I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o f   A p p l i e d   P o w e r   En gi n e e r i n g   (I J A P E)   V o l .   10 ,   N o .   1 M a r c 2021 ,   pp.   26 ~ 29   IS S N :   2252 - 8792 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j a pe . v 10. i 1. pp26 - 29             26       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j ap e . i ae s c or e . c om   S o l v i n g   o p t i m a l   r e a c t i v e   p o w e r   p r o b l e m   b y   h u r r i c a n e   se a r c h   o p t i m i z a t i o n   a l g o r i t h m       K an agas ab ai   L e n i n   D e pa r t m e n t   o f   E E E P r a s a V .   P o t l u r i   S i ddh a r t h a   I ns t i t u t e   o f   T e c hn o l ogy ,   I ndi a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J a 3,   20 20   R e v i s e F e b   19,   202 0   A c c e pt e F e b   20,   202 0       I t hi s   pa p e r   pr o po s e hu r r i c a ne   s e a r c o pt i m i z a t i o ( H S O )   a l g o r i t hm   i s   pr o po s e t o   s o l v e   o pt i m a l   r e a c t i v e   po w e r   pr o bl e m .   A upw a r m o t i o o f   a i r   i s   c a us e due   t o   r e l e a s e   o f   he a t   w hi c c r e a t e s   a   l o w - pr e s s ur e   z o ne   a nd  by   t he   r o t a t i o o f   t he   e a r t h   t h a t   i s   s e t   i n t o   s p i n .   I t hi s   s pi r a l i ng   a i r f l o w   w he e ne r g y   is   h i g t he hu r r i c a ne   i s   c r e a t e d .   P r o j e c t e d   H S O   a l g o r i t hm   de s i g i s   ba s e o t he   e xa m i na t i o o f   t he   ho r i z o nt a l   w i nd  s t r uc t u r e   i a   hur r i c a n e   a n ho w   t he   w i nd  p a r c e l s   t he   p r o g r e s s i o i t he   ne i g hbo r i ng   a t m o s phe r e .   A   m i xt ur e   o f   w i nd  m o de l s   h a s   b e e de v e l o pe f o r   pa s t   f e w   y e a r s   t o   B a c kt e s t i ng   a nd  t o   c om put e   hu r r i c a ne   e x t e r i o r   w i n f i e l d s .   P r o po s e H S O   a l g o r i t hm   ha s   be e n   t e s t e i s t a nda r I E E E   30,   57 bus   t e s t   s y s t e m s   a nd  s i m u l a t i o r e s ul t s   s ho w   t he   p r o j e c t e d   a l g o r i t hm   r e duc e d   t he   r e a l   po w e r   l o s s   c o ns i d e r a bl y .   K e y w or d s :   H ur ri c a n e   s e a r c h     o pt i m i z a t i o a l go ri t hm   R e a c t i ve   pow e r   T r a n s m i s s i o n   l o s s   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   K a n a g a s a b a i   L e n i n   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E n g i n e e ri n g   P r a s a d   V .   P o t l u r i   S i d d ha rt h a   I n s t i t u t e   o f   T e c hn o l o g y   K a n u r u ,   V i j a y a w a d a ,   A nd hra   P ra de s h - 520007 ,   I n di a   E m a i l :   g k l e n i n@ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   R e a c t i ve   pow e r   pr o b l e m   i us   i m po rt a nt   f o r   e c o n o m i c   o pe r a t i o n s   o f   p ow e r   s y s t e m .   T o   s o l ve   t h e   pr o b l e m   n u m e r o us   t y pe s   of  m e t h o ds   [1 - 1 6]  h a v e   b e e n   ut i l i z e d .   T hi s   pa pe r   p r o po s e s   h u rr i c a n e   s e a r c o pt i m i z a t i o n   (H S O a l go r i t h m   t o   s o l ve   t h e   pr o b l e m .   O ve r   t r o pi c a l   a nd  s ub t r o pi c a l   o c e a n s   w i t h   w a r m   c o r e   h u rri c a n e   i s   a   l o w - pr e s s ur e   z o n e   w i l l   b e   f o r m e d.   A   l a r ge   a m o unt   o f   e n e r gy   f r o m   t h e   s u n   i s   r e c e i v e by   t h e   t r o pi c a l   a nd  s ub t r o pi c a l   o c e a n s .   I n   t h e   f o r m   o f   w a t e r   v a po r   t h i s   e n e r gy   i s   l e t   i n t o   t h e   e n v i r o nm e n t .   T o w a r ds   t h e   c e n t e r ,   w i n ds   a r e   p r i m a r i l y   a m pl i f i e i e xpo n e nt i a l   m o de ,   s ub s e que n t l y   pl unge   qui c kl y   t ow a r ds   qu i e t .   T o w a r ds   t h e   c e n t e r   p r e s s u r e   di m i ni s h   e xpo n e n t i a l l y   a n d   w i t h i n   t h e   h u rri c a n e   e y e   i t   s e t t l e   dow n   i n   a   r e a s o na b l y   pl a n e   r e gi o n   o f   l ow e s t   pr e s s ur e .   A   s w i r l i n f l ow   c a n   b e   d e s c r i b e i n   pa ra m e t r i c   m o de   of   a   R a n ki n e   v o r t e m o de l .   Ce nt e r   o f   t h e   f l ow   i s   i n   s o l i r o t a t i o n   m o de   i n   t h e   i nn e r   r a d i a l   r e g i o n .   W h e r e a s   t h e   o ut e r   r e gi o i s   l i b e r a t e o f   vo r t i c i t y   a nd  a   s w i r l i n g   f l ow   c a b e   de s c r i b e i n   p a ra m e t ri c   m o de   o f   a   R a n ki n e   vo r t e m o de l .   Ce n t e r   o f   t h e   f l o w   i s   i n   s o l i d   r o t a t i o n   m o de   i n   t h e   i nn e r   ra di a l   r e gi o n.   P r o po s e H S O   a l go r i t h m   ha s   b e e n   t e s t e i n   s t a nda rd  IE E E   30 ,   57   b us   t e s t   s y s t e m s   a n d   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   s h o w   t h e   pr o j e c t e a l go r i t hm   r e duc e t h e   r e a l   po w e r   l o s s   c o n s i de r a b l y .       2.   P R O B L EM   F O R M U LA TI O N                             (                                      )     (1)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A ppl   P o w e r   E n g   IS S N :   2252 - 8792       Sol v i ng   opt i m al   r e a c t i v e   pow e r   pr obl e m   by   hur r i c ane   s e ar c h   opt i m i z at i on   al gor i t hm   ( Kanagas ab ai   L e n i n )   27                                                         (2)                                             |         |                 (3)                           (4)                                                                 (5)                                                       (6)                                                  (7)                                                    (8)                                                    (9)         3.   H U R R I C A N S EA R C H   O P TI M I ZA TI O N   A LG O R I TH M   O v e r   t r o pi c a l   a n s ub t r o pi c a l   o c e a n s   w i t h   w a rm   c o r e   h u rri c a n e   i s   a   l o w - pr e s s ur e   z o n e   w i l l   be   fo r m e d.   A   l a r ge   a m o un t   o f   e n e r gy   f r o m   t h e   s un   i s   r e c e i ve by   t h e   t r o pi c a l   a n s ub t r o pi c a l   o c e a n s .   In   t h e   f o r m   of   w a t e r   v a po r   t h i s   e n e r gy   i s   l e t   i nt o   t h e   e n v i r o nm e n t .   A u pw a r m o t i o o f   a i i s   c a us e due   t o   r e l e a s e   of  h e a t   w h i c h   c r e a t e s   a   l o w - pr e s s ur e   z o n e   a n b y   t h e   r o t a t i o n   o f   t h e   e a r t t ha t   i s   s e t   i n t o   s pi n.   T o w a r ds   t h e   c e n t e r,   w i n ds   a r e   p ri m a r i l y   a m pl i f i e i n   e xpo n e nt i a l   m o d e ,   s ub s e que n t l y   pl un ge   qui c k l y   t ow a r ds   qui e t .   T o w a r ds   t h e   c e n t e r   P r e s s u r e   di m i n i s h   e xpo n e n t i a l l y   a n d   w i t h i n   t h e   h u rr i c a n e   e y e   i t   s e t t l e   dow n   i n   a   r e a s o na b l y   pl a n e   r e gi o n   o f   l ow e s t   pr e s s ur e .   I n   h u rri c a n e   V o r t e c r e a t e o n   t h e   z e n i t h   o f   t h e   h o r i z o nt a l   s ur f a c e   c a n   b e   a pp r o xi m a t e by   us i ng  l o ga r i t hm i c   (l o g)  s p i r a l   p a t t e rn  l o s p i r a l s   a n d   i t   c a b e   de f i n e by :       (   )             (       )   {   (   )     (   )       (   )         (   )     (   )       (   )           (10)     A   s w i r l i n g   f l ow   c a b e   de s c r i b e i p a r a m e t r i c   m o de   o f   a   R a n k i n e   v o r t e m o de l .                                                ( 1 1 )               .           /                        (12)           (                                   )   f o r   i = 1, 2 , 3 , . . , N     (13)             {     (   )       (                           (   ) )                          (   )       (                           (   ) )                                                   (14)         (   )               (                 (   ) )     (15)     In  t h e   i nt e r v a l   [0 ,                       f o r   i = 1 ,   2,   3 ,   …,   N   a r e   a r b i t r a ri l y   e n ge n de r e d.       {     (       )       (   )                          (       )         (   )         .           /                                       (16)     E v e r y   t i m e   pa r c e l         a l t e r s   i t s   po s i t i o n ,   p r e s s u r e   t h e P i   w e i gh s   a ga i n s t   t o   t h e   e y e   pr e s s ur e   P ey e .                  (   )     (                                   )     (17)               {                *             +                                                    *             +                               ( 1 8 )   Commence    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                  IS S N :   2252 - 8792   Int   J   A ppl   P o w e r   E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   1 ,   M a r c 2021 :     26     29   28   Initialization of parameters                                              For  = 1:  iteration Maximum   For  1 N                                        (             (   )       )                                     (       )                     (     )                                 (     )             When       (       )   then                                       ,         - ; when       (           )   then            Else if                 (       )                    (         )                         Else                               then                    Else                        (             )               (   )     End    Return                4.   S I M U LA TI O N   S TU D Y   H S O   a l go r i t hm s   i s   t e s t e d,   i IE E E   30   a n d   57   B us   s y s t e m s   [17 ].   Co m p a r i s o n   r e s ul t s   a r e   p r e s e nt e i T a b l e   1   a n d   T a b l e   2.       T a b l e   1 .   S i m u l a t i o r e s ul t s   o f   IE E E - 30  s y s t e m   Co n t r o l   v a ri a b l e s     Ba s e   c a s e   M P S O   [1 8 ]   P S O   [1 8 ]   E P   [1 8 ]   S A RG A   [1 8 ]   H S O       ( M W )     3 0 0 . 9     2 9 9 . 5 4     2 9 9 . 5 4     N R *   N R *   2 9 8 . 9 8     ( M v a r)     1 3 3 . 9     1 3 0 . 8 3     1 3 0 . 9 4     N R *   N R *   1 3 0 . 7 3   Re d u c t i o n   i n   P L o s s   (% )       8 . 4     7 . 4     6 . 6     8 . 3   1 4 . 9 0   T o t a l   P L o s s   (M w )     1 7 . 5 5     1 6 . 0 7     1 6 . 2 5     1 6 . 3 8     1 6 . 0 9     1 4 . 9 3 5       T a b l e   2 .   S i m u l a t i o r e s ul t s   o f   IE E E - 57  s y s t e m   Co n t r o l   v a ri a b l e s     Ba s e   c a s e   M P S O   [1 8 ]   P S O   [1 8 ]   CG A   [1 8 ]   A G A   [1 8 ]   H S O   Re d u c t i o n   i n   P L o s s   (% )       1 5 . 4     1 4 . 1     9 . 2     1 1 . 6   2 5 . 3 9   T o t a l   P L o s s   (M w )     2 7 . 8     2 3 . 5 1     2 3 . 8 6     2 5 . 2 4     2 4 . 5 6     2 0 . 7 4 1       5.   C O N C LU S I O N   In  t hi s   pa pe H S O   a l go r i t h m   s uc c e s s f ul l y   s o l v e t h e   o pt i m a l   r e a c t i v e   pow e r   p r o b l e m .   A   m i xt u r e   o w i n m o de l s   h a s   b e e n   de ve l o pe fo r   pa s t   f e w   y e a r s   t o   B a c kt e s t i n a n t o   c o m put e   h u rri c a n e   e xt e r i o w i n d   f i e l ds .   In   hu rr i c a n e   V o rt e c r e a t e o n   t h e   z e n i t o f   t h e   h o ri z o nt a l   s u r f a c e   c a n   b e   a ppr o xi m a t e by   us i n g   l o ga ri t hm i c   (l o g)  s pi r a l   pa t t e rn   l o s pi ra l s .   Ce n t e r   o f   t h e   f l ow   i s   i n   s o l i r o t a t i o n   m o de   i n   t h e   i nn e r   r a d i a l   r e gi o n .   P r o po s e HSO   a l go r i t hm   h a s   b e e n   e v a l ua t e i n   IE E E   30,   57  b us   t e s t   s y s t e m s T h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t   s h o w   t ha t   p o w e r   l o s s   r e duc t i o n   i s   o b t a i n e d.       R EF ER EN C ES     [ 1]   K .   Y .   L e e ,   " F ue l - c o s t   m i ni m i s a t i o f o r   b o t r e a l   a nd  r e a c t i v e - po w e r   di s pa t c he s , "   P r oc e e di ngs   G e ne r at i o n,   T r ans m i s s i on   and   D i s t r i but i o n   C o nf e r e nc e v o l .   13 1,   no .   3 ,   p p.   85 - 9 3,   198 4.   [ 2]   N .   I .   D e e b ,   " A e f f i c i e nt   t e c hn i qu e   f o r   r e a c t i v e   po w e r   di s p a t c us i ng   a   r e v i s e l i n e a r   pr o g r a m m i ng   a pp r o a c h, "   E l e c t r i c   P ow e r   Sy s t e m   R e s e ar c h v o l .   15,   no .   2 ,   pp.   1 21 1 34,   1 988 .   [ 3]   M .   R .   B j e l o g r l i c ,   M .   S .   C a l o v i c ,   B .   S .   B a bi c ,   " A ppl i c a t i o o f   N e w t o n’ s   o pt i m a l   po w e r   f l o w   i vo l t a g e / r e a c t i v e   po w e r   c o nt r o l , "   I E E E   T r an s   P ow e r   Sy s t e m ,   v o l .   5,   no .   4 ,   p p.   14 47 - 1 454,   1 990 .   [ 4]   S .   G r a nv i l l e ,   " O pt i m a l   r e a c t i v e   di s pa t c t h r o ug i nt e r i o r   po i n t   m e t ho ds , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on  P ow e r   Sy s t e m   v o l .   9,   no .   1,   p p.   13 6 14 6,   19 94 .   [ 5]   N .   G r ud i n i n ,   " R e a c t i v e   po w e r   o pt i m i z a t i o us i ng   s uc c e s s i v e   qua dr a t i c   pr o g r a m m i ng   m e t ho d, "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on  P ow e r   Sy s t e m v o l .   13,   no .   4 ,   pp .   1 219 1225 ,   199 8.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A ppl   P o w e r   E n g   IS S N :   2252 - 8792       Sol v i ng   opt i m al   r e a c t i v e   pow e r   pr obl e m   by   hur r i c ane   s e ar c h   opt i m i z at i on   al gor i t hm   ( Kanagas ab ai   L e n i n )   29   [ 6]   W e i   Y a n ,   J .   Y u,   D .   C .   Y u ,   K .   B ha t t a r a i .   " A   ne w   o pt i m a l   r e a c t i v e   po w e r   f l o w   m o de l   i r e c t a ng ul a r   f o r m   a nd     i t s   s o l u t i o by   pr e di c t o r   c o r r e c t o r   pr i m a l   du a l   i n t e r i o r   po i n t   m e t ho d, "   I E E E   T r an s .   P w r .   Sy s t ,   v o l .   21 ,   no .   1 ,     pp.   61 - 67 ,   200 6.   [ 7]   S .   S u r e n de r   R e ddy ,   " O pt i m a l   r e a c t i v e   po w e r   s c he du l i ng   us i ng   c uc ko o   s e a r c a l g o r i t hm , "   I n t e r na t i o na l   J ou r na l   o f   E l e c t r i c al   an d   C om put e r   E ng i ne e r i ng v o l .   7 ,   n o .   5,   pp .   234 9 - 2356 ,   2017 .   [ 8]   S.   S u r e nd e r   R e ddy P.   R.   B i j w e   a nd  A.   R.   A bhy a nka r " F a s t e r   e v o l ut i o na r y   a l go r i t hm   b a s e o pt i m a l   po w e r   f l o w   us i ng   i nc r e m e nt a l   v a r i a b l e s , "   E l e c t r i c a l   P ow e r   and   E ne r gy   S y s t e m s ,   v o l .   54 ,   pp .   198 - 21 0,   20 14.     [ 9]   M a h a l e t c hum i   M o r g a n ,   e t   al . " M u l t i - o bj e c t i v e   e v o l ut i o na r y   pr o g r a m m i ng   ( M O E P )   us i ng   m ut a t i o ba s e o a da p t i v e   m ut a t i o o pe r a t o r   ( A M O )   a pp l i e f o r   o pt i m a l   r e a c t i v e   po w e r   di s pa t c h, "   A R P N   J our nal   o f   E ng i ne e r i ng  and   A ppl i e S c i e nc e s ,   v o l .   11 ,   no .   1 4,   pp .   888 4 - 8888 ,   2016   [ 10]   Pa nd i a r a j a n ,   K .   a nd   B a bu l a l ,   C .   K . ,   " F uz z y   ha r m o n y   s e a r c a l g o r i t hm   ba s e o pt i m a l   po w e r   f l o w   f o r   po w e r   s y s t e m   s e c ur i t y   e nha nc e m e nt ,"   I nt e r n at i on al   J o ur n al   E l e c t r i c   P ow e r   E ne r gy   S y s t . ,   v o l .   78 ,   pp .   72 - 79,   2 016 .   [ 11]   M a h a l e t c hum i   M o r g a n,   N o r   R ul   H a s m a   A bdu l l a h,   M o hd  H e r w a n   S ul a i m a n ,   M a hf uz a M us t a f a ,   R o s di y a na   S a m a d,   " be nc hm a r s t ud i e s   o o pt i m a l   r e a c t i v e   po w e r   d i s p a t c ( O R P D )   b a s e m u l t i - o bj e c t i v e   e v o l ut i o na r y   pr o g r a m m i ng  ( M O E P )   us i ng   m ut a t i o ba s e d   o a d a pt i v e   m u t a t i o o pe r a t o r   ( A M O )   a nd   po l y nom i a l   m ut a t i o o pe r a t o r   ( P M O ) , "   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   S y s t e m s vol .   1 2 ,   no .   1 ,   pp .   12 1 - 132 ,   2 016   [ 12]   R e be c c a   N S hi M e i ,   M o hd  H e r w a S u l a i m a n ,   Z ur i a n i   M u s t a f f a ,   " A nt   l i o o pt i m i z e r   f o r   o pt i m a l   r e a c t i v e   po w e r   di s p a t c h   s o l u t i o n , "   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   S y s t e m s ,   S pe c i a l   I s s ue   A M P E 2015 ,   pp .   68 - 74 2 016 .   [ 13]   G a g l i a no   A . ,   N o c e r a   F . ,   " A na l y s i s   o f   t he   pe r f o r m a nc e s   o f   e l e c t r i c   e ne r gy   s t o r a g e   i r e s i de n t i a l   a pp l i c a t i o ns , "   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   H e at   an T e c h no l ogy   v o l .   35 ,   no .   1 ,   pp .   S 41 - S 48 ,   20 17 .   [ 14]   C a l d e r a   M . ,   U ng a r o   P . ,   C a m m a r a t a   G . ,   P ug l i s i   G . ,   " S ur v e y - ba s e a na l y s i s   o f   t h e   e l e c t r i c a l   e ne r gy   de m a nd   i n   I t a l i a n   ho us e ho l ds ,   "   M at he m at i c a l   M o de l l i ng   o f   E ngi ne e r i ng  P r ob l e m s v o l .   5 ,   n o .   3,   pp .   217 - 22 4 ,   20 18 .   [ 15]   E .   R a s h e d i ,   S .   N e z a m a ba d i ,   a nd  S .   S a r y a z di ,   " G S A :   A   g r a v i t a t i o na l   s e a r c a l g o r i t hm ,"   I n f o r m at i on  S c i e nc e s   v o l .   179 ,   no .   1 3,   pp .   223 2 - 2248 ,   2009 .   [ 16]   G a i - G e   W a ng ,   " M o t s e a r c a l g o r i t hm :   a   bi o - i ns pi r e m e t a he u r i s t i c   a l g o r i t hm   f o r   g l o ba l   o pt i m i z a t i o pr o bl e m s , M e m e t i c   C om p . ,   v o l .   1 0,   no .   2 ,   p p.   15 1 - 16 4 ,   2016 .   [ 17]   I E E E ,   " T he   I E E E - t e s t   s y s t e m s , "   1 993 ,   ht t p: / / w w w . e e . w a s hi ng t o n. e du/ t r s e a r c h/ p s t c a / .   [ 18]   A l i   N a s s e r   H us s a i n ,   e t   al . " M o di f i e pa r t i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o f o r   s o l ut i o o f   r e a c t i v e   po w e r   di s pa t c h , "   R e s e ar c J our nal   o f   A pp l i e d   Sc i e nc e s ,   E ng i ne e r i ng   a nd  T e c hno l ogy ,   v o l .   15 ,   no .   8 ,   pp .   316 - 327 ,   201 8 .       B I O G R A P H Y   O F   A U T H O R       K a na g a s a b ai   L e ni n   ha s   r e c e i v e d   h i s   B . E . ,   de g r e e ,   e l e c t r i c a l   a nd  e l e c t r o ni c s   e ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   M a dr a s ,   M . E . ,   de g r e e   i po w e r   s y s t e m   f r o m   A nna m a l a i   U ni v e r s i t y   a nd  c o m pl e t e d   P hD   i e l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng   f r o m   J a w a h a r l a l   N e h r u   T e c hno l o g i c a l   U ni v e r s i t y   H y de r a ba d ,   I ndi a .   H e   pub l i s h e m o r e   t h a 275   i n t e r na t i o na l   j o ur n a l   r e s e a r c pa pe r s   a nd   p r e s e nt l y   w o r ki ng   a s   P r o f e s s o r   i P r a s a d   V .   P o t l u r i   S i ddh a r t h a   I ns t i t u t e   o f   T e c hn o l ogy ,   K a nur u ,   V i j a y a w a da ,   A ndhr a   P r a d e s h   - 520 007 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.