   s imul ati o n  o f   t he reg u l a to rs  c on si d e re d   i n   t h e   a djust m e n t   of   t h e   c l o sed  lo op  U P F C   s ystem   i n   o rde r   t o  impr o v e  the   pe rfor ma nces   i n  the  ca se  o f  acti v e  or  r e acti v e  p o wer   c h ange. ,   (cha n g e  o n e   o f   t he thre e   p ara m e t e r s of  t he l i n e) .    3.1.   PI d ecoupling   cont rol (PI- D)   The   o b j e c t i ve   o f  usi ng  t h e  P I -D   i s  to  p ro v i d e   i n d e p en de nt  c on tr o l   o f  a c t i ve   P   a nd  r eac t i ve   Q   pow e r   f l o w  i n   t h e   s y s t e m  f o r  f i x e d  v a l u e s   o f  V s  a n d   V r.   Th is  c an  b e  ac h i e v e d   b y  p r o p erly  c on tro l l i n g   t he   s e r ies  in j e c t e d   v o l t a ge  o f  the  UP FC.  The  vo lta ge,   curr ent  an d  p o wer   fl o w   a re   r e l a t e d   t h r ou gh   t h e   f ol l o w i ng   equa t i o n s :             ( 4 )              (5 )     With        a nd          The   pri n c i p l e  of  t h i s  c o n t ro l   strate gy  is  t o  con v er t  t h e  m e a s ur ed  t hre e   p hase  c urre nt s   a n d   v o lta ge s   i n t o  d -q  v a l u e s a n d   t h e n  to   ca lc u l at e   t h e cu rren t  re f e r en c e s   a n d m e a s ured  v o l tage s  as  f ol low :     ∗   ∗   ∗  ∆    ( 6 )       ∗   ∗   ∗  ∆    ( 7 )     With  ∆     ( 8 )     A c cordi n g  to   t he   s ystem   of  e q u at i o n s   ( 1)   o r  (2),   one   c an  h ave   t h e   s y s t e m  con t a i ns  a   c oupl ing   betw ee n  t h e  r e ac tive   a n d  a c t i v e  c u rre nt  I d  Iq.   The  i n te rac tio n  be t w e e n   c urre nt   c a u se d  by  t h e  c o upl i n g  term   (ω ) F i gure  3.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 281  –  1 2 96  1 284     F i gur e  3.   Co ntr o l  de si g n   w it h  P I   c or r e ctor       To  b e  a b le   t o   lea d   t o  a   rel i ab le  c omm a nd  o f   t he  s ys te m ,   it  is  i nd is pen s ab le  t o  pr oce e d  t o   a   de co u p l i ng  of  t he  t w o   c om p one n t s.   T he  d e c ou p lin g  o f   t w o   l o o p s  i s  o b t a i n ed  b y  su b t ra ct ing  t h e  ter m   ( )  t h r o u g h  a  r e a c t i o n   a g a i n s t .  I t   i s   t h e n   c o n d u c t e d  t o   a   r u l e  w h i c h  pr o v i d es  a   c om m a nd  w i th  d e c o up l i n g   ( PI - D )  of   t he  c ur r e nts  I d  an d  I q   w i t h  a   m odel  w h i c h  c a n  be   r e w r itt e n   i n  the  f o ll ow in g  for m :        1                    1                  ( 9 )     The des i gn of  t he co n tr ol  s ys te m  m u st be g in   w ith the   s e l ec tio n  of   v ari a bl es  t o   a d ju st   a nd   t h e n   th a t   o f   the   co n t ro l  va riab les   a n d  t h ei r  assoc i at i o n   wit h   v ar i a ble s   s et.   T her e   a r e   v ar ious   a d j ust m ent  te c h n i qu e s   w e l l   su ite d  t o   t he  P I   contr o l l er .   The  str u c t ur e  of  t he   P I   con t r o l l er   i s  r e pr ese n t e d  b y   t he   f ir s t   b l o c k   d ia gr am     o f  Figu re 4 .           F i gur e  4.   Adjustm e n t  struc tur e  of  the P I   t ype       In   c o n t r ol ,   we  o bt a i n   t h e   f o l l o w i ng   c ont rol l er,  d e p e nd ing   on   t h e  d a m p ing   c o e f fi ci en t   ξ  and   th e   f r e que n c y    :     ( 10)     Ther e  ar e   tw o   w e ll- k now n  em pi r i c a l   a p p r o ac hes  pr op ose d   by  Zie g l er   a nd  T i t  f o r  dete rm ining  th e   op t i ma l   par a m e ter s   o f  t h e  P I  c o n tr o l ler   Tabl e  1.      Tab l e  1.   O pt im al  p a r am ete r s  of   t he  P I   contr o l l e r .   T yp e  of  K p T i K P I   0 . 45K cr 0. 83  P cr 0      The  m e th o d   Z i e gler - N ich o l s  [ 18]   u se d  in  t he   p r e se nt   a r t ic le   i s  base d   on  a  tr ia l  c ond uc t e d   in  c l o se d  lo o p   w i t h  a   s i m p le  a na log y   p r o por ti ona l  c o n t r o l l er .   The  gai n   K p   o f  t h e   r e gula t or   i s  gr adua l l y  inc r ea sed  u n til   the  s t a b il it y  l i m it,  w hich  i s   c h ara c ter i z e d   by  a  ste a d y   osci l l a ti o n .   B a s e d   o n   th e  re su l t s  ob t a in e d ,  th e   pa r a m e ter s   o f  the   P I   c ontr o lle r   give n  by  Ta bl e   2.      2 2 N i N p k a k  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       R obus t st a b i lit y  power  i n   t h e tr ansm i ss io n l i ne w i t h  t h e use  of a  U PFC  … (Bou an a n e  Ab delk rim )   1 285 Tab l e  2.  P a r ameter s  of  t he  PI c o n t r o l l er  in o u r  syste m   Pa ra m t K i  ω   K p  ξ  Val e as  2 0 . 000  3 1 4 . 15 6  0 . 4 5   0 .2 00      a.   Perform a nce  evalua t ion   S i mulat i o n  ar e  pe rfor me d  a  P e nti u m   P C   u n d e r   M A TLA B / S i mul i n k  so f twar e  pr ogram .  The   transm i s s i on  l i n e  a n d  the  U P F C   ( t w o  i n ve r t ers)  s yst e m  are   imple me n t e d   w it h   si m u l i nk   b loc k s.  F or  eac h  o f   t h e   c o n t r o l   s y s t e m s ,  a  s i m u l a t i o n   m o d e l   i s  c r e a t e d  w h i c h   i n c l u d es  t he   r eq uire d  P W M.  T he   p ara m e t e r s  of  t he   si m u lat i on  m o del  are   se le cte d   t o  be  e q u a l   t o  t h e  par a m e ters  o f  a  la b o ra to ry  U P F C   m ode l  [19],   [2 0]  w hic h   a re   liste d  in  T ab le  3 .      Ta b l e   3.  The  p ar am eters  of th e   l abora t ory  U P F C  m odel   P a r a m e t e r   n a m e   S ym bol   V al ue  U nit  Ne tw or k  volta ge  V r  220   V   V o l t ag e   o f  t h e  r ec ei v e r   Vs   2 2 0   V   D C   volta ge  V dc  280   V   N e twork  fr e que ncy  f  50   H Z  Th e   cap aci t y  o f   t h e   co mm o n   c i r c uit DC  C  2  m F   I n du c t an ce 1   L 1   1 . 125   m H  Re sist a n ce  1   R 1   100   Ω   I n du c t an ce 2   L 2   1 . 125   m H  Re sist a n ce  2   R 2   100   Ω       b.   Simula tion  resu l t s ( s ystem U P F C   with  PI dec o upl i ng  cont ro l)  The  resul t   o f  t h e   simula ti o n  is show n in  F i gur e  5.          F i gure   5.   Currents  waveform s   I sa ,  I sb   a nd  I sc   (A ) .       The   t e s t   r ob us tne ss  i s   o bserv e d  tha t   t he   0 . 4   s   a n d   0 . 6   s   m ome n t s  cau se   a n  al most   zero   v a ri ati o n  con s i d ere d   a s   a   d i st urba nc e  of  a c t ive   an d  re acti v e  power   F ig ure   6   due   t o   t h e  in t e rac t ion   be tw e e n  th e   tw o   pow er s.  The  contr o l sy stem  ha s   a   f ast-dy na mi ca l   respo n se  a n d  th e   sam e   i n  D C  vo l t a ge  F i gure  7.                0. 35 0. 4 0. 4 5 0. 5 0. 55 0. 6 0. 65 -2 -1. 5 -1 -0. 5 0 0. 5 1 1. 5 2 C u rr e n t s   I s a,I s b  an d  I s c   ( A ) t( s ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
          IS S N : 208 8- 869 4   Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 : 1281 –  1 2 96  1 286   (a)     (b )       (c)     F i gure  6.   P o w e rs re s po nse s  o u r   s ystem   w ith P I-D :   (a).  a t+ 3 0 %   of  X L, (b). at  X L  a nd (c ).  a t - 30% of X L           F i gure   7.   D C  vol ta ge       B y   i n t r o duc i n g   pert urba t i o n   F i g ure   8  dura t i o n  of  25  ms  a n d   a m p l i t u d e  1 . 5  t o   t e s t  a g a i n  s t a b i l i t y   o f   our sys tem .   A s c a n be  see n, the  contr o l l er  ( P I -D ) re jecte d   t he   e x t e rna l   p ert u rba t i o n qu i t e r a pi dly.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ro bus t  sta b i l ity   po wer  in  t h e   tr a n sm iss i on l i ne   w i t h  the   use  of  a  U PFC …  ( B ou an a n e Ab delk rim )   1 287     F i gur e   8.   System  r espon se in  the   pre s ence  o f  exter n a l  d is tur b a n ce       3. 2.   Neura l   a da p t iv e co nt ro l  Cur r ent l y   the   adap t i ve   c ontrol   i s   o f  a  gr eat  i m p o r t a nce   in  t he   f i e l d   of   c on tr o l .   T h is   c om ma nd  i s   dom i n a n t   in  s y s tem s   t ha t  pre s e n t  uncer ta in ti es,   st r u c t ura l   d is t ur ba nce s   a n d   c h a nges   in   t he  e n v ir onm en t.   T h e   ma i n   o bj e c t   o f   t h e   a dapt i v e   co nt rol   i s   t h e   s yn th e s i s   o f  th e   ac t   o f  a d a p ta t i on,   f or   t he   a u t om ati c   a d j us tm ent  in  r eal  tim e  o f   t h e   r e gul a t or s  of   t he  c on tr o l   l oops  i n  or der   to   a c hie v e   or   m a i n t a i n  c e r t ai n  l e ve l  of  p e r f o r m anc e   w h e n  t h e  p a r a m e t e r s   o f  t h e  p r o c e s s   t o  o r d e r  a r e   d i f f i c u l t   t o   d e term ine  or  v a r y  wi t h   tim e.   T he  i n t er est  of  t h e   a d ap t i ve   c o n t r ol   a p p ea r s   m ai n l y  at  t h e   l e v el  o f  d i s t ur ba nc e  pa r am e t r i c ,   t ha t  is  t o  sa y  a r e  ac t i n g   on  t h e   c h ar a c ter i s t ics  of   t he  p r o c e ss  to  o r d er ,   di s t ur ba n c e,   a ct  o n  t h e  var i a b le s  to   r egula t e  or   t o  or de r .   T he   i nte r e s t  o f   t h e  ad apt i v e  co nt rol   app e ars  mai n ly   a t   t h e  l e v e l   o f   d i s t u rb an c e   p ar am etric,   t ha t  i s   t o  say  ar e  ac tin g  o n   t h e   c h ar a c ter i s t ics  of  t he  p r o cess  to   o r d er ,   d i s t ur bance ,   a c t   on  t h e  va riab les  t o   r egu l ate   or  t o   or der.   F i n a l l y ,   t h e   co mb in ati o n   of   t h e   a d a pt iv e   c o nt rol   wit h   o t h er  t yp e s   o f   con v e nt i ona l  c o m m a nds  o f  the   a u tom a t i c  ha s  bor n e   f r u i t   a nd  ha s  been  t he  s o u r c e  of  m an y  j o b s .   The  a d a p t i v e   l a w s  i mp la nt ed  i n  the  i d eal   c a s e  cou l d  le ad  t o   in sta b ili ty i n t h e  ca se  of exte rnal d is t u rban ce s bou n d e d .   I n   t h i s  ar t i cle  w e   p r e se nt  t he   A djustm en t  m e tho d   p r o p o se d  f o r   t h e  U P F C ,  f a v o r i n g   t h e   c l a s s i c a l   a ppr oac h   b a s e d   o n   ne ur o n s  n e tw or ks.   N e ur a l   N etw o r k   i s  tr aine d  b y  ada p t i ve   [ 2,   1 9- 25]   t he   n e t w o r k   ‘ l e a r ns’   how   t o  do  ta sks,   p er for m   f u n c t i o n s   b ase d   on  t h e   da ta  g ive n   f or   t r ai n i n g .   The  k now le dge   l ear ne d  d u r i ng  tr a i ni n g   i s  s t o r ed  i n  t h e  s y nap t ic  w e i g h ts .   The  sta ndar d   N eur a l  N e t w o r k  s t r u c t u r e s   ( f e e d  f o r w a r d  a n d   r ecur r ent)  ar e   b o t h u s e d   t o  m ode l the   U P F C  system .  The m ain tas k of th i s   pa per   is t o  de sig n  a  n e u r a l ne tw or k   c o n t r o ller   whic h  kee p s  the  UPF C   s ys t e m   sta b il i z e d .  Elma n ' s  netw or k  sa id  h i d den la yer   n e t w or k  is  a   r ec ur r e n t   ne t w or k  F i g u r e   9 ,   th us  b et ter   sui t e d   f or   m odel i ng  d yna mi c  sys t e m s .  His  cho i ce  in  t h e   n eura l   c o n t r o l   b y   s ta t e   f eed ba c k ,   i s  j u st if ied  b y  i ts r o l e,  th i s  ne tw or k  ca n  be  i n t e r p r et ed   a s   a   st a t e sp ac e   mod e l   no nl i n ea r.  L ea rni n g   by  ba ck  p r opa ga ti on  al g o r i thm  sta ndar d   i s  the  la w   used  f or   i de nti f icati o n   of  th e   U PFC.           F i gur e   9.   S t r u c t ur e  of  t he  E lm a n   n etw o r k       3 . 2 . 1 . N e ura l  a da p t iv e  co nt ro l b y  sta te sp a ce U PFC  S y s tem  w i th  E RNN ( NAC S S S-ERNN)  The  in t e grat io n  o f   t he se  t w o   a p p roac h e s  ( n eura l   a d a p t i ve   c o n t r o l )   [ 2 6 ,   27] .   i n   a   s in gle   hy br i d   str u c t ur e ,   t ha t  ea ch  b e n e f it  fr om  t he  o t h er ,   bu t   t o   c ha nge   t he   dyna mic   b e hav i or   o f  t h e   U P F C   s ystem   w a s   a dde d  a g a i n s t   a  r e a c tion  ca l c ul a t e d   f r o m   the   state   vec t or   ( st at e   spac e)  F igu r e  10.      Inp u t  la ye r- H i dde n  l a ye r - O u tput  l a y e r     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 281  –  1 2 96  1 288     Fi g u re  1 0 .   Dia g ram   of a UPFC co ntro l b y   s ta te feed ba c k       The  st a t e   f eed b a ck  c on t r o l   i s  t o   c on si der   the  pr ocess  mode l  i n   t h e f o rm  o f an e qua t i o n  o f  sta t e :     X ∗ t A   x   t B   U t   ( 11)     A nd  o b ser v a tio n  equa t i o n :     Y t C   x t D   U t   ( 12)     Whe r e  u  ( t )   i s   t he   c on tr o l   v e c t or ,   x   ( t )   t h e   s t ate   ve c t or ,   an d   y  (t )  t h e  out put   v ect o r   o f  di me n s i o n   fo r  a  di scr e te  s ys tem   to  t he   s am p lin g  pr oce s s  par a me ter s   T e   a t tim es of T e  sample  k  are  f o r malized  as  f o llo w s :      X t 1 A  X t B   U t   ( 13)     Y t C  x t D  U t   ( 14)     T h e   sy st em  i s   o f   o rd e r   1 ,  so   i t  re q u i r es  a   s in gl e  st at e   v a ri ab l e  x .   t hi s  st at e   v a ri abl e   r epres e n t s   th e   ou t p u t   o f  an  i n t egr a t o r   a s   s how n  in  F ig ur e  11.   x ( t )  =  y ( t )   x *  ( t )  =  y * ( t )             F i gur e   1 1 .   Bl o c k  dia g r a m  of  t he   s ta te  r epr e senta t io n  o f   t he   U P F C       The  t r ans f e r   f unc t i on  G s Y s U s ⁄   o f   o u r  p ro cess UP FC  c an  b e wr i tten   as:    G s    ⁄   ( 15)     We   d ed uc e  t h e   equa ti on s  of   s t a te  r epr e senta t i on  o f   t he   U P F C :       ∗      ( 16)     W ith :   U t e t k   x t      Let:  X t 1     x t   e t   ( 17)          ( 18)     The  dy nam i cs   o f  the   pr oces s  cor r ec t e d  b y   sta t e  s p ac e  is  p re sen t ed   b ase d   o n   t h e  c h a r ac t e ri stic  e qua t i o n   o f the   m a trix [A d  -   B d  K ] ,   w h e re K   i s   th e matrix   s ta t e  sp a ce-cont r o l l e d  p ro ces s .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ro bus t  sta b i l ity   po wer  in  t h e   tr a n sm iss i on l i ne   w i t h  the   use  of  a  U PFC …  ( B ou an a n e Ab delk rim )   1 289 Ou r  s y stem  i s  d e scrib e d   in  matrix   fo rm  i n   the  s t at e sp ace:     W h ere:   ∗       ( 19)         , 1 0 0 1 , 10 01  , 00 00    ,   ,       a.   U PFC sy s tem  ident i f i ca tio n   u sing   ernn(N E WEL M )  The  id en t i fica tio n  m a ke s  it  p o ss ible   t o  obta i n   a   m a t h em ati cal  m od e l   t h a t   r e p r es en t s   a s  fai t hf ull y   a s  pos si b l e   the   d yna mic   beha v i or   o f   t h e   pr oc ess  [ 2 8] .   A   p r ocess  i d en t i f i e d   w i ll  t h en   b e   cha r ac t e r i zed   b y   t h e  str u c t ur e   of   t he   m ode l,   o f  its  o r d e r   a nd   b y   t h e   va lue s   o f  the   S etting s .   I t  is  t h e refo re,   a  c o ro ll ary  of   t h e   p r o cess   sim u la ti on  f o r   w h ic h  one  u ses   a   m odel  a nd  a  set  of  c oe ff ic ie nt s   i n  or der   t o   p r e dic t   t he  r espo nse  o f   t he  s y s tem .   T h e   f i g u r e  s h o w s  t h e  n e t w o r k  E l m a n  c o n s i s t i n g   o f  t h r e e  l a y e r s :   a   l a yer   of   e n t r y ,   hi d d e n   l a y er   a nd  a   laye r   of  o ut put .   The   l a yer s   o f   en tr y  a nd  e x it   i nt e r fe r e   w i t h   t h e   out sid e   e nvi ron m e n t ,   w hi ch   i s  n o t   t h e  c a s e  fo r  the i n t e rm edia t e   l ayer   c a lle d  h i d d e n   l ayer .  In  t h i s  d i agr a m ,   t h e   e n tr y  o f   t he netw o r k  is the com m a nd  U   ( t )   an d   its o u tp ut   i s   Y  ( t ) .   T h e  v ecto r  o f  state  X  ( t )  fr o m  th e h i dd en   layer   is  i nje c te d  int o   t he   i n p u t  layer   F i gur e  12.           F i gur e   1 2 .   S t r u ctur e  of  t he   N EWEL M      The  s t a t e  ve ct or  X   ( t)  from  t h e  h i dd en  l aye r   i s  in jec t e d   i n t o  t he  i np ut  l a y e r .   We  d e duc e  t h e     fo llow i n g  e qua tio ns :     X t W  X t1 W  U t 1   ( 20)     Y t W Xt   ( 21)     W h e r e ,  W h ,  W r   e t  W o   a r e   t h e   w e i g h t  m a t r i c e s .   E q u a t i o n s  a r e  s t a n da rd  d escr i p t i ons   o f  t h e  sta t e   spac e  o f   d y n a m ica l   s ystem s .   The   or der   o f   t he  s ys t e m  de p e nd s  o n   the   n u m be r   of  s ta tes  e qua ls  t he   num ber   of  h i dd e n   l ay e r s.   W h e n   an   i np ut-o ut put   d at a   i s   p rese nt e d   t o   the   n e tw or k  a t   i t e r a t i on k  s quar e d  er r o r   a t   t he ou t pu t  of   t he  n e t w o r k   i s  de f i ned  as :        ( 22)     Fo r t h e   wh o l e trai ni ng  d a t a u   (t ), y d  ( t)   d e   t  = 1,   2 …  N ,   t he   s um me d  squar e d  e r r o r s   i s:       ∑    ( 23)     The  weig h t s  are   m odifie d  a t ea ch  t im e  ste p  for  W 0  :                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 281  –  1 2 96  1 290        .    ( 24)     For   W h   e t Wr,            .    .           . .   ( 25)           .    .           . .      ( 26)     The  l a tt e r   w e  obta i n:          1       ( 27)     Eq uat i on  s how s  t h a t   t her e   i s  a  dy nam i c  t r ac e   of   t he  g r a d i e n t .   T h i s  is  s imilar   t o   b ac k  pr opa ga t i o n   thr o u g h  tim e. Beca use the  g e ner a l  e x pressi o n  for  weig h t m o d i fic a t io n  i n   t he  g r a die n t   des c e n t   me t hod  is:          ( 28)   The  d yna mic   back   p r opa ga ti on   a lg or i t h m   u se d  t o   i de n t i f y  a   sta t e  s p a c e  m o d e l   o f   t h e  U P F C   f o r   N E WEL M   ( Elm a n  netw or k)   can  b e  summ ariz ed  a s  fo l l ow s :          ( 29)       .     ( 30)       .       ( 31)     I f   t he  d e p en de nce  of   X   ( t - 1)   o n  W i  i s   i g n o r e d ,  t h e  ab ov e  a l go ri th m  d e grad e s   i s  t h e   sta n d a rd   b ac k  pr opa ga t i o n   a l gor it hm:           1   ( 32)           F i gur e   1 3 .   UP F C   s y s te m   p r e s e n ta t i o n   w i th   s ta te   s p a c e   a n d   ( E RN N - N E WE L M )       b.   Estima tio n  o f the  p a ra meter s   The  in pu t  u s ed   o f  t h e  Ec hel o n  t ype,   is  e nv i s age d   f or   i de ntif ic a tio n  sys t e m s  [13] .   I t   i s  ob v i o u s  th a t   the  e n t r y  is  b et t e r   tha n   o n  t h e   ot her   ( r ail,   S inuso i d……)   f r o m   t he   p o i n t   o f   vie w   o f   t h e   i d e n t i f ica tio n.   I n  or de r   to al l ow   a n id e n t i fica t i o n   b y   e n tr ies t o   e xc i t e   th e  ma ximum   of  th e   mo des  of   t h e   s y s t e m  wit hou t  too   di sr u p t   i t s   nor m a l   o p er at i o n,   i f   it  w a nts  to  p u l l  a  l o t   of  i n f or m a tio n,   i n   par tic u l ar   t he  e xci t e  i n   t he  e ntir e   fr eq ue nc y   ban d   in tere sti ng,  o n e   u ses   i n   g e n e r al  a   v ar iat i o n   i n  the   ni che  m a r k e t   o f   p se ud or an do m  bina r y   s eq uen c e     ( P RB S )  S uper i m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.