I n t e r n at i on al   Jo u r n al   o f   P o w er  E l ect r o n i cs   a n d   D ri v e   S y s t em   ( IJ P ED S )   V o l .   11 ,   N o .   2 ,   J un e   20 20 ,   p p .   8 59 ~ 86 9   IS S N :   208 8 - 86 94 ,   D O I 10. 115 91 / i j p e d s . v 11. i2 . p p8 59 - 8 69             8 59       Jo u r n al   h om e pa ge h t t p : / / i j p e d s . i a e s c o r e . c o m   I n t e gra t i o n of   S TA T C O a nd  E S S f o po w e r s ys t em  s t a bi l i t i mp ro veme n t       I br a hi m   A l h a m r o uni 1 ,   R a sy i d   Ism a i l 2 ,   M o h a med   S a l em 3 ,   Ba z i l a h   I s m a i l 4 ,   A w an Ju s oh 5 ,   T o l e   S ut i kno 6   1,2, 4   E l e c t ri c a l  E ngi ne e r i ng S e c t i on,  U ni ve rs i t i   K ua l a  L um pur   Bri t i s M a l a ys i a n I ns t i t ut e ,  M al a y s i a   3   S c hool  of  E l e c t ri c a l  a nd  E l e c t ro ni c   E ngi ne e ri ng ,  U ni ve rs i t i  S a i ns  M a l a ys i a ,  M a l a ys i a   5   S c hool  of  E l e c t ri c a l  E ng i ne e ri n g,  U ni ve rs i t i  T e k nol ogi  M a l a ys i a Ma l a y si a   6   D ep ar t m en t  o f  E l e ct r i cal   E n g i n eer i n g F a c ul t y  o f Indus t ri a l   T e c h nol ogy,   U ni v e rs i t a s  A hm a d  D a hl a n,  Indon e s i a       A rt i cl I n f o     A B S T RA C T   Ar t i c l e   h i s t o r y :   R ecei v ed   No 8 ,   20 19   Re v i s e d   J a 4,   2 020   A ccep t e d   F e b  1 4,   2 020       T he  pow e r  s ys t e m  e n t e rs   a  s t a t e   of vol t a ge   i ns t a b i l i t y  due  t t he  i na bi l i t y of   t he  pow e r  s ys t e m   t o  m e e t  t h e  d e m a nd  for   a c t i v e  pow e r  a nd  re a c t i v e  pow e due  t o  t h e  i nc r e a s e  of s ys t e m   l oa d.  In  orde r  t o  s t a bi l i z e   t he  pow e r   s ys t e m ,  t he   in s ta ll a tio n  o f   S TA TC O M  a nd E S S  ne e ds  t o  be  p e rform e d.  T he  m a i n   obj e c t i ve  of  t hi s   pa pe r   i s  t o  i de nt i fy  t h e  s ui t a bl e  s i z e   a nd  l oc a t i on of   S T A T CO M  a nd E S S  for pow e r s ys t e m  s t a bi l i t y i m p rove m e nt .  F i rs t ,  t h e   IE E E  14  bus  s ys t e m  w a s  s i m ul a t e d us i ng D I gS IL E N T  s oft w a re  i n  i d e a l   c ondi t i on .   T h e n,  t he  s ys t e m  l oa d a bi l i t y w a s  i n c re a s e d up t o 200 % of i ni t i a l   va l ue  t o  l oc a t e  t he  w e a k e s t  bus .  T hi s  s t udy  i n c l ude s  t he  a pp l i c a bl e   l oc a t i on   a nd s i z i ng  of  S T A T CO M  a nd E S S  t ow a rds  i m provi ng po w e r s ys t e m   s ta b ili ty .   Th e  r e s u lts  s h o w e d  th a t th e  a p p lic a tio n  o f S T A T CO M  a nd E S S   w i t h t he  m os t  r e l i a bl e  s i z e  c a i n c re a s e  t he  bus  v ol t a g e  (p. u  a nd  k V ) of IE E E   14 bus  s ys t e m  t hus   i m pro vi ng t h e  pow e r s ys t e m  s t a bi l i t y .  F or   re c om m e nda t i on ,  t h e  pow e r  s ys t e m  s t a bi l i t c a n  be   i m prov e d b y i ns t a l l i ng   mu ltip le  S TA TC O M  a n d  ES S  a t  ot he r l o a d bus e s  a nd a ppl y i ng a  c ont rol l e r t o   bot h S T A T CO M  a nd E S S  t i m prove   t he   e ff e c t i ve ne s s  of g e ne ra t i ng a nd   a bs orbe nc y o f a c t i ve  a nd  re a c t i v e  pow e r i n  t h e  po w e r s ys t e m .   Ke y wo r d s :   D I g S IL E NT   s o ft w a re   ES S   I EEE  1 4   b u s y st e m   P o w e r   sy st e s t a b i l i t y   S TA TC O M   V o l t a g e   i n s t a b i l i t y   T hi s  i s  an ope n   ac c e s s  ar t i c l e  un de r  t he   CC B Y - SA   l i c e n s e.     C or r e s po n di n A u t h or :   Ib ra h i m   Al h a m ro u n i ,     E l ect r i cal   E n g i n eer i n g   S ect i o n ,     U ni ve r s i t y   K ua l a   L um p ur   B r i t i s Ma l a ys i a I ns t i t ut e   ( U ni K L   B M I ) ,   G o m b a 53 1 00 ,   Ma l a ys i a .     E m a i l :   ib r a h im . m oh a m e d@ unik l. e du . m y       1.   I N T R O D U C T I O N   T h e   el ect r i c p o w e r   s y s t em s  h av e  b ee n  u t i l i zed  f o r   d eca d es   t o  f u l f i l   t h ex p o n en t i al  g r o w t h   o f   e l e c t r i c a l  p o w e r   d e m a n d .  T h i s  h a s  r e s u l t e d  i n  a   r a p i d  c o n s t r u c t i o n   o f   n e w  t r a n s m i s s i o n  l i n e s  t o  c o n n e c t  t h e   co n s u m er s   w i t h   el ect r i ci t y .   A   v a r i et y   o f   l o ad s   s u ch   as   i n du c t i on  m ot or   t e n ds   t c o ns um e   r e a c t i ve   p ow e r   [ 1 - 3 ]   a n d  i t   h a s  a l t e r e d  t h e  s y s t e m   s t a b i l i t y  t h u s   d e c r e a s i n g  t h e   e l ect r i c p o w er  s y s t em  ef f i ci en cy .  T h g o v e r n m en t s   a r oun d th e   g lob e  a r e  tr y ing to  i m pr ov e   p ow e r  s y s te m  to  r e du c e  e le c tr ic ity   p r o du c tion  c o s t a nd boo s t e n e r gy   i nde pe n de nc e   [ 4 ] .   T he  di s t u r ba nc e  o f  a  s ys t e m  d ue  t o s ud de n  c ha n ge s   o f  l oa d,  t he   s u d de n  s ho r t  c i r c u i t  a nd   vol t a ge   s u r ge .   T he   a bi l i t of   t he   p o w e r   s ys t e m   t r e t u r t i t s   no r m a l   o pe r a t i ng  r a t i n a f t e r   be i ng  di s t u r be i s   c a l l e d  s t a b i l i t y .  A c c or d i n g to  [ 5 ] ,  p o w e r   s y s t e m  s t a b i l i t y  i s  t h e  a b i l i t y  o f  a n  e l e c t r i c   p o w e r   s y s t e m ,   f o r m  a   g i v e n  i n i t i a l  o p e r a t i n g  c o n d i t i o n ,  t o  r e c o u p  a  s t a t e   o f   o p e r a t i n g  e q u i l i b r i u m  a f t er  s u b j ect ed  t o  a  p h y s i cal   di s t ur ba nc e ,   w i t bo u nde d  s ys t e m  va r i a bl e s  t o  i m pr o ve   pr a c t i c a l i t y.   D ong   et  a l   [ 6 ]   a dde d  t ha t  t he   po w e r   s ys t e m  i s   hi g hl y n o nl i ne a r  s ys t e m  t ha t  w or ks  i n a  c o ns t a nt l y c ha n gi n g e n vi r on m e nt ;  ge n e r a t or   o ut p ut s ,   l oa ds   a nd  ke y  o pe r a t i ng  pa r a m e t e r s  c ha ng e  f r e que nt l y.   S m a l l - d i s t u r b a n c e  v o l t a g e  s t a b i l i t y  i s  t h e  s y s t e m  a b i l i t y  t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 8 6 94   I n t   Po w   E l ec  &   D r i   Sy s t ,   V o l .   11 ,   N o .   2 ,   Ju n e   2 020   :    8 59     8 69   8 60   r e t a i n  s t e a d v ol t a ge s   w he a  s m a l l  pe r t ur ba t i on  s uc h a s  i nc r e m e nt a l  c ha n ge s  i n s ys t e m  l oa d oc c u r   [ 7 ,   8 ] .     O nl s m a l l - d i s t u r b a n c e   v o l t a g e   s t a b i l i t y   i s   b e i n g   i n v e s t i g a t e   i n   t h i s   r e s e a r c h .     W i t h t he  e m e r gi ng t e c h n o l o gy of   f l e x i b l e   A t r a n s m i s s i o n  s y s t e m   ( F A CT S )  c o n t r o l l e r s  w h i c h   pr o vi de  f a s t   a nd   r e l i a bl e  c ont r ol  o ve r   v ol t a ge  a n gl e ,   m a g ni t ude  a n d l i ne  i m pe d a nc e   s uc h  a s   s t a t i c   s y nc hr ono us  c o m p e ns a to r s   (S T A T C O M s ) .  A c c o rd i n g  t o   [ 1 ] ,  S T A T C O M  i d e f i n e d  b y   I EEE a s  se l f - co m m u t at ed  s w i t ch i n g  p o w e r  co n v e r t er  s u p p l i ed  f r o m  an   ap p r o p r i at e el ect r i c en er g y  s o u r ce a n d   o p er a t ed  t o   pr o duc e  a  s e t  of  a dj us t a bl e   m ul t i pha s e  v ol t a ge ,  w hi c h m a y be   c o u pl e d  t o a AC  p o we r  s ys t e m   f o r  t he   p ur p o s e  of   e xc h a ng ing   i nde pe n de nt l c ont r ol l a bl e  r e a l   a nd r e a c t i ve  p o we r .   S T A T C O M pr ovi de   m e a ns  o f   s i gni f i c a nt  r e a l  po we r  m od ul a t i on c a pa bi l i t [ 9 ,   10 ] .  T he   a ppl i c a t i o n o f   S T A T C O Ms  f or  s h or t - t e r m  v o l t a g e   s t a bi l i t i m p r o ve m e nt  ha s  be e n pr o ve d   i n   m a ny   s t u di e s   w i t h t he   f oc us  o r e a c t i ve   po we r  c o nt r ol  a nd  v o l t a ge   r e gu la tio n u s ing  L y a pu nov - ba s e d  a da pt i ve  c ont r ol l e r   [ 11 ,   12 ]   a n d  f eed b ac k  l i n ear i zat i o n   [ 13 ] .  A   S T AT C O M   ge ne r a l l c o ns i s t s  of  a   DC  c a pa c i t or ,  a n i n ve r t e r  a nd  a  c ou pl i n g t r a ns f or m e r   [ 14 ] .  T h e c o r r ect  s i zi n g  a n d   p l a c e m e n t  o f  S T A T C O M  i s  i m p o r t a n c e  a s  i t  n e e d  t o   b e  e c o n o m i c a l l y  f e a s i b l e  a n d  l o g i c a l  t o   b e  i m p l e m e n t e d   i n t he   po we r  s ys t e m .  T he r e   a r e  s e ve r a l  c a l c ul a t i ons  t ha t   m us t   be  d o ne   t de t e r m i ne  t he   pa r a m e t e r   of  t he   m o de l l e p owe r   s ys t e m   e i t he r   S T A T C O m ode l   i s t e a dy - s t a t e   a n a l y s i s   o r   i n   t h e   d y n a m i c   m o d e l s   [ 14 - 16 ] .     T he   E S S   s t or e s   e ne r gy   i n   f o r m   of   m a g ne t i c   f i e l d ue   t t he   f l ow   of   di r e c t   c ur r e nt   i n   c oi l .   T he   e ne r g y   i s  s t o r e d  f o r  a   l i m i t e d  t i m e  a n d   c a n   b e  t r a n s f o r m   b a c k  i n t o  e l e c t r i c i t y   [ 17 ,   18 ] .  It   i s  g e n e ra l l y  u s e d  fo s h o rt   du r a t i o n e ne r g y s t or a ge  a n d  c om m o nl y  t o  i m p r o ve  p ow e r   qua l i t y.  T he  E S S  e f f i c i e nc y  r e duc e s   d ur i n g   e ne r g t ra n s fo r m at i o n  p r o ces s es   d u e  t o  s t o r a g e l o s s es  an d  ef f i ci en ci es .   E n e r g y   s t or a ge  s ys t e m   ( E S S ) i s  a  t y p e   o d ev i ce  u s e d  t o  s t o r e el ect r i ca l  en er g y  i n  ce r t ai n  f o r m  a n d   r el eas ed  i t  w h en  r e q u i r e d .  T h e g en e r al  p r o ces s  o f   c on ve r t i ng  t he  e l e c t r i c a l  e ne r gy  i s  t hr ou g a n e n e r g y c o n ve r s i on  m o dul e  ( E C M)  i nt a  di f f e r e nt   f o r m   or  a n   en er g y  s t o r a g e  m e d i u m  ( E S M )  ei t h e r  el ec t r i cal ,  m ec h an i cal  o r  el ect r o ch em i cal   [ 17 ,   19 ] .   T o  o b t a i n  t h e   s u i t a b l e  s i z e  o f  E S S ,  t h e  s u f f i c i e n t   p ow e r   of   E S S  a nd i t s  e n e r g y c a pa c i t m us t   be  c ons i d e r e d .  T he  n um be r   of   cy cl es  a n d   S o C  o f  t h e E S S  o p er at i o n  ar e  t w o   m ai n  el em e n t  b ei n g  an al y s e  t o  p r ed i ct  t h e   s u i t ab l e E S S   m o d el s   [ 20 - 22 ] .  Ca p a c i t o r   ba nk  e ne r g s t or a ge  s y s t e m   ( CBE S )   w h i c h  i s  a  t y p e  o f   e n er g y  s t o r ag e s y s t e m   ( E S S)   av ai l ab l e i n  D I g S I L E N T  P o w er   F ac tor y E nvir on m e n t.  C a pa c ito r   b a n k is   a   g r o up  o f  s e ve r a l c a p a c ito r s  of  th e   s am r at i n g  t h at  ar e c o n n e ct ed  i n  s e r i es   o r  p a r al l el  w i t h   each   o t h e r  t o   s t o r e el ect r i cal   en er g y .   T h e  ca p aci t o r   ba n k   i s   ut i l i z e be c a us e   i t   ha s   t he   c he a pe s t   c o s t   c om pa r e d   t o   ot he r   t y pe   of   E S S   t i m p r o v e   t he   r e a c t i ve   p owe r   o f  a  p o w e r  s y s t em .  C B E S  i s  u s e d  t o  co m p e n s at e r eact i v en er g y .  T h e ap p r o p r i at e p l ace m en t  can   m ax i m i ze   th e  pe r f or m a nc e  of  E S S   f or  p e a k   d e m a nd m itig a tio n,   po w e r   qu a lity  im pr ov e m e n t,   r e d u c tion of   ov e r a ll  ne t w or c os t ,   p e a de m a nd   m i t i ga t i on,   s ys t e m   e f f e c t i ve ne s s   a n R E S   i nt e gr a t i o [ 23 ,   24 ] .   T he  c om bi na t i on  of   S T A T C O M a n d E S S   a l l ows  m or e   r e a c t i ve  po w e r  t o be  a bs or b,   g e ne r a t e d  a nd  c om pe n s a t e d.  T he   S T A T C O M   a n d   E S S   a r e  c on ne c t e d t o  e xi s t i ng s ys t e m  t hr ou g h a  c ou pl i n g t r a n s f or m e r .   T he  c o n ve nt i o na l  S T AT C O M  ha s   onl y t w s t e a d y s t a t e   ope r a t i n m o d e s   w hi c h a r e  i nd uc t i ve  ( l a ggi ng )  a n d   c a pa c i t i ve  ( l e a di n g) .  T he  out put  vol t a ge  m a gni t u de   a n d the   p h a s e  a ng le   o f  th e   S T AT C O M c a n be  c on tr o lle but  i t  c a nn ot   b e  i nde pe nde nt l y a dj us t e d  a s  i t  ha s   n o a c t i ve   po w e r .  T he  c o m bi na t i o o f  S T AT C OM  w i t h E S S   ha s  e xt e n d t he  o pe r a t i n m o de s  i nt f o u r   w hi c h a r e  i n d uc t i ve   w i t dc  c ha r ge ,  c a pa c i t i ve  w i t dc   c ha r g e ,   i nd uc t i ve   wi t dc   c ha r ge   a n c a pa c i t i ve   wi t h   dc   c ha r ge .   F or   bot c ha r gi n a nd  di s c ha r gi n m ode s   o f   E S S ,   t h e   v o l t ag e   d c i s  a s s u m e d  t o   b e   co n s t an t .   T h e   v o l t ag e  s o u r ce  co n v er t er  w i l l  o p er at e  as   r ec t i f i er  t o  r ecei v e t h e ne r g f r om   u t i l it y p r o vi de r .  T he  s u i t a bl e  l oc a t i on   a n d v a l ue   f o r  bot h S T AT C O a nd   E S S  ne e d  t b e   de t e r m i ne d ba s e d on  t he   w e a ke s t   b us   l oc a t i on.  T he  w e a k e s t   bus  ge ne r a l l l oc a t e d f a r  f r o m   ge ne r a t or  bus e s   a nd   i nt e r c o nn e c t i ng  wi t ot h e r   l oa d   b us e s .   T he   m o de l   of   S T A T C O M   a nd   E S S   i n   I E E E   14   b us   s y s t e m   w i l l   b e   s i m ul a t e b u s i ng   D I g S I L E N T   P o w e r   F a c t or a n t he   r e s ul t   wi l l   be   a na l ys e d.         2.   ST A T C O M   A N D   E SS  T O P O L O G Y   T he   S T A T C O M a n d E S S  a r e  c om bi n e d  t o i nc r e a s e  t he  a bi l i t y of  t he  s i m ul a t e I E E E  1 bu s  s ys t e m   i n D I g S I L E N T  P o w e r  F a c t or y e n vi r o nm e nt  t o e n du r e  a ny  i nc r e a s e  i n s y s t e m  l oa da bi l i t y.  T he  S T A T C O M i s   a bl e  t o i nj e c t  a nd  a bs o r r e a c t i ve  p ow e r   w hi l e  E S S  i s   us e d t o c o m p e n s at e r eact i v e e n er g y .   T h i s  s y s t em  i s   m a de  up of  o ne   s l a c k bu s ,  t hr e e   g e ne r a t o r   b us   a n d 10 l oa d bus   a s  s ho w i F i g u r e   1.   T he   l oc a t i on of   S T A T C O M a n d E S S   w i l l  be  de t e r m i ne b a s e o n t he  w e a ke s t   bus  l oc a t i on  d ue  t o  v ol t a ge   dr o w he n  t he   s ys t e m   l oa da bi l i t y   i s   i n c r e a s e d .     T h e   m o d e l l e d   I E E E  1 4   b u s   s y s t e m  i s  s i m u l a t e d  i n  4   d i f f e r e n t  c a s e  s t u d i e s .  F o r  Ca s e  1 ,   t h e  I E E E  1 4   b u s   s y s t em  i s  s et  t o  b e a b as e an d   r ef e r e n ce  cas e s y s t em .  T h e s y s t em  i s  s i m u l at ed  i n  a  n o r m al  co n d i t i o n  w i t h   10 0%  l oa da bi l i t y a s  s t a n da r di z e d b y I E E E   S t a nda r ds  As s oc i a t i on  [ 25 ] .   A l l  t h e  p a r a m e t e r  o f  t h e  c o m p o n e n t s   w as   s et   as   i n   [ 25 ] .   T he   m o de l l e s ys t e m   wa s   de s i g ne i n   D I gS I L E N T   P o w e r   F a c t or E n v i r o nm e n to  obs e r v e   t he  s ys t e m   s t a bi l i t y w he n t h e r e  i s   n di s t u r b a nc e  i n t h e  s ys t e m  w hi c h  c a n  a l s o  be  k n ow n a s  a n i de a l  s ys t e m .   F o c as 2 ,  t h e v al u f o r  al l  co m p o n e n t s   w er k e p t  co n s t an t  ex ce p t  f o r  t h e g en e r al  l o ad .  T h e s y s t em   l o a d a b i l i t y  o f   t h e  s i m u l a t e d   s y s t em  w as  i n c r eas ed  t o   2 0 0 o f  t h e  s t a n d ar d   v al u e  f r o m   c a se  1 .   Th e  s y st e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w  E l e c   &  D r i   S y s t   I S S N 208 8 - 8 69 4       I n t e g r a t i o n   o f  s t a t c o m   a n d   E S S   f o r   p o we r   s y s t e m   s t a b i l i t y   i m p r o v e m e n t   ( I b r ah im  A lham r o un i)   8 61   l oa da bi l i t y wa s  i nc r e a s e d  i n   or de r  t o  m a ke   t he  s ys t e m  e nt e r s  a u ns t a bl e  s t a t e .  T he   bu s  v ol t a ge   p. u a n bu s   vol t a ge   k V   o f  e a c of   t he   b us   wa s   o bs e r ve a nd   r e c or de f or   a na l ys i s .     T o  i m p r o v e  t h e  p o w e r  s y s t e m  s t a b i l i t y ,  S T A T C O M  a n d  E S S  a r e  u s e d  i n  t h e  s i m u l a t e d  s y s t e m  t o   i n j ect  an d  a b s o r b   r eact i v e p o w er  a n d  t o  c o m p e n s at e t h e r eact i v e en er g y .  F o r   c a s e  3,  the  S T A T C OM  is  b e ing  i nt r o d uc e t ow a r ds   s i m ul a t e d   s ys t e m   i c a s e   2.   T he   i nc l us i o o f   S T A T C O M   i s   t o   i m p r o v e   t h e   s t a b i l i t y   o f   t h e   m o d e l l e d  s y s t e m .  T h e  S T A T CO M  w a s  i n c l u d e d  a t  a  s u i t a b l e  l o c a t i o n   w i t h  a n  a c c e p t a b l e  s i z e   ( v a l u e )  t o   i nc r e a s e  t he  s t a bi l i t y o f  t he   m o de l l e d s ys t e m .  T he  c ha nge s  i n t he   bus  v o l t a ge  p. u  a n bus   vol t a ge  k w e re   obs e r ve d   a n r e c o r de d t o be  a na l ys i s .   Me a nw hi l e ,  f o r  C a s e  4,  t he  E S S  i s  be i n g i nt r o duc e d t owa r d s  t he   s i m u l a t e d   s y s t e m   i n   c a s e   3.   T he   t ype   of   E S S   c h os e i s   c a pa c i t or   ba nk   e ne r gy   s t o r a ge   s ys t e m   ( C B E S )   b e cau s o f   i t s   a b i l i t y   t o   c o m p e n s a t e   r e a c t i v e   e n e r g y .   T h e   CBE S   w a s   i n c l u d e d   a t   a n   a p p r o p r i a t e   l o c a t i o n   w i t h   t h e   r i g h t   s i z e  ( v a l u e )  t o  f u r t h e r  i n c r e a s e  t h e  s t a b i l i t y  o f  t h e  m o d e l l e d  s y s t e m .  T h e  s y s t e m  s t a b i l i t y  w a s   o b s e r v e d  a n d   r e c o r de t be   a na l ys i s   a n c o m pa r e d .     T he  E S S  i s  c o nne c t e d t o a   b us  c o nt a i ni n S T A T C O M a n d a  t r a n s f o r m e r .  T h e  CBE S  i s  s e t  a s  a n   A s o u r ce  t o  co m p l i an ce t h e ci r cu i t  n ee d s  b y   co m p en s at e t h e r eact i v e  e n er g y .  T h e  r at e d   r eact i v e p o w er   s et  f o r   t he  c a pa c i t o r   b a nk  i s   M va r   wi t h  7%   de gr e e .  T he   no m i na l  v ol t a ge  f or  t h e  c a pa c i t or   ba nk  i s  0 . 4k V  a n d t he   cap aci t or   ba n i s   us i n a AC  s ys t e m   t y pe   s e t t i ng.   Me a nw hi l e ,   t he   c ont r ol   m o de   of   t he   S T AT C OM   i s   V dc - Q .   T he  r e a c t i v e  p ow e r  s e t p oi nt   of  t h e  c h os e S T AT C O M i s  38  M va r   w i t h  c ont r ol  m o de  of   V dc - Q .  T h e  D C   vol t a ge  s e t p oi nt  o f  t he   S T A T C O M  i s  1  p. u w i t h c a pa bi l i t y c ur ve d   o - 4 00   Mv a r   m inim u m  a nd  400 Mv a r   m ax i m u m .  T h e r eact i v p o w er  l i m i t  can   b e  co n t r o l l ed   u s i n g  t h u s e r  i n t er f ace a n d  i t  c an   b f r eel y  m o d i f i ed .   T h e  s i m u l a t i o n   i n  D Ig S IL E N T   P o we r F a c t o ry   s o ft w a re  u s e   N e w t o n - R a ph s on  m et h o d  t o  acc u r at el y  ca l cu l at t h e   l o a d   f l o w   o f   bus   v ol t a ge   p . a n bu s   vol t a ge   kV   a t   e a c h   o f   t he   b us .           F ig ur e   1 .   Th e   I EEE  1 4   b u sy st e w i t h   S T A TC O M   a n d   ES S   i n   D I g S I LE N T       3.   N EW TO N - R A PH S O N   PO WE R   FL OW  A L GO R IT H M   N e wt o n - R a ph s o po we r  f low   a lgo r ithm   i s  a n  e f f i c i e n t  a l g o r i t h m  t o  s o l v e  n o n - l i n e a r  e q u a t i o n .     I t  t r a ns f o r m s  t he  p r oc e d u r e   of  s ol vi ng  n o n l i ne a r  e q ua t i o n s  i nt o t he  p r oc e du r e   of   r e pe a t e dl y s ol vi n g l i ne a r   e qua t i o ns   w hi c i s   k no w a s   l i ne a r i z a t i on .   A   s ys t e m   o f   n o n - l i ne a r   e qu a t i ons   wi t un k no w n s   i s   d e f i n e d   a s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 8 6 94   I n t   Po w   E l ec  &   D r i   Sy s t ,   V o l .   11 ,   N o .   2 ,   Ju n e   2 020   :    8 59     8 69   8 62   ( ) =   1 ( ) 2 ( ) 3 ( ) =   ( ) ( ) =   2 ( ) ( ) 2 ( ) ( )   ( 1)     =   = 2 2   ( 2)     Wh e re ,  t h e     ( )  i s  t he  f u nc t i on  of   P  ( P V  a nd  P Q   b us )  a n d Q  ( P Q  b us )   w i t h va r i a bl e   of   .  I n  t h i s   cas   i s  V  an d     f o r (S l a c k ,   P V   a n d   P Q b u s ).  Al l   P ,  Q   a n d  V   t e rm s  a re   i n  p e r  u n i t   a n d     t er m  ar e  i n  d eg r ee .   T h v ar i a b l es   f o r   S l ack   b u s   ( a n 1 )   a r e   o m i t t e d   s i n c e   t he y   a l r e a dy   k n ow a s   ( ).     S et  t h e t o l er a n ce v al u e a n d   n u m b er   o f  i t er a t i o n s .   S p eci f y   al l  t h e ad m i t t an ce  d at a an d   b u s   t y p e .  L e t   0   be   t h e   i ni t i a l   gue s s   va l ue   ( f o r   un k no w va l ue   o f   ( P Q   b us )   a n   (P V   a n d   P Q   b u s ).       0 = 0 0   ( 3)     F or m  t he  p o w e r   ba l a nc e  e qu a t i on a n d  s u bs t i t ut e  i n t he  i ni t i a l  gue s s   va l u e  ( f r om  S t e 1 )  i nt o  ( )  t o   d et er m i n n ew   ap p r o x i m at v al u e,   ( )   w h i c h   i s   ( ) an d   ( ).       = = 1   [ cos ( ) +      ( ) ]   ( 4)     = = 1   [ s i n ( )     ( ) ]   ( 5)   Wh e re ,   k   =  2 ,  3 ,  … ,   N.     F o r m  t h e J ac o b i an   m at r i x  ( J )  t h at  co n t ai n s   n   x   n  m at r i x .  T h e el em e n t s  i n   J  ar e t h p ar t i a l  d er i v at i v es   o ( ) , w h e r i   i s   t h v al u o f  c u r r en t   i t er at i o n .   T h J ac o b i an   m at r i x ,   J   ca n   b ex p en d e d   a (6 ).     =    = ( ) =   1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 1 = ( )   ( 6)     F or   n o nl i ne a r   s ys t e m ,   t he   e q u a t i on  of   y   =   A x   i s   a r r a n ge a s   s ho w be l o w ,     . =   ( )   ( 7)     1 2 3 4   =     ( 8)     Ca l c u l a t e   t h e   n e w     a nd  ,  us i ng  a ny  m e t h o d t o  s ol ve  m a t r i x  s uc h a s  C r a m e r s  R ul e ,     G a u s s   E l i m i n a t i o n ,   L U   D e c o m p o s i t i o n .         = 1 2 3 4 1     ( 9)     C al cu l at t h n ew     a nd   ,       + 1 + 1 =   +     ( 10 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w  E l e c   &  D r i   S y s t   I S S N 208 8 - 8 69 4       I n t e g r a t i o n   o f  s t a t c o m   a n d   E S S   f o r   p o we r   s y s t e m   s t a b i l i t y   i m p r o v e m e n t   ( I b r ah im  A lham r o un i)   8 63     C al cu l at t h p o w e r   f l o w   ( b o t h   r eal   an d   r eact i v p o w er )   f o r   each   l i n e ,         =   +   = =   (   )   ( 11 )       4.   R E S U L T S   A ND   A N A L Y S I S   T he  s i m ul a t i o w a s   r un  w i t 10 0%  l oa da bi l i t y f or  c a s e  1,   20 0%  l oa da bi l i t f o r  c a s e  2 ,   20 0%   l oa da bi l i t y w i t h S T AT C O a t  bus   1 4 f or  c a s e  3 a nd  2 00 %  l oa da bi l i t y w i t h S T A T C O M a nd E S S  a t   bus  1 4   f o r  ca s 4 .   O n l y  t h e  p a r am et er   o f  b u s   v o l t ag e ( p . u  an d  k V )  a r b ei n g  m on itor e a n c o m p a r e d d ur ing  r es ear c h .   T h S T A T C O M   i s   u s e d   t o   g en er at an d   ab s o r b   r e act i v p o w er   w h i l t h e   E S S   i s   u s e d   t o   co m p e n s at r e a c t i ve   e ne r gy .   T he   ne e f or   a ppl i c a t i o o f   S T AT C O a n E S S  f o r   po w e r   s ys t e m   s t a bi l i t i m pr o ve m e nt   a r e   be i n c on s i de r e d   i n   t h e s e   s t u d i e s .       4 . 1 .       R e s u l fo r   C a s e   1   I n  ca s e 1 ,  t h e  s i m u l at ed   s y s t em  i s  s et  as   an  i d eal  s y s t e m  w i t h  n o   d i s t u r b an ce  as  a  r ef e r en ce .     T he   s i m ul a t e d   I E E E  1 4 b us  s ys t e m   w a s  r u n w i t h   1 0 0%   l oa da bi l i t y wi t h out   S T AT C O M   a n d   E S S .  T he  b us   vol t a ge   ( p. u)   a nd   b us   v ol t a ge   ( k V)   we r e   m o n i t or e d   d ur i ng   t he   s i m ul a t i on .     F i gu r e  2  s h o w s  t he  b us  v ol t a ge  ( p. u)   f o r  c a s e  1.  B us  1 a n d b us   3 ha s  t h e  hi g he s t  v ol t a ge  ( p. u)  a t   1. 05 p. u a n d  1. 04 p. u r e s pe c t i ve l y .  M e a nw hi l e ,  b us  9,   bus   1 0,   b us  1 3 a nd  b u s  14 a r e  m o n i t or e d .     A cco r d ing   to  [ 26 ]   b us   14   i s   i de nt i f i e a s   t he   we a ke s t   bus .             F ig ur e   2 .   B us   vol t a ge   ( p. u)   i n   c a s e   1       F i gu r e  3  s ho w s  t he   bus   vol t a ge   ( kV )   f or  c a s e  1 .  B us  1   ha s   t he  hi g he s t  v ol t a ge  ( k V)   a t  1 3 8. 6 k a n bus   3   ha s   t he  s e c o nd hi g he s t   v ol t a ge   ( k V)  a t   13 7. 2 kV .   T he   l oa d bu s   m a i nl y ha s  hi g h e r   t ha n 33 k V  r a t i ng .   T h e   vo lta g e   ( kV )   a t b us  9 ,  bu s  10 ,   bu s  1 1,   bu s   12 ,  b us  13 ,   a nd  bu s   14 a r e  33 . 7 0 k V,  3 3. 54  kV ,  3 3. 7 4 k V ,   3 3. 68   k V ,   3 3. 5 kV   a n 3 3. 0 kV   r e s pe c t i v e l y.             F ig ur e   3 .   B u s   v o l t ag e   ( k V )   i n   cas 1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 8 6 94   I n t   Po w   E l ec  &   D r i   Sy s t ,   V o l .   11 ,   N o .   2 ,   Ju n e   2 020   :    8 59     8 69   8 64   4 . 2 .       R e s u l fo r   C a s e   2   I c a s e   2,   t he   s i m ul a t e I E E E   14  b us   s y s t e m   wa s   r un  wi t 20 0%   l oa da bi l i t w i t h out   S T A T C O a nd   E S S .   T he   b us   vol t a ge   ( p. u)   a nd   b us   v ol t a ge   ( k V )   w e r e   m o n i t or e d   d ur i ng   t he   s i m ul a t i on .     F i gu r e  4  s h o w s  t he  b us  v ol t a ge  ( p. u)   f o r  c a s e  2.  B us  1 a n d b us   3 ha s  t h e  hi g he s t  v ol t a ge  ( p. u)  a t   1. 05 0 p. u   a n d 1. 04 0 p. u   r e s p e c t i ve l y.  Me a n w hi l e ,   b us  9,  b us  1 0,  b us  1 3 a nd   b us   1 4   a r e   0. 9 65  p. u,  0. 9 62   p . u ,   0. 98 p. a nd   0. 93 p. r e s p e c t i ve l y.   T he   b us   14   ha s   t he   l owe s t   b us   vol t a ge   ( p. u )   a f t e r   t he   s y s t e m   l oa da bi l i t i s   i n c r e a s e   t o   2 0 0 %.   T h e r ef o r e,   i t   can   b e   cl as s i f i ed   as   t h w eak es t   b u s .           F ig ur e   4 .   B us   vol t a ge   ( p. u)   i n   c a s e   2       F i gu r e   5   s ho w s   t he  bus  vol t a ge  ( kV )  f or   c a s e   2 .   B us   1  ha s  t he  hi g he s t  v ol t a ge  ( k V)   a t  1 3 8. 6 k a n bus  3 ha s   t he   s e c on d hi g he s v o lta g e  ( kV )   a t 13 7. 2 kV .  T he  m a jor ity   o f  lo a d bu s  h a s  low e r  bu s   vo lta ge  ( k V )   t ha 3 3 k V   r a t i ng e xc e pt  f or   bus  4 ,   bus  5 a nd  b us   1 2.  T h e  v ol t a ge  ( k V)  a t  bu s  9 ,   bus   10 ,   bus  1 1,   b u s  1 2,     b u s   13 ,   a n bus   14   a r e   3 1. 85   k V ,   3 1. 73   kV ,   3 2. 69   kV ,  33 . 04   k V,   3 2. 59   k V   a nd   3 0. 8 k V   r e s pe c t i ve l y.             F ig ur e   5 .   B u s   v o l t ag e   ( k V )   i n   cas 2       4 . 3 .       R e s u l fo r   C a s e   3   I n  c a s e   3,  t he   s i m ul a t e I E E E  1 bu s  s ys t e m  w a s  r un   w i t 20 0%  l oa da bi l i t y   w i t h  S T A T CO M  a t  b u s   14 .   T he   b us   vo l t a ge   ( p. u)   a n bus   v ol t a ge   ( k V)   we r e   m o ni t or e d ur i n t he   s i m ul a t i o n.   F i gu r e  6  s h o w s  t he  b us  v ol t a ge  ( p. u)   f o r  c a s e  3.  B us  1 a n d b us   3 ha s  t h e  hi g he s t  v ol t a ge  ( p. u)  a t   1. 05 0 p. u   a n d 1. 04 0 p. u   r e s p e c t i ve l y.  Me a n w hi l e ,   b us   9 ,  bu s  10 ,  bu s  13  a n bu s   14  a r e   0 . 98 2 p . u ,  0 . 97 p. u,   0. 99 9  p. a n d  0. 98 5  p. u r e s p e c t i ve l y.   T he  v ol t a ge   ( kV )   o f  bus  1 i nc r e a s e   c ons i de r a bl e   a f t e r  S T AT C OM   i s   i ns t a l l e d a t  bu s  14 .  F i g ur e   7  s ho w s  t he   b u s  vol t a ge   ( kV )  f o r  c a s e  3 .  B us  1  ha s  t he   hi ghe s t  vol t a g e  (k V )  a t   13 8. 6 kV  a n d bus   3 ha s   t he  s e c o nd hi g he s t   vol t a ge   ( kV )  a t   13 7. 2 kV .  T he   m a j or i t y of   l oa d b us  ha s   b us   vol t a ge   ( kV )  c l os e d t o 3 kV  r a t i ng e xc e pt  f o r  b us   4 a nd  bus  5 .  T he   v ol t a ge  ( kV )  a t  b us   9,   bus   1 0,   b us   11 ,     bus   1 2,   b us   1 3,   a n bu s   14   a r e   3 2. 41   kV ,   32 . 2 kV ,   32 . 93   kV ,   33 . 2 kV ,   32 . 9 kV   a nd   32 . 5 kV   r e s p e c tiv e ly .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w  E l e c   &  D r i   S y s t   I S S N 208 8 - 8 69 4       I n t e g r a t i o n   o f  s t a t c o m   a n d   E S S   f o r   p o we r   s y s t e m   s t a b i l i t y   i m p r o v e m e n t   ( I b r ah im  A lham r o un i)   8 65     4 . 4 .       R e s u l fo r   C a s e   4   I n  c a s e  4 ,  t h e   s i m u l a t e d  I E E E  1 4  b u s  s y s t e m   w a s   r u n  w i t h   2 0 0 %  l o a d a b i l i t y  w i t h  S T A T CO M  a n d   E S S  a t   bu s  1 4.  T he   b us   v o l t a ge  ( p. u) ,  b u s  v ol t a ge   ( k V )  a n b us   vol t a ge  ( de g)  we r e  m o ni t o r e d  d ur i ng     t h e   s i m u l a t i o n .             F ig ur e   6 .   B us   vol t a ge   ( p. u)   i n   c a s e   3           F ig ur e   7 .   B u s   v o l t ag e   ( k V )   i n   cas 3       F i gu r e  8  s h o w s  t he  b us  v ol t a ge  ( p. u)   f o r  c a s e  4.  B us  1 a n b us   3 ha s  t h e  hi g he s t  v ol t a ge  ( p. u)  a t   1. 05 0 p. u   a n d 1. 04 0 p. u   r e s p e c t i ve l y.  Me a n w hi l e ,   b us  9,  b us  1 0,  b us  1 3 a nd   b us   1 4   a r e   0. 9 87  p. u,  0. 9 80   p . u ,   1. 00 p. u a n 1. 00 p. u r e s p e c t i ve l y.  T he  v ol t a ge  ( k V)   of   bus   1 4 i nc r e a s e  c ons i de r a bl e   a f t e r  S T AT C O M a n E SS  i s  i ns t a l l e d a t   bu s   14 .  T he   bu s  l oc a t e d  c l os e d t o  b us  1 4 a l s ga i n i nc r e a s e  u p  t 1. 00 p. u a t  b us   1 2 .   F i gu r e   s ho w s   t he   b us   v ol t a g e   ( k V )   f or   c a s e   4.   B us   ha s   t he   hi g he s t   v ol t a ge   ( k V )   a t   13 8. k V   a n b us   ha s   th e   s e c on h igh e s vo lta g e   ( kV )   a 13 7. k V.   T he   m a j o r i t y   of   l oa d   b us   ha s   b us   vol t a ge   ( k V )   a t   o r   c l os e d   t o   33   kV  r a t i n e xc e pt   f or  bu s   a n b us  5.   T he  v ol t a ge   ( k V )   a t  bus  9,  b us  10 ,  bus  1 1,  bu s   1 2 ,   b us   1 3,  a n d b us   1 a r e   3 2. 58   kV ,   3 2. 33   kV ,   33 . 00   k V,   3 3. 30   kV ,  33 . 0 kV   a nd   3 3. 00   kV   r e s p e c tiv e ly.       4. 5.       R e s u l t   C om p ar i s o n   an d   D i s c u s s i on   F i gu r e   1 s ho w s   t he   c o m p a r i s on   o f   b us   vol t a ge   ( p . u )   f o r   l o a bus e s .   B us   14   ha s   t he   hi gh e s t   di f f e r e nt   i n v ol t a ge   ( p. u )  w hi c h  i s   0. 0 65  p . u  be f o r e   a nd  a f t e r  a p pl yi n g S T A T C O M a nd  E S S   be c a us e  t he  S T A T C O an d  E S S  ar e  b ei n g   a pp lie d a t  bu s   1 4.  T h e  r a tin g   f o r  S T AT C O M is  38  M va r  wh ile  the  r a ting of  th e   E S S  is   Mv a r .  B us   9,   b us  1 0  a n d  b us   13  a r e  s e c o nd ,   t hi r d  a nd  f o ur t hi g he s t  di f f e r e nt  i n  v ol t a ge  ( p. u) .   T hi s  i s   due  t o   t he  l oc a t i o n  o f   bus   9 a nd   10  i n l i ne  wi t h   bus  1 4 a n no   ge n er at o r  l o cat e d   cl o s ed  t o  each   o f  t h e  b u s .  B u s  1 3   i s   pl a c e  f o ur t h b e c a us e   i t  w a s  c on ne c t e d   t o   a   ge ne r a t or  bus   w hi c h   i s  b us  6.   B us   4   a nd  bus  5 ha s   t he  l owe s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 8 6 94   I n t   Po w   E l ec  &   D r i   Sy s t ,   V o l .   11 ,   N o .   2 ,   Ju n e   2 020   :    8 59     8 69   8 66   di f f e r e nt  i n   v ol t a ge   ( p. u)   whi c h a r e  a t   0. 00 3  p . u .  B o t bus e s  a r e   l oc a t e f a r   f r om  b us  1 4,  t hus  t h e   e ffe c t i v e n e s s   o S T A T C O M   a n d   E S S   a re   d i m i n i s h .             F ig ur e   8 .   B us   vol t a ge   ( p. u)   i n   c a s e   4           F ig ur e   9 .   B u s   v o l t ag e   ( k V )   i n   cas 4       4 . 5 .       R e s u l t s   C om p ar i s on   an d   D i sc u ssi o n   F i gu r e   1 s ho w s   t he   c o m p a r i s on   o f   b us   vol t a ge   ( p . u )   f o r   l o a bus e s .   B us   14   ha s   t he   hi gh e s t   di f f e r e nt   i n v ol t a ge   ( p. u )  w hi c h  i s   0. 0 65  p . u  be f o r e   a nd  a f t e r  a p pl yi n g S T A T C O M a nd  E S S   be c a us e  t he  S T A T C O a n d E S S  a r e  be in g a pp lie d a t  bu s   1 4.  T h e  r a tin g   f o r  S T AT C O M is  38  M va r  wh ile   the  r a ting of  th e   E S S  is   Mv a r .  B us   9,   b us  1 0  a n d  b us   13  a r e  s e c o nd ,   t hi r d  a nd  f o ur t hi g he s t  di f f e r e nt  i n  v ol t a ge  ( p. u) .   T hi s  i s   due  t o   t he  l oc a t i o n  o f   bus   9 a nd   10  i n l i ne  wi t h   bus  1 4 a n no   ge n e r a t or  l oc a t e c l os e d  t o  e a c h   of  t he  b us .  B us  1 i s   p l ace f o ur t h b e c a us e   i t  wa s  c on ne c t e d   t o   a   ge ne r a t or  bus   w hi c h   i s  b us  6.   B us   4   a nd  bus  5 ha s   t he  l owe s t   di f f e r e nt  i n   v ol t a ge   ( p. u)   whi c h a r e  a t   0. 00 3  p . u .  B o t bus e s  a r e   l oc a t e f a r   f r om  b us  1 4,  t hus  t h e   e ffe c t i v e n e s s   o S T A T C O M   a n d   E S S   a re   d i m i n i s h .     F ig ur e  11 s h o w s  t he  b us  v ol t a ge   ( k V )  c om pa r i s on   f o r  l oa b us e s .  T he r e  a r e  s m a l l  c ha nge s   of   bu s   vol t a ge  ( k V)  f r o m  c a s e  2  t c a s e  4 .  T he   r a t e bu s   vol t a ge  ( kV )   f o r   m os t  l oa d   bus e s  a r e  1 32  k V  a n 33 k V .   B us  9,  bus  1 0,   b us  11 ,  b us  1 a n d b us   1 4   i ni t i a l l r a t e d   a t   a b ove  33   kV .   W he n  t he  s y s t e m  l oa da bi l i ty  w a s   i n cr eas e d  t o   2 0 0 %,  t h b u s  v o l t ag ( k V )  f o r  eac h  o f   l o ad   b u s s es  d ecr eas es .  A f t e r  t h e  i n s t al l at i o n  o f   S T A T C O a n E S S   a t   b us   1 4,   t he   b us   vol t a ge   ( k V )   of   l oa b us e s   i nc r e a s e s   a t   l e a s t   m or e   t ha 3 3k V .   B us   14   ho w e ve r   ha s  hi ghe r   v ol t a ge   ( k V )  c o m pa r e d t o i ni t i a l  va l ue   due  t o  t he   p ow e r   ge ne r a t e d  f r om   S T A T C O M a n d   E S S .  T he   b us  v ol t a ge   doe s   not  d r op   he a v i l y a n d  t he  s y s t e m   doe s   not  c ol l a p s e  a f t e r  t he  l oa da bi l i ty  w a s   i n cr eas b y   2 0 0 b eca u s e t h e I E E E  1 4   b u s  s y s t em  i s  a s t r o n g  s y s t em   w i t 4 ge ne r a t or s   a n d o nl y 9 g e ne r a l   l oa ds .  T he  s ys t e m  i s  a l s o n o t  wi de l y i nt e r c on ne c t e d l i ke   s om e   ot he r  s y s t e m s  a n d t he   a va i l a bl e  ge ne r a t i on   uni t s   pr e ve nt   a ny   p os s i bl e   c ol l a ps e   e ve n   t h o ug t he   l oa da b i l i t ha s   be e n   i nc r e a s e g r e a t l y.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w  E l e c   &  D r i   S y s t   I S S N 208 8 - 8 69 4       I n t e g r a t i o n   o f  s t a t c o m   a n d   E S S   f o r   p o we r   s y s t e m   s t a b i l i t y   i m p r o v e m e n t   ( I b r ah im  A lham r o un i)   8 67         F ig ur e   10 .   T he   b us   vol t a ge   ( p . u )   c om pa r i s on  f or   l oa d   b us e s           F ig ur e   11 .   T he   b us   vol t a ge   ( k V)   c o m pa r i s o n   f or   l oa d   b us e s       4 . 6     C o m pa r i s o n w i t P r e v i o us   St udi e s   F ig ur e  1 s how s   th e   bu s  volta g e   ( p. u)  o f  th is   s t u dy a n d  pr e vi o us   s t u d i e s .  T he  l oa bus e s  i n a l l   s t udi e s  a r e   di f f e r e nt   f r om  e a c ot he r .   G e n e r a l l y,  t he  i ns t a l l a t i on  of  S T A T C O M  a n E S S  a t   bus   14  i n t hi s   s t u d y  i s   n o t i c e a b l e   b e t t e r  c o m p a r e  t o   o n l y   t h e  a p p l i c a t i o n  o f  S T A T CO M  i n   [ 26 ,   27 ] . T he  b us   vol t a g e  ( p. u)  i n   t hi s  s t u d y a t  b us   1 0  i s   0. 16 7   p. hi g he r  c om pa r e  t o   [ 27 ] .   A t  t he   v ol t a ge  ( p. u)   of  b us   11   t hi s  s t u d y i s  a t  1 . 0 0 0   p. u w hi l e   [ 26 ,   27 ]   a t  0. 9 90  p. u a n 0. 92 7 p . u r e s pe c t i ve l y .   At  b us  1 2,  t he   bus   v ol t a ge  i t hi s  s t ud y i s  a t  1. 00 9   p. w hi l e   b ot bus   v ol t a ge   ( p. u)   i n   [ 26 ,   27 ]   i s   l ow e r   t ha 1 . 00 p. u.   At   bu s   13 ,   t he   bus   v ol t a ge   i t hi s   s t ud i s   0 . 0 02 p. u a n 0 . 0 41 p. h ighe r  t h a [ 26 ,   27 ]   r e s pe c t i ve l y.   At   bu s   1 4,  b ot h t hi s  s t ud y  a n [ 26 ]   o bt a i ne d 1. 0 00   p. w hi l e   [ 27 ]   o n l y   o b ta in  0. 81 p. u.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 8 6 94   I n t   Po w   E l ec  &   D r i   Sy s t ,   V o l .   11 ,   N o .   2 ,   Ju n e   2 020   :    8 59     8 69   8 68   F ig ur e   12 .   T he   c om pa r i s o be t w e e t hi s   s t u d a nd   p r e vi o us   s t udi e s   T h i s  a n a l y s i s  h a s  p r o o f  t h a t  t h e  i n s t a l l a t i o n   o f  b o t h  S T A T CO M  a n d   E S S  i s  c o m p a r a b l y  b e t t e r  t h a n   o n l y  t h e  a p p l i c a t i o n  o f  S T A T CO M .  T h e  i n s t a l l a t i o n  o f   S T A T CO M  a n d   E S S  i s  a t  b u s   1 4  a s  i t  i s  t h e  w e a k e s t   bus  a n d t he  m os t  v ul ne r a bl e  t owa r d s  l oa d a bi l i t y c ha n ge s .   T hi s  i s   due  t o t he  l oc a t i o of   b us   1 4 f a r  f r o m   ge ne r a t o r   a nd   be i n i nt e r c o n ne c t e t ot he r   l oa d   b us e s .         5.   C O N CL U S I O N   T he  i ns t a l l a t i on  of  S T A T C O M a n E S S  a t  b us  1 4  wi t h   38   Mva r  a n d   M va r  r e s pe c t i ve l ha s   s u c c e s s f u l l y   i m p r o v e   t h e  s y s t e m   s t a b i l i t y .  T h e  v o l t a ge   ( p . u )   a nd  vol t a g e   ( kV )  a t   b us  1 4 ha ve  be e i m p r o ve d   s i gni f i c a nt l y f r om   0. 93 p. u t o 1 . 0 0 0 p . u a n d 3 0. 8 40  k V  t o  33 . 0 0 0 k V  r e s pe c t i ve l y .  T he   I E E E   14  b us  s ys t e m   ha s   hi g he r   b us   vol t a ge   t h us   be t t e r   s t a bi l i t w he n   t he   S T AT C OM   a n E S S   we r e   a p pl i e d   a t   bus   1 c o m pa r e t o   s ys t e m   wi t h out  S T A T C O M a nd  E S S .  T he   S T AT C OM  w a s  a bl e  t o  s u p pl y  t he  r e q ui r e r e a c t i ve  p owe r   w hi l e   t h e E S S   w as  a b l e t o  c o m p en s at e s u f f i ci en t  r eact i v e en er g y   t o w a r d s  t h e  s y s t em  i n   o r d er  t o  i m p r o v e  t h e   p o w e r   s y s t e m  s t a b i l i t y .  I n  t h i s   r e s e a r c h ,  t h e  i n t e r r e l a t i on be t w e e n  t he  p ur p os e d s i z i ng a n pl a c e m e nt  o f  S T A T C O M   a nd   E S S   w i t h   t he   I E E E   1 bu s   s ys t e m   ha s   b e e e xa m i ne d.   T he   m a i f oc u s   f or   t hi s   r e s e a r c i s   t e xa m i ne   t he   e f f e c t   of  i ns t a l l i ng t he  S T A T C O a n d E S S  f or   p ow e r  s ys t e m  s t a bi l i t y i m pr o ve m e nt .  T he   p o w e r s y s t e m   s t a bi l i t y i m pr o ve m e nt  ha s   b e e n s u c c e s s f ul l y a c hi e ve b y pl a c i n g t he   S T A T C O M a nd E S S  a t  t he  m os t   vul ne r a bl e   b us ,   w hi c h i s  a t   bus   14 .  T he  s i z i ng  of  t he  S T AT C OM  a nd  E S S   w e r e  de t e r m i ne d ur i n g t he   c o n d u c t i o n   o f   s i m u l a t i o n   t o   e n s u r e   t h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   e a c s i z i ng .   T he   s i m ul a t i on   r e s ul t s   ve r i f i e t he   c or r e c t   s i z i ng a n pl a c e m e nt   of  S T AT C OM  a n d E S S  t ow a r ds  t he  i m pr o ve m e nt   of  p o w e r  s y s t e m  s t a bi l i t y.     T he  i m pa c t   of  t he  s i z i n g  a n d  pl a c e m e nt  o f   S T AT C O M a n E S S   ha s  be e di s c us s e d i n  c a s e  o f  i nc r e a s e   of   s ys t e m   l oa da bi l i t y.   T he   p r op o s e s ys t e m   e xe c ut e s   s uc c e s s f u l l y.         A C K N O W L E D G E ME NT   T he  a ut ho r s  w oul d l i ke  t o  e xp r e s s  t he i r   gr a t i t ude  t U ni ve r s i t i   K ua l a   L um p ur  f or  s u pp o r t i ng  a nd   f und ing   th is   r e s e a r c und e r   gr a n No .   s t r 1800 5.         R EF ER E N C ES   [1]   G.  K.   S t e fopoul os  a nd A .  M e l i o poul os ,  " Induc t i on m ot or  l oa d  d yna m i c s :  Im p a c t  on vol t a ge  re c o ve ry phe no m e na , "   i P r oc e e di ngs  of  t he  2005 / 2006 IE E E  T r ans m i s s i on an d D i s t r i but i on  Conf e r e nc e   and E x pos i t i on   pp.  752 - 759 ,  20 06.   [2]   K .  Y a hya ,  M .   Z .  Bi l g i n,  a nd  T .   E rfi da n,   " P ra c t i c a l  i m p l e m e nt a t i on   of m a x i m um  po w e r t r a c ki ng  ba s e d s hort - c urre nt   pul s e  m e t hod  for  t he r m oe l e c t ri c  g e ne ra t ors  s ys t e m s , "   J our nal  o f   P o we r  E l e c t r oni c s ,   vol .  18 ,  pp .  1201 - 1210,  2018 .     [3]   M . H . A l s h ar i f ,  K . Y ah y a,  an d  Z .  W .  G eem , " S t r a t eg i c M a r k et  G r o w t h  an d P ol i c y  Re c o m m e nd a t i ons  fo r   S us t a i na bl e  S ol a E ne rgy  D e pl oym e nt  i n  S out h K ore a , "   J our nal  of  E l e c t r i c al  E ng i ne e r i ng  &  T e c hnol og y   pp.  1 - 13 ,  2019 .     [4]   Y.  M.  At wa  a n d   E .  E l - S a a da ny ,  " O pt i m a l   a l l o c a t i on of  E S S  i n  di s t ri but i on  s ys t e m s  w i t a  hi gh  pe ne t ra t i on  of  w i nd  e ne rgy, "   IE E E  T r ans ac t i ons  on P owe r  Sy s t e m s ,  v ol .  25 ,  pp .  1815 - 1822,  2010 .     [5]   P .  K undur,  J .  P a s e rba ,  V .  A j j a ra pu,  G .  A nde rs s on,  A .  Bos e ,  C .   Ca ni z a re s ,   e t  a l . ,  " D e fi n i t i on   a nd  c l a s s i fi c a t i on  of  pow e r s ys t e m  s t a bi l i t y, "   IE E E  t r ans ac t i ons   on P owe r   Sy s t e m s ,   v ol .  19 ,  pp .  1387 - 1401,  2004 .     [6]   F .  D ong,  B.  H .   Chow dhury,  M .  L .  Crow ,  a nd  L .  A c a r,  " Im p ro vi ng vol t a ge  s t a bi l i t y b y re a c t i v e  pow e r re s e rv e   m an ag em en t ,"   I E E E  t r ans ac t i on s  on P owe r  Sy s t e m s ,  vol .  20,  pp.   338 - 345,  2005 .     [7]   P .  S ri t horn,  M .  S um ne r ,  L .   Y a o,  a nd R .   P a ra s ha r,  " P ow e r s ys t e m  s t a bi l i s a t i on  us i ng  S T A T CO M  w i t s upe rc a pa c i t o rs , "  i 2008  IE E E  I ndus t r y  A ppl i c at i ons  Soc i e t y  A nn ual  Me e t i ng p p . 1 - 8,  2008 .     [8]   B . I s m a i l ,  M .  M .  N aai n , N .  I .  A .   Wah ab L .  J . A w al i n , I . A l h a m r o u n i , N .  H .  A . R a h m an ,  et  a l . , " S h o r t  c i r cu i t  c urre n t   a nd vo l t a g e  s a g   profi l e  s t udi e s  fo r opt i m a l  l oc a t i o n of  D G  i n  d i s t ri but i on  ne t w ork , "  i n   A IP  Conf e r e n c e  P r oc e e di ngs p.  020136 ,  2019 .     A.   J a i n,  K .  J os hi ,   A .  Be h a l ,  a nd   N .  M oha n,  " V ol t a ge  re gu l a t i on  w i t h S T A T CO M s :  m ode l i ng,  c ont rol   a nd r e s ul t s , "   I E E E   T r ans ac t i o ns  on P owe r  de l i v e r y ,  vol .  21 ,  pp .  726 - 735,  2006.     [9]   X. - P .  Z h a ng,  C .   Re ht a n z ,  a nd  B.   P a l ,  “ F l e x i bl e  A C t r a ns m i s s i on s ys t e m s :   m ode l l i ng a nd  c on t rol ,   Spr i nge r  Sc i e nc e   &  B u si n e ss M e d i a ,  2012 .     [10]   P .  S ri t horn,  " P o w e r S ys t e m  S t a bi l i s a t i on U s i ng  S T A T CO M  w i t h S upe rc a pa c i t ors , "   Indus t r y  A pl i c at i ons  Soc i e t y   A nnual   M e e t i ng IE E E ,  2008 .     [11]   M . M . A l m el i an ,  I . M o h d , A . Z A h m ad , M .  S al e m , M . A . O m r an , A . J u s o h et   al . , " E n h an ci n g   t h e  p er f o r m an ce  o f   cas cad ed  t h r e e - l e ve l  V S C S T A T CO M  by A N N   c ont rol l e r  w i t h   S V P W M  i nt e ge g ra t i on , "   In t e r na t i onal  J our nal  o f   E l e c t r i c a l  &  Co m put e r  E ngi n e e r i ng (IJ E CE ) ,  vol .  9 ,  pp .  3880 - 38 90,  2019 .     [12]   K .  J .  A .  J a i n,  " V ol t a ge  re gu l a t i on  w i t h  s t a t c om s :  M ode l i n g,   c ont ro l  a nd  re s ul t s , "   P o w er  D e l i v e r y,  I E EE  T r ans ac t i ons ,  pp .  726 - 735 ,  2006 .     [13]   e. a.   X . - P.  Z ha ng ,  “ F l e xi bl e  A T ra ns m i s s i on S ys t e m s :  M ode l l i ng   a nd Cont ro l . ,  2 005.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.