I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS )   Vo l.   11 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 0 ,   p p .   1 9 6 6 ~ 1 9 7 8   I SS N:  2088 - 8 6 9 4 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / ijp ed s . v 1 1 . i4 . pp 1 9 6 6 - 1 9 7 8       1966       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Im pro v ement of  t he per forma nce o STAT C O M  in  t erms o v o ltag e profile usi ng  ANN  co ntrolle r       M o ha m m ed  Sa lheen A la t s ha n 1 ,   I bra him   Alha m ro un i 2 , T o le   Su t ik no 3 ,   Awa ng   J us o h 4   1, 2   El e c tri c a En g i n e e rin g   S e c ti o n ,   Un iv e rsit y   Ku a la L u m p u r   ( Un iK BM I),   G o m b a k   5 3 1 0 0 ,   M a la y si a   3   De p a rtme n o E lec tri c a En g i n e e rin g ,   U n iv e rsitas   Ah m a d   Da h lan ,   Yo g y a k a rta,  I n d o n e sia   4   S c h o o o El e c tri c a E n g i n e e rin g ,   Un i v e rsiti   Te k n o lo g M a lay sia ,   8 1 3 0 0   S k u d a i,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 0 ,   2 0 20   R ev is ed   May   2 2 0 2 0   Acc ep ted   May   19 ,   2 0 20       Th e   e lec tro n ic  e q u i p m e n ts   a re   e x trem e ly   se n siti v e   to   v a riatio n   i n   e lec tri c   su p p l y .   Th e   i n c re a sin g   o a   n o n li n e a sy ste m   with   se v e ra in te rc o n n e c ted   u n p re d icte d   a n d   n o n - li n e a lo a d s   a re   c a u sin g   so m e   p ro b lem to   t h e   p o we r   sy ste m .   Th e   m a jo p ro b lem   fa c in g   th e   p o we r   sy ste m   is  p o w e q u a li ty ,   c o n tro ll in g   o re a c ti v e   p o we a n d   v o lt a g e   d ro p .   sta ti c   sy n c h ro n o u c o m p e n sa to ( S TATCOM )   is   a n   im p o rtan d e v ice   c o m m o n ly   u se d   fo r   c o m p e n sa ti o n   p u rp o se s,  it   c a n   p ro v id e   re a c ti v e   su p p o rt  t o   a   b u to   c o m p e n sa te v o lt a g e   lev e l .   In   t h is p a p e r,   th e   Artif icia Ne u ra Ne two rk   (AN N)   c o n tro ll e d   S TATCOM   h a b e e n   d e sig n e d   to   re p lac e   th e   c o n v e n ti o n a P I   c o n tro ll e to   e n h a n c e   t h e   S TAT COM  p e rfo rm a n c e .   T h e   AN c o n tr o ll e is   p ro p o se d   d u e   t o   it sim p le  stru c t u re ,   a d a p tab il it y ,   r o b u stn e ss ,   c o n si d e rin g   th e   p o we g ri d   n on - li n e a rit ies .   Th e   AN is  train e d   o ffli n e   u si n g   d a ta  f ro m   th e   P c o n tro ll e r.   Th e   p e rfo rm a n c e   o S TATCOM   with   c a se   o Lo a d   in c r e a sin g   a n d   th re e - p h a se   fa u lt c a se   wa a n a ly z e d   u sin g   M ATLAB/S imu li n k   so ftwa re   o n   th e   IEE 1 4 - b u sy ste m .   Th e   c o m p re h e n siv e   re su l o t h e   P I   a n d   AN c o n tro ll e rs  h a d e m o n stra ted   t h e   e ffe c ti v e n e ss   o th e   p ro p o se d   AN c o n tro ll e i n   e n h a n c in g   t h e   S TATCOM   p e rf o rm a n c e   fo V o lt a g e   p ro fil e   a t   d iffere n o p e ra ti n g   c o n d i ti o n s.  F u rth e rm o re ,   i h a p ro d u c e d   b e t ter  re su lt th a n   t h e   c o n v e n ti o n a l   P c o n tr o ll e r.   K ey w o r d s :   ANN  co n tr o ller     I E E E   1 4   b u s   s y s tem     MA T L AB /S im u lin k   PI  co n tr o ller     SP W M   STAT C OM     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   I b r ah i Al h a m r o u n i,    E lectr ical  E n g in ee r in g   Sectio n ,   Un iv er s iti   Ku ala  L u m p u r - B r itis h   Ma lay s ian   I n s titu te,   B atu   8 ,   J alan   Su n g ai  Pu s u ,   5 3 1 0 0 ,   Go m b ak ,   Selan g o r ,   Ma lay s ia.   E m ail:   ib r ah im . m o h am ed @ u n ik l.e d u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   T h elec tr ic  p o wer   s y s tem   is   h ig h ly   n o n lin ea r   s y s tem   th at  o p er ates  in   c o n s tan tly   ch an g in g   en v ir o n m en t;  lo ad s ,   g en er at o r   o u tp u ts ,   an d   k ey   o p er atin g   p ar am eter s   ch an g co n tin u all y   [ 1 ] .   T h e   s tab ilit y   d ep en d s   o n   th n atu r o f   th d is tu r b an ce   th at  m ay   s u b ject  to   th s y s tem ,   wh er th d is tu r b an ce   m ay   o cc u r   f o r   lo n g   o r   s h o r p er i o d   [ 2 ] .   T h e r co u l d   b d a m ag es  to   th m a ch in es  co n n ec ted   t o   th e   s y s tem ,   ca u s h ea tin g   in   th elec tr ical  eq u ip m e n t,  an d   m alf u n ctio n   o f   t h s en s itiv eq u ip m en t.   Sm all  d is tu r b an ce s   in   th f o r m   o f   lo a d   ch an g es  o cc u r   c o n tin u ally ,   a n d   th s y s tem   ad ju s ts   to   th c h an g in g   co n d itio n s .   T h s y s tem   m u s b ab le  to   o p er ate  s atis f ac to r ily   u n d er   th ese  co n d itio n s   an d   s u cc ess f u lly   m ee th lo a d   d em a n d .   I m u s also   b ab le  to   su r v iv n u m er o u s   d is tu r b an ce s   o f   s ev er n atu r e ,   s u ch   as  s h o r t - cir cu it  o n   tr an s m is s io n   lin o r   lo s s   o f   lar g g e n er ato r   [ 3 ] . I n   th e   p ast,   tr ad itio n ally   it  h as  b ee n   u s ed   f ix ed   o r   m ec h an ically   s witch ed   s h u n an d   s er ies   ca p ac ito r s ,   r ea cto r s   an d   s y n ch r o n o u s   g en er at o r s   to   s o lv e   m an y   o f   t h ese  p r o b le m s .   Ho wev er ,   th er ar e   lim itatio n s   to   th u s o f   th e s co n v en tio n al  co m p en s ato r s .   r eq u ir e d   p e r f o r m an ce   was   n o b ein g   ab le  to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I mp r o ve men t o f th p erfo r ma n ce   o f S TATC OM in   term s   o … ( Mo h a mme d   S a lh ee n   A la ts h a n )   1967   ac h iev ef f ec ti v ely .   W ea r   a n d   tear   in   th m ec h an ical  c o m p o n en ts   an d   s lo r esp o n s we r th m aj o r   o f   th p r o b lem s   [ 4 ] .   W ith   th r ap id   in cr ea s in   p o wer   elec tr o n ics  d ep lo y m en t,  th er was  g r ea ter   n ee d   f o r   th e   alter n ativ tech n o l o g y   m ad o f   s o lid - s tate  d ev ices w ith   f ast r esp o n s ch ar ac ter is tics .   R ec en tly ,   f lex ib le  AC   tr an s m is s io n   s y s tem s   ( F AC T S)  co n tr o ller s   h av b ee n   m ain l y   u s ed   f o r   s o lv in g   v ar io u s   s tead y - s tate  co n tr o p r o b lem s   an d   en h a n ce   p o wer   s y s tem   s tab ilit y   in   ad d itio n   to   th eir   m ain   f u n ctio n   o f   p o wer   f lo w   co n tr o l.  E m p lo y m en o f   FAC T d ev ices  in   p o wer   s y s tem s   lead s   to   b etter   p er f o r m an ce   o f   th e   s y s tem ,   f o r   in s t an ce ,   v o ltag s tab ilit y ,   v o ltag r eg u latio n ,   an d   p o wer   s y s tem   s tab ilit y ,   d am p in g ,   ca n   b e   im p r o v e d   b y   u s in g   th ese  d e v ic es  [ 5 ] .   Static  Sy n ch r o n o u s   C o m p en s ato r   ( STAT C OM )   is   o n o f   th p a r allel  FAC T d ev ices  th at  is   u s u ally   u s ed   f o r   v o ltag r e g u latio n .   I ca n   also   b u s ed   to   im p r o v p o wer   s y s tem   s tab ilit y   b y   in jectin g   o r   ab s o r b in g   r ea ctiv p o wer   to   t h n etwo r k .   I is   b ased   o n   p o wer   elec tr o n ics  v o ltag e - s o u r ce   co n v er ter   ( VSC )   an d   if   c o n n ec ted   to   s o u r ce   o f   p o wer   it  ca n   also   p r o v id ac t iv p o wer   [4 - 6] .   T h p er f o r m a n ce   o f   STAT C OM   is   m ain ly   d ep en d en u p o n   h o ac cu r ately   an d   q u ick ly   er r o r   s ig n als  ar co m p en s ate d .   wh er th b est  co m p en s atio n   e f f ec ca n   b o b tain ed   b y   p r o p er   c o n tr o o f   t h STAT C OM   [ 7 ] .   C o n v en tio n ally ,   STAT C OM   is   co n tr o l led   b y   th PI  co n tr o ller ,   wh ich   r eq u ir es  p r ec is lin ea r   m ath em atica m o d els,  wh er ar d if f icu lt  t o   o b tain   an d   f ail  to   p er f o r m   s at is f ac to r ily   u n d er   p a r am eter   v ar iatio n s   n o n lin ea r ity   lo ad   d is tu r b an ce .   T h u s ,   th b est  p o s s ib le  p er f o r m an ce   f r o m   STAT C OM   m ig h t   n o b o b tain ed   f r o m   co n v e n tio n al  co n tr o ller s   f o r   d if f er en o p er atin g   p o i n ts   [ 8 ,   9 ] .   T o   av o id   th e   a b o v e - m en tio n e d   d r awb ac k s .   T h n ee d   was  f o r   th d ev el o p m en o f   n ew  c o n tr o ller s   with   m o r im p r o v e d   p e r f o r m an ce   [ 7 ] .   R ec en tly ,   m ajo r   e f f o r h as  b ee n   u n d e r way   to   d ev elo p   n ew  a n d   u n co n v en tio n al  c o n tr o tec h n i q u es  th at  ca n   o f ten   au g m en o r   r ep lace   c o n v e n tio n al  co n tr o tech n iq u es,  ANN  tech n iq u es  h av e   b ee n   s ig n if ic an tly   u s ef u in   p o wer   elec tr o n ics  f o r   th m ain ten a n ce   o f   t h s tab ilit y   o f   s y s te m s   o v er   wid r a n g o f   o p e r atio n .   ANN  co n tr o ller   ca n   lear n ,   r em em b er   an d   m a k d ec is io n s .   Fu r th er m o r e,   it   p r o v id es   f ast  d y n a m ic  r esp o n s an d   th eir   co n tr o l   r eq u i r e s   n o   m ath em atica m o d el  o f   th s y s tem   [ 1 0 ,   1 1 ] Sev er al  s tu d ies  h av p r o p o s ed   th ap p licatio n   o f   ANN - b ased   co n tr o o f   STAT C OM   in   p o wer   s y s tem   d is tr ib u tio n .   I n   th is   p a p er ,   th e   ANN  co n tr o ller   h as  b ee n   d es ig n ed   in s tead   o f   c o n v e n tio n al   PI  f o r   STAT C OM   co n tr o cir cu it.  E x h au s tiv s i m u latio n   s tu d ies  ar ca r r ied   o u f o r   th I E E E   1 4 - b u s   s y s tem   to   s tu d y   th e   p er f o r m an ce   o f   d esig n e d   ANN  co n tr o ller   f o r   STAT C OM .       2.   ST A T I SYNCH RO NO US  CO M P E N SAT O ( S T A T C O M )   co m p lete  d etailed   ex p lan ati o n   ab o u t ST AT C OM   f u n ctio n ality   an d   co n tr o llab ilit y   is   as f o llo ws:     2 . 1 .   T he  ba s ic  o pera t ing   princ ipl o f   ST AT CO M   Static  Sy n ch r o n o u s   C o m p en s ato r   ( STAT C OM )   as  o n o f   th m o s im p o r tan m em b er s   o f   th e   FAC T f am ily ,   wh ich   is   in cr ea s in g ly   u s ed   in   m o d e r n   p o wer   s y s tem s ,   is   co n n ec ted   in   s h u n to   th s y s tem   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   I t is a  3 Ø  v o lta g s y s tem   th at  let s   b o th   g en er atio n   an d   a b s o r p tio n   o f   r ea ctiv p o wer .   W h en   s y s tem   v o ltag is   lo w,   th STAT C OM   g en er ates  r ea ctiv p o wer   ( STAT C OM   ca p ac itiv e) .   W h en   s y s tem   v o ltag is   h ig h ,   it  ab s o r b s   r ea ctiv p o wer   ( STAT C OM   in d u ctiv e) .   I t   co n s is ts   o f   b lo ck s   a n d   th ey   ar e   co u p lin g   tr an s f o r m er ,   m ea s u r em e n s y s tem ,   in v er ter /co n v er ter   cir cu it,  co n tr o ller   an d   d c - lin k   c ap ac ito r .   T h b asic   o p er atio n   p r in cip le  o f   th ST AT C OM   is   b ased   o n   two   AC   s o u r ce s   ( Sy s tem   an d   STAT C OM )   with   th e   s am e   f r eq u e n cy   th r o u g h   c o u p lin g   in d u ctan ce .   T h e x ch an g o f   r ea ctiv p o wer   b etwe en   th e   s y s tem   an d   STAT C OM   is   ac h iev ed   b y   ad ju s tin g   th a m p litu d o f   th VSC   o u tp u v o ltag ( Vo u t) .   I f   th am p litu d o f   th VSC   o u tp u v o ltag is   g r ea ter   t h an   t h s y s tem   v o ltag e   ( Vac ) ,   th S T AT C OM   g en er ates  ca p ac i tiv r ea ctiv e   p o wer .   Oth er wis e,   th STAT C OM   ab s o r b s   in d u ctiv r ea ctiv e   p o we r .   I f   th a m p litu d o f   th VS C   o u tp u v o ltag is   eq u al  to   th s y s tem   v o ltag e,   th ex ch an g o f   r ea ctiv p o wer   b etwe en   th STAT C OM   an d   th s y s tem     will b ze r o   [ 8 ,   1 0 ,   1 2 ] .           Fig u r 1 .   STAT C OM   in   p o we r   s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   I n t J  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  11 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 0   :   1966     1 9 7 8   1968   T h r elatio n   b etwe en   th f u n d am en tal  co m p o n en o f   th c o n v er ter   ac   v o ltag o u tp u t a n d   th v o ltag ac r o s s   th d ca p ac ito r   is   g iv e n   as:      =      ( 1 )     W h er k   is   th co ef f icien th a d ep en d s   o n   th e   n u m b er   o f   s witch in g   p u ls es,  co n v er ter   c o n f ig u r atio n   an d   th e   co n v er ter   co n tr o ls .   T h f u n d am e n tal  co m p o n e n t   o f   th c o n v er te r   v o ltag o u tp u i.e .   Vo u t   is   d ep en d e n o n   Vd c ,   ca n   b c o n tr o lled   b y   v ar y i n g   th d v o ltag ac r o s s   th ca p ac ito r   wh i ch   ca n   b d o n b y   v ar y in g   th p h ase  an g le  α   o f   th co n v er ter   s witch in g .   T h d ir ec tio n   o f   r ea ctiv e   p o wer   f l o eith er   f r o m   t h s y s tem   to   th co u p lin g   tr a n s f o r m er   o r   f r o m   th co u p lin g   tr an s f o r m er   to   t h s y s tem   is   d ec id ed   b y   th e   d if f er en ce   b etwe en   th c o n v e r ter   v o ltag o u tp u t a n d   th ac   s y s tem   b u s   v o ltag e   [ 8 ] .   T h r ea ctiv p o wer   ex c h an g e d   ca n   b g iv en   as f o llo ws:       =  2         ( 2 )     T h r ea l p o wer   ex ch a n g b etwe en   th v o ltag s o u r ce   c o n v e r ter   an d   th e   ac   s y s tem   ca n   b g i v en   as:     =         ( 3 )   W h er e:    -   co n v e r ter   o u tp u t v o ltag e,      -   ac   s y s tem   v o ltag m a g n itu d e,       leak ag r ea ctan ce   o f   th co u p lin g   tr a n s f o r m er .   α  -   p h ase  an g le  b etwe en   th c o n v er ter   o u tp u t v o ltag e   an d   t h s y s tem   v o ltag e.     2 . 2 .     Sin us o i da l pul s width  m o du la t io n ( SPWM)  t ec hn iq ue   T h m o s co m m o n   PW ap p r o ac h   is   s in u s o id al   PW M.   I n   th is   m eth o d ,   tr ia n g u la r   wav e   is   co m p ar ed   to   s in u s o id al   wav o f   th e   d esire d   f r eq u en cy   a n d   th e   r elativ le v el  o f   th e   two   wav es  is   u s ed   t o   co n tr o l th s witch in g   o f   d ev ic es in   ea ch   p h ase  leg   o f   th i n v er ter .   T h in v er ter   o u tp u t v o ltag h a s   th f o llo win g   f ea t u r es.    1 -   SP W f r eq u en c y   is   th s a m as th f r eq u en cy   o f   tr i.   2 -   Am p litu d is   co n tr o lled   b y   th p ea k   v alu o f   C o n tr o l.    3 -   Fu n d a m en tal  f r e q u en c y   is   co n tr o lled   b y   th f r eq u en cy   o f   C o n tr o l.   T h aim   o f   t h co n t r o ller   an d   s in u s o id al  PW s ch em is   to   m ain tain   co n s tan v o ltag m a g n itu d at   th p o in t   wh er a   s en s itiv lo ad   is   co n n ec te d ,   u n d er   s y s tem   d is tu r b an ce s .   T h co n tr o s y s tem   o n ly   m ea s u r es  th R MS  v o ltag e   at  th e   lo ad   p o in t,  i.e . ,   n o   r ea ctiv e   p o wer   m ea s u r em en ts   ar e   r eq u ir ed .   T h VSC   s witch in g   s tr ateg y   is   b ased   o n   s in u s o id al   PW tech n iq u wh ich   o f f e r s   s im p licity   an d   g o o d   r esp o n s e.   SP W m eth o d s   o f f er   a   m o r e   flex ib le  o p tio n   th an   th e   f u n d am en tal  f r eq u en cy   s witch in g   m eth o d s   f a v o u r e d   in   FAC T ap p licatio n .     2 . 3 .     Vo lt a g s o urce   co nv er t er   ( V SC)     VSC   i s   p o wer   elec tr o n ic  t o o ab le  o f   g en er atin g   s in u s o id al  v o ltag o f   r eq u ir ed   f r eq u en c y ,   m ag n itu d e   an d   p h ase  a n g le.   I co n v er ts   th d . v o ltag t h r o u g h   th e   s to r ag ca p ac ito r   in to   th r ee - p h ase  a . o u tp u v o ltag es.  T h v o ltag es  ar in   p h ase  an d   co u p l ed   w ith   th e   a. s y s tem   th r o u g h   th c o u p lin g     tr an s f o r m er   [ 1 3 ] .   T h e   m ajo r   f u n ctio n   o f   VSC   as  an   i n teg r al   p ar t   o f   STAT C OM   is   to   co n t r ib u te  in   m itig atin g   p o wer   q u ality   d is tu r b an ce s   b y   in jectin g   o r   a b s o r b in g   th r e q u ir ed   v o ltag e.   T h r eq u ir e d   v o ltag in   th is   ca s i s   th d if f er e n ce   b etwe en   r ef er e n ce   an d   ac t u al  v o ltag e .   T h VSC   i s   u s u ally   b ased   o n   s o m ty p o f   en er g y   s to r ag th at  will  s u p p ly   th d . v o ltag e.   T h r e q u ir ed   v o ltag ca n   th en   b g ettin g   b y   s witch in g   th e   s o lid - s tate   elec tr o n ic  d ev ices in   th e   co n v er ter   [ 1 4 ]     2 . 4 .     Str uct ure  o f   ST AT CO M   co ntr o l c ircuit     T h m ain   f u n ctio n   o f   th S T AT C OM   co n tr o cir cu it  is   to   in d ep en d en tly   co n t r o th ac tiv an d   r ea ctiv p o wer   s u p p lied   to   th p o wer   s y s tem   to   r eg u late  t h v o ltag g en er ate d   o v er   th d c - lin k   ca p ac ito r .   Fig u r 3   d e p icts   th b asic c o n t r o l stra teg y   em p l o y ed   f o r   t h STAT C OM .   T h co n tr o s y s tem   co n s is ts   o f T h Ph ase - L o ck ed   L o o p   ( PLL ) ,   m ea s u r em en s y s tem s ,   ab c - d q 0   tr an s f o r m atio n ,   PI  co n t r o ller ,   cu r r en t r e g u lato r   a n d   t h p u ls e   g en er ato r .   p h ase - lo ck e d   lo o p   ( PLL )   wh ich   s y n ch r o n izes  o n   th p o s itiv e - s eq u en ce   c o m p o n en o f   th e   th r ee - p h ase  p r im ar y   v o ltag e   V1 .   T h o u tp u o f   t h PLL   ( an g l θ= ω t)   is   u s ed   to   co m p u te  th d ir ec t - ax is   an d   q u ad r atu r e - ax is   co m p o n e n ts   o f   th AC   th r ee - p h ase  v o ltag an d   cu r r en ts   ( lab eled   as  Vd ,   Vq   o r   I d ,   I q   o n   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I mp r o ve men t o f th p erfo r ma n ce   o f S TATC OM in   term s   o … ( Mo h a mme d   S a lh ee n   A la ts h a n )   1969   d iag r am ) .   Me asu r e m en s y s tem s   th at  m ea s u r th d   an d   q   co m p o n en ts   o f   AC   p o s itiv e - s eq u en ce   v o ltag an d   cu r r en ts   to   b co n tr o lled   as  w ell  as  th DC   v o ltag Vd c.   A n   o u ter   co n tr o lo o p   co n s is ti n g   o f   a   PI  co n tr o ller   f o r   AC   v o ltag a n d   an o th er   PI   co n tr o ller   f o r   DC   v o ltag e.   T h o u tp u o f   th e   PI  c o n tr o ller   f o r   AC   v o ltag e   is   th e   r ef er en ce   cu r r en I q r ef   f o r   th cu r r en r eg u lato r   ( I q   cu r r en in   q u ad r atu r with   v o ltag wh ich   co n tr o ls   r ea ctiv p o wer   f lo w) .   T h o u tp u o f   t h PI  co n tr o ller   f o r   th e   DC   v o ltag is   th r ef er e n ce   c u r r en I d r ef   f o r   t h e   cu r r en r eg u lato r   ( I d   c u r r e n in   p h ase  with   a   v o lta g wh i ch   co n tr o ls   ac tiv p o wer   f lo w ) .   An   in n er   c u r r e n r eg u latio n   lo o p   co n s is tin g   o f   cu r r en r eg u lato r .   T h cu r r e n r eg u lato r   c o n tr o ls   th m ag n itu d an d   p h ase  o f   th v o ltag g en er ate d   b y   th e   SP W co n v er ter   ( V2 d ,   V2 q )   f r o m   th e   I d r e f   an d   I q r ef   r ef er en ce   c u r r e n ts   p r o d u ce d   r esp ec tiv ely   b y   th e   PI  co n tr o ller   f o r   AC   v o ltag a n d   th e   PI  co n t r o ller   f o r   t h D C   v o ltag ( in   v o ltag e   co n tr o m o d e) .   T h cu r r e n r eg u lato r   is   ass is ted   b y   f ee d - f o r war d   ty p r eg u lato r   w h ich   p r ed icts   th V2   v o ltag o u tp u t ( V2 d ,   V2 q )   f r o m   th V1   m ea s u r e m en t ( V1 d ,   V1 q )   [ 1 5 ]           Fig u r 2 . VSC   u s in g   I GB T - b ased   SP W in v er ter s           Fig u r 3 .   C o n tr o l sy s tem   b lo c k   d iag r am   o f   STAT C OM     2 . 5 .   P I   co ntr o ller   PI  C o n tr o ller   is   r eq u ir ed   to   c o n tr o o r   to   o p er ate   STAT C OM   d u r in g   d is tu r b a n ce   in   th s y s tem ,   s u ch   as  d r o p   in   th v o ltag le v el.   T h v o ltag e   o f   Po in o f   C o m m o n   C o u p lin g   ( PC C )   is   s e n s ed   an d   f o r war d ed   th r o u g h   s eq u en ce   a n aly ze r .   R ea ctiv p o wer   co n tr o lo o p   ( co n tr o u n it  o f   q - co o r d in ate )   an d   ac tiv p o wer   co n tr o l   lo o p   ( c o n tr o l   u n it   o f   d -   co o r d in ate )   h a v a   s ep ar ate   PI  co n tr o ller .   As  a   s am o f   f e ed b ac k   co n tr o ller s ,   th PI  c o n tr o ller   o p er ates  b y   s u m m in g   t h er r o r   an d   in teg r al  o f   th ese  v alu es   [ 1 6 ] .   Stru ctu r o f   PI   co n t r o ller   d ep icted   in   Fig u r 4 .   T h d if f er en ce   v alu b etwe en   th ac tu al  a n d   r ef er e n ce   v o ltag is   th in p u o f   th e   PI  co n t r o ller .   Fo r   th q - co o r d i n ate  co n t r o u n it,  th r ef er e n ce   v al u f o r   v o ltag is   1   p . u ,   wh e r in   t h is   co n tr o l,  th p r o p o r tio n al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   I n t J  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  11 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 0   :   1966     1 9 7 8   1970   g ain   ( Kp )   is   5   an d   th in teg r a g ain   ( Ki)   is   1 0 0 0 .   I n   th e   co n tr o u n it  o f   d -   co o r d in ate,   th p r o p o r tio n al  g ain   ( Kp )   a n d   in teg r al   g ain   ( Ki)   ar 0 . 0 2 5 .   T h e   o u tp u t   o f   th e   PI   co n tr o ller   is   c o n v e r ted   i n to   t h r ee - p h ase  v o ltag e   an d   g iv en   t o   th SP W p u ls g en er ato r   to   p r o d u ce   th p u ls an d   th en   it  will  b d eliv er ed   to   th VSC   to   tr ig g er   th I GB T   s witch es.           Fig u r 4 .   PI  c o n tr o ller   [ 1 0 ]       2 . 6 .   ANN  co ntr o ller     Neu r al  n etwo r k s   h av n o w   b ec o m o n o f   th n ew   co n tr o tech n o lo g ies,  it  is   h ig h ly   in ter co n n ec ted   n etwo r k   o f   g r ea n u m b e r   o f   p r o ce s s in g   elem en ts   ca lled   n eu r o n s   in   d esig n   in s p ir ed   b y   th e   h u m an   b r ain .   i n   g en e r ally ,   th e   b o d y   o f   t h n eu r al  n etwo r k   c o n tain s   s ev er al  lay er s   o f   n eu r o n s ,   an   in p u lay er ,   h id d en   la y er s ,   an d   an   o u tp u t la y er   [ 1 7 ] .   As s h o wn   in   Fig u r 5 .           Fig u r 5 .   G en e r al  s tr u ctu r o f   n eu r al  n etwo r k   [ 1 0 ]         T h m ajo r   o b ject  o f   th ANN  co n tr o ller   is   to   g et  p r o p er   v al u es  f o r   weig h ts   an d   b iases   wh i ch   ar th lear n ab le  p ar a m eter s   in s id th co n tr o ller   s tr u ct u r t h at  g iv e s   th r eq u ir ed   o u tp u t   [ 1 6 ]   I n   th is   r esear ch ,   m u ltil ay er   B P - ty p ANN  co n tr o ller   was  u tili ze d   to   im p r o v e   t h p er f o r m an ce   o f   STAT C OM .   T h ANN  was   tr ain ed   b y   u s in g   t h MA T L AB   to o lb o x L ev en b e r g   M ar q u ar d ( L M)   B alg o r ith m   was  ap p lied   as  th tr ain in g   alg o r ith m   in   th is   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   co n tr o ll er .   T h er ar th r ee   m eth o d s   to   f i n d   t h l o ca m in im u m   f o r   an y   g iv en   f u n ctio n .   Gr ad ien t   Descen ( G D)   is   f ir s t - o r d e r   o p tim izatio n   f r am ewo r k ,   L e v en b er g - Ma r q u ar d B ac k   p r o p ag atio n   ( L MBP )   alg o r ith m   is   s ec o n d - o r d er   o p tim izatio n   f r am ewo r k ,   a n d   Gau s s - New to n   ( GN)   f r am e wo r k .   G r ad ien Descen t   ( GD ) is   s tr o n g   m eth o d   esp ec i ally   wh en   it  b e g in s   f ar   f r o m   th f i n al  m in im u m m ea n tim e,   it  is   p r o n to   p o o r   co n v er g en ce .   L M   alg o r ith m   ca n   g et  s o lu tio n s   ev en   in itiatin g   f a r   f r o m   th f in al  s o lu tio n .   W h er th L MBP   m eth o d   is   b etwe en   GD  an d   Gau s s - New to n   ( GN)   f r am ewo r k s .   L ev en b er g - Ma r q u ar d t   B ac k   p r o p ag atio n   ( L MBP )   alg o r ith m   is   p r ef er ab le   o p tio n   t h an   t o   G an d   GD  m eth o d s   [ 1 8 ]   as  it  co n v er g es   q u ick l y ,   n ee d   lo m em o r y ,   an d     en ab le  to   lear n   [ 1 9 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I mp r o ve men t o f th p erfo r ma n ce   o f S TATC OM in   term s   o … ( Mo h a mme d   S a lh ee n   A la ts h a n )   1971   T h d iag r am   o f   th ANN  co n tr o ller   u tili ze d   in   th is   r esear ch   as  s h o wn   in   Fig u r 6 ,   h as   3   lay er s ,   co n s is t o f   1   in p u t la y e r ,   1   h i d d en   lay er   ( co n tain ed   o f   1 0   n eu r o n s ) ,   an d   1   o u t p u t la y er .   T h d ata  f o r   tr ain i n g   th e   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ar e   s o u r ce d   f r o m   th co n v en tio n al   PI  co n tr o ller .   T h i n p u o f   t h ar tific ial  n eu r al   n etwo r k   is   th er r o r   s ig n al  o f   t h Vac   an d   th er r o r   s ig n al  o f   th Vd c.   T h er r o r   is   d eter m in ed   an d   p o r tio n   o f   it  is   p r o p ag ated   b ac k war d   th r o u g h   th n etwo r k .   T h ANN  co n tr o ller   is   ex p ec ted   to   m i n i m ize  th is   er r o r .   T h e   p er f o r m an ce   m etr ic  o f   th ANN  co n tr o ller   is   th Me an   s q u ar er r o r   wh ich   r ef lects th er r o r   b etwe en   th in p u an d   th e   tar g et   v alu es.1 0 0 0   ep o ch s   wer r eq u ir e d   f o r   th e   ANN  tr ain in g   in   th co n tr o l   u n i o f   q - co o r d i n ate  th e   b est - ac h iev ed   v alid atio n   p er f o r m an ce   ( 0 . 0 0 0 2 6 4 0 4 )   was  ac h iev ed   at  e p o ch   1 5 .   T h n u m b er   o f   ep o c h s   in   t h co n tr o u n it  o f   d -   co o r d i n ate  ar 1 0 0 0   wh ile  th b est - ac h iev ed   v alid atio n   p er f o r m a n c ( 0 . 0 0 0 4 1 6 4 3 )   is   ac h iev ed   at  ep o ch   1 3 .   T h A NN  tr ain in g   was  p er f o r m ed   o f f lin an d   was  p r o g r am m ed   t o   co n tr o th VSC   STAT C OM .   Af ter   th o f f lin tr ain in g   was  co m p leted ,   th n ex s tag is   to   r ep lace   th co n v en tio n al  PI   co n tr o ller   with   th e   cr ea ted   AN co n tr o ller .           Fig u r 6 .   Diag r a m   o f   n eu r al  n etwo r k   u s ed   in   t h is   s tu d y       3.   M O DE L I NG   O F   T H E   T E S T   P O WE S YS T E M   test   p o wer   s y s tem   was  m o d eled   u s in g   MA T L AB /Si m u lin k   s o f twar in   th I E E E - 1 4   b u s .   T h s y s tem   co n s is ts   o f   1 1   lo a d   b u s es,  two   p o wer   g e n er ato r s ,   t h r ee   s y n ch r o n o u s   co m p e n s ato r s   an d   to tal  o f   2 1   tr an s m is s io n   lin es.  T h test   p o wer   s y s tem   was  d esig n ed   u s in g   p h aso r   s im u latio n   ty p e.   T h test   p o wer   s y s tem   o p er ates  b ase  o n   1 0 0   MV an d   b ase  v o ltag o f   1 3 8   KV.   T h d esig n   was  in   a cc o r d an ce   with   th e   IEEE - 1 4   b u s   test   s y s tem   as  s h o wn   in   Fig u r 7 .   T h is   s y s tem   was  u s ed   th r o u g h o u all  ca s es  th at     wer s im u lated .           Fig u r 7 .   Mo d el  o f   th IEEE -   1 4   b u s   s y s tem     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   I n t J  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  11 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 0   :   1966     1 9 7 8   1972   Af ter   r u n n in g   th e   test   s y s tem   s im u latio n ,   u n d er   th e   s tan d a r d   I E E E -   1 4   b u s   s y s tem   d ata   with   n o   d is tu r b an ce   an d   with o u STAT C OM .   T h b u s   v o ltag ( p . u )   r esu lt  was  o b tain ed   as  p r esen ted   in   Fig u r 8 .   T h e   r esu lt  s h o ws  th at  th v o ltag a b u s   1 ,   b u s 7   an d   b u s   8   h as  th h ig h est  v o ltag e   ( p . u )   at  1 . 0 5 7   p . u ,   1 . 0 5 4   p . u   a n d   1 . 0 8 3   p . u   r esp ec tiv ely .   w h er e   th ese  b u s es  ar n o c o n n ec te d   to   an y   lo ad .   An d   b y   m o n ito r in g   th r est  o f   th e   s y s tem   b u s es  th at  c o n n ec t   to   lo ad s .   I t   was  n o te d   th at   all  v o l tag es  wer with in   th e   p er m itt ed   o p er atin g   r an g e.   W h er e    th v o ltag at  b u s es  2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   9 ,   1 0 ,   1 1 ,   1 2 ,   1 3   an d   1 4   ar 1 . 0 4 1   p . u ,   1 . 0 0 8   p . u ,   1 . 0 1 1   p . u ,     1 . 0 1 4   p . u ,   1 . 0 5   p . u ,   1 . 0 4 8   p . u ,   1 . 0 4 3   p . u ,   1 . 0 4 9   p . u ,   1 . 0 4 7   p . u , 1 . 0 4 2   p . u   an d   1 . 0 2 6   r esp ec tiv ely .           Fig u r 8 .   Vo ltag e   ( p . u )   f o r   all  b u s es a t stan d ar d   d ata       4.   RE SU L T S AN AN AL Y SI S O F   T H E   T E S T   CAS E S   I n   th is   s tu d y ,   two   ca s es  wer cr ea ted   to   ca u s a   d is tu r b a n ce   in   th test   s y s tem ,   th ey   wer L o ad   in cr ea s in g   ca s an d   th r ee - p h ase  f au lts   ca s e.   T h is   was  d o n to   ac h iev t h o b jectiv o f   th is   s tu d y .   Fo r   clar if icatio n ,   th e   o b jectiv w as  to   in v esti g ate  th p er f o r m an ce   o f   STAT C OM   r eg ar d   to   im p r o v em e n o f   b u s es  v o ltag an d   d am p in g   r a tio   wh en   th d esig n e d   ANN  co n tr o ller   was  in tr o d u ce d   as  a n   alter n ativ to   th e   co n v en tio n al  PI  co n tr o ller   in   p o wer   s y s tem .   T h r esu lt  o f   u s in g   th STAT C OM   wit h   PI  co n tr o ller   was  p r esen ted ,   th en   f o llo wed   b y   t h r esu lt  o f   u s in g   th e   ANN  i n   co n t r o llin g   th STAT C OM .   At  ev er y   s tag o f   im p lem en tatio n ,   th e   p er f o r m a n ce   o f   th e   s y s tem   was c o m p ar ed .     4 . 1 .   L o a d incre a s ca s   I n   th is   ca s an   in cr ea s o f   3 0 0   f r o m   th s tan d ar d   v alu o f   th lo ad s   wer in cr ea s ed   f o r   all  b u s es  th at  co n n ec tin g   with   lo a d .   T h ju s tific atio n   f o r   an   i n cr ea s in   th e   lo ad   was  to   p r o d u ce   d is tu r b an ce   in   th e   test   s y s tem   an d   o b s er v t h ef f ec o n   th p o wer   s y s tem   to   lo ca te  th wea k est  b u s   f o r   th in s tallatio n   o f   STAT C OM .     4 . 1 . 1 . L o a d incre a s ca s wit h o ut  ST A T CO M   W h en   th lo ad   was  in cr ea s ed   u p   to   3 0 0 with o u STAT C O th v o ltag ass o ciate d   with   ea ch   b u s   is   p r esen ted   in   Fig u r 9 .   B y   o b s er v in g   th r esu lts ,   we  n o t th b u s es  th at  co n n ec te d   to   th g e n er ato r s   a n d   th o s clo s to   th e   s u p p ly   s id e   wer n o a f f ec ted   s ig n if ican t ly   b y   in cr ea s in g   th e   lo ad .   W h er th e   v o ltag at   b u s es  1 , 2 , 3 , 6   an d   8   a r 1 . 0 5 1   p . u ,   1 . 0 3 7   p . u ,   1 . 0 0 4   p . u ,   1 . 0 4 9   p . u   an d   1 . 0 6   p . u   r esp ec tiv ely .   On   th e   o th e r   h an d ,   T h er was  o b s er v a n   e f f ec o n   th v o ltag am p litu d e   at  th e   b u s   9   ( 1 . 0 2 6   p . u )   , b u s   1 0   ( 1 . 0 1 1   p . u ) ,   b u s   1 1   ( 1 . 0 1 4   p . u ) , b u s   1 2   ( 0 . 9 3 9 7   p . u ) ,   b u s   1 3   ( 0 . 9 3 0 7   p . u ) ,   an d   b u s   1 4   ( 0 . 8 9 8 7   p . u ) .   T h er ef o r e,   b u s es  1 2 ,   1 3   an d   1 4   wer i d e n tifie d   as  th m o s v u ln er ab le  b u s es  o f   th test   ca s es.  As  th v o ltag o f   th ese   b u s es  is   b elo th p er m itted   lev el  f o r   o p e r atin g   lo ad s .   T h u s ,   th er was  n ee d   to   ad d   co m p e n s atio n   tech n o lo g y .   W h er in   th is   s tu d y ,   STAT C OM   d ev ice  was  ad d ed   to   th s y s tem .   Pr ev io u s   s tu d ies  h ad   r ep o r ted   t h at  th p lace m en t   cr iter io n   o f   STAT C OM   is   to   h av it  co n n ec ted   at  th wea k est  b u s   o f   th s y s tem   [ 2 0 ] .   T h wea k est  b u s   wa s   id en tifie d   as   b u s   1 4 .   T h is   is   i d en tical  to   th s tu d ies  th at   h a v b ee n   d o n e   to   i d en tify   th wea k est  b u s   o n   I E E E   1 4   B US sy s tem   [ 2 ,   6 ,   2 1 ,   2 2 ] .   Fu r th er m o r e ,   c o m p ar ativ a n aly s is   o f   th e f f ec o f   th e   in c r ea s ed   lo ad   is   p r esen ted   in   T a b le  1 .   I is   clea r   f r o m   th e   tab le  th at   th i n cr ea s in   lo ad   h ad   a   s ig n if ic an ef f ec t   o n   th t h r ee   m o s v u ln er ab le  b u s es  ( 1 2 ,   1 3 ,   an d   1 4 ) .   W h er th v o ltag at  n o r m al  lo ad s   in   th ese  b u s es  was  1 . 0 4 7   p . u ,   1 . 0 4 2   p . u   a n d   1 . 0 2 6   p . u .   Af ter   th in cr ea s i n   th e   lo ad ,   th e   v o ltag e   f o r   th e   th r ee   b u s es  was  0 . 9 3 9 7 1   p . u ,   0 . 9 3 0 7   p . u   an d   0 . 8 9 8 7   p . u   r esp ec tiv ely .   T h a n aly s is   s h o wed   th at  1 0 . 2 5 %,  1 0 . 6 8 an d   1 2 . 4 1 wer th v o ltag d r o p   r atio   in   b u s es  1 2 ,   1 3   an d   1 4   r esp ec tiv ely .   T h is   d ec r ea s in   v o ltag d u to   th s ite  o f   th ese  b u s es  f ar   f r o m   th p o wer   s o u r ce s   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1.057 1.041 1.008 1.011 1.014 1.05 1.054 1.083 1.048 1.043 1.049 1.047 1.042 1.026 0.95 1 1.05 1.1 VOLT AG E   (P.U ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I mp r o ve men t o f th p erfo r ma n ce   o f S TATC OM in   term s   o … ( Mo h a mme d   S a lh ee n   A la ts h a n )   1973   ( g en er ato r s )   [ 2 1 ] ,   wh er e   th s y s tem   ca n n o m ee th e   r eq u i r e d   o f   r ea ctiv p o wer   d u t o   th in cr ea s ed   lo ad ,   a n d   if   th is   r ea ctiv p o wer   d o es n o t   c o m p en s ate  it will le ad   to   v o l tag in s tab ilit y   o r   ev e n   v o ltag co llap s e   [ 2 3 ] .           Fig u r 9 .   Vo ltag e   ( p . u )   f o r   all  b u s es a t lo ad   in cr ea s ca s with o u t ST AT C OM )       T ab le  1 .   Vo ltag d r o p   at  b u s es 1 2 ,   1 3   an d   1 4   b etwe en   n o r m a l a n d   l o ad   in cr ea s ca s e.   B u s e s   V o l t a g e   w h e n   n o r mal   c a se  ( p . u )   V o l t a g e   w h e n   l o a d   i n c r e a se   c a se  ( p . u )   V o l t a g e   d r o p   ( %)   12   1 . 0 4 7   0 . 9 3 9 7   1 0 . 2 5 %   13   1 . 0 4 2   0 . 9 3 0 7   1 0 . 6 8 %   14   1 . 0 2 6   0 . 8 9 8 7   1 2 . 4 1 %       4 . 1 . 2 . L o a d incre a s ca s wit h S T AT CO M   I n   th is   s ec tio n ,   STAT C OM   w ill  b in tr o d u ce d   to   th test   s y s tem ,   to   im p r o v th r esu lt  o b tain ed   in   th lo ad   in cr ea s ca s e.   s ig n if ican d ec r ea s in   v o ltag was  o b s er v ed   o n   b u s es  1 2 ,   1 3   a n d   1 4 .   I will  f o cu s   o n   th ese  th r ee   b u s es  an d   ex p l ain   th ef f ec tiv en es s   o f   th STAT C OM   to   im p r o v th v o ltag lev el.   Fro m   th p r ev io u s   ca s e,   a   s u itab le  p lace   to   co n n ec th e   STAT C OM   to   th s y s tem   was  d eter m in ed   o n   b u s   1 4 .   T h ef f ec t   o f   co n v en tio n al  PI  co n t r o lle d   STAT C OM   an d   th at  o f   AN co n tr o lled   STAT C OM   ar p r esen ted .   T h e   aim   was to   co m p ar th e   ef f icien cy   o f   th PI  an d   ANN  co n tr o ller s   [ 2 4 ,   2 5 ]     a.   STAT C OM   b ased   o n   co n v e n tio n al  PI  co n t r o ller   I n   th is   ca s e,   th STAT C OM   was  u s ed   with   co n v en tio n al  PI  co n tr o to   m itig ate  th v o ltag wea k n ess   an d   th e   r esu lts   wer e   as  d is p la y ed   in   Fig u r e   1 0 .   T h b u s es  c o n n ec ted   to   g en er atio n   s o u r ce s   ar s till   at  ab o u th s am v alu e .   b u s   1   ( 1 . 0 5   p . u )   b u s   2   ( 1 . 0 3 7   p . u )   ,   b u s   3   ( 1 . 0 0 3   p . u ) ,   b u s   6   ( 1 . 0 5   p . u )   a n d   b u s   8   ( 1 . 0 5 5   p . u ) .   W h ile  th v o ltag o n   b u s es  4 , 5 , 7 , 9 , 1 0 , 1 1   is   0 . 9 8 6   p . u   , 1 . 0 0 1   p . u ,   1 . 0 2 7   p . u ,   1 . 0 2 1   p . u ,   1 . 0 0 8   p . u   a n d   1 . 0 1 2   p . u   r esp ec tiv ely .   W ith   p ar ticu lar   in te r est  to   th wea k est  b u s es,  STAT C OM   with   th e   PI  c o n tr o ller   h ad   a n   ef f ec t   o n   im p r o v e   v o ltag e   lev el,   wh e r b u s   1 2   h ad   v o ltag am p litu d o f   0 . 9 5 5   p . u ,   wh ile  1 3   an d   1 4   h ad   0 . 9 6   p . u   a n d   0 . 9 7 2   p . u   r esp ec tiv ely .   As d is p lay ed   in   t h f o llo win g   Fig u r e   1 1 .           Fig u r 1 0 .   Vo ltag ( p . u )   f o r   al l b u s es a ( lo ad   in cr ea s ca s u s StatC o m   with   PI  co n tr o ller )     1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1.051 1.037 1.004 0.989 1 1.049 1.031 1.06 1.026 1.011 1.014 0.94 0.931 0.899 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 VOLT AG E   (P.U ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CA S E   3 1.051 1.037 1.003 0.986 1.001 1.05 1.027 1.055 1.021 1.008 1.012 0.955 0.96 0.972 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1 1.02 1.04 1.06 1.08 VOLT AG E   (P.U ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   I n t J  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  11 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 0   :   1966     1 9 7 8   1974       Fig u r 1 1 .   Vo ltag at  B 1 2 ,   B 1 3 ,   B 1 4 ,   ( lo a d   in cr ea s ca s u s StatC o m   with   PI  co n tr o ller )       b.   STAT C OM   b ased   o n   an   ANN  co n tr o ller   T h PI  co n tr o ller   h as  b ee n   r e p lace d   with   th d esig n e d   ANN  co n tr o ller   in   t h co n tr o cir cu it  o f   th e   STAT C OM .   T h is   was  in   f u r th er an ce   to   th o b jectiv o f   th i s   s tu d y ,   wh ich   is   to   c o m p a r th p er f o r m an ce   o f   th PI - co n tr o lled   STAT C OM   with   th ANN - co n tr o lled   ST AT C OM   [ 2 6 ,   2 7 ]   Fo r   clar if ic atio n s ,   th f u n ctio n   o f   th e   ANN  was  to   d eliv er   a   s wif an d   d y n am ic   r esp o n s a n d   im p r o v e   th e   s tab ilit y   o f   th s y s tem   f o r   lar g e   o p er atin g   r an g e.   T h r esu lt  o b tain ed   is   p r es en ted   in   Fig u r 1 2 .   I is   clea r   f r o m   th r esu lts th ANN  was  ab le   to   p r o v id m o r s tab ilit y   to   t h p o wer   s y s tem   as  it   im p r o v ed   th v o ltag lev el  o n   th wea k   b u s es  th at  wer co n n ec ted   to   STAT C OM .   On   th o th e r   h a n d ,   th er e   is   n o   c h a n g was  o b s er v ed   in   th e   r e s o f   th e   b u s es  wh ich   f ar   f r o m   th STAT C OM   co n n ec tio n   p o in t.           Fig u r 1 2 .   Vo ltag ( p . u )   f o r   al l b u s es a ( lo ad   in cr ea s ca s u s StatC o m   with   PI  co n tr o ller )       Fig u r 1 3   s h o ws  th ef f ec o f   ANN  o n   wea k   b u s es,  as  th le v el  o f   v o ltag at  b u s es  1 2 ,   1 3   an d   1 4   is   0 . 9 6 0 2   p . u ,   0 . 9 7 1   p . u   an d   1 . 0 0 6   p . u ,   r esp ec tiv ely .   A n d   also ,   t h d am p i n g   tim is   b etter   th a n   u s e   PI  co n tr o ller .           Fig u r 1 3 .   Vo ltag at  B 1 2 ,   B 1 3 ,   B 1 4 ,   ( lo a d   in cr ea s ca s u s StatC o m   with   ANN  co n tr o ller )   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CA S E   4 1.051 1.037 1.003 0.987 1.001 1.05 1.028 1.056 1.022 1.009 1.013 0.96 0.971 1.006 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1 1.02 1.04 1.06 1.08 VOLT AG E   (P.U ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I mp r o ve men t o f th p erfo r ma n ce   o f S TATC OM in   term s   o … ( Mo h a mme d   S a lh ee n   A la ts h a n )   1975   4 . 1 . 3 . P er f o rma nce  co m pa riso n o f   ANN  co ntr o ller  a g a ins t   P I   co ntr o ller  du ring   lo a d incre a s ca s e.   T o   ac h iev e   c o m p ar is o n   b et wee n   th p er f o r m an ce   o f   th two   co n tr o ller s ( PI  an d   ANN)   d u r in g   th e   lo ad   in cr ea s in g   ca s e,   f r o m   th r esu lts   s h o wn   in   th f ig u r e 1 0 , 1 1   a n d   1 3 .   I s h o u ld   b n o t ed   th at  th wea k est  b u s es  d u r in g   th is   ca s b u s   1 2 ,   1 3   an d   1 4 ,   wer th m o s af f e cted   b y   th ad d itio n   o f   STAT C OM .   T ab les  2   an d   3   s h o th r ate  o f   im p r o v e m e n t f o r   b o th   c o n tr o ller s   o n   th es b u s es.       T ab le  2 .   Vo ltag im p r o v em en t   r ate  wh en   u s StatC o m   with   PI  co n tr o ller   B u s e s   V o l t a g e   w h e n   l o a d   i n c r e a se   c a se  ( p . u )   V o l t a g e   w h e n   s t a t c o m w i t h   p i   ( p . u )   V o l t a g e   i m p r o v e m e n t   ( %)   D a mp i n g   t i m e   ( s)   12   0 . 9 3 9 7   0 . 9 5 4 6   1 . 5 9 %     0 . 0 9   13   0 . 9 3 0 7   0 . 9 6 0 1   3 . 1 6 %   14   0 . 8 9 8 7   0 . 9 7 1 6   8 . 1 1 %       T ab le  3 .   Vo ltag im p r o v em en t   r ate  wh en   u s StatC o m   with   ANN  co n tr o ller   B u s e s   V o l t a g e   w h e n   l o a d   i n c r e a se   c a se  ( p . u )   V o l t a g e   w h e n   s t a t c o m w i t h   a n n     V o l t a g e   i m p r o v e m e n t   ( %)   D a mp i n g   t i m e   ( s)   12   0 . 9 3 9 7   0 . 9 6 0 2   2 . 1 8 %     0 . 0 5   13   0 . 9 3 0 7   0 . 9 7 1 0   4 . 3 3 %   14   0 . 8 9 8 7   1 . 0 0 6   1 1 . 9 4 %       I is   clea r   f r o m   th e   r esu lt  in   T ab le  2   t h at  wh en   th l o ad   w as  in cr ea s ed   in   b u s   1 2 ,   th e   v o ltag was  0 . 9 3 9 7   p . u   . h o wev er ,   wh en   t h im p lem en tatio n   o f   STAT C OM   wi th   th PI  co n tr o ller ,   th v o ltag lev el  im p r o v e d   to   0 . 9 6 0 2   p . u .   Als o ,   wh e n   th is   r esu lt  was  c o m p ar ed   with   th e   in itial  ca s o f   in cr ea s ed   l o ad ,   an   im p r o v em e n o f   2 . 1 8   was  o b s er v ed .   T h r esu lt  g o b etter   in   s u b s eq u en b u s es  h e r ein   r ep o r ted   with   4 . 3 3 %%   an d   1 1 . 9 4 im p r o v e m en ts   o b tain e d   in   b u s es  1 3   a n d   1 4   r esp ec tiv ely .   c o m p ar is o n   o f   th e   r esu lt  in   th th r ee   b u s es  as  p r esen ted   i n   T ab le  3   s h o we d   b etter   an d   m o r im p r o v ed   p e r f o r m an c o f   th STAT C OM   wh en   th ANN  was  u s ed   as   a   co n tr o ller   [ 2 8 ] .   Her e,   th im p r o v em e n o b tain ed   was  2 . 1 8 %,  4 . 3 3 an d   1 1 . 9 4 %   in   b u s   1 2 ,   1 3 ,   an d   1 4   r esp ec tiv ely .   T h e   d am p i n g   tim was  also   r e d u ce d   f r o m   0 . 0 9   s   w h en   u s in g   PI  to   0 . 0 5   s   wh en   ANN  co n tr o lled   STAT C OM .   I s h o u ld   b n o ted   th at  g r ea im p r o v e m en was  o b tain ed   in   th e   wea k est  b u s   1 4   wh er th STAT C OM   wa s   p lace d   [ 2 9 ] .   Fo r   in s tan ce ,   th v o ltag lev el  in   th r esp ec tiv b u s es  was  0 . 9 6 0 2   p . u ,   0 . 9 7 1 0   p . u   a n d   1 . 0 0 6   p . u   wh en   ANN  was   u s e d   as  ag ain s th 0 . 9 3 9 7   p . u ,   0 . 9 3 0 7   p . u   an d   0 . 8 9 8 7   p . u   o b tain e d   wh en   th e   lo ad   was  in c r ea s ed   with o u STAT C OM .   Fig u r 1 4   s h o ws  th co m p ar is o n   o f   b u s es  1 2 , 1 3   an d   1 4   f o r   lo a d   in cr ea s ca s es.  An d   c o m p r e h en s iv co m p ar is o n   o f   th e   r e s u lt  in   all  th lo a d   in cr ea s e   ca s es is   p r esen ted   in   Fig u r 1 5 .             Fig u r 1 4 .   C o m p ar is o n   o f   b u s es 1 2 , 1 3   a n d   1 4   f o r   lo a d   in cr e ase  ca s es       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.