T E L KO M NIK A , V ol . 17 No. 3,  J un e   20 19 pp .1 56 9 ~ 15 7 6   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 3 . 11866      15 69       Rec ei v ed   Nov e mb er  21 20 1 8 ; R ev i s ed   J a nu ary  2 7 , 2 0 1 9 A c c ep ted   F eb r u ary   2 0 20 1 9   T w o - po rt net w o rk mo del o f f ixe d - sp eed  w ind  tu rbine  gen era to r f or di stribu tio n s y s te m lo a d f l o w  anal y si s       Ru d y Gian t o * , Kho  H ie  Kh w ee , Hend r o  P r i ya t man M anag am Raja g u kgu k   Dep a rtm e n o El e c tr i c a l  En g i n e e ri n g T a n j u n g p u r a  Un i v e r s i ty ,   Pro f.  Dr.  H. Ha d a ri  Na w a w i   St. Po n ti a n a k  7 8 1 2 4 ,  I n d o n e s i a   *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,  e - m a i l :  ru d y g i a n to @g m a i l .c o m       Ab strac t   L o a d   fl o a n a l y s i s   h a s   a l wa y s   b e e n   u s e d   i n   d e te rm i n i n g   th e   s te a d y - s t a te   o p e ra t i o n   o a n   e l e c tri c   p o wer  o r   d i s tri b u ti o n   s y s te m Fo c o n v e n ti o n a l   p o w e s y s t e m   wit h o u w i n d   tu rb i n e   g e n e r a to r,  t h e   m e th o d   fo l o a d   f l o a n a l y s i s   h a s  b e e n   wel l  e s t a b l i s h e d .   How e v e r f o m o d e rn  s y s te m   e m b e d d e d  wi th   win d   tu r b i n e   g e n e ra to r,  th e   i n v e s ti g a ti o n   o a n a l y s i s   m e th o d   i s   s t i l l   a n   a c ti v e   re s e a r c h   a re a T h i s   p a p e p ro p o s e d   a   n e w   m e th o d   t o   i n te g r a te   f i x e d - s p e e d   wi n d   t u rb i n e   g e n e r a to i n to   d i s tri b u ti o n   s y s te m   l o a d   fl o a n a l y s i s .     Th e   p r o p o s e d   m e t h o d   i s   d e ri v e d   b a s e d   o n   two - p o rt  n e two rk   th e o ry   whe re   th e   p a ra m e t e rs   o f   i n d u c ti o n   g e n e ra to o t h e   win d   tu rb i n e   g e n e ra t o a r e   e m b e d d e d   i n   g e n e ra l   c o n s ta n t s   o th e   t wo - p o rt  n e two r k .     Th e  p r o p o s e d  m e t h o d   h a s  b e e n  t e s te d   a n d   v e ri fi e d  u s i n g  a  r e p re s e n ta ti v e  e l e c tr i c   d i s tri b u ti o n  s y s t e m .     Key w ords d i s tri b u t i o n   s y s te m l o a d  f l o w ,   two - p o rt  n e two rk ,   win d  t u r b i n e     Copy righ ©  2 0 1 9  Uni v e rsi t a s  Ahm a D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.   Int r o d u ctio n   It  h as   wi de l y   b ee n   k no wn   tha t he   s tea d y - s tat o pe r ati on   of   a   p o w er   gri i s   us ua l l y   ev a l u ate b y   l oa f l o w   an al y s i s F or  c on v en t i on al   po wer   s y s tem   w i tho ut  w i nd   turb i ne   g en er ati ng   s y s t em   ( W T G S ) the   m eth od   f or  l o ad   f l o a na l y s i s   ha s   be en   wel l   es tab l i s he d.   H o w e v er,   f or   m od ern  po w er  s y s t em   c on tai n i n W T G S the   m eth od   of   an al y s i s   i s   s ti l l   un d er   de v e l op m en t.    T pe r f or m   the   l oa f l o w   an a l y s i s   f or  s y s t em   w i th  W T G S the   f i r s s tep   i s   to   de v el o v al i m od el   f or  the   W T G S A f ter   the   m od el   ha s   be e de v e l op ed the   n ex s tep   i s   to  i n c orpor ate   th m od el   i nt t he   an al y s i s T he   l oa d   f l o w   prob l em   i s   the n   s ol v ed ,   a nd   the   s tea d y - s ta te  o pe r at i on   of   the   s y s tem   ( i nc l ud i ng   th W T G S )   c an   be   ev a l u ate proper l y .   S o m e   r e s e a r c he r s   ha v i nv e s t i g at ed   th W T G S   m o d el i n an i t s   i n te g r a ti on   i n t l o ad   fl ow   an al y s i s   [ 1 - 18 ] I [1 - 15 ] a   m a t h e m a t i c al   m o de l   o f   W T G S   h a s   b ee p r o po s ed .   T h eq u a ti o n s   fr o m   t h m o d e l   a r e   t he n   c o m b i n ed   w i th   t he   eq ua ti on s   a r i s i ng   fr o m   l o a d   fl ow   f o r m u l a ti on   o t he   s y s t e m   w i th ou t   W T G S .     T h e   w ho l e   s e t   o e qu at i o n s   i s   t he n   i te r at i v e l y   s o l v e d   t o   o b tai n   th e   l o ad   fl ow   s ol ut i o n.   H ow ev e r ,   th p r o po s ed   W T G S   m o d e l   i s   qu i t e   c o m p l i c a te d,   an d   th e r e fo r e ,   i t s   ap pl i c a ti o n   i n   po w e r   o r   d i s t r i b u ti o n   s y s t e m   c o n tai ni ng   m u l ti pl e  W T G S   c a n   b di ffi c u l t.   I n   [ 1 6 - 1 8 ] ,   a   me t h o d   h a s   b e e n   p r o p o s e d   t o   i n c o r p o r a t e   fi x e d - s p e e d   W T G S   i n t o   a   s t a n d a r d   l o a d   f l o w   p r o g r a m.   T h e   p r o p o s e d   mo d e l   i n   [ 1 6 - 1 8 ]   a d d s   t w o   b u s e s ,   t w o   s e r i e s   e l e me n t s ,   o n e   s h u n t   e l e me n t   a n d   o n e   l o a d   t o   t h e   e x i s t i n g   p o w e r   n e t w o r k .   O b v i o u s l y ,   t h e   a d d i t i o n   w i l l   i n c r e a s e   t h e   s i z e   o f   t h e   p o w e r  s y s t e m a n d  a l s o  t h e   n u mb e r   o f  e q u a t i o n s  i n   t h e   l o a d  f l o w  f o r mu l a t i o n .  A s   a  c o n s e q u e n c e ,   t h e   l o a d   f l o w   p r o b l e w i l l   b e   mo r e   d i f f i c u l t   t o   s o l v e ,   e s p e c i a l l y   i f   t h e   s y s t e h a s   ma ny   W T G S s .   I the   pres en t   pa pe r ,   the   pro po s ed   m od el   f or  f i x ed - sp e ed   W T G S   i s   ba s ed   o t wo - po r ne t wor k   m od el In  th m od el t he   pa r am ete r s   of   i nd uc ti on   g en erat or  of   the   W T G S   are  em be dd ed   i n   ge ne r al   c on s tan ts   of   th t wo - po r ne t wor k T he   W T G S   m ath em ati c al   m od el   i s   the n   d eriv ed   ba s ed   on   th eq u ati on s   of   t w o - p ort  n et w ork   t he or y .   T he   propos e m od el   i s   s i m pl er  an c a n   ea s i l y   be   i nt eg r at ed   i nt t he   p o w er  or  di s tr i bu t i o s y s t em   l oa f l o a na l y s i s .   Mo r eo v er,  i ts   ap p l i c at i on   i t he   s y s tem   c on ta i n i ng   m ul ti p l W T G S s   i s   al s s i m pl an s tr ai gh tf o r w ard Res ul ts   of   the   propos ed   m od el   v a l i da ti on   a nd   v erif i c ati on   us i n r ep r es en t ati v t es s y s t em i .e.   33 - bu s   di s tr i b uti on   ne t wor k , a r e a l s o p r es en t ed   i thi s   pa p er.       2.      R es e ar ch  M eth o d   2.1.   F o r mu latio n  of  Distr i b u t ion  S y stem  Lo ad F low  P r o b le m   In  di s tr i bu t i on   s y s tem   l oa d   f l ow   ( or  p o w er  f l o w )   an al y s i s the   s t ud y   i s   c arr i ed   ou to   de term i ne   the   f ol l o wi n qu an ti ti es ( i )   bu s   or  no da l   v ol ta ge s a nd   ( i i )   s ub s tat i on   po w er.  T he s e   qu an ti t i es  c an   be  c a l c ul ate d b y  s ol v i ng   a s et  of  no nl i n ea r  eq ua t i on s   as  f ol l o w s :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 3,  J un e 2 01 9 :    15 69 - 1 57 6   1570   0 V Y V S S = * * ) ( d i a g L G   ( 1)     In  ( 1),  S G S L V   an Y   are  ge ne r ate po w er  v ec tor,   l oa p o w er  v ec tor,  no da l   v o l tag v ec tor  an no da l   a dm i tta nc m atri x r es pe c ti v el y F or  n - no d po w er  s y s tem the s v ec tors   an d   m atri x  are of  th e f or m s :     T Gn S G S G S G 2 1 = S   ( 2a )     T Ln S L S L S L 2 1 = S   ( 2b )     = nn Y n Y n Y n Y Y Y n Y Y Y 2 1 2 22 21 1 12 11 Y   ( 2c )     where:   S Gi   : g en erate d p o w er f l o wi ng  i nto  n od e  i   S Li   : l o ad  p o w er f l o wi n g o u t n o de  i   V i   : v o l ta ge   at  n od i   Y ij   : e l em en t i j  of  ad m i tta nc e m atri x   A f ter  ( 1)  ha s   be en   s ol v ed   a nd   al l   of   the   qu a nti ti es   h av be en   de term i ne d,  t he   l i n f l ow s   an l os s es   c an   al s b c al c ul ate d.  It  i s   to  be   no ted   t h at  di s tr i bu t i on   s y s t em   i s   us ua l l y   f ed   at  on bu s   ( s ub s tat i o bu s ) an the   v ol t ag a thi s   bu s   i s   k no w or  s pe c i f i ed T he r ef ore,  on l y   t he   v o l tag es   at   th e   r em ai ni ng   bu s es   ( l o ad   bu s es )   ne e t be   c om pu ted .   T ab l s h o w s   the   k no wn   an un k no wn  q ua n ti t i es   o f   the   di s tr i bu t i on   s y s tem   l oa f l o f or m ul ati o n.   F or   c on v en t i on al   s y s t em   w i th ou t W T G S ( 1)  i s   the   on l y   s et  of   eq u ati on s   t ha n ee ds   to   be   s o l v ed   t o bta i th e   l o ad   f l ow   s o l ut i on H o w e v er,  f or  m od ern  s y s t em   w i th  W T G S ad di ti on a l   eq ua t i o i s   ne e de t f ac i l i tat an d   i nc orpor a te   th W T G S   i nto   the   l oa f l o an a l y s i s .   T he   m od el i ng   a nd   i n teg r a ti o of  the   W T G S  w i l l  b e d i s c us s ed  i n  th e  f ol l o wi n g s ec ti on .     2.2.       P r o p o se d  M o d el  o f  W T G S  and  Its Int egr atio n   2.2 .1 .   T w o - P o r t  Netw o r k Th eor y   In  the   pres en wor k de v el o pm en of   f i x ed - s pe ed   W T G S   m od el   wi l l   b ba s ed   on     two - po r n et w ork   m ath em ati c a l   m od el   where  n od a l   po w er  e qu at i o ns   are  us ed   i the   m od el   de r i v at i on T he   ge ne r a l   t wo - po r n et w ork   c on tai n i n pa s s i v i m pe da nc es   i s   pres en te i n     F i gu r 1.  In  t w o - p ort  ne t wo r k   the or y i c an   be   s h o w tha t he   v o l tag e/c urr en r e l ati o ns hi i s   of   the  f orm :     = 1 1 2 2 I V H G F E I V   ( 3)     where:     1 D C B A H G F E =   ( 4)     In  ( 4),   A ,   B a nd   are   t he   ge n eral   t wo - po r t   ne t wor k   c on s tan ts T he   v al ue s   of   the s c on s tan ts   de pe n on   t he   ne t w ork   c o m po ne nts i . e.  the i r   i m pe da nc es   an d   ad m i tta nc es   T he   ( 3)  i s   eq u i v al en t   to   t he   f ol l o wi n t wo  ( 5 a)  a nd   ( 5b ) T he   de v e l o pm en o f   the   pr op os e W T G S   m od el  ba s ed   on  ( 5)  wi l l  b e e x p l ai ne d i n t h e n ex t  s ec ti on .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       T wo - po r t n etwo r k  m od e l  o fi x ed - s pe ed  w i nd  tu r b i ne  ge ne r ato r  f or di s tr i bu t i o n.. . ( R ud y  G i a nto )   1571   1 1 2 FI EV V =   ( 5a )     1 1 2 HI GV I + =   ( 5b )       T ab l e 1 B us  T y pe s  a nd  Q u an ti ti es   B u s   Ty p e   K n o w n   Qu a n t it y   U n n o w n   Qu a n t it y   S u b s t a t ion   S Li   a n d   V i   1 . 0   S Gi   Load   S Li   a n d   S Gi   =   0   V i           F i gu r 1.  G e ne r a l  t w o - p ort  ne t w ork       2.2 .2 .   P r o p o se d   M o d el  o f  W T G S   F i gu r e  2(a)  s h o w s  f i x ed - s p ee W T G S  c on ne c te d t o  a   di s tr i b uti on  s y s tem  [1 6 - 20 ].   P o w er  c on v ert er  of   the   W T G S   i s   s qu i r r el   c ag i n du c ti on   ge n erator  ( S CIG ) T he   S CIG   h as   m ec ha ni c al   po w er  i np ut  P m   a nd  e l ec tr i c al  p o w er  ou tp ut  S g =  P g + j Q g   as  c an  be  s ee i n F i g ure 2( b).           ( a)   ( b)     F i gu r 2.  W T G S   c on ne c ted  to   d i s tr i bu ti o n s y s t em       F i gu r 3( a)  s ho w s   s tea d y - s tat e qu i v a l e nt  c i r c ui of   the   S CIG   [2 1 - 23 where  R 1 X 1 R 2 X 2 R c   a nd   X m   de n ote   s t ato r   r es i s tan c e,   s tat or  l e ak ag r ea c tan c e,  r oto r   r es i s t an c e,   r oto r   l ea k ag r ea c tan c e,   c ore  l os s   r es i s t an c an d   m ag ne ti c   r e a c ta nc e,  r es pe c t i v el y .   R 2 (1 - s ) /s   i s   t he   d y n am i c   r es i s tan c a nd   i ts   v al ue   d ep en ds   on   s l i s P o w er  of   the   d y na m i c   r es i s tan c e   r ep r es en ts   t he   m e c ha ni c a l   p o w er   P m   d el i v ered  b y   th wi n t urbi ne   to   S CIG .   T he   v a l ue   of   th i s   p o w er  de p en ds   m o s tl y   on   th w i nd   s pe e d   an i c an   b de t erm i ne us i ng   th po wer   c urv pr ov i de b y   t he   turbi n m an uf ac turer .   I t h pro po s ed   m eth od ,   the   W T G S   m od el   i s   ob ta i ne b y   v i e wi n t he   S CIG   eq u i v al en t   c i r c ui t   of   F i g ure  3( a)  as   t he   t w o - po r n et w ork   de p i c ted   i F i gu r e   3   ( b).    In  F i g ure 3   ( b),   th e i m pe da nc es  Z 1 , Z 2   an d Z 3   ar e g i v e n b y :     ) /( 3 2 2 2 1 1 1 m jX c R m X c jR Z jX R Z jX R Z + = + = + =   ( 6)     i i s   to   be   n ote th at  f or  t h t wo - po r ne t wor k   of   F i gu r 3   ( b),  t he   f orm ul as   f or  g en era l   n et wor k   c on s tan ts  are  of  th e f orm s  [2 4]:     k   S C I G   D is t r ibu t ion   S y s t e m   P m   S g =P g +jQ g   S C I G   I 2   I 1   V 1   V 2     A   B     C   D   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 3,  J un e 2 01 9 :    15 69 - 1 57 6   1572   3 / 2 1 3 / 1 3 / 2 1 2 1 3 / 1 1 Z Z D Z C Z Z Z Z Z B Z Z A + = = + + = + =   ( 7)           ( a)   ( b)     F i gu r 3.  S tea d y - s ta te  e qu i v a l en t  c i r c ui of   S CIG       ba s ed   on  Fi gu r 3   ( b), t he   S CIG  e l ec tr i c a l  p o w er o utp ut  i s  f orm ul ate d a s :     * 1 1 I V g jQ g P g S = + =   ( 8)     an d t he  m ec ha ni c a l  p o w er  de l i v ered  b y   wi nd  t urbi ne  t o  th S CIG   i s  c al c ul ate d a s :     * 2 2 0 I V j m P m S = + =   ( 9)     A pp l i c at i o of   two - po r n et wor k   eq ua ti o ns   i t he   a bo v S CIG   m ec ha ni c al   p o w e r   i np ut   eq ua ti o n,  or  b y   s ub s ti t uti ng   ( 5a )  an d  ( 5b )  i nto  ( 9), gi v es :     *) 1 * * 1 * )( 1 1 ( I H V G FI EV m S + =   ( 10 )     or:     * 1 1 * 1 * 1 * * 1 1 * * 1 1 * I I FH I V FG I V EH V V EG m S + + =   ( 11 )     on  us i ng  ( 8)  i n (1 1), i . e.  s ub s ti tut i ng   I 1   i n (11)  b y   S g * /V 1 * , th e f ol l o wi n g e q ua t i o n i s  o bta i ne d :     0 * 1 1 * * * * * * 1 1 * = + + V V g S g S FH g S FG g S EH V V EG m S   ( 12 )     In   ( 12 )   i s   the   pr op os e m o de l   f or  f i x ed - s pe ed   W T G S It  i s   to  be   n ote t ha V 1   i ( 12 )   i s   the   v ol t ag at  W T G S   bu s   ( or  i i s   eq ua l   to  V k   i F i gu r e   3   ( a)) .   Inc orpor at i on   of   the   m od el   i nto   t he   l oa d f l o w  f orm ul ati on  ( 1)  w i l l  be  di s c us s ed   i n t he   ne x s ec ti on .     2.2 .3 .   Int egra t ion  of  W T G S   M o d el   F or  m od ern  s y s tem   c on tai ni n f i x ed - s pe ed   W T G S s ol ut i o to  t he   p o w er  f l o w   p r ob l em   c an   be   f ou nd   b y   s i m ul tan e ou s l y   s o l v i ng   ( 1)  an ( 12 ) It  c an   be   s ee tha ( 12 )   i s   the   ad di t i o na l   eq ua ti o t th f orm ul ati on   i ( 1).   W he r ea s the   ad di t i o na l   qu an t i t y   th at  ne e to   be   c al c ul ate i s   the   W T G S   po w er  o utp u S g T ab l s ho w s   the   k no w n   an u nk no wn  qu an t i t i es   i n   the   l oa d   f l o f or m ul ati on   of   the   s y s tem   wi th  W T G S It  i s   to  be   no ted   tha s i nc s ets   of   the   eq ua ti o ns i .e     R 2 (1 - s )/s   R 2 + jX 2   jX m   R c   P m   k   S g =P g + jQ g   R 1 + jX 1   V 2   I 2   I 1   Z 3   P m   Z 2   S g   Z 1   V 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       T wo - po r t n etwo r k  m od e l  o fi x ed - s pe ed  w i nd  tu r b i ne  ge ne r ato r  f or di s tr i bu t i o n.. . ( R ud y  G i a nto )   1573   ( 1)  an d   ( 12 ) ,   are   n on l i n ea r the y   are  us ua l l y   s o l v ed   us i n i tera ti v e   tec h ni q ue   ( f or  ex a m pl e:    Ne w to n - Rap hs on  m eth od ) .       3.      R es u lt and   A n al ys is   3.1.   T es t  S ys t em   T he   propos e m eth od   f or  i nc orpor at i ng   W T G S   i n   di s tr i bu t i o s y s t em   l oa d   f l o w   an al y s i s   i s   tes te b y   us i ng   th 3 3 - b us   s y s tem   [25 ].  T hi s   d i s tr i b uti o n et w ork   ha s   th s y s t em   v ol tag of   12 .6 k V O ne   l i n di ag r am   of   the   di s tr i bu ti on   s y s tem   i s   s ho w i F i gu r 4,  an t h de ta i l   of   the   s y s t em   da ta  c an   b f ou n i [2 5].   In  the   pres en wor k ,   i t   i s   as s um ed   tha t he   di s tr i bu t i o s y s t e m   ha s   on W T G S   an i i s   c o nn ec te to  bu s   33 Data   f or  the   S CIG   of   W T G S   i s   s ho wn  i T ab l 3.  A l l   of   the   da ta  are  i p on   MV A   ba s e Res u l ts   of   the   l oa f l o w   an al y s i s   f or  the   t es s y s t em   ar e   pres en te d i n t h e f ol l o w i ng  s ec ti on .           F i gu r 4.  3 3 - B us   di s tr i bu t i o n n et wor k       T ab l e 2 B us  T y pe s  a nd  Q u an ti ti es  f or    S y s tem  wi th  W T G S   B u s   Ty p e   K n o w n   Qu a n t it y   U n n o w n   Qu a n t it y   S u b s t a t ion   S Li   a n d   V i   1 . 0   S Gi   Load   S Li   a n d   S Gi   =   0   V i   W T G S   S Li   a n d   S Gi   =   0   S g   a n d   V i     T ab l e 3 S CIG   D ata   P a r a m e t e r   R1   X1   R2   X2   Rc   Xm   V a lue   0 , 0 1   0 , 0 5   0 , 0 1   0 , 0 5   100   5         3.2.   R es u lt and   A n al ys is   In  th i s   p ap er,  po wer   f l o w   c al c ul ati on s   wer c arr i e o u f or  v ari ou s   v a l ue s   of   m ec ha n i c al   po w er  P m .   T he   m ec ha ni c al   po wer s   r an g i ng   f r om   0.1   to  1. p wer t ak en   i n   the   i n v es t i ga t i o n.   T he s v al ue s   r e pres en t   th l o w   s pe ed   an h i gh er  s p ee wi n c on di t i o ns It  i s   t be   no ted   tha al l   of   the   c om pu tat i on s   wer do n on   P C,  an the   propos ed   m eth od   w er i m pl e m en ted   as   MA T LA B  c od es  ( m - f i l es ) .   Res ul ts   of   the   c al c u l at i o ns   ( i term s   of   W T G S   v ol tag e/ po w er  a nd   s u bs tat i on   po wer )   are  s ho w i T ab l 4.  I i s   to  b no te tha the   r es u l ts   of   the   prop os ed   m eth od   are  a c c urate  an i n   ex c el l e nt  a greem en w i t h   tho s of   the   m eth od   i n   [16 - 18 ] T he s r es ul ts   c on f i r m   tha the   propos e t w o - po r t   m od el   i s   v a l i a nd   c an   be   us e a s   m eth od   f or  i nc orp orati ng   f i x ed - s pe ed   wi nd  tu r b i ne  ge ne r at or i nt di s tr i b uti on  s y s t em  l oa d f l o w   an a l y s i s .   S i nc e   f i x ed - s pe e W T G S   i s   us ua l l y   eq u i p pe d   wi th  s hu nt   c ap ac i tan c e   to   s up p o r the   r ea c ti v e - po wer   c on s um ed   b y   i nd uc ti o g en er ato r   of   t he   W T G S the   ef f ec ts   o f   the   c ap ac i ta nc i ns ta l l a ti o are  a l s i nv es ti g ate i th i s   pa p er.  T ab l s ho w s   the   r es ul ts   of   l oa f l o w   an a l y s i s   ( i term s   of  W T G S   v ol tag e/p o wer   an d   s ub s tat i on   po wer )   when   t he   c a pa c i t an c wi th  the   c ap ac i t y   o 0.5   p i s   i ns ta l l ed T ob s erv th ef f ec ts   m ore  c l ea r l y   th r es ul ts   are  a l s o   p r es en te i graph i c al  f orm s  i n Fi gu r es   5 a n d 6 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 3,  J un e 2 01 9 :    15 69 - 1 57 6   1574     ( a)       ( b)     F i gu r 5.  W T G S  po w er  v er s us   m ec ha ni c al  po wer       T ab l e 4 W T G S  V ol ta ge / P o wer  an d     S ub s ta ti o P o w er   Pm   W T G S   V o lt a g e   W T G S   P o w e r   S u b s t a t ion   P o w e r   0 , 1   0 . 9 1 4 1 9   0 . 0 9 1 2 - j0. 1 6 7 0   3 . 8 4 2 3 +j2 . 6 1 3 5   0 , 2   0 . 9 1 8 6 6   0 . 1 9 0 4 - j0. 1 7 2 4   3 . 7 3 2 6 +j2 . 6 1 4 0   0 , 3   0 . 9 2 2 9 6   0 . 2 8 9 2 - j0. 1 8 0 1   3 . 6 2 4 9 +j2 . 6 1 5 8   0 , 4   0 . 9 2 7 1 0   0 . 3 8 7 5 - j0. 1 8 9 9   3 . 5 1 9 0 +j2 . 6 2 0 8   0 , 5   0 . 9 3 1 0 8   0 . 4 8 5 4 - j0. 2 0 1 8   3 . 4 1 4 8 +j2 . 6 2 8 9   0 , 6   0 . 9 3 4 9 2   0 . 5 8 2 8 - j0. 2 1 5 7   3 . 3 1 2 4 +j2 . 6 4 0 0   0 , 7   0 . 9 3 8 6 1   0 . 6 7 9 9 - j0. 2 3 1 5   3 . 2 1 1 6 +j2 . 6 5 4 0   0 , 8   0 . 9 4 2 1 7   0 . 7 7 6 5 - j0. 2 4 9 3   3 . 1 1 2 5 +j2 . 6 7 0 9   0 , 9   0 . 9 4 5 5 9   0 . 8 7 2 8 - j0. 2 6 8 9   3 . 0 1 4 9 +j2 . 6 9 0 6   1 , 0   0 . 9 4 8 8 8   0 . 9 6 8 7 - j0. 2 9 0 4   2 . 9 1 8 9 +j2 . 7 1 3 1     T ab l e 5 W T G S  V ol ta ge / P o wer  an d  S ub s tat i on   P o w er f or S y s tem  w i th  C ap ac i tan c e   Pm   W T G S   V o lt a g e   W T G S   P o w e r   S u b s t a t ion   P o w e r   0 , 1   0 . 9 3 3 0 5   0 . 0 9 0 9 - j0. 1 7 3 8   3 . 7 9 6 9 +j2 . 0 9 1 1   0 , 2   0 . 9 3 7 4 4   0 . 1 9 0 1 - j0. 1 7 9 2   3 . 6 8 7 4 +j2 . 0 8 9 5   0 , 3   0 . 9 4 1 6 7   0 . 2 8 8 9 - j0. 1 8 6 6   3 . 5 7 9 6 +j2 . 0 9 1 1   0 , 4   0 . 9 4 5 7 5   0 . 3 8 7 3 - j0. 1 9 6 1   3 . 4 7 3 5 +j2 . 0 9 5 6   0 , 5   0 . 9 4 9 6 8   0 . 4 8 5 2 - j0. 2 0 7 6   3 . 3 6 8 9 +j2 . 1 0 3 1   0 , 6   0 . 9 5 3 4 8   0 . 5 8 2 8 - j0. 2 2 1 1   3 . 2 6 6 0 +j2 . 1 1 3 3   0 , 7   0 . 9 5 7 1 5   0 . 6 7 9 9 - j0. 2 3 6 4   3 . 1 6 4 5 +j2 . 1 2 6 4   0 , 8   0 . 9 6 0 6 9   0 . 7 7 6 7 - j0. 2 5 3 6   3 . 0 6 4 5 +j2 . 1 4 2 1   0 , 9   0 . 9 6 4 1 1   0 . 8 7 3 1 - j0. 2 7 2 6   2 . 9 6 5 9 +j2 . 1 6 0 4   1 , 0   0 . 9 6 7 4 0   0 . 9 6 9 2 - j0. 2 9 3 4   2 . 8 6 8 8 +j2 . 1 8 1 4         T ab l 5   c l ea r l y   s ho w s   t ha s hu nt   c ap ac i ta nc i s   ab l e   to   s up p ort  t he   W T G S     r ea c ti v e - po wer   d em an as   i nd i c ate b y   t he   i m prov em en of   W T G S   v ol ta ge   prof i l e.  A l th ou g i ts   v a l ue   i s   s l i gh t l y   l es s   tha n   m ec ha ni c al   p o w er  i np ut  ( du to   l os s es   i i nd uc ti o ge ne r at or) ,     0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 M e ch a n i ca l   P o w e r W T G S   A ct i ve - P o w e r w i t h o u t   ca p a ci t o r w i t h   ca p a ci t o r 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 M e ch a n i ca l   P o w e r W T G S   R e a ct i ve - P o w e r w i t h o u t   ca p a ci t o r w i t h   ca p a ci t o r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       T wo - po r t n etwo r k  m od e l  o fi x ed - s pe ed  w i nd  tu r b i ne  ge ne r ato r  f or di s tr i bu t i o n.. . ( R ud y  G i a nto )   1575   ac ti v e - po wer   ge n erati on   of   W T G S   i s   al w a y s   proport i on a l   to  th m ec ha ni c al   p o w er  i n pu as   s ho w in   F i gu r e   5   ( a).  H o wev er  th i s   i s   no t he   c as f or  the   v ari ati on   of   W T G S   r ea c ti v e - po wer W i th  the   i nc r ea s i m ec ha n i c al   p o w er,  th W T G S   r ea c ti v e - po wer   i nc r ea s es   al m os t   ex po ne nti al l y   as   s ho wn  i n   F i gu r e   5   ( b).  In  o the r   wo r ds the   i nc r ea s i W T G S   ac ti v e - po w er  ge ne r ati on   r e qu i r es   h i gh e r   i nc r ea s e   i W T G S   r ea c ti v e - po wer   d em an d.  T hi s   r es ul i s   a l s o   c on f i r m ed   b y   F i g ure  6   ( b).  F i gu r 6   ( a)  s ho w s   th at  w i t the   i nc r ea s i n   m ec ha ni c al   po wer the   ac ti v e - po wer   s up p l i ed   b y   di s tr i b uti on   s ub s t ati on   d ec r ea s es   l i ne ar l y T hi s   r es u l i s   ex pe c te be c au s wi th   th i nc r ea s i n   m ec ha ni c al   po wer t he   W T G S   ac ti v e - po wer   g en erat i o a l s i nc r ea s es an the r ef ore  m ore  ac ti v e - po wer   c an   be   d el i v er ed   b y   W T G S   to  s up po r the   s y s tem   l oa d em an d.  Cons e qu e n tl y ,   w i th  t he   i nc r ea s e   i n   W T G S   m ec ha ni c al   po wer di s tr i bu t i o s ub s tat i on  c an  de l i v er  l es s   ac ti v e - po wer  s i nc pa r t o f  t he  s y s tem  l oa d i s  s up pl i ed   b y   W T G S .         ( a)       ( b)     F i gu r 6.  S ub s ta ti on  p o w er  v ers us  m ec ha ni c al   po wer       4.   Co n clus ion   A   s i m pl m eth od   f or  i nc orpor ati ng   f i x ed - s pe ed   W T G S   i n to  d i s tr i b uti on   s y s t e m   l oa f l ow  an al y s i s   ha s   be e pr es en te i thi s   pa pe r .   T he   de v e l op m en of   the   prop o s ed   m eth od   i s   ba s ed   on   t wo - po r n et w ork   the or y   where  eq ua t i on s   f r om   the   el ec tr i c   c i r c ui t he o r y   h av be en   uti l i z ed   t de r i v t he   prop os ed   W T G S   m ath e m ati c al   m od el B y   i n teg r at i n the   m od el   i nt the   l oa f l o w   an a l y s i s th s tea d y - s tat e   op erat i on s   of   the   s y s t em   ( i nc l ud i ng   the   W T G S )   c an   t he n   be   0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 2 . 8 3 3 . 2 3 . 4 3 . 6 3 . 8 4 M e ch a n i ca l   P o w e r S u b st a t i o n   A ct i ve - P o w e r w i t h o u t   ca p a ci t o r w i t h   ca p a ci t o r 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 2 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 2 . 6 2 . 7 2 . 8 M e ch a n i ca l   P o w e r S u b st a t i o n   R e a ct i ve - P o w e r w i t h o u t   ca p a ci t o r w i t h   ca p a ci t o r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 3,  J un e 2 01 9 :    15 69 - 1 57 6   1576   ev a l u ate d T he   prop os ed   m eth od   ha s   be en   t es ted   an v erif i e us i ng   r ep r es en tat i v t es s y s t em , i .e.  33 - b us  di s tr i bu t i on   ne t wor k .       A c kno w ledg ement   T he   au th or  w o ul d   l i k to  ex pres s   s pe c i a l   a pp r ec i ati on   t th Mi n i s tr y   of   Res ea r c h,  T ec hn ol og y   an d   Hi gh er   E du c ati on   of   Ind on es i ( K e m en r i s te k   Di k ti   Ind o ne s i a )   f or  f un di ng   the   r es ea r c h repo r te d i n t h i s  p a pe r .       Ref er en ce s   [1 ]   Div y a   KC,  Nag e n d ra   RPS.  M o d e l s   fo W i n d   T u rb i n e   G e n e r a ti n g   Sy s t e m s   a n d   T h e i Ap p l i c a t i o n s   i n   L o a d  F l o w  St u d i e s E l e c t ri c  Po wer  Sy s t e m s  Re s e a r c h 2 0 0 6 7 6 8 4 4 - 8 5 6 .   [2 ]   Fe i j o o   A.  O n   PQ   M o d e l s   fo A s y n c h ro n o u s   W i n d   T u rb i n e s I EEE  Tra n s P o wer  Sy s te m s 2 0 0 9 2 4 (4 ) :   1890 - 1 8 9 1 .   [3 ]   Zh a o   M Che n   Z,   Bl a a b e rg   F L o a d   Fl o w   An a l y s i s   f o Va ri a b l e   S p e e d   O ff s h o re   W i n d   F a rm s .   I E T   Ren e w. Po wer  G e n e r.   2 0 0 9 3 (2 ):  1 2 0 - 1 3 2 .   [4 ]   Em i n o g l u   U.  New   M o d e l   fo W i n d   T u rb i n e   Sy s te m s .   El e c tri c   Po wer   Com p o n e n ts   a n d   Sy s t e m s 2 0 0 9 3 7 (1 0 ):  1 1 8 0 - 1 1 9 3 .   [5 ]   Em i n o g l u   U,  Dur s u n   B Hoc a o g l u   M H.  In c o rp o ra ti o n   o New   W i n d   T u rb i n e   G e n e r a ti n g   Sy s t e m   M o d e l   i n to  Di s tri b u ti o n  Sy s t e m s  L o a d  F l o w  An a l y s i s Wi n d  E n e rg y 2 0 0 9 1 2 (4 ) 3 7 5 - 3 9 0 .   [6 ]   Ram i re z   J M Em b e d d i n g   PV   a n d   W F   M o d e l s   i n to   S te a d y   St a te   Stu d i e s   b y   a n   O p t i m i z a t i o n   Stra te g y .   Sm a rt  G ri d  a n d  Re n e wa b l e  E n e rg y 2 0 1 1 2 (0 3 ) 2 4 5 - 2 5 4 .   [7 ]   Cas tro   L M e a l .   Un i fi e d   A p p ro a c h   fo t h e   S o l u t i o n   o f   P o w e Fl o w s   i n   E l e c tri c   Po w e Sy s te m In c l u d i n g   W i n d  F a rm s El e c tr i c  Po wer  Sy s te m s  Re s e a rc h .  2 0 1 1 8 1 1 8 5 9 - 1 8 6 5 .   [8 ]   Pra s a d   T N,  M o h a n   VCJ Red d y   VCV.  In te g r a ti o n   o f   W i n d   Fa rm   t o   El e c tr i c a l   Di s tri b u ti o n   Sy s te m s .   2 0 1 3 2 (1 ):  7 0 2 - 713.   [9 ]   Dad h a n i a   A e a l .   M o d e l i n g   o f   Dou b l y   Fe d   I n d u c ti o n   G e n e ra to rs   fo r   Dis t ri b u ti o n   S y s t e m   P o wer  F l o w   An a l y s i s In te rn a ti o n a l   J o u r n a l   o El e c tri c a l  P o w e r a n d  En e rg y  Sy s te m s 2 0 1 3 5 3 5 7 6 - 5 8 3 .   [1 0 ]   Fe i j o o   A,   Pa z o s   J L ,   Vi l l a n u e v a   D.  Con v e n ti o n a l   As y n c h ro n o u s   W i n d   T u rb i n e   M o d e l s     M a th e m a ti c a l   E x p re s s i o n s   fo r   th e   L o a d   Fl o w   An a l y s i s .   In t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o E n e rg y   En g i n e e ri n g   (I J EE) 2 0 1 3 ;   3 (6 ):  2 6 9 - 2 7 8 .   [1 1 ]   Ku m a r VSS,  T h u k a r a m  D.  Ac c u ra te  St e a d y  St a te  Re p r e s e n t a ti o n   o a  Do u b l y  F e d  I n d u c t i o n  M a c h i n e .   IEEE  Tra n s a c t i o n s  o n  Po wer  El e c tr o n i c s 2 0 1 5 3 0 (1 0 ):  1 - 1.   [1 2 ]   Fe i j o o   A,   Vi l l a n u e v a   D.  A   PQ  M o d e l   fo A s y n c h r o n o u s   M a c h i n e s   Ba s e d   o n   Rot o V o l ta g e  Ca l c u l a ti o n .   IEEE  Tra n s En e r g y  Co n v e rs i o n 2 0 1 6 2 8 1 3 - 8 1 4 .   [1 3 ]   Fe i j o o   A,  Vi l l a n u e v a   D.  Corre c ti o n   to   PQ   M o d e l   fo As y n c h ro n o u s   M a c h i n e s   Ba s e d   o n   Rot o r   Vo l ta g e  Ca l c u l a ti o n IEEE  Tra n s En e rg y  Co n v e rs i o n .  2 0 1 6 3 1 (3 ):  1 2 2 8 - 1 2 2 8 .   [1 4 ]   Ku m a VSS,  T h u k a ra m   D.  Ac c u ra t e   M o d e l l i n g   o f   Do u b l y   F e d   In d u c ti o n   Ba s e d   W i n d   Fa r m s   i n   L o a d   Fl o w  An a l y s i s El e c tri c  Po wer   Sy s te m s  Re s e a rc h 2 0 1 8 1 5 5 3 6 3 - 3 7 1 .   [1 5 ]   O z tu rk   O Ba l c i   M E,  Hoc a o g l u   M H.  Ne w  W i n d   T u rb i n e   G e n e ra ti n g   Sy s t e m   M o d e l   f o Ba l a n c e d   a n d   Unb a l a n c e d  Di s tri b u ti o n  Sy s te m s  L o a d   Fl o w  An a l y s i s A p p l i e d  Sc i e n c e s 2 0 1 8 8 (4 ):  5 0 2 - 5 1 8 .   [1 6 ]   Haq u e   M H.  Ev a l u a ti o n   o f   Po w e Fl o w   So l u ti o n s   w i th   F i x e d   Sp e e d   W i n d   T u rb i n e   G e n e ra ti n g   Sy s te m s .   En e rg y  Co n v e rs i o n   a n d  M a n a g e m e n t 2 0 1 4 ;  7 9 5 1 1 - 518.   [1 7 ]   W a n g   J ,   Hua n g   C,   Z o b a a   AF.   M u l ti p l e - No d e   M o d e l s   o A s y n c h ro n o u s   W i n d   T u rb i n e s   i n   W i n d   Fa r m s   fo r L o a d  F l o w  An a l y s i s El e c tri c  Po wer  Com p o n e n t s  a n d  S y s te m s 2 0 1 5 4 4 (2 ):  1 3 5 - 141.   [1 8 ]   Haq u e   M H.  In c o rp o ra ti o n   o f   Fi x e d   Sp e e d   W i n d   T u rb i n e   G e n e ra to r s   i n   L o a d   F l o w   An a l y s i s   o f   Dis tri b u ti o n  Sy s te m s In t e rn a t i o n a l   J o u r n a l  o Re n e wab l e   En e rg y  T e c h n o l o g y 2 0 1 5 6 (4 ):  3 1 7 - 3 2 4 .   [1 9 ]   Fre i ta s ,   e t   a l .   Co m p a ra ti v e   A n a l y s i s   B e tw e e n   Sy n c h ro n o u s   a n d   In d u c ti o n   M a c h i n e s   fo r   Dis tri b u te d   G e n e ra ti o n  Ap p l i c a t i o n s IEEE  T ra n s o n  P o wer  S y s te m s 2 0 0 6 2 1 ( 1 ):  3 0 1 - 3 1 1 .   [2 0 ]   L i   H,  Che n   Z.   O v e rv i e w   o Dif fe re n W i n d   G e n e ra to Sy s te m s   a n d   T h e i Co m p a ri s o n s .   I ET  Ren e w .   Po wer  G e n e r.   2 0 0 8 2 (2 ) 1 2 3 - 138.   [2 1 ]   An a y a - L a ra   O J e n k i n s   N,  Ek a n a y a k e  J W i n d   En e rg y   G e n e r a ti o n M o d e l l i n g  a n d   Con tro l J o h n   W i l e y   & So n s   L td 2 0 0 9 .   [2 2 ]   Ac k e r m a n n  T W i n d  Po w e r i n   Po w e r Sy s te m s J o h n   W i l e y  &  So n s  L td 2 0 0 5 .   [2 3 ]   Sti e b l e r M W i n d  En e rg y  Sy s te m s  f o r El e c tri c  Po w e r Ge n e ra ti o n Sp r i n g e r  Ve rl a g 2 0 0 8 .   [2 4 ]   G l o v e r J D, e t  a l P o w e r Sy s te m  An a l y s i s  a n d  De s i g n C e n g a g e  L e a ri n g  Ne l s o n  Ed u c a ti o n  L td 2 0 1 2 .   [2 5 ]   G i a n to   R,  K h w e e   KH.  New   M e th o d   fo L o a d   F l o w   So l u ti o n   o f   El e c tr i c   Po w e Dis tri b u ti o n   Sy s te m .   In te rn a ti o n a l  Re v i e w o El e c tr i c a l  E n g i n e e ri n g 2 0 1 6 1 1 ( 5 ):  5 3 5 - 5 4 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.