Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l. 11 , N o. 3 Septem ber   2020 , p p.   12 7 8 ~ 12 8 6   IS S N:  20 88 - 8694 DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 3 . pp 12 7 8 - 12 8 6     1278       Journ al h om e page http: // ij pe ds .i aescore.c om   Scherbi us wi nd fa rm base d fuzzy  SSSC       Talebi  Abderr ah m an e,   Te d j ini  Ha mz a   SG RE  La bora tor Ta hr Moha med   Univer sity ,   Al ger ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   A ug   24 , 201 9   Re vised  Feb   14 , 2 0 20   Accepte M ar   20,  20 20       The   wind   is  a   c l ea n,   fre e,  and  r e adi ly  availa b le  r ene wabl ene rgy   source ,   it  is  cost - eff e ct iv e   in   seve ral  r egi ons,   i t   is   a   dom esti c   source   of   ene rgy   and   it  is   a   sus ta ina bl source   of  en erg y.   The   SS SC   sys t em   is  FA CT volt age   com pensa tor,  i t   is   inser te d   in   serie wi th   th e   el e ct ri ca l   tra ns mi ss ion  li ne   through  a   coupli ng  tr ansforme r ,   i ts  rol e   is  to   injec a   voltage   whic a ll ows   to   infl uen ce   the   ac t ive   power  tra ns mi tted The   go al  of  thi pap er  is  to  examine   the   eff ect  of  using  wind  far SS SC   to  im prove   fle x ib ility   of  multi - ma ch ine   p ert urb ed  ne twork .   Ke yw or d s :   FA CTS   IEEE 1 4 bus   gri d   SSSC   Vo lt age  dr op   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   Tédji ni  Hamza   SG RE  Lab or at ory,   Tahr Mo hame d Un i ver sit y,   Be char ,  08 000Alge ria.   Emai l:   te djini_ h@ya hoo.fr       1.   INTROD U CTION     The  w or l e ne rgy  mar ket  wi nd  tu rb i ne  is   gro wing  faster   t han  a ny  oth er   ren e wa ble  e ne rgy  source Total   world wi de,   wh ic did   no e xceed   4800  MW  in  1995 reache 318  000  M i 20 13,  after  158  505  MW  in  2009, 7 4,0 52  MW  in 2 00 and  9 3,8 35  MW  in  20 07   a nd   120,2 97  MW  in  20 08,  acco r di ng   to f oreca sts   2011   GWEC gl ob al   capaci ty  is  ex pected  to  reac 493,3 30   MW  by   t he  en of   2016.  B 20 20,  their  a pproxi mate ly   832,0 0 M W  of install ed c apa ci ty [1,  2].   The  sync hro nous  se ries  sta t ic   com pe ns at or  S SSC  is   a   moder FA CT wh ic pro vid es  volt age   c ompen sat ion,  it   is  placed  dir ect ly  on  the   li ne   [3].  Its   pr es e nce  tra ns la te i nto   se ve ral  ad van ta ges  i te r ms  of  loss a nd p la nn i ng and e ne rgy c irculat ion [ 4,  5].   The  phe nome na   that  impair  the  qual it of  el ect rical   energy   a re  of  di ff e ren na ture s:  sh ort   ci rc uit,   vo lt age   di ps break dow ns ha rm on ic   po ll uti on.  W hate ver   the  ori gin  of  these  disturba nc es,  it   is  essen ti al   to  mainta in  or  i mpro ve  the  qual it of  the  el ect rici ty  that  passes  th r ough  the  tra ns mis sion   a nd   distri bu ti on  netw orks [ 6,   7].   In  this  w ork  w e w il stud t he  ad va ntage o the u ses  of   wind - S SSC to i ncrea se transit p ower sta bili ty   in the ca se  of   mu lt i b us ,  m ulti  mach in es  per t urbe d netw ork.       2.   SC HE RBIUS   DFIG WI ND  SY STE   The  Sc herbiu s   wind  tur bi ne  sy ste us in DF I M   a nd  a in direct  mat rix  c onver te back - to - bac k   conve rter,   has   man asset s   [ 8 - 10] On e   of   t he  a dvanta ges  of  this  c onfig urat ion  is  that  t he  powe el em ents   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Sch e rb i us  wi nd  farm base f uzzy  SS SC   ( Ta le bi Abd er rah man e )   1279   us e are   dime ns io ne to  pas pa rt  of  the   total   powe of  the  syst em,  w hich  make it   po s sible  to   re duce  the   powe loss es , i ll us trat ed  i Fi gure  1   [11,  12].   The  dual   fee inducti on  ma chine  is  a   po wer e ro t or   a s yn c hro nous  m achine  with  st at or   windin gs  connecte to   the  netw ork  t hro ugh  a   pow er  c onve rter  [ 13,  14].  T he  simpl ifie m odel   is  present ed  i   Figure  2 [15 ].           Figure  1 . Win sy ste m   c ompe nen ts         Figure  2 . Simpl ifie d   m odel  of  DF I G       The  wind f ar m   is  an   ass ociat ion  of  se ve ral wind  tu r bin es   in  se ries,  eac one  is  c onsti tue of  a d ou ble  feed   as ynch r onous  machi ne,  850kW  690V  w ound  ro t or  siz ed  for  an   ai de ns it of   1.225  kg   m 3   with  ro ta ti on s pee d betwe e n 14.6 a nd 30.8  r pm   [16 - 18].       3.   STATIC S SY NCHR ONOU S S ER IES  COMPE N SA T O R   BA SED  WI ND FA R   The  c omp os it ion  of  t he  s ync hro nous   sta ti com pensat or  i se ries  of  ( SS SC)  is  base on  t hr ee   pa rts:  t he  fi rst  is  a   co ntinuo us   s ourc or  el se  t he  c onti nuous  st or a ge  el eme nt  whic is  behave from  batte ries,   it   will   be  determi ned  accor ding  t th nee for  net w ork t he  sec ond  pa rt  is  pr es ented  by  th D C - AC  c onve rter  a nd   with  the  he lp  of  the  co mma nd  it   can  be  us e as  an  adj us ta bl vo lt age  s ourc e,the  thir pa rt   pr ese nts  the  outp ut  filt er es  the  seri es co up li ng t r ansfo rmer, as  desc ribe in  Fig ure   3 [ 19,  20].           F igure  3 .   Co nf i gurati on  of   wi nd W SSSC       3.1.   Model li ng   and co nt r ol  of   W SSS C   Figure  s how the  e quivale nt  ci rc uit  of  th netw ork   eq ui pp e with  the   sync hrono us   series  sta ti c   com pensat or [21].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele & Dr iSyst ,   V ol.   1 1 , N o.   3 Se pt ember 2020     12 7 8     12 8 6   1280       Figure   4 . W S S SC m od el  i th e case  of  i ns ert ion   betwee t w gen e rato r bus       The  an a re  pa rameter of   i nclu ding  s eries  tran sf ormer.  The  dyna mic  be hav i or   of   c urre nts  i Par c oord i nate sy ste m  is  give n by     + = q d cq cd q d q d q d V V V V V V L i i L r L r i i dt d 1 .   (1)     The  act ive  P  a nd r eact ive  po wer s  Q to  be  c on t ro ll ed  are  g i ven by e quat io ns   (2)  a nd (3 ) belo w:     ) . . ( 2 3 q q d d i V i V P + =   (2)   ) . . ( 2 3 q d d q i V i V Q =   (3)           Figure  4 .   Co ntr ol circ uit o SS SC       3.2.   Fuzzy  contr ol   So me  processe are  inh e re ntly  dif ficult   to  m od el   becau s they  vary  ov e ti me  or   ca nnot  be  co rr ect ly   represe nted  by  li near   m od el In   t his  cas e,  the  re gula to set ti ng   pa ra mete rs  will   not  be  opti mal  a nd   t he  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Sch e rb i us  wi nd  farm base f uzzy  SS SC   ( Ta le bi Abd er rah man e )   1281   sy ste may   not  be   pro pe rly   co ntro ll e d.   T his  is  why   we   introd uce  t he  no ti on  of  f uzz lo gic  [ 22] F igure  sh ows  the  dec omp os it ion i nto  three  main sta ge s of a f uzzy c on t ro ll er  [ 23].   a.   Fu zzi ficat io n o the  in pu ts i s  the e valuati on  of the  mem be rs hip   f un ct io ns   of the  in pu va riables.   b.   The  i nf e ren ce   eng i ne: the   eva luati on   of the  outp ut fu nctions b the  rules t a ble   c.   Dfuzzific at io n: ev al uati on of t he fuzz c ontr oller  ou t pu by  cal culat ing  t he c enter  of gra vity) [ 24].           Figure  5. F uzz c on t ro ll er  St eps       4.   STUDIE D SY STE M   Our  ob je ct ive  i to  e xamine   the  ef fect  of   t he   synch r on ic   st at ic   serial   com pensat or  on  th sta bili ty  of   an  IEEE - 14   no de  netw ork,  a nd  dem onstrat it feasibil it y.   I a   first   sect io n,   t he  IEEE - 14  bus  netw ork   will   be  pr ese nted a nd   after   that   in   seco nd  sect i on,  a   fa ult  ne ar  a   ge ne rato r   no de  will   be   ap plied   un de the  simulat ion   st udy;  a nd   finall y,   the  WSSS will   be  introd uced   t sol ve  the  pr ob l em  of   volt ag dro pro pag at io n [25,  26] .   T he  WSSSC   is i ns ta ll e in  the  most  pertur be in  the   node 8 a s s how in  Fig ure   6 .           Figure  6 .   Pert urbe d IEEE  14 bus n et w ork       4.1.   With ou t  com p ensation   The   F ig ures   f r om  t 2 0   sho t he   volt age   curve   in   eac he   node   of  netw ork,  in   this   case   t he   W SSSC   is  no instal le and   we  ca e xamine  t he  fa ul pr opa gation  conseq ue nces  in  al of   nodes  betwee ti mes   0,5 s   and 0,7 s.             Figure  7. Bus   1 Vo lt age       Figure  8 .   V oltage at  node   2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele & Dr iSyst ,   V ol.   1 1 , N o.   3 Se pt ember 2020     12 7 8     12 8 6   1282       Figure  9 . Te ns i on   at  bus  3       Figure  10 . bu s   4   vo lt age           Figure  1 1 . Nod e   5   volt age           Figure  1 2 . Nod 6   te ns io n           Figure  1 3 .   V oltage at  bus  7           Figure  1 4 . Nod e   8   volt age           Figure  1 5 . Te nsi on   at   bus  9           Figure  1 6 . Te nsi on   at   node   10       Figure  1 7 . B us  11   volt age       Figure  1 8 . B us  12   volt age   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Sch e rb i us  wi nd  farm base f uzzy  SS SC   ( Ta le bi Abd er rah man e )   1283       Figure  1 9 . B us  13   te ns i on       Figure  20 . B us  14   te ns i on       4.2.   Uses of  WS SS C   In   t his  case  the   WSSSC   is  co nn ect e to  t he  bu s   8,  As  i th pr e vious  sect ion we  pr ese nt   the  volt age   curve   in   eache   no de  of  netw ork   in   F ig ures   21   to   34,  t he  vo lt age   of  WSSSC   is   me ntio ned  in   F ig ure . 35,  t he   impact  of t his  vo lt age  r est or e  the  netw ork  t o i ts s ta bili ty and ca ncela   te   the  pro pag a ti on   of  the   dist urba nce   cause d by the  f ault.             Figure  2 1 .   V oltage at  node   1       Figure  2 2 .   V oltage at  node   2           Figure  2 3 . Nod e   3   volt age           Figure  2 4 . Nod e   4   volt age           Figure  2 5 . Te nsi on   of   node   5           Figure  2 6 . Te nsi on   of   node   6           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele & Dr iSyst ,   V ol.   1 1 , N o.   3 Se pt ember 2020     12 7 8     12 8 6   1284       Figure  2 7 . Te nsi on   of   bu s  7       Figure  2 8 . Te nsi on   of   bu s  8           Figure  29 . B us  9   vo lt age           Figure  3 0 . B us  10   volt age           Figure  3 1 . Nod e   11   te nsi on           Figure  3 2 . Nod e   12   te nsi on           Figure  3 3 . Nod e   13   vo lt age           Figure  3 4 . Nod e   14   vo lt age           Figure  35 .   V oltage  gouver ne of   W SSSC       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Sch e rb i us  wi nd  farm base f uzzy  SS SC   ( Ta le bi Abd er rah man e )   1285   4.3.   Discussio of  resul ts   T able   1   s hows   the  volt age  drop  in   the  node s.  T her e   is  a   de le ti on   al m os total   volt age  dro for  al l   nodes  ex ce pt  bus  8 (the  de faul t l ocati on ) .   The  WSSSC   preve nts  the  c onse qu e nces  of  the  fa ult  (volta ge  dr op,  ha rm on ic s ,...)  from  reachi ng   t he   oth e re gions  of the  ele ct rical  n et w ork.   The   SSSC   ca n’t   ma na ge  t el imi nate  the   c onse qu e nces   of   the  def ect   total ly,  a nd  t his  a m ounts   to   the  maxim um   co m pensat ion capa ci ty d el ive red  by the  WSSSC .       Table  1.  T he  tai ns ie nt  vo lt age   dro p   Bu s   W ith o u tco m p en sat io n   W ith  WSSSC   1 ,2   18%   1 .3%   3   21%   2 .8%   4 ,5,6   26%   4 .5%   7 ,9,1 0   47%   8%   1 1 ,14   34%   8%   12   22%   7%   13   25%   6%       5.   CONCL US I O N   In  this   w ork we  e xami ne   the  im pact   of   casca ding  w ind  fa rm   as   a SSSC   wh ic is  a   F ACTS   capab le   of  c ompe ns at in f or   volt age,  face with  t he  propagati on  of  volt age  dro ps   in   th case  of   t he  I EEE  14  bu s The   re su l ts  obta ine s how   that   W SS SC  pr ov i de  a   str ong  act ion  in   the  volt ag co mp e ns at io a nd   reducti on  of  lo sses  in  po wer   l ines.  Its  us es  make  it   possibl to  cancel   the   prop a gatio of  volt age  dro ps   in  the  netw ork.  H ow ever,  in   the   ca se  of  a   m ulti - machine   netw ork  a nd  lo op  l ines,  se ve ral  c ompen sat ors  mu st  be  us e to  obtai n per fect co m pe ns at io n.       ACKN OWLE DGE MENTS   This  wor is s uppo rted b S G RE Lab or at ory .       REFERE NCE S     [1]   V.  Yara m asu ,   B.   Wu,   P.  C .   Sen,   S.  Kouro  and   M.   Nari ma n i,   " Hig h - power  wind  e ner gy  conve rsio sys te ms:  State - of - the - ar t and e me rging   technol ogie s, " IEEE tr ans .,   pp .   740 - 788 , 2015 .   [2]   M.  B.   H.   Kumar   and   B.   Sar ava n an,  " Impact   of  g l obal   w arm ing   an other  cl i ma t ic  condi ti on   for   ge ner ation  of   wind   ene rgy  and  asse ss ing  the   wi nd   pote ntial   for  fu t ure   tr ends, " IE E Innov a ti ons  in   Powe and   Ad v ance Comput ing   Technol ogi es  (i - PA CT ) ,   2017 .     [3]   K.  Bria Johns o,   " How   FA CT Control le rs  F unct ion  in  an  AC  Tra nsmiss ion  Sys te Series   and  Comb ine d   Multi te r mi n al   C ontrol lers , " IEEE   trans . ,   pp.   960 ,   Aug 01  2010 .   [4]   H.  Z enk  and   A.   S.   Akpinar ,   " PI ,   PID   and  fu zz y   logic   cont ro ll ed   SS SC   conne c ted  to   a   power   tr a nsmiss ion  li n e,  volt ag cont rol   per for ma n ce  c ompa rison, " 4th   Inte rnational   C onfe renc on   P ower  Eng ine eri ng,   Ene rgy   and   El e ct rica Dr ive s ,   2013.   [5]   G.  Mah eswara n   and  K .   Sidd appa  Naidu ,   " Comparison  of   fuz zy   a nd  PI  cont ro ll er   base SS SC   for   dam pin g   of   sub   synchronous  resona nce," Inte rnat ional   Confe re nc on  Scienc En gine ering  and  M anageme nt  R ese arch  ( ICSEMR ) 2014.   [6]   C.   E .   Prasad   and  S.  Vad her a,  " Fuzzy  logi b ase S SS as  sub - s ynchr onous   resona nce  dam p in cont roller, " In te r nati onal  Con fe r enc e   on  Ene rgy ,   Powe and   En v ironment:  Tow ards   Sustainabl Gr owth  (ICEP E ) 2015.   [7]   J.  Naya k,   Bh aro t hu,   and  K.  La l itha,   " C ompe ns at i on  of  volt ag flicke by  using  f a ct device s," Am eric an  Journal  o f   El e ct rica Pow er  and  En ergy   S yst ems ,   vol .   2 ,   no .   3,   pp .   66 - 80 , 201 3 .   [8]   K. 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Sc.   d egr ee  from   th unive rsity   of   Dji la l il i abe s   Sid   belabb es -   Alger ia  i 2010,   Ac t ual ly   he   is  a   hea of   th wind   power  uni Sone lga zAdra r ,   Alg er ia .           Te dji n i   h amza :     me mb er  of   SG RE  l abor at o ry.  Re ce iv ed  th M . Sc.   degr e fr om  the  unive rsi ty  of   IbnKhal doun  T ia re t -   Alge ria  in   2007,   and  the  Ph.D.  degr ee  th Univer si ty  of   Scie nc es  and   Te chno logy  Mohammed  Bou dhia of  Oran   (US TO - MB)  in  2012.   Actu al ly  h is  a   profe ss o of  e lec tri c al   enge n ee rin in  Moha mm ed   Ta hr un ive rsity ,   Be cha r ,   Alg eria.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.