I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.   9 ,   No .   3 ,  Dec em b e r   2 0 2 0 ,   p p .   2 5 0 ~ 2 5 5   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e. v 9 . i3 . p p 2 5 0 - 2 5 5          250       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a p e. ia esco r e. co m   Effec t  o f  r enewa b le energy  so urces  integra tion o n  the  optima l  co o rdina tion o f  di rect io na l ov er - cu rrent rela y s    in distrib ution sy s tem       L a zha r  B o ug o uff a 1 ,  Abdela ziz  Cha g hi 2   1 De p a rtme n t  o f  El e c tri c a l  o f   En g i n e e rin g ,   F a c u lt y   o f   Tec h n o lo g y ,   Un iv e rsity   o f  El - O u e d ,   Alg e ria   2 LS P - IE  Re se a rc h   Lab o ra to ry ,   De p a rtme n t  o f  El e c tri c a l  o f  E n g i n e e rin g ,   F a c u lt y   o f   Tec h n o lo g y ,    Un iv e rsity   o f  Ba t n a   2 ,   Alg e ria       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   3 1 ,   2 0 2 0   R ev is ed   Feb   1 9 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   Ma r   2 0 ,   2 0 2 0       Th e   d e m a n d   f o r  p o we r  e lec tri c it y   is  g r o win g   fa st  a n d   o n e   o f  th e   m a in   tas k s  f o r   p o w e r   e n g i n e e r s   i s   t o   g e n e r a t e   e l e c t r i c i t y   f r o m   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s   ( R E S ) .   N e v e r t h e l e s s ,   p r o b l e m s   a r i s e   w h e n   t h e   n e w   g e n e r a t i o n   i s   i n t e g r a t e d   i n   th e   p o we r  d istri b u ti o n   n e tw o rk .   U n d e r  th is  c o n d it io n ,   t h e   m a in   p u r p o se   in   t h is   p a p e r,   a n   in v e stig a t io n   o f  t h e   e ffe c t  o f  RE S   i n teg ra ti o n   o n   t h e   o p ti m a l   c o o r d in a ti o n   o f   d irec ti o n a l   o v e r - c u rre n t  re lay s   in   d istri b u ti o n   s y ste m ,   a   d u a l  sim p lex   o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m   h a s  b e e n   p re se n ted   t o   d e term in e   t h e   c o o rd in a ti o n   o f   d irec ti o n a l  o v e r - c u rre n t  re lay s   (DO CRs ).   T h e   s y s t e m   u s e d   t o   c h e c k     t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   o p t i m i z a t i o n   a l g o r i t h m   w h i c h   i s   I E E E   3 3 - b u s   m o d e l s .   T h e   a n a l y s i s   i s   p e r f o r m e d   i n   M A T L A B   s o f t w a r e   e n v i r o n m e n t .   K ey w o r d s :   Dis tr ib u tio n   s y s tem     DOC R s   Du al  s im p lex   m eth o d     R en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   T h is i s  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 :   L az h ar   B o u g o u f f a ,     Dep ar tm en t o f   E lectr ical  o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s ity   o f   E l - Ou e d ,     PO BOX 7 8 9 ,   3 9 0 0 0 ,   E l - Ou e d ,   Alg er ia.   E m ail:  b o u g o u f f a - lazh ar @ u n i v - elo u ed . d z       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  wo r l d wid e  d em an d   f o r   elec tr icity   co n tin u es  to   g r o w  ev en   as  e n er g y   co n s er v atio n   m e asu r es  an d   ad v an ce s   in   p o we r   co n v er s io n   ef f icien cy   r ed u ce   th e  c o n s u m p tio n   o f   in d i v id u al  lo ad s .   T o   f ee d   th e  e n er g y   ap p etite  o f   th e  wo r l d ,   r e n ewa b le  en er g y   tech n o lo g ies  ar e  b ec o m in g   f ea s ib le  an d   o f f er   alt er n ativ e  g e n er atio n   o p tio n s   th at  e n ab le  c o n s id er ati o n   o f   th e   im p ac t o n   th e   en v ir o n m en t  an d   o t h er   s o cial  a n d   ec o n o m ic  f ac to r s   [ 1 ] .   T h e  in teg r atio n   o f   r e n ewa b le   en er g y   s o u r ce s   ( R E S)  to   th e  d is tr ib u tio n   n etwo r k   h as  n u m er o u s   ad v an ta g es.  Ho wev er ,   s o m e  p r o b lem s   in   th e  co o r d i n atio n   o f   p r o tecti o n   d ev ices  will  o cc u r ,   d u e  t o   ch an g es  in   v al u e    an d   d ir ec tio n   o f   p o wer   f lo w   ( u n d er   n o r m al  o p er atio n )   an d   s h o r t - cir cu it  cu r r en t  lev els  in   d if f er en t   p o in ts   ( u n d er   f au lt  co n d itio n s ) .   T h e  im p ac t  o f   R E S  o n   p r o te ctiv e  co o r d in atio n   d ep en d s   o n   s ize,   lo ca tio n     an d   tech n o lo g y   t y p e  o f   R E Ss .   T h er ef o r e   s ev er al  i d ea s   h av e  b ee n   i n tr o d u ce d   as   p o s s ib le  s o lu tio n s   to   o v er co m e   th e  o v er - cu r r en t  ( O/C )   r elay   co o r d in atio n   p r o b lem   in   s y s tem s   with   DG  [ 2 ] .   T h e  m ain   o b jectiv e  o f   th is   s tu d y   is   to   d eter m in e  th e  o p tim al  co o r d in atio n   o f   DOCR s   in   d i s tr ib u tio n   s y s tem   with   r en ewa b le  e n er g y   s o u r ce s .   T h e  s p ec if ic   o b jec tiv e  is   to   in v esti g ate  t h e  ef f e ct  o n   f au lt  cu r r en t   wh en   in s tallin g   R E S  in   r ad ial   s y s tem   an d   d eter m in e   th e   n e w  s ettin g   o f   th e  DOORs .   Div er s e  m eth o d s   h av e   b ee n   r e v iewe d   b y   r esear ch e r s   in   th e  p ast  f o r   o p tim al   co o r d in atio n   o f   DOCR s ,   with   d is tr ib u tio n   g en er atio n   in s er tio n   in   d is tr ib u tio n   s y s tem   an d   FAC T S  d iv e r s e  [ 3 ] .   T h e  au th o r s   in   [ 4 ,   5 ]   in v esti g ate  th e  im p ac ts   o n     f au lt  cu r r en t  wh e n   in s tallin g   d is tr ib u ted   g e n er atio n   o n   a  r a d ial  s y s tem   as  well  as  th e  ef f ec t  o f   t h e  T C SC   o n     th e  in v er s e  d ef i n ite  m in im u m   tim e  ( I DM T )   d ir ec tio n al  o v er - cu r r en t r ela y   in   d is tr ib u tio n   s y s tem .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       E ffect  o f ren ewa b le  en erg y  s o u r ce s   in teg r a tio n   o n   th e   o p t im a l c o o r d in a tio n …   ( La z h a r   B o u g o u ffa )   251   I n   th is   p ap er ,   th e  p r o b lem   o f   d eter m in in g   th e  o p tim u m   v alu es  o f   T DS  o f   DOCR s   h ad   b ee n   f o r m u latin g .   T h e  d u al  s im p le x   o p tim izatio n   m eth o d   with   p r o p o s ed   alg o r ith m   is   u s ed   to   d eter m in e  o p tim u m   v alu es  o f   T DS.  T h e   ca s e  s tu d i es  with   a  3 3 - b u s   s y s tem   with   3 2   DOCR s   an d   2   R E S  a r e  p r e s en ted   to   illu s tr ate  th e  p r o p o s ed   m et h o d .   B ased   o n   th e  co o r d in atio n   r esu lts   o b t ain ed   in   th is   r esear c h ,   th e  p r o p o s ed   d u al  s im p lex   o p tim izatio n   alg o r ith m   ca n   b e  u s ed   to   ca lcu late  th e  s ettin g s   o f   th e  d ir ec tio n al  o v er   cu r r en t  r elay s   in     a  d is tr ib u tio n   n etwo r k   with   d i s tr ib u ted   g en e r atio n .   T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   h as  s h o wn   to   h av e  th e   ab ilit y   to   m ain tain   s elec tiv ity   b etwe en   t h e  p r im ar y   r elay s   an d   b ac k u p   r elay s .       2.   DIS T RI B U T I O N  SY ST E M   DE SCR I P T I O N    R en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   in   p o wer   s y s tem s   is   o n e  o f   attr ac tiv e  p h en o m en a  i n   p o wer   in d u s tr y   an d   it   is   n o   d is p atch   e n er g y .   W ith   t h e  p r esen ce   o f   DGR  u n its   in   d is tr ib u tio n   s y s tem s ,   its   f u n cti o n   wo u ld   g en e r ally   b e  ch an g ed   an d   it  wo u ld   v ar io u s ly   b e  af f ec ted   b y   t h ese  u n its .   On e  o f   t h e  m o s t  im p o r tan t  ef f ec ts   o f   th ese  u n its   is   o n   d is tr ib u tio n   s y s tem s   p r o tectio n .   Sin ce   t h e  n u m b e r   o f   DGR  u n its   n o t  o n ly   ca n   b e  v ar ied   b u t  also   h as  a   g r ea t  d ea l  o f   wid e  s p r ea d ,   d i s tr ib u tio n   s y s tem s   p r o tectiv e  d ev ices  m an n er   is   co m p letely   ch an g ed   with   th e  pr esen ce   o f   d is tr ib u ted   g e n er a tio n .     R E S  u n its   ar e  elec tr ical  en er g y   s o u r ce s   wh ich   ar e  c o n n ec ted   to   d is tr ib u tio n   s y s tem s   an d   in   co m p ar is o n   with   th e  lar g e  s c ale  p o wer   s tatio n s ,   h av e  a   lo wer   g en er atio n   ca p ac ity   an d   also   h av e  a   lo wer   s tar tin g   co s t.  T h er e  ar e  s o m e   ca s es  in   wh ich   th e  u s e  o f   R E S  s h o u ld   b e  p aid   atten tio n   s u ch   as:  ec o n o m ical   p r o b lem s   i n   p o wer   s tatio n s   d ev elo p in g ,   h ig h   ef f icien c y   o f   th ese  s o u r ce s ,   d ec r ea s in g   o f   en v ir o n m e n tal   p o llu tio n ,   in cr ea s in g   o f   p o we r   q u ality ,   d ec r ea s in g   o f   lo s s   in   d is tr ib u tio n   s y s tem s ,   im p r o v em en t  o f   v o ltag e   p r o f ile  a n d   s o   o n e   [ 6 ] .   T h e  m ajo r ity   d is tr ib u te d   g e n er ato r s   ( DGs)  ar e  d ef i n ed   as   r en ew ab le  en er g y   s o u r ce s   ap p ly   to   th e  n o tio n   o f   g en er a tin g   p o wer   u s in g   a   s et  o f   s m all  s ized   g en er ato r s   t h at  p r o d u ce s   p o wer   at  l o w   v o ltag e  lev els  an d   u s u ally   u s e s   alter n ativ e  f u el.   Dis tr ib u ted   g en er ato r s   r eso u r ce s   h av e  b ee n   ca teg o r ized   as:   −   Mic r o   ( - 1   W < 5   k W ) ,     −   Sm all  ( 5   kW <5   MW),     −   Me d iu m   ( 5   MW <5 0   MW),     −   L ar g e  ( 5 0   MW <3 0 0   MW).     T h e  R E Ss   ar e  m ain ly   d esig n e d   to   b e  co n n ec ted   d ir ec tly   to   t h e  d is tr ib u tio n   n etwo r k   n ea r   l o ad   ce n ter s .  T h er e  ar e  s ev er al  ty p es  o f   DGRs   in   th e  m ar k et.   So m e  ar e  co n v en tio n al  s u ch   as  th e  d iesel  g en er ato r s   an d   s o m e  ar e  n ew  tech n o lo g ies  s u ch   as  th e   m icr o - tu r b i n es .   T h e   m ajo r   DGR  alter n ativ es  ar e   d escr ib ed   b r ie f ly   in   th e  r ef er en ce   [ 7 ] .       3.   O P T I M A L   C O O R D I N A T I O N   O F   D I R E C T I O N A L   O V E R - C U R R E N T   R E L A Y S     I N   D I S T R I B U T I O N   S Y S T E M   T h e  cu r r en t/ti m e  tr ip p i n g   c h ar ac ter is tics   o f   I DM T   ( in v er s e  d efin ite  m in im u m   tim e )   r elay s   m ay   n ee d   to   b e  v ar ie d   ac co r d in g   t o   th e  tr ip p in g   tim e  r eq u ir e d   an d   th e   ch ar ac ter is tics   o f   o th er   p r o te ctio n   d ev ices  u s ed     in   th e  n etwo r k .   Fo r   th ese  p u r p o s es,  I E C   6 0 2 5 5 - 3   d ef in e s   a  n u m b e r   o f   s tan d ar d   ch a r ac ter is tics   to   f in d     th e  o v er - cu r r en t  r elay s   o p e r a tin g   tim es  wh ich   i s   d ef in ed   b y   ( 5 )  an d   ar e  in d icate d   in   T ab le  1 .   T y p ically ,     th e  in v er s e  tim e  o v er - cu r r en t  r elay   ( OC R )   co n s is ts   o f   two   elem en ts ,   an   in s tan tan eo u s   u n i t ,   a n d   a   t i m e   d e p e n d e n t   u n i t .   T h e   t i m e   d e p e n d e n t   u n i t   h a s   t w o   v a l u e s   t o   b e   s e t ,   t h e   P i c k u p   c u r r e n t   v a l u e   ( I P ) ,   a n d   t h e   t i m e   d i a l   s e t t i n g   ( T D S ) .   T h e   p i c k u p   v a l u e   i s   t h e   m i n i m u m   c u r r e n t   v a l u e   f o r   w h i c h   t h e   r e l a y   o p er ates   an d   th e  tim e  d ial     s ettin g   d ef in es   t h e  o p er atin g   tim e  ( T )   o f   th e  d ev ice  f o r   ea c h   cu r r en t  v alu e.   No r m ally ,   th e  ch ar ac ter is tics   o f     th e  d ir ec tio n al  o v er - cu r r en t  r elay   ar e  g iv en   as  a  cu r v e  o f   ( T )   v er s u s   ( M) ,   wh er e  M  ( m u ltip le  o f   p ick u p   cu r r en t)   is   th e  r atio   o f   th e  r ela y   cu r r e n t,  ( I ) ,   to   th e   p ick u p   cu r r en t v alu e ,   ( I P)  [ 8 ,   9 ] .     T = T D S × M - 1   a n d ,   P I I M =   ( 1 )     w h er e,   α   a n d β ar e  co n s tan ts   d ep en d in g   o n   th e  ty p e   o f   s elec t ed   ch ar ac ter is tics .       T ab le   1 .   Dif f e r en t ty p e   o f   I DM T   ch ar ac ter is tic s   cu r es   R e l a y s c h a r a c t e r i s t i c   α   β   S t a n d a r d   i n v e r se  ( S I )   0 . 1 4   0 . 0 2   V e r y   i n v e r s e   ( V I )   1 3 . 5   1   Ex t r e me l y   i n v e r se  ( EI )   80   2   Lo n g   t i me  i n v e r se  ( L TI )   1 2 0   1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   9 ,   No .   3 ,  Dec em b e r   2 0 2 0 :   250   –   255   252   3 . 1 .   B a ck up - prim a ry   co ns t ra int   E ac h   r elay ’ s   p ick u p   cu r r en t  h as  m in im u m   an d   m ax im u m   v alu es  as  s h o wn   in   ( 3 ) .   T h ese  v alu es  ar e  ch o s en   to   b e  1 . 2   a n d   2   tim es  th e  m ax im u m   l o ad   cu r r en t  w h ich   is   s ee n   b y   ea ch   r elay   in   a  n o r m al  o p er atio n .   Similar ly ,   th e  tim e  d elay   s et tin g   h as  m i n im u m   an d   m ax i m u m   lim i ts   b ased   o n   th e  r e lay ’ s   cu r r e n t - tim e  ch ar ac ter is tic.   T h e  m in im u m   an d   m ax im u m   T DS   ar e  ass u m ed   to   b e  0 . 0 5   an d   1 . 2   r esp ec tiv ely   in   all  o v er   s tu d ies [ 1 0 ] .      ≤  ≤     ( 2 )      ≤  ≤     ( 3 )     T h e   m i n i m u m   p i c k u p   c u r r e n t   s e t ti n g   o f   t h e   r e l a y   (  )   i s   t h e   m ax i m u m   v a l u e   b e t w ee n   t h e   m i n i mum   av ailab le  cu r r e n t  s ettin g   an d   th e  m ax im u m   lo ad   cu r r en t  m ax   (  ,  ) .   I n   s im ilar ,   th e  m ax i m u m   p ick u p   cu r r en t settin g   (   )   is   ch o s en   as th e  m in im u m   v alu e  b etwe en   th e  m ax im u m   av ailab le  cu r r en t settin g   o f   th e  r elay   a n d   th e   m in im u m   m ea s u r ed   f au lt  cu r r en t  m ax   ( ,    )   [ 1 1 ] .   I n   o r d e r   to   co o r d in ate  two   o v er - c u r r en t  r elay s ,   o n e  as  m a in   ( p r im ar y )   r ela y   ( i)   a n d   th e  o th er   as  b ac k u p   r ela y   ( j) ,   th e   d if f er en ce   b etwe en   th e  o p er atin g   tim e  o f   b ac k u p   r elay   an d   m ain   r elay   s h o u ld   b e   m o r e  th a n   th e  C T I ( C o o r d in at io n   T im e  I n ter v al) .   So   th e  co n s tr ain ts   f o r   co o r d in a tio n   o f   o v er - c u r r e n t r elay s   i a n d   j w ill b e  in   th e  f o r m   o f   in e q u ality   ( 4 )   [ 1 2 ] :     − ≥   ( 4 )     T j K an d   T i K :   ar e  r esp ec tiv el y   t h e  o p er atio n   tim e  o f   b ac k u p   an d   p r im a r y   r ela y   f o r   a  s h o r t   cir cu it  in   k .   C T I   is     th e  tim e  in ter v al  f o r   co o r d in a tio n   o f   p r im a r y   an d   b ac k u p   r elay   an d   it  ca n   tak e  a  v alu e  b etwe en   0 . 2   an d   0 . 5   s ec o n d s ,   i t d ep en d s   o n   th e   ty p e  o f   r elay s ,   g en er al ly   ta k en   as   0 . 3   s ec   [ 1 3 .   1 4 ] .       4.   AP P L I CA T I O N  O F   DUA L   SI M P L E X  M E T H O D   L in ea r   p r o g r am m i n g   is   o n e   o f   th e  v a r io u s   tech n iq u es  o f   o p tim izatio n .   I t  r ef e r s   to   m o d elin g     an d   s o lv in g   a   p r o b lem   m ath e m atica lly   th at  in v o lv es  th e   ec o n o m ic  allo ca tio n   o f   lim ited   r e s o u r ce s   b y   ch o o s in g   a  p ar ticu lar   c o u r s e  o f   ac tio n   a m o n g   v ar io u s   alter n ativ es  to   ac h iev e  th e  d esire d   ac cu r ac y   [ 1 5 ] .   Du al  s im p lex   m eth o d   is   a  v ar ian t  o f   r eg u lar   s im p lex   m eth o d ,   d ev elo p e d   b y   L em k e,   to   s o lv e  a  L PP .   I t  s tar ts   f r o m   in f ea s ib le   s o lu tio n   to   th e   p r im al.   T h e  m eth o d   wo r k s   in   a n   iter ativ e  m an n er   s u ch   th at  it  f o r ce s   th e  s o lu tio n   to   b ec o m e   f ea s ib le  as we ll a s   o p tim al  at  s o m e  s tag e  [ 1 6 ] .     4 . 1 .   P ro blem   f o r m ula t io n   T h e  to tal  tim e  o b jectiv e  f u n ctio n   in   ( 5 ) ,   f o r   N  p r im ar y   r elay   is   m in im ized ,   s u b ject  t o   v ar io u s   co n s tr ain ts   ( 2 )   an d   ( 3 ) .   T h ese  co n s tr ain ts   ar e  r elay   s ettin g   co n s tr ain ts   an d   b ac k u p - p r im ar y   r elay   co n s tr ain ts :     N i , K i = 1 m i n T   ( 5 )     w h er e  N  is   th e  n u m b er   o f   r ela y s ,   T i, k  is   th e  o p er atin g   tim e   o f   th e  r elay   R i ,   f o r   f au lt in   zo n e  k .     4 . 2 .   Rela y   cha ra ct er is t ics   I n   th is   p ap er   th e   DOCR ’ s   ar e  ass u m ed   t o   h av e  n o r m a l  I DM T   ch a r ac ter is tic  as  co m p ly   with     th e  I E C 6 0 2 5 5 - 3   s tan d ar d .   T h e   ch ar ac ter is tics   o f   th e  DOCR   a r e  g iv en   as a   c u r v e  o f   T   v er s u s   M,   wh er e,   i.e .     P I M I =   ( 6 )     w h er e  M  is   a  m u ltip le  o f   th e  p ick u p   cu r r en t.   I   is   th e   r el ay   cu r r en t  ( o v er lo a d   o r   f a u lt  cu r r e n t)   an d   I P   is     th e  p ick u p   cu r r en t.   Fro m   ( 1 )   o n e  ca n   s ee   th at  th e  r elatio n   b etwe en   th e  o p er atin g   tim e  T   an d   th e  m u ltip le   p ick u p   cu r r en t  M,   is   n o n lin ea r .   Sin ce   th e  m u ltip le  p ick u p   cu r r en t  o f   th e  r elay s   ca n   b e  p r ed eter m in ed ,   s o   f o r     a  f ix ed   M,   ( 1 )   b ec o m es lin ea r   as f o llo ws:     = ∗   ( 7 )     wh er e ;     = 0 . 14 ( ) 0 . 02 − 1   ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       E ffect  o f ren ewa b le  en erg y  s o u r ce s   in teg r a tio n   o n   th e   o p t im a l c o o r d in a tio n …   ( La z h a r   B o u g o u ffa )   253   b y   s u b s titu tio n   f r o m   ( 8 )   in   ( 1 ) ,   th e  o b jectiv e  f u n ctio n   b ec o m es ;     N ii i = 1 m in a T D S   ( 9 )     Fo r m u la   ( 9 )   is   o p tim ized   u s in g   L P - d u al  s im p lex   m eth o d   [ 1 6 ]   s u b ject  to   th e  co n d itio n   th at    th e  o p er atio n   o f   th e  b ac k u p   r elay s   r em ain s   p r o p er ly   c o o r d in a ted .       5.   CASE   S T UD I E S   I n   th i s   p ap er   I E E E   3 3 - b u s   r ad ia l  d i s tr ib u tio n   t e s t   f e e d er   i s   co n s id e r ed   f o r   o p t i m u m   r el ay   co o r d in at io n   b e tw ee n   p r im ar y   an d   b a ck u p   d ir ec t io n al   o v er - cu r r en t   r e lay s   in   p r e s en ce   o f   t wo   em p lac em en t s   o f   r e n e wab le   en e r g y   s o u r ce s .   T h e  o p er at in g   v o l tag e  i s   1 2 . 6 6   k V .   Di r ec t io n a l  o v er - cu r r e n t  r el ay s   ar e   u s ed   i n   th e   s y s te m   to   p r o te ct   t h e  f ee d er   in   ca s e   o f   th r ee   p h a s e   f a u lt s .   T h e  s in g l e  lin e  d iag r am   o f   th e  I E E E   3 3 - b u s   s y s t em   i s   p r es en ted   in   F i g u r e   1   [ 1 7 ,  1 8 ] .   T h e   m o d el   is   s i m u la ted   in   M AT L A B   s o f t wa r e  wi th o u t   an d   wi th   r en e wab le   en er g y   s o u r ce s   to   c alcu late  th e  o p tim al  s ettin g   o f   DOC R s   u s in g   d u al  s im p lex   m eth o d   u n d er   s y s t e m   c h a n g e s .   T h e   p r o g r a m   i s   i m p l e m e n t e d   f o r   t w o   e m p l a c e m e n t s   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s .   T h r e e   p h a s e   f a u l t s   a r e   g e n e r a t e d   o n   e a c h   b u s .           Fi g u r e  1 .   Po wer   d is tr ib u tio n   s y s tem   o f   th e  I E E E   3 3 - b u s   s y s tem   u n d e r   s tu d y       6.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  m ain   c o n tr ib u tio n s   o f   th is   p ap er   ar e  u s in g   th e  o p tim izatio n   tech n iq u e  to   f i n d   o p tim al  r ela y   s ettin g s   ( T DSs ) ,   s o lv e  th e  lin e ar   p r o b lem   o f   DOCR s   with   th e  s y s tem   ch an g ed   to p o lo g y .   I n s tallin g   R E S s   lead s   to   p lacin g   im p ed a n ce   in   p ar a llel  with   a  p ar t  o f   n etwo r k ;  th er ef o r e  th e  im p ed an ce   s ee n   at  f au lt  lo ca tio n   is   r ed u ce d ,   th e  p r esen ce   o f   R E Ss   will  ch an g e  th e  n o r m al  p o w er   f lo w  as  well  a s   th e  f au lt  cu r r en t,  wh ich   ar e  n o t  r estricte d   to   th e   co n n ec ted   b u s .   T h e  r elay   c o o r d i n atio n   p r o b lem   is   s o lv e d   as  o p tim izatio n   p r o b lem   an d   o p tim is ed   r elay   s ettin g s   ar e  o b tain ed   with   s tan d ar d   tim e  i n v e r s e  DOC R s   r elay s .     I n   o r d er   to   m in im ize  t h e  o b j ec tiv e  f u n ctio n   i n   ( 5 ) ,   th e   b e s t  g lo b al  p o s itio n s   ( T DS)   a r e   ca lcu lated   u s in g   d u al  s im p lex   alg o r ith m .   T h r o u g h o u t  th e  ca lcu latio n s ,   th e  p ick - u p   cu r r en ts   ar e  k e p t  co n s tan t  ( I p =1 ) .     T h e  I DM T   s tan d ar d   in v er s e  ( SI)   cu r v e   is   ass u m ed   f o r   all  ca lcu latio n s .   T ab le  2   s h o ws  th e  o p tim ized   T DS  v alu es f o r   d if f er e n t r elay s   in v o lv ed   in   co o r d in atio n   f o r   th e  n etwo r k   b ef o r e  co n n ec tin g   th e  R E Ss .   T h ese  v alu e s   wer e  o b tain ed   d u r i n g   co o r d in a tio n   p r o ce s s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   9 ,   No .   3 ,  Dec em b e r   2 0 2 0 :   250   –   255   254   Ta b le  2 .   Op tim al  T DSs   with   R E Ss   R e l a y s   TD S s fo r   ( I p = 1 )   W i t h o u t   R ESs   W i t h   R ESs   R _ 1   0 . 6 7 5 6 6 3   0 . 6 7 0 4 0 6   R _ 2   0 . 4 5 3 4 1 9   0 . 4 4 8 3 6 2   R _ 3   0 . 3 2 3 8 2 5   0 . 3 1 8 0 3 4   R _ 4   0 . 3 1 8 3 0 9   0 . 3 0 9 2 4 7   R _ 5   0 . 3 0 4 1 4 4   0 . 2 8 1 2 1 9   R _ 6   0 . 2 7 4 1 3 5   0 . 2 5 5 6 4 0   R _ 7   0 . 1 4 3 8 9 3   0 . 1 2 3 0 4 8   R _ 8   0 . 1 8 3 2 1 7   0 . 1 5 3 5 2 4   R _ 9   0 . 1 5 4 6 1 7   0 . 1 6 1 6 5 3   R _ 1 0   0 . 1 6 3 1 6 7   0 . 1 1 3 0 3 1   R _ 1 1   0 . 0 9 6 2 5 3   0 . 0 8 9 0 8 5   R _ 1 2   0 . 1 3 6 3 6 8   0 . 1 3 6 3 5 4   R _ 1 3   0 . 1 5 7 9 1 7   0 . 1 5 6 9 3 5   R _ 1 4   0 . 0 7 1 0 2 3   0 . 0 7 0 1 9 5   R _ 1 5   0 . 0 6 2 1 2 7   0 . 0 6 1 5 1 2   R _ 1 6   0 . 1 6 6 0 5 4   0 . 1 5 5 7 7 1   R _ 1 7   0 . 4 7 8 7 1 5   0 . 4 3 9 3 6 0   R _ 1 8   0 . 5 9 6 4 6 9   0 . 4 2 4 0 5 1   R _ 1 9   0 . 5 4 1 6 1 9   0 . 3 4 0 9 3 0   R _ 2 0   0 . 2 6 0 4 6 0   0 . 2 2 9 8 4 2   R _ 2 1   0 . 7 5 0 3 5 7   0 . 5 9 8 8 7 7   R _ 2 2   0 . 2 3 8 6 2 2   0 . 2 5 4 8 3 7   R _ 2 3   0 . 1 7 9 8 9 0   0 . 2 1 6 3 8 6   R _ 2 4   0 . 4 2 6 7 8 8   0 . 4 5 4 0 0 4   R _ 2 5   0 . 3 7 2 1 6 7   0 . 1 3 7 4 6 0   R _ 2 6   0 . 5 5 5 4 6 5   0 . 2 5 5 0 5 6   R _ 2 7   0 . 2 6 1 9 3 7   0 . 1 9 9 0 2 3   R _ 2 8   0 . 1 6 3 1 3 1   0 . 2 0 3 0 9 4   R _ 2 9   0 . 1 4 8 5 0 2   0 . 2 2 0 7 1 0   R _ 3 0   0 . 2 2 3 1 4 7   0 . 3 2 1 1 1 5   R _ 3 1   0 . 1 8 6 8 1 4   0 . 1 4 7 0 8 4   R _ 3 2   0 . 6 1 5 7 1 0   0 . 2 3 4 1 9 0       T ab le  2   s h o ws  th e  v alu es  o f   T DSs   ca lcu lated   to   b e  u s ed   in   th e  ad ap tiv e  co o r d in atio n   af ter   co n n ec tin g   R E Ss   at  b u s   2 6   a n d   at  b u s   1 0   r esp ec tiv ely .   C o m p ar in g   th e  v alu es  o f   T DSs   g o t   in   th e   co o r d in atio n   b ef o r e   co n n ec tin g   th e   R E Ss   an d   th e  v alu es  o f   T DSs   g o t  af t er   co n n ec tin g   th e   R E Ss   u s in g   ad ap tiv e  p r o tectio n   s ch em e,   it  was  s ee n   th at  if   th e   o p er atin g   tim e  o f   th e  r elay   is   r ed u ce d   d u e  to   in c r ea s e  in   f a u lt  cu r r en t  s ee n   b y   th at  r elay ,   its   T DSs   v alu e  n ee d   to   b e  in cr ea s ed   in   o r d e r   to   m ain tain   th e  o p er atin g   tim e  as   it   was  b ef o r e  co n n ec tin g   th e  R E Ss .   Similar ly ,   if   th e   o p e r atin g   tim e   o f   t h e  r elay   is   in cr ea s ed   d u e  to   d ec r e ase  in   f au lt  cu r r en t   wh ich   s ee n   b y   th at  r ela y ,   its   T DSs   v alu e  n ee d   to   b e  d ec r e ased   i n   o r d er   t o   m ain tain   th e  o p er atin g   tim e  as  it   was  b ef o r e  c o n n ec tin g   th e   R E Ss .  I n   g e n er al,   it  is   o b s er v ed   t h at  th er e   is   r em ar k a b le  im p r o v em en t  in   th eir   T DS  o f   r elay s   in   p r esen ce   o f   R E Ss   in   th e  d i s tr ib u tio n   s y s te m .   T h e  in cr ea s e  in   th e  f au lt  cu r r en t  d ec r ea s ed     th e  o p er atin g   tim e  f o r   th e  r ela y s   lo ca ted   d o wn s tr ea m   f r o m   t h e  f au lted   b u s   a n d   in c r ea s e  th e  o p er atin g   tim e  f o r   th e  r elay s   b etwe en   th e  s u b s tatio n   an d   R E Ss .       7.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er   th e  a u th o r s   p r o p o s ed   th e  d u al  s im p lex   m eth o d   to   s o lv e  th e  p r o b lem   o f   c o o r d in atio n     o f   DOCR ’ s   r elay s   in   p r esen ce   o f   r e n ewa b le  en e r g y   s o u r ce s   in   th e  d is tr ib u tio n   s y s tem .   T h e   r esu lts   p r o m in e n tly   s h o w  ef f ec tiv e n ess   o f   lin ea r   p r o g r am m in g   o p tim izatio n   f o r   d esig n in g   o p tim u m   p r o tectio n   s ch em e  f o r   r ad i al  d is tr ib u tio n   s y s tem s   in   p r esen ce   o f   r en ew ab le  en er g y   s o u r ce s   u s in g   DOCR s .   Fu r th er m o r e,   we  p r o p o s e,   in   t h e  f u tu r e  w o r k ,   t h e  ap p licatio n   o p tim iza tio n   tech n iq u es  to   f in d   t h e  o p tim al  T DS  an d   I p     f o r   DOCR s   in   d is tr ib u tio n   s y s tem   in   th e  p r esen ce   o f   r en e wab le  en er g y   s o u r ce s .   B ased   o n   th e   co o r d in atio n   r esu lts   o b tain ed   in   th is   r esear ch ,   th e  p r o p o s ed   d u al  s im p lex   o p tim izatio n   alg o r ith m   ca n   b e  u s ed   to   ca lcu late  th e   s ettin g s   o f   th e  d ir ec tio n al  o v er cu r r en t r ela y s   in   a  d is tr ib u tio n   n etwo r k   with   d is tr ib u ted   g en er atio n .       RE F E R E NC E S   [1 ]   IEE E , " S m a rt  g ri d :  Re in v e n ti n g   t h e   e lec tri c   p o we r  sy st e m , "   IE EE   Po we r &   En e rg y   S o c iety   (PE S )   U S A,  2 0 1 2 .   [2 ]   R.   M .   Ch a b a n lo o ,   H.  A.  Ab y a n e h ,   A.  Ag h e li ,   a n d   H.  Ra ste g a r ,   " Ov e rc u rre n t  re lay s  c o o r d in a ti o n   c o n si d e rin g   tran sie n t  b e h a v i o u r   o f   fa u lt   c u r re n t  li m it e r  a n d   d istr ib u ted   g e n e ra ti o n   i n   d istri b u t io n   p o we r  n e two rk , "   i n   I E T   Ge n e ra ti o n ,   T ra n sm issio n   &   Dist rib u ti o n ,   v o l.   5 ,   n o .   9 ,   p p .   9 0 3 - 9 1 1 ,   S e p tem b e r  2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       E ffect  o f ren ewa b le  en erg y  s o u r ce s   in teg r a tio n   o n   th e   o p t im a l c o o r d in a tio n …   ( La z h a r   B o u g o u ffa )   255   [ 3 ]   S .   V .   K h o n d   a nd   G .   A .   D h o m a n e ,   " O p t i m u m   c o o r d i n a t i o n   o f   d i r e c t i o n a l   o v e r c u r re n t   r e la y s   f o r   c o m b i n e d   o v e r h e a d / c a b l e   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m   w i t h   l i n e a r   p r o g r a m m i n g   t e c h n i q u e , "   P r o t e c t i o n   a n d   C o n t r o l   o f   M o d e r n   P o w e r   S y s t e ms ,   v o l .   4 ,   a r t i c l e   n o .   9 ,   p p .   1 - 7 ,   2 0 1 9 .   [4 ]   L.  Bo u g o u ffa   a n d   A.  C h a g h i ,   " Im p a c t  o f  d istri b u te d   g e n e ra ti o n   a n d   se ries   F ACTS   c o m p e n sa to r  o n   d i re c ti o n a l  o v e r - c u rre n t  p ro tec ti o n   c o o rd i n a ti o n , "   I n ter n a t io n a l   J o u rn a l  o f   Hy b rid   In f o rm a ti o n   T e c h n o l o g y ,   v o l.   7 ,   n o .   4 ,     pp.   2 9 9 - 308 ,   2 0 1 4 .   [5 ]   L.   Bo u g o u ffa   a n d   A.  Ch a g h i,   " In v e stig a ti o n   o f  TCS C  c o n tro l ler  a n d   d istri b u te d   g e n e ra ti o n   e ff e c ts  o n   IDMT   d irec ti o n a l   o v e rc u rre n t  re lay   in   d i strib u ti o n   sy ste m , "   Pr o c e d ia   S o c .   a n d   Beh a v .   S c i . ,   v o l.   1 9 5 ,   p p .   2 4 2 1 - 2 4 2 9 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   B.   Ab d i,   M .   Ab r o sh a n ,   M .   H.  As   li n e z h a d ,   a n d   A.  Al ima rd a n i ,   " Co o rd i n a ti o n   re tu r n   o f  p ro tec ti v e   d e v ice s  in   d istri b u ti o n   s y ste m s in   p re se n c e   o f  d istri b u ted   g e n e ra ti o n , "   E n e rg y   Pro c e d ia ,   v o l.   1 2 ,   p p .   2 6 3 - 2 7 0 ,   2 0 1 1 .   [7 ]   H.  Zay a n d e h r o o d i,   A.   M o h a m e d ,   H.   S h a re e f ,   a n d   M .   M o h a m m a d   Ja fa ri ,   " Im p a c t   o f   d istr ib u ted   g e n e ra ti o n s   o n   p o we r   sy ste m   p ro tec ti o n   p e rf o rm a n c e , "   In t e rn a t io n a l   J o u rn a l  o f  P h y sic a l  S c ien c e s ,   v o l.   6 ,   n o .   1 6 ,   p p .   3 9 9 9 - 4 0 0 7 ,   Au g u st   2 0 1 1 .   [8 ]   " Ne two rk   p ro tec ti o n   &   a u to m a ti o n   g u id e , "   AR EV A ,   P a ris,   F ra n c e ,   T&D   Lt d ,   2 0 0 2 .   [9 ]   H.   H.  Zein e ld i n ,   E.   F.  El - S a a d a n y ,   a n d   M .   M.   A .   S a lam a ,   " Op t ima l  c o o rd in a ti o n   o f  o v e r  c u rre n t  re lay s  u sin g     a   m o d ifi e d   p a rti c le   sw a rm   o p ti m i z a ti o n , "   E lec tric P o we r S y ste ms   Res e a rc h ,   v o l.   7 6 ,   n o .   1 1 ,   p p .   9 8 8 - 9 9 5 ,   2 0 0 6 .     [1 0 ]   H.  Ja v a d i,   S .   M.   A .   M o u sa v i ,   a n d   M .   Kh e d e rz a d e h ,   " A  n o v e l  a p p r o a c h   t o   in c re a se   F CL  a p p l ica ti o n   in   p re se rv a ti o n   o f  o v e r - c u rre n t   re lay s  c o o r d in a ti o n   in   p re se n c e   o f   a sy n c h ro n o u s  DG s,"   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f   E lec trica l  Po we r   a n d   En e rg y   S y ste ms ,   v o l.   44,   n o .   1 ,   p p .   8 1 0 - 8 1 5 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   M .   Ja z a e ri  a n d   M.  C h o lam z a d e h ,   " C o n sid e ri n g   th e   e ffe c t  o f   se ries   c a p a c it o r  in   o p ti m a l  c o o r d in a ti o n   o f     d irec ti o n a l   o v e rc u rre n t   re lay s,   tr e n d s  i n   a p p l ied   sc ien c e s  re se a rc h , "   T re n d s  i n   Ap p li e d   S c ie n c e s  Res e a rc h ,   v o l.   7 ,     n o .   6 ,   p p .   4 2 1 - 4 3 3 ,   2 0 1 2 .   [1 2 ]   D.  Vijay a k u m a r  a n d   R.   K.   Ne m a ,   " S u p e rio rit y   o f   P S O   re lay   c o o r d in a ti o n   a l g o ri th m   o v e r   n o n - l in e a r   p r o g ra m m in g :  A  c o m p a riso n ,   re v iew   a n d   v e rifi c a ti o n , "   2 0 0 8   J o in t   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Po we r  S y ste m  T e c h n o l o g y   a n d   IEE E  P o we r In d i a   C o n fer e n c e ,   N e w De lh i,   p p .   1 - 6 ,   2 0 0 8 .   [1 3 ]   M.  Ezz e d d in e   a n d   R.   Ka c z m a re k ,   " A  n o v e l  m e th o d   f o r  o p t ima l  Co o rd i n a ti o n   o f   d irec ti o n a l   o v e rc u rre n t  re lay s   c o n sid e ri n g   th e ir   a v a il a b le   d isc re te  se tt in g s  a n d   se v e ra l  o p e ra ti o n   c h a ra c teristics , "   El e c tric  P o we r  S y s tem s   Res e a rc h ,   v o l.   8 1 ,   n o .   7 ,   p p .   1 4 7 5 - 1 4 8 1 ,   2 0 1 1.   [1 4 ]   P a n ig ra h i  B .   K . ,   M a n o h a r  S in g h ,   a n d   A.  R.   Ab h y a n k a r,   " Op ti m a l  c o o rd i n a ti o n   o f  d irec ti o n a l  o v e r - c u rre n t  re lay s   u sin g   tea c h in g   lea rn in g - b a se d   o p ti m iza ti o n   (TL BO)   a lg o r it h m , "   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  El e c trica l  P o we r  a n d   En e rg y   S y ste m ,   v o l.   5 0 ,   p p .   3 3 - 41 ,   2 0 1 3 .    [1 5 ]   P .   P .   Be d e k a r,   S .   R.   Bh i d e ,   a n d   V.  S .   Ka le,  " Op ti m u m   c o o r d i n a ti o n   o f  o v e r - c u rre n t  re lay s  in   d istr ib u ti o n   s y ste m   u sin g   d u a l  sim p lex   m e th o d , "   2 0 0 9   S e c o n d   I n ter n a t io n a l  C o n fe re n c e   o n   Eme rg in g   T re n d s  in   En g i n e e rin g   &   T e c h n o l o g y ,   Na g p u r,   p p .   5 5 5 - 5 5 9 ,   2 0 0 9 .   [1 6 ]   A.  Ka rti k e y a   S a rm a   a n d   K.   M a h a m m a d   Ra fi,   " Op ti m a l  se lec ti o n   o f   c a p a c it o rs  fo r   ra d ial  d istri b u ti o n   sy ste m s     u sin g   p lan t  g ro wt h   sim u latio n   a lg o rit h m , "   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  Ad v a n c e d   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,  v o l.   2 ,   n o .   2 ,    p p .   61 - 86 ,   2 0 1 1 .   [1 7 ]   L.  Bo u g o u ffa   a n d   A.   Ch a g h i,   " Op ti m a l  c o o rd in a ti o n   o f   DO CR  fo r   ra d ial   d istri b u ti o n   s y ste m s  in   p re se n c e     o f  TCS C , "   I n ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f  P o we r  El e c tro n ics   a n d   Dr iv e   S y ste m   (IJ PE DS ) ,   v o l .   7 ,   n o .   2 ,   p p .   3 1 1 - 3 2 1 ,     Ju n e   2 0 1 6 .   [1 8 ]   L.   Bo u g o u ffa   a n d   A.  C h a g h i,   " D u a l  S imp le x   M e th o d   fo r  O p ti m a l  Co o rd in a ti o n   o f  DO CR’s  in   Di str ib u ti o n   S y ste m   with   D - F ACTS , "   I n ter n a ti o n a l   J o u rn a l   o f   In f o rm a ti o n   S c ien c e   &   T e c h n o l o g y ,   v o l .   3 ,   n o .   3 ,   p p .   3 - 9,   2 0 1 9 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Dr .   La z h a r   Bo u g o u ff a   wa s  b o r n   in   Ba tn a ,   Alg e ria,  1 9 8 6 .   He   re c e iv e d   h is  M AST ER  d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e ri n g   fr o m   d e p a rtme n t  o f  El e c tri c a l  En g in e e r in g   a t  Un i v e rsity   o f  Ba tn a ,   Alg e ria,  2 0 1 1 ,   a n d   re c e iv e d   h is  Do c to ra te  fro m   Ba tn a   Un iv e rsity ,   Alg e ria  2 0 1 6 .   He   is   c u rre n tl y     a  l e c t u r e r   o f   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a t   F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y   E l - O u e d   U n i v e r s i t y ,   a n d   m e m b e r   L S P - I E   r e s e a r c h   l a b o r a t o r y   a t   F a c u l t y   o f   Te c h n o l o g y - U n i v e r s i t y   o f   B a t n a .   H i s   a r e a s   o f   i n t e r e s t   i n c l u d e   p o w e r   s y s t e m   p r o t e c t i o n ,   p o w e r   s y s t e m s   o p t i m i z a t i o n ,   p o w e r   q u a l i t y   a n d   F A C T S   d e v i c e s .         P r o f .   A b d e l a z i z   C h a g h i   w a s   b o r n   i n   B a t n a ,   A l g e r i a ,   1 9 5 4 .   H e   r e c e i v e d   h i s   B S   d e g r e e   f r o m     t h e   U n i v e r s i t y   o f   O r a n ,   A l g e r i a   1 9 8 0 ,   a n d   M S   f r o m   t h e   M a n c h e s t e r   U n i v e r s i t y ,   E n   g l a n d   1 9 8 4 ,   a n d   r e c e i v e d   h i s   P h D   f r o m   B a t n a   U n i v e r s i t y ,   A l g e r i a   2 0 0 4 .   H e   i s   c u r r e n t l y   a   P r o f e s s o r   a t   D e p a r t m e n t     o f   F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y ,   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   m e m b e r   L S P - I E   r e s e a r c h   l a b o r a t o r y   a t   F a c u l t y     o f   T e c h n o l o g y - U n i v e r s i t y   o f   B a t n a .   H i s   a r e a s   o f   i n t e r e s t   i n c l u d e   p o w e r   s y s t e m s   o p t i m i z a t i o n ,   p o w e r   s y s t e m   p r o t e c t i o n ,   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s ,   h a r m o n i c ,   p o w e r   q u a l i t y   a n d   F A C T S   d e v i c e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.