I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l.   5 ,   No .   1 A pr il   201 6 ,   p p .   22 ~ 39   I SS N:  2252 - 8792          22       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J APE   I m pa ct  of Sh unt   FACTS  Dev ices o n Securi ty Co nstr a ined Unit   Co m m i t m ent         G . A.   M . H o s a ini   H a j iv a r S.S .   M o rt a za v i   S h a h i d   Ch a m ra n   Un iv e rsity ,   Ira n ,   Isla m i c   Re p u b li c   o f       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   2 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Mar   1 0 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Mar   2 3 ,   2 0 1 6       S h u n F A CT S   De v ice s   (S F D)  wo u l d   p lay   a n   i m p o rtan ro le  in   m a in tain in g   se c u rit y   a n d   re d u c e   to tal  g e n e r a ti o n   c o st  in   th e   e c o n o m ica o p e ra ti o n   o f   p o w e s y ste m s.   T h e   a p p li c a ti o n   o f   th is  d e v ice   to   th e   A m o d e o f   se c u rit y - c o n stra in e d   u n it   c o m m it m e n (S CUC)  f o th e   d a y   a h e a d   sc h e d u li n g   is   p re se n ted   in   th is  p a p e r.   T h e   p ro p o se d   A m o d e o f   S CUC  w it h   S F w o u ld   in c lu d e   a c ti v e   a n d   re a c ti v e   p o w e r   f lo w   c o n stra in ts  w h ich   in c re a se   th e   n e tw o rk   c o n tro ll a b i li ty   a n o rm a l   o p e ra ti o n   a n d   c o n ti n g e n c y .   A   g e n e ra S F D   m o d e is  in tr o d u c e d   f o th e   re a c ti v e   p o w e m a n a g e m e n in   S CUC  w h ich   is   b a se d   o n   th e   re a c ti v e   p o we i n jec ti o n   m o d e (RP I M ).   T h e   c a se   stu d ies   d e m o n stra te  th e   e ff e c ti v e n e ss   o th e   S F a p p li c a ti o n   to   S CUC   w it h   A C   n e tw o rk   c o n stra in ts.   M e a n w h il e   s im u latio n   re su lt s d e m o n stra t e   th e   c o m b in e d   u se   o f   th e se   d e v ice to   S CUC  h a v e   a   sig n i f ica n i m p a c o n   m a in tain i n g   n e tw o rk   se c u rit y ,   p re v e n ti n g   lo a d   sh e d d in g ,   lo w e to tal  g e n e ra ti o n   c o st  a n d   in c re a se   u sin g   th e   m a x i m u m   c a p a c it y   o f   th e   e x isti n g   tran sm issio n   n e tw o rk .   K ey w o r d :   Sh u n t F A C T S   Dev ices ( SF D) Secu r it y - C o n s tr ai n ed   Un it  C o m m it m e n t ( SC UC ) ,     Net w o r k - C o n s tr ain ed   U n it  C o m m it m e n t ( NC U C )   Net w o r k - C o n s tr ain ed   Op ti m al   P o w er   Flo w   ( N C OP F),     Secu r it y - C o n s tr ai n ed   Op ti m al  P o w er   Flo w   ( S C OP F),   B en d er s   Dec o m p o s itio n   ( B D) ,   L o ad   Sh ed d in g   ( L S).   Co p y rig h ©   2 0 1 6   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Gh o la m ab a s   Mo h a m m ad   Ho s ain i H aj iv ar   Sh a h id   C h a m r a n   U n iv er s it y ,   I r an ,   I s la m ic  R ep u b lic  o f .   E m ail:  h aj iv ar @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r e s tr u ct u r ed   p o w er   m ar k et,   t h in d ep en d e n s y s te m   o p er ato r   ( I SO)   o v er s ee s   t h e   o p er atio n   b u lk   elec tr ic   p o w er   s y s te m ,   tr an s m i s s io n   l in e s ,   an d   elec tr i cit y   m ar k et   g en er ated   an d   t r an s m itted   b y   its   m e m b er   u tili tie s .   T h p r im ar y   s tated   m is s io n   o f   th I SO  i s   t o   o p er ate  th g r id   r eliab ly   an d   ef f ic ien t l y ,   p r o v id f air   an d   o p en   tr an s m is s io n   ac ce s s ,   p r o m o te  en v ir o n m e n tal  s te w ar d s h ip ,   an d   f ac i litate  ef f ec tiv m ar k ets  a n d   p r o m o te  in f r as tr u ct u r d ev elo p m e n t.  T h I SO  h a s   t h au t h o r ity   a n d   r esp o n s ib ili t y   to   co m m it  a n d   d is p atch   s y s te m   g e n er atio n   u n it s   an d   cu r tail  lo ad s   f o r   m ain tain in g   th s y s te m   s ec u r it y   at  n o r m al  o p er atio n   an d   co n tin g e n c y   ( i.e . ,   b alan ce   lo ad   d e m an d s   a n d   s ati s f y   f u el ,   en v ir o n m en tal  a s p ec ts ,   a n d   n et w o r k   s ec u r it y   r eq u ir e m en ts )   [ 1 ] - [ 3 ] .   T h I S ex ec u tes   t h S C U C   p r o g r a m   to   p la n   a   s ec u r a n d   ec o n o m ic  s c h ed u lin g   o f   g en er ati n g   u n i ts   s tar t - u p s   an d   s h u t - d o w n s   o v er   g i v en   ti m h o r izo n   f o r   s er v i n g   t h h o u r l y   lo ad   d e m a n d   w h ile  s ati s f y i n g   te m p o r al  an d   o p er atio n al  li m it s   o f   g e n er ati o n   an d   tr an s m is s io n   f ac ilit ie s   in   p o w er   s y s te m s   [ 2 ] - [ 4 ] .   T h o b j ec tiv o f   S C U C   i s   to   m a x i m ize  t h s o cial  welf ar es  b a s ed   o n   e n er g y   an d   p r ice  b id s   s u b m i tted   b y   m ar k et  p ar ticip an t s ,   g en er atio n   s u p p lier s ,   an d   lo ad   d em an d er s .   As  k e y   d ec is io n - m a k in g   co m p o n e n f o r   th c u r r en p o w er   s y s te m   o p er atio n ,   t h m o d eli n g   a n d   s o lu ti o n   o f   SC U C ,   e s p ec iall y   f o r   t h lar g e - s ca le  p o w er   s y s te m s ,   s h o u ld   b s er io u s l y   r ec o g n ized   an d   an a l y ze d .   T h r estru ctu r i n g   o f   p o w er   u tili t ies  h as  i n cr ea s ed   t h u n ce r tain ties   i n   s y s te m   o p er a tio n .   T h r eg u lato r y   co n s tr ai n t s   o n   t h e   ex p an s io n   o f   th e   tr an s m i s s i o n   n et w o r k   h a s   r es u lted   i n   r ed u ctio n   o f   s tab ilit y   m ar g i n s   a n d   in cr ea s ed   th r is k s   o f   ca s ca d i n g   o u ta g es  a n d   b lack o u t s .   T h is   p r o b lem   ca n   b ef f ec ti v el y   tack led   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       I mp a ct  o f S h u n F A C TS   Dev ices o n   S ec u r ity  C o n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t   ( G. A .   M.Ho s a in i H a jiva r )   23   b y   t h i n tr o d u ctio n   o f   h i g h   p o w er   elec tr o n ic  co n tr o ller s   f o r   t h r eg u lat io n   o f   p o w er   f lo w s   an d   v o lta g es   i n   AC   tr an s m is s io n   n et w o r k s .   T h is   allo w s   'f le x ib le '   o p er atio n   o f   AC   tr an s m i s s io n   s y s te m s   w h er e b y   t h ch a n g e s   ca n   b ac co m m o d ated   ea s il y   w it h o u s tr ess in g   t h s y s te m .   P o w er   e lectr o n ic  b ased   s y s te m s   a n d   o th er   s tatic   eq u ip m e n t h at  p r o v id co n tr o llab ilit y   o f   p o w er   f lo w   a n d   v o ltag ar ter m ed   as  Fle x ib l AC   T r an s m is s io n   S y s te m s   ( F AC T S)  co n tr o ller s   [ 5 ] .   T h r o le  o f   F A C T d ev ice s   i n   p o w er   s y s te m   p er f o r m an ce   en h a n ce m en b ec o m es   m o r e   i m p o r ta n t,   s in ce   t h m a in   r esp o n s ib ilit y   o f   g e n er atio n   u n its   i s   to   p r o d u ce   ac tiv e,   r ath er   th an   r ea ctiv p o w e r   co m p e n s at io n .   Ma x i m u m   p o w er   tr a n s m i s s io n   ( clo s to   li n es  t h er m al   li m it)  o v er   a   lo n g   d is tan ce   i n   a   p o w er   s y s te m ,   w it h o u ad v er s el y   a f f ec tin g   th s tab ilit y   an d   s ec u r i t y   m ar g in ,   ca n   b ac h ie v ed   th r o u g h   f a s p o w er   f lo w   co n tr o l.  Vo lta g s tab ilit y   d ep en d s   o n   t h ab ilit y   o f   t h p o w er   s y s te m   to   m ai n tai n   ac c ep tab le  v o ltag f o r   th s y s te m   b u s e s   u n d er   n o r m al  co n d itio n s ,   a n d ,   also ,   in   th f ac o f   d i s tu r b an ce s .   I n   o t h er   w o r d s ,   af ter   a n   in cid en ce   o f   d is tu r b a n ce ,   i.e .   an   in cr ea s i n   d e m a n d   lo ad   an d /o r   s y s te m   c h ar ac ter is tic  c h an g e s ,   th s y s te m   m a y   f ac e   v o lta g i n s tab ilit y ,   w h ic h   m a y   ca u s a n   u n co n tr o llab le  d ev iatio n   o f   v o ltag e   [ 4 ] .   T h f ail u r o f   p o w er   s y s te m s   to   p r o v id th r eq u ir ed   r ea ctiv p o w er   i s   t h m ai n   ca u s o f   i n s tab ilit y .   T h e r ef o r e,   co n s id er in g   th r ea cti v p o w er   s ec u r it y   m ar g i n   ca n   i n cr ea s t h r el i ab ilit y   o f   th e   s y s te m   an d   p r ev en t   a n y   p o s s ib le  b lack o u ts .   F AC T o b tain ed   w ell - k n o w n   r ep u tatio n   f o r   h i g h e r   co n tr o llab ilit y   i n   p o w er   s y s te m s   b y   m ea n s   o f   p o w er   elec tr o n ic  d ev ices.  T h f ir s ap p licatio n   o f   F AC T d ev ices  i s   f ast  p o w er   f lo w   co n tr o an d   v o lta g e   s tab ilit y ,   w h ic h   ca n   h elp   to   i m p r o v th s y s te m   s ec u r it y   [ 5 ] - [ 8 ] .     I n   th is   p ap er ,   an   ef f ec tiv ac   co n ti n g e n c y   d is p atc h   o v er   d ay   a h ea d   p er io d   b ased   o n   th s ec u r it y - co n s tr ain ed   u n it  co m m it m en t   ( SC U C )   m o d el  i s   p r o p o s ed .   g e n er al  m o d el  o f   SF D   is   in co r p o r ated   in   th e   p r o p o s ed   SC UC   f o r m u la tio n s .     GE NC Os  w ill  s u b m i th eir   b id s   to   th I SO.  T h I SO  w ill  t h en   u s t h is   m o d e l   to   m i n i m ize  t h b id - b ased   s y s te m   o p er atin g   co s w h ile  m ai n tai n in g   t h s y s te m   s ec u r it y   a b o th   n o r m a s tate   an d   p r e - d ef i n ed   co n tin g e n c y   c ases .     T h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o ll o w s .   Sectio n   I I   p r o v id es  an   o u tlin o f   t h p r o p o s ed   m o d el.   Sectio n   I I I   d escr ib es  th f o r m u latio n s   o f   SC U C   an d   SC OP b ased   o n   ac   n et w o r k .   Sectio n   I p r esen t s   an d   d is cu s s es  te s t   ca s es c o n s id er in g   t h p r ev ail i n g   co n s tr ai n ts .   T h co n clu s io n   d r aw n   f r o m   t h s t u d y   is   p r o v i d ed   in   Sectio n   V.       2.   M O DE L   O UT L I N E   Fig u r e   1   d ep icts   t h f lo w ch ar t   o f   t h p r o p o s ed   SC UC   m o d e th at   en co m p a s s e s   N C OP a n d   SC OP w it h   ac   co n tin g e n c y   d is p atch   o v er   t h 2 4 - h   h o r izo n .   N C OP u til izes  th e   UC   s o l u tio n   f o r   ca lc u lati n g   t h e   o p tim a d is p atch   o f   r eso u r ce s ,   m i n i m izi n g   t h b id - b ased   o p er atin g   co s t   at  s tead y   s ta te.   SC OP u tili ze s   t h UC   s o lu t io n   f o r   ca lcu lati n g   th o p ti m al  d is p atch   o f   u n it s ,   m in i m izin g   th b id - b ased   o p er atin g   co s at  p r ev en ti n g   s y s te m   v io latio n s   w h e n   co n ti n g en cie s   o cc u r .   B e n d er s   d ec o m p o s itio n   is   u til ize d   to   d ec o m p o s t h SC U C   p r o b le m   i n to   s m a ller   a n d   ea s ier   to   s o lv e   s u b p r o b lem s   [ 9 ] - [ 1 2 ] .   T h m a s ter   p r o b lem   u s e s   t h a v ailab le   m ar k et   in f o r m at io n   to   f i n d   t h o p ti m al   h o u r l y   s ch ed u le  o f   u n it s   ( UC )   b y   co n s id er in g   th p r ev ail in g   U C   co n s tr ain ts   T h h o u r l y   s o l u tio n   o f   U C   is   u s ed   in   t h s u b p r o b le m s   to   ex a m i n t h A C   n et w o r k   co n s tr ai n ts   at   s tead y   s tate  a n d   co n tin g en c y   [ 1 3 ] - [ 2 4 ] .   T h s h u n F AC T d ev ices  ar in co r p o r ated   in   th s u b p r o b le m s   i f   v io latio n s   ar d etec ted .   Giv en   th u n it  s ch ed u le  b y   t h UC   s o lu tio n ,   t h S u b p r o b lem   1   w il ch ec k   t h b as ca s n et w o r k   f ea s ib ilit y .   I n   t h is   s u b p r o b le m ,   s lac k   v ar iab l es  f o r   r ea an d   r ea cti v p o wer   m is m atc h es  ar m i n i m ized   b ased   o n   lin f lo w   an d   Sh u n F A C T Dev ice s   ad j u s t m e n ts .   T h p r o p o s ed   B en d er s   cu in co r p o r ate  s lack   v ar iab les  f o r   th r ea an d   r ea ctiv p o w e r   m is m atc h   t h at  is   m it ig ated   b y   r ec alcu lati n g   th u n it  s c h ed u les.   I f   NC OP ca n n o g u ar a n tee  t h s y s te m   s ec u r i t y   at  s tead y - s t ate  lo ad   s h ed d in g   m a y   b u tili ze d   f o r   m a n ag i n g   f ea s ib le  s o lu t io n .   A   co n v er g ed   b ase  ca s p o w er   f lo w   will  b ac h ie v ed   b ased   o n   t h U C   r es u lt s .   T h co n tin g e n cies  n et w o r k   ch ec k   s u b p r o b le m ,   i.e . ,   s u b p r o b lem   2 ,   u s es  th U C   s o l u tio n   f o r   th b ase  ca s to   ch ec k   th s y s te m   s ec u r it y   i n   ca s o f   co n tin g en cie s .   Usi n g   AC   p o w er   f lo w   eq u at io n s ,   b o th   r ea l   an d   r ea ctiv p o w er   m is m atc h es   ar m in i m ized   in   th i s   s u b p r o b lem .   I f   SC OP ca n n o g u ar an tee   th e   s y s te m   s ec u r it y   at  cr i tica l   co n tin g e n cies,  L m a y   b u t il ized   f o r   m a n ag i n g   f ea s ib le  s o lu tio n .   I n   o u r   ap p r o ac h ,   au g m en ted   L a g r an g ia n   r elax atio n   ( AL R )   i s   ap p lied   to   s o lv UC .         2 . 1 .   Nco pf   T h is   s ec tio n   i n   F ig u r e   2   co n s i s ts   o f   o p ti m al   p o w er   f lo w   ( OP F)  f o r   c h ec k i n g   h o u r l y   n et w o r k   co n s tr ain ts .   T h OP is   o p ti m ized   b y   ap p l y i n g   p r i m al/d u al   i n ter io r   p o in m et h o d   ( P DI P M ) .   T h OP ch ec k s   h o u r l y   n et w o r k   co n s tr ain t s   to   f i n d   o u w h eth er   th p r o p o s ed   UC   s o lu tio n   ca n   p r o v id a   co n v er g ed   ac   p o w er   f lo w   a n d   m ee n et w o r k   co n s tr ain ts   ( s u ch   as   tr an s m is s io n   f lo w   a n d   b u s   v o lta g li m it s ) .   I f   th e   NC OP i s   in f ea s ib le,   t h B en d er s   c u ts   w il b in tr o d u ce d   i n to   th n e x U C   ca lc u latio n .   T h iter ati v p r o ce s s   b et w ee n   UC   an d   t h s u b p r o b lem   1   w il co n ti n u u n til  ac   v io lati o n s   ar eli m in ated .   I f   th m ax i m u m   n u m b er   o f   iter atio n s   o f   t h N C OP i s   r ea ch ed   b ef o r id en ti f y i n g   f ea s ib le  s o l u tio n ,   t h lo ad   s h ed d in g   ( L S)  is   p r escr ib ed   to   f in d   co n v er g ed   NC OP F so lu t io n   at  s tead y   s ta te  [ 2 5 ] - [ 3 0 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8792   IJ A P E   Vo l.  5 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 6   :   22     39   24   2 . 2 .   Sco pf   A t h is   s tag t h co n v er g ed   n co p f   s o lu tio n   at  s tead y   s tate  w il b u tili ze d   f o r   ex a m i n i n g   ac   co n tin g e n cies.   Her w e   s o l v o p f   w it h   ad d itio n al  co n s tr ain ts   f o r   ea c h   co n ti n g e n c y   i n   w h ic h   r ep r esen t s   ti m e - b ased   p er m i s s ib le   ad j u s t m en t   o f   r ea p o w er   g e n er atio n .   O n ce   a   co n ti n g e n c y   i s   i n tr o d u ce d ,   i f   v io latio n s   ar e   n o t   eli m i n ated   w it h i n   t h e m er g e n c y   ti m b y   ap p l y i n g   co n tr o v ar iab les  s u c h   as  r ea p o w er   g en er atio n   a n d   s h u n t   f ac ts   d ev ice s ,   t h co n tin g e n c y   w ill  b e   lab eled   as  u n co n tr o lla b le  co n ti n g e n c y .   A cc o r d in g l y ,   p r e - co n t in g e n c y   o p er atin g   p o in is   s o u g h f o r   th u n co n tr o llab le  co n ti n g e n c y   b y   r ec alcu la tin g   t h u c.   T h n e w   o p er atin g   p o in th at  in cl u d es   p r ev en t iv e   co n t r o ac tio n s   ca n   p r ev en t   s y s te m   v io latio n s   in   th e   e v en t   o f   th e   u n co n tr o llab le   co n tin g e n c y .   Me an w h ile,   p o s s ib le  co r r ec tiv e   d is p atch   c o n tr o ls   w it h i n   t h g i v en   e m er g e n c y   ti m w i ll  eli m i n ate  s y s te m   v io latio n s   f o r   an y   co n tr o llab le  co n ti n g en ci es.     2 . 3 .   Ls   I f   v io latio n s   r es u lti n g   f r o m   u n co n tr o llab le  co n tin g e n cie s   ca n n o b m it ig ated   b y   av ailab le  co n tr o m ea s u r es,  ls   w i l p r o v id f e asib le  n co p f s co p f   s o lu tio n   b ased   o n   d ec r em e n tal  b id s /co n tr ac ts .   T h id ea   f o r   ap p ly i n g   ls   is   to   ad d   v ir t u al  g e n er ato r s   at  lo ad   b u s e s   w h er l s   is   allo w ed .   T h ef f ec t o f   v ir tu al  g en er ato r   is   to   s h ed   lo ca lo ad s   f o r   r e m o v i n g   an y   v io latio n s   at   s tead y   s t ate  an d   co n ti n g en cie s .   L s   at  s u b s ta tio n   co u ld   r ep r esen t sev er al  c u r tail m en t c o n tr ac ts .   W p r o v id th f o llo w i n g   f i v as s u m p tio n s   f o r   i m p le m e n ti n g   l s .     I n   th i s   p r o p o s ed   alg o r ith m ,   d em an d   b id s   ar in ela s tic.   L s   is   r ep r esen ted   as  an   u n d esira b le  f u n ctio n ,   an d   ls   co n tr ac p r ices  ar p r esu m a b ly   h i g h er   th a n   g e n er ati n g   u n it  b id s .   L s   i s   tr ea ted   as  th la s r eso r w h en   all  o th er   o p tio n s   f ai l in   s ee k i n g   f ea s ib le  s o lu t io n .     Vir tu al  u n it s   ar co n s id er ed   f o r   n co p f   at  s tead y   s tate  an d   s co p f   at  co n tin g e n c y   b ase d   o n   th h o u r l y   co m m i t m e n t o f   u n its .     I t is ass u m ed   th at  ea ch   lo ad   b u s   p o w er   f ac to r   is   co n s ta n t.     T h r atio   o f   s y s te m   s p in n i n g o p er atin g   r eser v r eq u ir e m e n to   t h to tal  lo ad   is   as s u m ed   to   r em ai n   co n s ta n t f o r   th e n tire   ti m e.     2 . 4 .   So lutio n P ro ce du re     So lv u c.     C h ec k   t h h o u r l y   ac   p o w er   f l o w   d is p atch   a s tead y   s tate  b y   o p f .   I f   th h o u r l y   o p f   i s   n o c o n v er g ed   a n d   n u m b er   o f   iter atio n   b et w ee n   u an d   th s u b p r o b le m   1   ( n co p f )   is   n o r ea ch ed ,   b en d er s   cu ts   g o   b ac k   to   s tep   1   f o r   r ec alcu latin g   u c.   Ot h er w is e,   i f   th h o u r l y   o p f   co n v er g ed ,   p r o ce ed   to   th s tep   5 .     I f   th m a x i m u m   n u m b er   o f   ite r atio n   b et w ee n   u a n d   th s u b p r o b lem   1   ( n co p f )   is   r ea c h ed   an d   th o p f   is   n o co n v er g ed ,   u s t h f ea s ib l u r esu lt s   at  th p r ev io u s   ite r atio n   as  th f i n al  an d   g o   to   th n ex s tep   f o r   th ls   s o lu tio n .       A d d   v ir t u al  g e n er ato r s   to   o p f   an d   o b tain   th l s   s o lu t io n   at  s t ea d y   s tate.     So lv s co p f   s u b p r o b le m   w it h   ad d itio n al  co n s tr ai n ts   f o r   ea ch   co n tin g e n c y .   C h ec k   t h h o u r l y   ac   n et w o r k   f o r   ea ch   co n ti n g en c y .   I f   ac   p o w er   f lo w   is   n o co n v er g e d   o r   n et w o r k   ( t r an s m is s io n   f lo w s   a n d   b u s   v o ltag e s )   v io latio n s   ex i s t,  a n d   n u m b er   o f   i ter atio n   b et w ee n   u an d   t h s u b p r o b le m   2   ( s co p f )   is   n o r ea ch ed ,   f o r m   th co r r esp o n d i n g   b e n d er s   cu ts   a n d   r etu r n   to   s tep   1 .       I f   t h s co p f   s o l u tio n   is   in f e asib le  an d   th e   m a x i m u m   n u m b er   o f   i ter atio n s   is   r ea ch e d ,   lab el  th e   co n tin g e n c y   a s   u n co n tr o llab le .   Use  th f ea s ib le  u r esu lts   at   th p r ev io u s   iter atio n   a s   th f in al  a n d   g o   to   th n e x t s tep   f o r   th ls   s o lu tio n .     A d d   v ir t u al  g e n er ato r s   to   o p f   an d   o b tain   th l s   s o lu t io n   at  co n ti n g e n c y   s tate.     3.   P RO B L E M   F O R M UL AT I O N   3 . 1 .   UC  F o r m ula t io n   T h o b j ec tiv o f   th UC   p r o b le m   is   to   d eter m in th s et  o f   g e n er ati n g   u n its   w h i le  m in i m ize s   th e   to tal  p r o d u ctio n   co s t   o v er   th e   s ch ed u lin g   p er io d .   T h er ef o r e,   th o b j ec tiv f u n ct io n   is   ex p r e s s ed   as   t h s u m   o f   f u e l,  s tar t - u p   a n d   s h u t d o w n   c o s ts   o f   t h g e n er atin g   u n it s .   T h U C   p r o b le m   ca n   b m ath e m atica ll y   f o r m u la ted   as [ 1 7 ] :                    { [       (      )             (         (       ) ) ]                    (          )       (       ) }                                                                                 ( 1 )                      Du to   th o p er atio n al  r eq u ir e m en ts ,   th m i n i m izatio n   o f   t h o b j ec tiv f u n ctio n   i s   s u b j ec ted   to   th f o llo w in g   co n s tr ain ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       I mp a ct  o f S h u n F A C TS   Dev ices o n   S ec u r ity  C o n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t   ( G. A .   M.Ho s a in i H a jiva r )   25   ( a)   P o w er   b alan ce   co n s tr ai n ts                                                                                                                                   ( 2 )                                             ( b )   Sp in n in g   a n d   o p er atin g   r eser v co n s tr ain t s         [                 ]                                                                                                              ( 3 )     [                 ]                             ( c)   Min i m u m   u p /d o w n   ti m co n s t r ain ts   [     (       )             ]   [     (       )        ]                                                                     ( 4 )   [     (       )                   ]   [            (       ) ]             ( d )   P o w er   g e n er atio n   l i m it c o n s tr ain ts                                                                                                                             ( 5 )                                          ( e)   R a m p i n g   Up /Do w n   li m it s              (       )                                                                                              [            (         (       ) ) ]                 (         (       ) )                       (       )              [         (       )   (          ) ]              (       )   (          )                              ( 6 )       A l s o   n o te  th at   P Lh   an d   Q Lh   in   ( 2 )   is   o r i g i n all y   t h est i m ated   s y s te m   lo s s   at  t i m e   h .   Ho w e v er ,   f o llo w in g   t h iter atio n s   b et w e en   UC   a n d   th s u b p r o b le m   1   NC OP F,  th es ti m ated   w ill b u p d ated   b y   it s   ex ac t   v alu o b tai n ed   f r o m   t h s u b p r o b lem   o f   NC OP F.   I n   o r d er   to   s o lv UC ,   th AL R   m et h o d   is   e m p lo y ed   f o r   r elax in g   p o w er   s y s te m   co n s tr ai n ts   ( 2 ) ,   ( 3 ) .   T h r elax ed   p r o b lem   i s   d ec o m p o s ed   i n to   N   s u b p r o b le m s   f o r   ea c h   u n it.  D y n a m ic  p r o g r a m m in g   ( DP )   in cl u d in g   m i n i m u m   u p /d o w n   ti m l i m it  ( 5 ) ,   an d   r a m p   r ate  li m its   ( 6 )   is   u s ed   to   s ea r ch   f o r   th o p ti m a l   c o m m i t m e n o f   s in g le  u n it   o v er   th e n tire   s t u d y   p er io d .   L ag r a n g ia n   m u ltip lier s   ar u p d ated   b ased   o n   v io latio n s   o f   s y s te m   co n s tr ai n ts .   T h co n v er g e n ce   cr iter io n   is   s at is f ied   i f   t h d u a lit y   g ap   b et w ee n   p r i m al   an d   d u al  s o lu t io n s   i s   w it h i n   g i v e n   li m it.  [ 1 3 ]     [ 1 5 ] .     3 . 2   NCUC /SCO P F   w it h L o a d S hedd i ng   B ased   o n   UC   r es u lts ,   th e   o b j e ctiv f u n c tio n   ( 9 )   is   to   m i n i m i ze   OP an d   L S   co s ts   at  s tead y   s tate  a n d   w h e n   co n s id er in g   co n ti n g en c i es.  T h s ec o n d   ter m   i n   t h o b j ec tiv f u n c tio n   i s   f o r   m o d eli n g   v ir t u al  u n its   th a w il b e   u s ed   if   OP is   in f e asib le.   C o n s tr ai n ts   ( 1 0 )   an d   ( 1 1 )   r e p r esen th p o w er   b alan ce   an d   s y s te m   s p in n in g /o p er atin g   r eser v r eq u ir e m e n t.  No te  t h at  th r atio   o f   s y s te m   s p i n n in g /o p er atin g   r e s er v r eq u ir e m e n t   to   th to tal  lo ad   s h o u ld   b f i x e d   b ased   o n   th ab o v a s s u m p ti o n   f o r   L S.                    *       (      )        +          (       )                                                                                                   (   )     ( f )   P o w er   b alan ce   co n s tr ai n ts                                                                                                                                                                                      (   )                                                              ( g )   Sp in n in g   a n d   o p er atin g   r eser v co n s tr ain t s       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8792   IJ A P E   Vo l.  5 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 6   :   22     39   26     [                 ]                               (                             )                                                                (   )     [                 ]                             (                             )     ( a)   Gen er atio n   li m i t c o n s tr ai n ts                                                                                                                      ( 1 0 )                                              ( b )   R a m p i n g   Up /Do w n   li m it s                 (       )                                                                                      [             (         (       ) ) ]                  (         (       ) )                           ( 1 1 )         (       )               [         (       )   (           ) ]              (       )   (           )           ( c)   T h p o w er   f lo w   eq u a tio n s       (           )                                                                                              ( 1 2 )     ( d )   T h tr an s m i s s io n   li n f lo w s   co n s tr ai n t                                                                                                                                         ( 1 3 )     ( a)   T h v o ltag o f   t h b u s e s                                                                                                                                   ( 1 4 )     ( a)   T h Sh u n t F AC T S De v ices c o n s tr ai n t                                                                                                                             ( 1 5 )                                                                                   T h s tate  v ec to r   co m p r is es  o f   th b u s   v o ltag p h a s an g le s   an d   m a g n i tu d es.  T h co n tr o v ec to r   co m p r is e s   o f   all  t h co n tr o llab le  s y s te m   v ar iab le s   li k r ea p o w er   g e n er atio n s   an d   r ea cti v p o w er   g e n er ated   b y   Sh u n F AC T Dev ice s .   T h p ar am eter   v ec to r   C   i n cl u d es   all  th u n co n tr o llab le  s y s te m   p ar am eter s   s u ch   a s   lin p ar a m eter s ,   lo ad s ,   etc.       4.   CASE   S T UD I E S   T h p r o p o s ed   m o d el  i s   ap p lied   to   th ir t y   - b u s   test   s y s te m   t o   illu s tr ate  t h p er f o r m a n ce   o f   SC U C .       4 . 1 .     t hirt y   - B us   t est  Sy s t e m   T h th ir t y - b u s   s y s te m   d ep ic ted   in   Fig u r e   2   h as  f iv u n its ,   f o r t y - o n tr an s m is s io n   lin es.  T h ch ar ac ter is tic s   o f   u n it s ,   tr an s m is s io n   li n es,  a n d   t h h o u r l y   lo ad   d is tr ib u tio n   o v er   t h 2 4 - h   h o r izo n   ar g i v en   i n   T ab les  I I I I ,   r esp ec tiv el y .   T h m a g n it u d o f   v o lta g at   ea c h   b u s   m u s t   b b et w ee n   0 . 9 5   an d   1 . 0 5 .   I n   o r d er   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       I mp a ct  o f S h u n F A C TS   Dev ices o n   S ec u r ity  C o n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t   ( G. A .   M.Ho s a in i H a jiva r )   27   an al y ze   th e f f icie n c y   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d ,   th f o llo w i n g   f iv ca s s t u d ies  w ith   co r r esp o n d in g   co n s tr ai n ts   is   co n s id er ed :   C ase  1 )   UC   ( w it h o u n et w o r k   co n s tr ain ts ) ;   C ase  2 )   NC U C ;   C ase  2 _ 1 )   NC UC   w it h o u SF D.   C ase  2 _ 2 )   NC UC   w it h   S FD a t   b u s   8   ad j u s t m e n t.   C ase  2 _ 3 )   NC UC   w it h   S FD a t   b u s es 7 , 8 , 2 1   an d   3 0   ad j u s t m e n t.   C ase  3 )   SF d ev ice  at  b u s   8   ar u s ed   to ;     C ase  3 _ 1 )   co m m itted   to   m i n i m izi n g   to tal  g e n er atio n   co s t.   C ase  3 _ 2 )   r eg u late  r elate d   m a g n i tu d v o lta g b u s   8   at  1 . 0   ( p u ) .   C ase  4 )   SC U C   b y   o u ta g o f   li n 6 8   ( co n tin g e n c y   d is p atc h ) ;   C ase  4 _ 1 )   SC UC   w it h o u t SFD .   C ase  4 _ 2 )   SC UC   w it h   S FD a b u s es 7 , 8 , 2 1   an d   3 0   a d j u s t m e n t.   Ass u m th L S c o n tr ac t is 5 0 0 $ /MW h   f o r   ea ch   lo ad .   C ase  5 )   f ail u r in   u n it 3   ( co n tin g e n c y   d i s p atch ) ;   C ase  5 _ 1 )   SC UC   w it h o u t SFD .   C ase  5 _ 2 )   SC UC   w it h   S FD a b u s es 7 , 8 , 2 1   an d   3 0   a d j u s t m e n t .   Ass u m th L S c o n tr ac t is 5 0 0 $ /MW h   f o r   ea ch   lo ad .     I n   s o m ca s e s ,   ac co r d in g   T ab le  I V,   SF ar co n s id er ed .   T h ese  d ev ice s   ar e   m o d eled   u s in g   t h e   p r o p o s ed   R P I [ 1 8 ] .         C ase  1 )   I n   th is   ca s e,   UC   w i l d eter m i n th b ase  ca s s c h ed u le  o f   u n it s ,   w h e n   d is r eg ar d in g   th n et w o r k   co n s tr ain ts .   T h co m m it m e n t   s ch ed u le  is   s h o w n   i n   T ab le  I in   w h ic h   1   an d   0   r ep r es en h o u r l y   o n /o f f   s tate s   o f   u n its ,   a n d   h o u r   0   r ep r esen ts   t h i n itial  co n d itio n .   I n   ad d itio n ,   th d ail y   b id - b ased   g en er atio n   d is p atch   co s g i v e n   in   T ab le   I is   $   1 4 2 2 0 3 . 6 1 4 5 .   T h o p tim al  g e n er atio n   d is p a tch   g i v e n   in   T ab le  V.   I n   t h is   ca s e,   t h e co n o m ical  u n its   1 ,   2   an d   4   s u p p ly   th b ase   lo ad ,   w h ic h   ar co m m i tted   at  th e n tire   s c h ed u li n g   h o r iz o n .   T h u n it s   3   ar e   co m m itte d   at  ce r tain   h o u r s   ( 1 1 - 2 1 )   to   s u p p l y   p ea k   lo ad   an d   to   m i n i m ize  t h to tal   g e n er atio n   co s t.    Mo r ex p en s iv e   u n it s   4   a n d   5   ar n o co m m itted   a t   all  h o u r s .       C ase  2 )     I n   ca s 2 _ 1 ,   th e   i m p ac o f   ac   n e t w o r k   co n s tr ai n ed   a s tead y   s tate  o n   u n it  co m m it m e n ( N C U C )   i s   s tu d ied .   I f   w u s t h U C   r es u lts   in   C a s 1   f o r   N C OP ca l cu latio n s ,   m ag n it u d v o ltag v io latio n s   w il o cc u r   at  b u s es  1 2 - 2 0 .   I n   o r d er   to   co n s id er in g   t h n et w o r k   co n s tr ai n ts ,   w f in d   t h at  th o th er   UC   in   C ase   2 _ 1 .   So ,   th e   co m m it m en s ch ed u le  is   s h o w n   in   T ab le  I a n d   t h o p ti m al  g en er at io n   d is p atc h   o f   NC OP is   c h an g ed   as  s h o w n   in   T ab le  V.   T h h ig h li g h ted   ite m s   i n   m en t io n ed   T ab le  s h o w   d if f er e n ce s   b et w ee n   C ase   1   a n d   C a s 2 _ 1 .   I n   o r d er   to   m ai n tai n in g   th e   m a g n it u d v o lta g b u s e s   to   th eir   li m its   ( 0 . 9 5       1 . 0 5 )   an d   lin ca p ac it y   li m its   i n   ac c o r d an ce   T ab le  I I ,   th g en er ati o n   d is p atch   o f   th ec o n o m ical  u n it s   1 ,   2 ,   3   an d   4   is   ch an g ed .   T h r elativ el y   ex p e n s i v u n it s   5   an d   6   ar e   d is p atch ed   to   s u p p l y   th s y s te m   lo ad s .   A cc o r d in g l y ,   t h d ai l y   co s o f   b id - b ased   g e n er atio n   d is p atch   in cr ea s es to   $   1 6 9 5 0 5 . 1 9 .                     I n   C ase s   2 _ 2 - 2 _ 3 ,   th SF i n j ec th co n tr o llab le  r ea ctiv e   p o w er   to   t h n e t w o r k   an d   al s o   m a n ag e   r ea ctiv p o w er   f lo w s   a n d   ac co r d in g l y   ad j u s b u s   v o lta g e   lev els.  T h SF d ec r ea s t h r ea ctiv e   p o w er   f lo w   o n   th n et w o r k   li n es  a n d   th er ef o r in cr ea s t h e   tr an s f er   ca p ab ilit y   o f   th li n e s .   I n   ca s e   2_2 - 2 _ 3   th v o ltag at  al l b u s es a n d   t h r ea ctiv p o w er   f lo at  n et w o r k   lin e s   is   c h a n g ed   b y   t h SF D.   I n   ca s e   2 _ 2 ,   th r ea cti v e   p o w e r   g e n er atio n   b y   Sh u n F A C T S   Dev ice   at   b u s   8   i s   s h o w n   i n   T ab le  VI I .   I n   ca s 2 _ 3 ,   th r ea ctiv p o w er   g en er atio n   b y   S FD  is   s h o wn   in   Fi g .   3 . T h co m m it m en s ch ed u le  is   s h o w n   i n   T ab le  VI   an d   th o p ti m al  g en er atio n   d is p atc h   o f   NC OP i s   ch a n g ed   as  s h o wn   i n   T ab le  VI I .   T h h ig h li g h ted   ite m s   in   T ab les  I V,   VI   s h o w   d if f er en ce s   b et w ee n   all  t h is   s ec tio n   ca s es   co m p ar ed   to   ca s 1 .   W ith o u t   th SF th v o lta g d r o p   o cc u r   at  all  b u s es  m o s t l y   at  p ea k   h o u r s .   Ho w e v er ,   th r ea ctiv p o w er   in j ec tio n   to   th n et w o r k   in cr ea s es  th b u s   v o lta g e s   an d   p r ev en ts   v o ltag a n d   lin ca p ac it y   v io latio n s .   W ith o u th S h u n F A C T Dev ices,  v o lta g es  ar ad j u s ted   b y   th n eig h b o r in g   g e n er ati n g   u n its .   T h r ea cti v p o w er   g en e r atio n   o f   u n i ts   i s   i n cr ea s ed   f o r   ad j u s tin g   th v o ltag e   le v el  at  b u s e s ,   w h ich   w o u ld   also   i n cr ea s e   th e   r ea ctiv p o w er   f lo w   at  n et w o r k   lin e s .   So ,   th S FD  co u ld   r ed u ce   t h ac ti v a n d   r ea ctiv p o w er   d is p atc h   o f   u n it s ,   d ec r ea s r ea ctiv e   p o w er   li n e   f lo w s ,   b u s   v o lta g s u p p o r an d   m in i m ize  t h to tal  g e n er atio n   co s t.  I n   t h w h o le  ca s e s   ar m en tio n ed ,   ca s 2 _ 3   h as   t h m i n i m u m   to tal  g e n er atio n   co s a n d   le s s   co m m itted   m o r ex p e n s i v u n it s .   T h er ef o r   d is tr ib u ted   SF i n   lo ad   b u s es  is   b etter   ch o ice  f o r   p o w er   s y s t e m   p lan n i n g .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8792   IJ A P E   Vo l.  5 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 6   :   22     39   28   C ase  3 )   I n   t h ese  ca s e s   ( 3 _ 1   an d   3 _ 2 ) ,   NC UC   w ill  d eter m i n s c h ed u le  o f   u n it s   w h e n   S FD  is   co m m i tted   to   m i n i m izi n g   to tal  g e n er atio n   co s ( ca s 3 _ 1 )   an d   r eg u late  r elate d   b u s   v o ltag at  1   p u .   T h co m m i t m e n s ch ed u le  is   s h o wn   in   T ab le  VI I I   an d   ac tiv p o w er   g en er atio n   d is p atch   i n   T ab le  I X.   I is   clea r   th at  w h e n   t h SF co m m itted   to   r eg u la tin g   co r r es p o n d in g   b u s   v o lta g is   le s s   ef f ec tiv o n   m i n i m izi n g   co s f u n ct io n .   T h er ef o r e,   it  is   d esira b le  th ese  co n tr o llab le  d ev ices   s h o u ld   b ad ju s b ased   o n   NC UC   p la n n in g .   I f   co n t i n g e n c y   i s   o cc u r r ed ,   th e   SC U C   d eter m i n es   t h s et tin g   o f   SF D.   T h ca p ac i t y   o f   t h is   eq u ip m e n s h o u ld   b d eter m i n ed   b ased   o n   lo n g - ter m   p lan n i n g .   T h r ea ct iv p o w er   g en er atio n   b y   S FD  i s   s h o w n   in   T ab le  I X.   T h h i g h li g h ted   ite m s   in   T ab les  VI I I   s h o w   d if f er en ce s   b et w ee n   all  th is   s ec t io n   ca s e s   co m p ar ed   to   ca s 1 .     C ase  4 )     T h o u tag o f   li n 6 8 ,   b ased   o n   r esu lt s   o f     N C U C ,   w ill  ca u s t h li n ca p ac ity   6 - 2 8 ,   8 - 2 8 ,   2 1 - 2 4   an d   2 2 - 2 4   o u o f   p er m is s ib le  r an g e.   T h ad d itio n   o f   B en d er s   cu ts   to   t h S C OP f o r   p r ev en ti v e   d is p atch   co n tr o w ill   p r o v id f ea s ib le  d is p atc h   s o l u tio n .   T h en   B en d er s   c u ts   to   U C   f o r   m o d if y i n g   th U C / SC OP s o lu tio n   ar g en er ated .   I n   T ab le  t h e   m o d if ied   U C   s o lu tio n   is   g i v e n .   H o w e v er ,   at   h o u r s   1 - 2 4 ,   b ec au s o f   b u s   v o ltag a n d   m en tio n ed   lin e   ca p ac ity   li m i ts ,   i f   all  o f   th u n it s   i s   co m m i tted   s till   ca n n o s ati s f y   th n et w o r k   co n s tr ai n ts .   T h u s ,   v ir tu al  g e n er ato r   ar ad d e d   at   lo ad   b u s   8   f o r   lo ad   cu r tail m en t.  A s   a   r esu lt,  ce r ta in   a m o u n t   o f   lo ad   is   cu r tai led   at  v io lated   h o u r s   ( 1 - 2 4 ) .   Desp ite  L co s t,  th d ail y   b id - b ased   d is p atch   co s is   m o r in cr ea s ed .   T h n e w   g e n er atio n   d is p atch   i n   SC OP F i s   ill u s tr ated   i n   T ab le  XI .   I n   ca s 4 _ 2 ,   th co n s id er in g   o f   SF in   th n et w o r k   h a s   c au s ed   t h at   m ag n it u d v o ltag e   o f   th b u s e s   ar n o t   o u o f   r an g e.   B u b e ca u s o f   li n ca p ac it y   l i m i ts   o r   n et w o r k   co n g es tio n   i n   t h is   ca s e,   th SF d o es  n o h elp   to   p r ev en lo ad   cu r tail m e n at  h o u r s   8 - 2 4 .   T h e   h ig h li g h ted   ite m s   in   T ab les  s h o w   d if f er en ce s   b et w ee n   all  t h is   s ec t io n   ca s es  co m p ar ed   to   ca s 1 .   I n   ca s 4 _ 2 ,   B ec au s o f   en tire   r ea ctiv p o w er   in j ec tio n   co n tr o l lin g   an d   r ea ctiv p o w er   f lo w   m an a g i n g   in   n et w o r k ,   t h e   SF ar th b est  o p tio n   in   o p ti m izi n g   co s t,  less   lo ad   cu r tail m e n a n d   m ai n tai n in g   n et w o r k   s ec u r it y .   I is   clea r   with   d i s tr ib u ted   SF D   in   n e t w o r k   a n d   s u p p o r tin g   o f   a ll  b u s   v o ltag es   h a s   th b etter   r esu lt  i n   N C UC /SC UC   p r o b lem s .   T h r ea ctiv p o w er   g e n er atio n   b y   SF i s   s h o w n   i n   Fi g .   4 .         C ase  5 )   I n   ca s e s   5 _ 1 - 5 _ 2 ,   th g en er ati n g   u n it  2   o u o f   s er v ic e.   A cc o r d in g   to   th NC U C   r es u lts ,   u n it  3   f a ils   t o   s u p p l y   lo ad s   at  h o u r s   1   th r o u g h   2 4 .   T h u s ,   t h SC OP s o lu tio n   f o r   th is   co n tin g e n c y   will  r eq u ir e   B en d er s   cu f o r   r ec o m p u tin g   UC .   T h co m m it m e n s ch ed u l is   s h o w n   i n   T ab le  XI I   an d   ac tiv p o w er   g en er atio n   d is p atc h   i n   T ab le  XI I I .   T h h ig h li g h ted   ite m s   i n   T ab les  XI I   s h o w   d i f f er en ce s   b et w ee n   all   th is   s ec t io n   ca s es   co m p ar ed   to   ca s 1 .   B y   co m p ar i s o n   o p ti m al  g e n er atio n   d is p atc h   i n   T ab les  VI I   a n d   XI I I ,   it  is   clea r   t h at  t h e x p en s iv u n it s   3 ,   5   an d   6   r ep lace s   u n i 2   to   s u p p l y   m o r lo ad s .   I n   ca s e   5 _ 2 ,   b y   ec o n o m ic  ad j u s ti n g   o f   SF D   in   th e   n et w o r k   h as c a u s ed   th a m a g n it u d v o lta g o f   t h b u s es a r n o t   o u t o f   r an g e.   T h r ea ctiv p o w er   g e n er atio n   b y   SF i s   s h o w n   in   Fig .   5 .         5.   CO NCLU SI O NS   T h NC UC / SC U C   r es u lt s   o f   n u m er ical  te s ts   s h o w   t h e f f ec ti v en e s s   o f   th p r o p o s ed   m et h o d   f o r   m i n i m izi n g   b id   b ased   g e n er at io n   co s a n d   m ai n tai n   n et w o r k   s ec u r it y   i n   s tead y   s tate  a n d   co n ti n g e n c y .   T h p r o p o s ed   m et h o d   co u ld   s o lv b o th   NC UC   a n d   SC U C   m o d u les  b ased   o n   ac   co n s tr ain t s   an d   ad v ice  g o o d   s et  o f   co r r ec tiv an d   p r ev en ti v c o n tr o l p r o to c o l f o r   th s ec u r an d   ec o n o m ical  o p er atio n   o f   p o w er   s y s te m s .   I m p ac o f   SF ad j u s t m e n was  in v esti g ated   i n to   th NC U C /S C UC   w i th   AC   n e t w o r k   co n s tr ai n ts   at   s tead y   s tate  a n d   co n ti n g e n c y .   T o   en h an ce   t h p r o p o s ed   A C   s o lu t io n   o f   S C U C ,   Sh u n F AC T d ev ices  w er e   co n s id er ed .   A   R P I w as  u s ed   to   m o d el  t h ef f ec o f   SF in   t h AC   p o w er   f lo w ,   u s in g   r ea ct iv p o w er   in j ec tio n s   to   s y s te m   lo ad   b u s es.  W co n clu d ed   th at  th in co r p o r atio n   o f   SF w o u ld   e n h a n ce   th h o u r l y   SC U C   s o lu tio n   w h en   co n s id er in g   b u s   v o ltag a n d   lin ca p ac it y   co n s tr ain t s .   I f   th SF w i th   th s u f f icie n ca p ac it y   at  f u l lo ad   ce n ter s   to   b in s talled   a n d   u ti lized ,   m o r ef f ec tiv e   i n   th s h o r t - ter m   p o w er   s y s t e m   p lan n in g   w ill  y ield .   Dis t r ib u ted   f ast  co n tr o llab le  s h u n r ea ctiv p o w er   r eso u r ce s   w il r eg u late  b u s   v o ltag e,   less   r ea ctiv e   p o w er   f lo w   a n d   r ed u ce   lo s s es   in   th p o w er   s y s te m .   Fu r t h er m o r e,   th u s o f   m a x i m u m   ca p ac it y   o f   th tr an s m i s s io n   s y s te m   w ill  b p r o v id ed .   Me an w h i le,   ec o n o m ic  d i s p atch   o f   lo ad   b et w ee n   p o w er   p lan t s   ca n   p r o v id e.   W ith   t u r n   o f f   m o r ex p e n s i v u n i ts   in   lo w   a n d   m ed iu m   d e m an d   h o u r s ,   t h t o tal  p r o d u ctio n   co s d ec r ea s es.  Mo r ex p en s i v u n i ts   m a y   b u s ed   in   ter m s   o f   n et w o r k   e m er g en c y   ev e n t   if   n ee d ed   to   m ai n tai n   n et w o r k   s ec u r it y .   T h er ef o r p r o p er   o p er atio n   o f   th is   eq u ip m e n t in   t h S C U C   is   n ec ess ar y .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       I mp a ct  o f S h u n F A C TS   Dev ices o n   S ec u r ity  C o n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t   ( G. A .   M.Ho s a in i H a jiva r )   29   U C   ( W i t h o u t   N e t w o r k   C o n st r a i n t s ) O p t i m a l   sc h e d u l e   o f   u n i t s H o u r l y     N e t w o r k   C h e c k   ( B a s e   c a s e ) N C O P F   B Y   S h u n t   F A C T S   d e v i c e t u n n i n g F e a si b l e ( V i o l a t i o n ) L a s t   C o n t i n g e n c y H o u r l y     N e t w o r k   C h e c k   ( C o n t i n g e n c y ) S C O P F   B Y   S h u n t   F A C T S   d e v i c e s   t u n n i n g F e a si b l e ( V i o l a t i o n ) M a x   I t e r . e n d M a s t e r   P r o b l e m S u b p r o b l e m   1    ( N C O P F ) S u b p r o b l e m   2       ( S C O P F ) M a x   I t e r . L o a d   S h e d d i n g ( S t e a d y   S t a t e ) Lo a d   S h e d d i n g ( C o n t i n g e n c y ) No Y e s No Y e s C u t Y e s No Y e s No Y e s No   Fig u r e   1 .   Flo w c h ar t o f   S C UC   w it h   S h u n t F A C T S De v ices  f o r   r ea ctiv p o w er   m a n ag e m e n t               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8792   IJ A P E   Vo l.  5 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 6   :   22     39   30       Fig u r 2 .   T h 3 0 - b u s   s y s te m       T ab le  I .   Un it Da ta                                       U n i t   N o .   1   2   3   4   5   6   B u s   N o .   1   2   13   22   23   27     U n i t   C o s t   c o e f f i c i e n t s   a   ( M B t u )   1 5 0   1 8 0   1 2 5   2 0 0   90   75   b   ( M B t u / M W h )   30   2 0 . 7 5   3 6 . 3   1 2 . 9   4 2 . 6   4 5 . 8   c   ( M B t u / M W 2 h)   0 . 0 2   0 . 0 1 7 5   0 . 0 1 2 5   0 . 0 0 6 2 5   0 . 0 1 3 5   0 . 0 1 2 4   P m i ( M W )   10   10   10   10   10   10   P max ( M W )   90   80   70   80   90   90   Q m i n ( M v a r )   - 20   - 15   - 10   - 15   - 20   - 20   Q max ( M v a r )   70   60   50   60   70   70   S t a r t   U p   c o st   ( $ )   20   30   10   40   10   10   S h u t   d o w n   c o st   ( $ )   40   60   20   80   20   20   F u e l   C o st   ( $ / M B t u )   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   I n i t i a l   H o u r   S t a t e   ( h )   2   4   1   4   1   1   M i n i m u m   U p   T i me   ( h )   2   4   1   4   1   1   M i n i m u m   D o w n   T i me   ( h )   - 1   - 2   - 1   - 2   - 1   - 1   R a m p   U p   R a t e   ( M W / h )   50   40   30   40   20   30   R a m p   D o w n   R a t e   ( M W / h )   60   45   25   50   25   40   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       I mp a ct  o f S h u n F A C TS   Dev ices o n   S ec u r ity  C o n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t   ( G. A .   M.Ho s a in i H a jiva r )   31     T ab le   2.   T r an s m is s io n   L i n D ata     L i n e   N o .   F r o m   B u s   To   B u s   R   ( p u )   ( p u )   ( p u )   F l o w   L i mi t   ( M W )   L i n e   N o .   F r o m   B u s   To   B u s   ( p u )   ( p u )   ( p u )   F l o w   L i mi t   ( M W )   1   1   2   0 . 0 2   0 . 0 6   0 . 0 3   1 3 0   22   15   18   0 . 1 1   0 . 2 2   0   16   2   1   3   0 . 0 5   0 . 1 9   0 . 0 2   1 3 0   23   18   19   0 . 0 6   0 . 1 3   0   16   3   2   4   0 . 0 6   0 . 1 7   0 . 0 2   65   24   19   20   0 . 0 3   0 . 0 7   0   32   4   3   4   0 . 0 1   0 . 0 4   0   1 3 0   25   10   20   0 . 0 9   0 . 2 1   0   32   5   2   5   0 . 0 5   0 . 2   0 . 0 2   1 3 0   26   10   17   0 . 0 3   0 . 0 8   0   32   6   2   6   0 . 0 6   0 . 1 8   0 . 0 2   65   27   10   21   0 . 0 3   0 . 0 7   0   32   7   4   6   0 . 0 1   0 . 0 4   0   90   28   10   22   0 . 0 7   0 . 1 5   0   32   8   5   7   0 . 0 5   0 . 1 2   0 . 0 1   70   29   21   22   0 . 0 1   0 . 0 2   0   32   9   6   7   0 . 0 3   0 . 0 8   0 . 0 1   1 3 0   30   15   23   0 . 1   0 . 2   0   16   10   6   8   0 . 0 1   0 . 0 4   0   40   31   22   24   0 . 1 2   0 . 1 8   0   16   11   6   9   0   0 . 2 1   0   65   32   23   24   0 . 1 3   0 . 2 7   0   16   12   6   10   0   0 . 5 6   0   32   33   24   25   0 . 1 9   0 . 3 3   0   16   13   9   11   0   0 . 2 1   0   65   34   25   26   0 . 2 5   0 . 3 8   0   16   14   9   10   0   0 . 1 1   0   65   35   25   27   0 . 1 1   0 . 2 1   0   16   15   4   12   0   0 . 2 6   0   65   36   28   27   0   0 . 4   0   65   16   12   13   0   0 . 1 4   0   65   37   27   29   0 . 2 2   0 . 4 2   0   16   17   12   14   0 . 1 2   0 . 2 6   0   32   38   27   30   0 . 3 2   0 . 6   0   16   18   12   15   0 . 0 7   0 . 1 3   0   32   39   29   30   0 . 2 4   0 . 4 5   0   16   19   12   16   0 . 0 9   0 . 2   0   32   40   8   28   0 . 0 6   0 . 2   0 . 0 2   32   20   14   15   0 . 2 2   0 . 2   0   16   41   6   28   0 . 0 2   0 . 0 6   0 . 0 1   32   21   16   17   0 . 0 8   0 . 1 9   0   16                     T ab le   3 .   Ho u r ly   L o ad   Dis tr ib u tio n   Data                                         H o u r   P d   ( M W )   Q d   ( M v a r )   H o u r   P d   ( M W )   Q d   ( M v a r )   1   1 9 1 . 9 6 1 0   1 0 8 . 7 8 9 3   13   2 7 2 . 8 5 5 0   1 5 4 . 6 3 4 1   2   1 8 1 . 1 3 7 0   1 0 2 . 6 5 5 1   14   2 7 4 . 5 9 3 0   1 5 5 . 6 1 9 0   3   1 7 7 . 0 4 5 0   1 0 0 . 3 3 6 0   15   2 7 6 . 1 0 0 0   1 5 6 . 4 7 3 1   4   1 7 4 . 1 7 4 0   9 8 . 7 0 9 0   16   2 7 7 . 3 3 2 0   1 5 7 . 1 7 1 3   5   1 7 5 . 1 4 2 0   9 9 . 2 5 7 5   17   2 7 8 . 3 7 7 0   1 5 7 . 7 6 3 5   6   1 8 1 . 9 7 3 0   1 0 3 . 1 2 8 9   18   2 7 9 . 4 0 0 0   1 5 8 . 3 4 3 3   7   1 9 7 . 8 0 2 0   1 1 2 . 0 9 9 6   19   2 7 4 . 8 2 4 0   1 5 5 . 7 4 9 9   8   2 1 4 . 8 4 1 0   1 2 1 . 7 5 6 0   20   2 6 7 . 4 8 7 0   1 5 1 . 5 9 1 9   9   2 3 0 . 6 9 2 0   1 3 0 . 7 3 9 2   21   2 5 8 . 5 6 6 0   1 4 6 . 5 3 6 1   10   2 4 4 . 8 9 3 0   1 3 8 . 7 8 7 3   22   2 4 4 . 7 9 4 0   1 3 8 . 7 3 1 2   11   2 5 3 . 2 6 4 0   1 4 3 . 5 3 1 3   23   2 2 8 . 2 3 9 0   1 2 9 . 3 4 9 0   12   2 6 4 . 9 3 5 0   1 5 0 . 1 4 5 6   24   2 2 1 . 8 5 9 0   1 2 5 . 7 3 3 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.