I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 9 ,   p p .   3 4 0 7 ~3 4 1 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 5 . p p 3 4 0 7 - 3414          3407       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   O pti m a lo ca tion  a nd reactiv e pow er inj e ction o f  w i nd f a r m a nd SVC’ s  unit s   using  vo ltag e indices and P SO       Na zha   Cher k a o ui,   Abdela ziz   B elf qih F a is s a l El   M a ria m i J a m a l B o u k hero ua a Abdel m a j id B er da i   L a b o ra to ry   o f   El e c tri c a S y ste m a n d   E n e rg y ,   Na ti o n a H ig h e S c h o o o f   El e c tri c it y   a n d   M e c h a n ics   (ENS EM ),   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   19 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A p r   5 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   A p r   15 ,   2 0 1 9       No w a d a y s,  th e   u se   o f   th e   w in d   e n e rg y   h a k n o w n   a n   im p o rtan in c re a se   b e c a u se   it   is  c lea n   a n d   c h e a p .   H o w e v e r,   m a n y   tec h n ica issu e c o u l d   o c c u r   d u e   to   th e   in teg ra ti o n   o f   w in d   p o w e p lan ts  in to   p o w e g rid s.  As   a   re su lt ,   m a n y   c o u n tri e h a v e   p u b li sh e d   g rid   c o d e   re q u irem e n ts  th a n e w   in sta ll e d   w in d   tu rb i n e (W T )   h a v e   to   sa ti sfy   in   o rd e to   f a c il it a te  it in terg ra ti o n   to   e lec tri c a n e tw o rk s .   Am o n g   th o se   re q u irem e n ts,  th e   w in d   f a r m m u st  b e   a b le   to   p a rti c ip a te t o   a n c il lary   se r v ice s   f o in sta n c e   v o lt a g e   r e g u latio n   a n d   re a c ti v e   p o w e c o n tro l .   Ne v e rth e les s,  in   c a se   o f   s m a ll   w in d   f a r m h a v in g   n o t h e   n e c e ss a r y   re a c ti v e   p o we c a p a b il it y   to   c o n tri b u te   to   re a c ti v e   p o we su p p o rt ,   F lex ib le  A T ra n s m issio n   S y ste m (F A C T S d e v ice c o u ld   a ls o   b e   u se d   to   p a rti c ip a te  to   re a c ti v e   p o w e su p p o rt.   In   th is  p a p e r,   a n   o p ti m i z a ti o n   m e th o d   b a se d   o n   p a rti c le  sw a r m   o p ti m i z a ti o n   ( P S O)  tec h n i q u e   is  p re se n ted .   T h is  m e th o d   a ll o w g e tt in g   th e   o p ti m a lo c a ti o n   a n d   re a c ti v e   p o we in jec ti o n   o f   b o th   w in d   p o w e p lan ts  (W P P a n d   s y n c h ro n o u v a c o m p e n sa to rs  ( S V C w it h   th e   o b jec ti v e   to   im p ro v e   th e   v o lt a g e   p ro f il e   a n d   to   m in im iz e   th e   a c ti v p o w e lo ss e s.  T h e   IEE 1 4   b u s   sy ste m   a n d   a   2 0   M W   w in d   f a rm   b a se d   d o u b ly   f e d   in d u c ti o n   g e n e ra to (DFIG a re   u se d   to   v a li d a te  th e   p ro p o se d   a lg o rit h m .   T h e   si m u latio n   re su lt a re   a n a l y se d   a n d   c o m p a re d .   K ey w o r d s :   A cti v p o w er   lo s s es    Op ti m izatio n   m e th o d     P SO     SVC   Vo ltag p r o f ile    W in d   p o w er   p lan ts   Co p y rig h ©   2 0 1 9   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 :   Naz h C h er k ao u i,    L ab o r ato r y   o f   E lec tr ical  S y s te m s   a n d   E n er g y ,   Natio n al  Hi g h er   Sc h o o l o f   E le ctr icit y   a n d   Me ch an ics,   E l J ad id R o ad ,   K m   7 ,   C asab l an ca ,   Mo r o cc o .   E m ail:  n az h a. c h er k ao u i@ e n s e m . ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N     R ec en t l y ,   th e   p en etr atio n   o f   t h w i n d   f ar m s   i n to   elec tr ical  g r id s   h av e   k n o w n   s i g n i f ica n g r o w th .   A cc o r d in g   to   [ 1 ] ,   th g lo b al  i n s tal led   w i n d   p o w er   in   th wo r ld   r ea ch ed   5 3 9 , 5 8 1   GW   in   2 0 1 7 .   Nev er th eles s ,   th i m p o r tan i n cr ea s o f   th e   w i n d   p o w er   p lan t s   ( W PP )   in teg r atio n   i n to   p o w er   s y s te m s   co u ld   ca u s m an y   tech n ical  is s u es,  f o r   in s ta n ce v o ltag f l u ct u atio n s ,   v o lta g v ar iatio n s   an d   h ar m o n ics  [ 2 ] .   T h er ef o r e,   in   o r d er   to   en s u r a   r eliab le  g r id   o p er atio n   w it h   th e   i m p o r tan g r o w th   o f   elec tr icit y   p r o d u cti o n   f r o m   r e n e w ab le  s o u r ce s ,   tr an s m is s io n   s y s te m   o p er ato r s   ( T SO)   s h o u ld   u s a p p r o p r iate  o p er atin g   s tr ateg ie s .   R ea cti v p o w er   m an a g e m e n i s   a n   i m p o r tan p ar o f   p o w er   s y s te m s   p la n s   b e ca u s e   th e   s tab il it y   a n d   t h r eli ab ilit y   o f   elec tr ical  n et w o r k s   d ep en d   o n   it.  I f   a n   o p ti m u m   lo ca tio n   o f   V AR   s o u r ce s   ar ch o s en   d u r i n g   t h p la n n i n g   s tag e,   an   ef f ec ti v r ea cti v p o w er   p lan n i n g   co u ld   b o b tain ed also ,   w h e n   an   o p ti m u m   r eg u latio n   o f   t h V AR   s etti n g   is   s ch ed u led   d u r i n g   t h r ea cti v p o w er   d i s p atch ,   an   e f f ec tiv e   r ea ctiv e   p o w er   d is p atch   co u ld   b e   o b tain ed   [ 3 ] .   B esid es,  FAC T d ev ices  ca n   b u s ed   to   i m p r o v t h v o ltag s tab ilit y .   An   o p ti m al  a llo ca tio n   o f   F A C T S d ev ices ta k i n g   i n to   ac co u n t lo ca tio n   a n d   s ize  is   t h k e y   o f   r ea ctiv p o w er   p la n n i n g   [ 4 ] .   I n   liter at u r e,   m a n y   w o r k s   h a v b ee n   d o n i n   o r d er   to   f in d   t h o p ti m a lo ca tio n   an d   s ize  o f   F AC T S   d ev ices  b y   u s i n g   s ev er al   o p tim is a tio n   tech n iq u e s   w it h   t h e   ai m   to   i m p r o v v o lta g p r o f il e.   I n   f ac t,   in   [ 5 ] ,   th au t h o r s   p r esen n e w   m et h o d   to   f in d   th o p tim a n u m b e r ,   lo ca tio n   an d   s ize  o f   SVC   u s in g   v o ltag i n d ices   an d   P SO  alg o r it h m   to   i m p r o v v o ltag e   s tab ilit y .   I n   ad d itio n ,   au th o r s   in   [ 6 ]   u s t h h ar m o n y   s ea r ch   alg o r it h m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   3 4 0 7   -   3414   3408   ( HA S)  to   d eter m i n t h o p ti m al  lo ca tio n   an d   s etti n g   o f   SV C   an d   T C SC   ( th y r is to r   co n tr o ll ed   s er ies  ca p ac ito r )   r esp ec tiv el y   w it h   t h ai m   to   m i n i m ize  t h b u s   v o lta g d ev iatio n   an d   r ea p o w er   lo s s es.  I n   o th er   w o r k s ,   d iv er s m et h o d s   h a v b ee n   p r o p o s ed   in   o r d er   to   f in d   t h o p tim a lo ca tio n   an d   r ea cti v e   p o w er   i n j ec tio n   o f   w i n d   f ar m s   o r   w i n d   tu r b in e s   w it h   t h p u r p o s to   g u ar an tee  ce r tain   o b j ec tiv es.  Fo r   in s ta n c e,   in   [ 7 ] ,   th au t h o r s   p r esen m et h o d   th at  allo w s   o b tain in g   th o p ti m a p lace m e n an d   s izi n g   o f   w in d   p o w er   g en er ato r s   in   p o w er   g r id s   w i th   t h p u r p o s to   r ed u ce   r ea ctiv e   p o w er   lo s s e s   a n d   c o p i n g   m a x i m u m   lo ad ab ilit y   m ar g in .   A ls o ,   Sin g h   et  al.   [ 8 ]   p r esen ts   an   ap p r o ac h   th at  p er m its   g etti n g   t h o p ti m u m   v al u o f   r ea ctiv p o w e r   o u tp u b y   w i n d   f ar m   w i th   t h o b j ec tiv to   m i n i m ize  p o w er   lo s s es  a n d   to   im p r o v v o lta g p r o f ile  b y   u s i n g   g e n etic  al g o r ith m .   B esid es,  th e   a u th o r s   i n   [ 9 ]   d is cu s s   a n   o p ti m izatio n   p r o b le m   in   w h ic h   th e   g o al   is   to   f i n d   t h e   o p ti m al   p lace m e n t   an d   s izi n g   o f   w i n d   tu r b i n es  i n   t h elec tr ical  n et w o r k   i n   o r d er   to   m i n i m ize  t h e   ac ti v p o w er   lo s s e s ,   an d   to   m ax i m ize  th s y s te m   lo ad b ilit y   w it h in   s ec u r it y   m ar g i n .   Ho w e v er ,   i n   ca s o f   i n s tal lin g   s m a ll  w i n d   f ar m s   in to   p o w er   g r id s   h a v i n g   n o s u f f icie n r ea cti v e   p o w er   ca p ab ilit y   i n   o r d er   to   co n tr ib u te  to   r ea cti v p o w er   s u p p o r t,  it  w ill  b b en e f it   to   u s a n   o p ti m izatio n   m et h o d   in   o r d er   t o   f in d   th o p ti m al  p lace m e n an d   r ea ctiv e   p o w er   in j ec tio n   o f   b o th   w i n d   f ar m s   a n d   F A C T S   d ev ices.  I n   th is   w o r k ,   w p r o p o s an   o b j ec tiv f u n ctio n   th at  allo w s   g etti n g   th o p ti m al  n u m b er   o f   SV C   to   in s ta ll  in   t h e   g r id .   T h o b j ec ti v f u n c tio n   p r esen ted   i n   th i s   p ap er   aim s   also   to   f i n d   th o p ti m al  lo ca tio n   an d   r ea ctiv p o w er   in j ec tio n   o f   b o th   th SV C s   u n its   a n d   th w i n d   f ar m   w i th   t h tar g et  to   r ed u ce   p o w er   lo s s e s   an d   to   en h a n ce   v o lta g s tab ili t y .   T h is   w o r k   i s   o r g a n i ze d   as   f o llo w s :   f ir s t,  t h m et h o d   u s ed   in   o r d er   to   g et   t h r ea ct iv p o w er   ca p ab ilit y   o f   t h w i n d   f ar m   m ad u p   w it h   DFI w i n d   tu r b in is   p r esen ted .   Seco n d ,   t h v o ltag e   s tab il it y   in d ices  a n d   t h P SO  al g o r ith m   u s ed   i n   t h is   w o r k   ar p r ese n ted   f o llo w ed   b y   th e   f o r m u la t io n   o f   t h o b j ec tiv f u n ctio n   f o r   o p ti m al   p lace m e n an d   r ea cti v p o w er   i n j ec tio n   o f   t h W a n d   t h SVC s   u n i t s .   Fi n all y ,   t h ca s s tu d y   a n d   th s i m u la tio n   r es u lt s   ar r ep o r te d .       2.   RE AC T I V E   P O WE CAP AB I L T O F   T H E   W I ND  F ARM   B ASE DF I G   W I ND  T URB I N E   I n   t h is   p ap er ,   w u s th DFI w i n d   tu r b in b ec au s it  is   t h tech n o lo g y   t h m o s in s tall ed   in   w i n d   f ar m s   f o r   its   s ev er al  ad v a n ta g es.  Fo r   in s tan ce ,   w it h   th DF I tech n o lo g y ,   it  is   p o s s ib le  to   g et  th r eq u ir ed   r ea ctiv p o w er   at  th s tato r   s id b y   co n tr o lli n g   th r o to r   cu r r en ts   b y   t h r o to r   s id co n v er te r   [ 1 0 ] .   T h m et h o d   p r o p o s ed   in   [ 1 1 ]   is   u s ed   to   g et  t h r ea cti v p o w er   ca p ab ilit y   o f   th D FIG   b ased   w i n d   tu r b in Q WT m ax   an d   Q WT m i n .   I n   th is   m et h o d ,   it  is   s u g g ested   th a th r ea ctiv p o w er   ca p ab ilit y   is   b o u n d ed   b y   t h r ee   p ar am eter s r o to r   v o ltag V r ,   r o to r   I r   an d   s ta to r   cu r r en ts   I s .   T h p ar am eter s   cited   in   [ 1 2 ]   ar u s ed   to   g et  t h P d iag r am   o f   2   MW   DFI   w i n d   tu r b in u s ed   i n   th i s   w o r k .   Fo r   m o r d etails,  r ef er   to   [ 1 3 ] .   I n   th is   w o r k ,   th e   r ea ctiv p o w er   lo s s e s   ar n eg l ec ted   w it h i n   th w i n d   f ar m ,   s o   th r ea ctiv p o w er   ca p ab ilit y   o f   th W P P   ( Q WF m ax   an d   Q WF m i n )   is   ca lcu lated   as b elo w :     Q WF m ax = Q WT m ax   ( 1 )     Q WF m i n = Q WT m i n   ( 2 )       3.   L I N E   VO L T A G E   ST AB I L I T I ND I C E [ 1 4 15]   I n   th i s   w o r k ,   t h v o lta g s tab i lit y   i n d ices   L mn L QP   an d   FVSI  ar u s ed .   T h ese  in d ices  ar f o r m u lat ed   b ased   o n   p o w er   tr an s m is s io n   i n   s i n g le  li n a s   ill u s tr ated   i n   F ig u r 1 .   A   tr an s m is s io n   li n is   s tab le  a s   lo n g   a s   th v al u es  o f   t h ese  i n d ices   r e m ai n   b elo w   1 .   I f   t h v al u o f   o n o f   t h e m   ex ce ed s   1 ,   t h s y s te m   lo s es  its   s tab ilit y   a n d   th v o ltag co llap s es   [ 1 5 ] .   T h ese  in d ices a r o b tain ed   as  f o llo w s :     L mn = 4X Q r ( V s s i n ( θ δ ) ) 2   ( 3 )     L QP = 4 ( X V s 2 ) ( Q s + P s 2 X V s 2 )   ( 4 )     F VS I = 4 Z 2 Q r V s 2 X   ( 5 )     w h er e   X   : lin r ea ctan ce .   Q r   : r ea ctiv p o w er   at  th r ec ei v i n g   b u s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Op tima l lo ca tio n   a n d   r ea cti ve   p o w er in jectio n   o f wi n d   fa r ms a n d   S V C s   u n i ts   u s in g   .. .   ( N a z h a   C h erka o u i)   3409   Vs   : v o ltag m a g n i tu d at  t h s en d in g   b u s .   θ   : lin i m p ed a n ce   an g le.   δ   : th an g le  d i f f er e n ce   b et w ee n   th v o lta g an g le  at  t h s e n d in g   a n d   r ec eiv i n g   b u s .   Qs     : r ea ctiv p o w er   at  th s en d i n g   b u s .   Ps   : a ctiv p o w er   at  t h s e n d in g   b u s .   Z   : th li n i m p ed an ce   a m p lit u d e.           Fig u r 1.   On lin d ia g r a m   o f   tr an s m is s io n   li n e       4.   P ARTI C L E   SWA RM   O P T I M I SAT I O T E CH NO Q UE   ( P SO )   T h p ar ticle  s w ar m   o p ti m is a ti o n   ( P SO)   tech n iq u is   a   m e ta h eu r i s tic  al g o r ith m   in v e n ted   b y   Ke n n ed y   an d   E b er h ar in   1 9 9 5   [ 1 6 ] .   T h is   o p ti m is a tio n   m et h o d   ai m s   to   f i n d   th e   p ar a m eter s   t h at  g iv e   th e   m in i m u m   ( o r   m a x i m u m )   o f   a n   o b j ec tiv f u n ctio n   [ 1 7 ] .   W o p t to   u s th P SO a lg o r ith m   i n   t h is   w o r k   d u to   th f ac t t h at   it  co n v er g es   m o r to   t h o p ti m al  s o lu tio n   w it h   le s s   o v er h e ad   o f   p ar a m eter   s et tin g   a n d   le s s   co m p u tatio n   ti m e   in   co m p ar aiso n   w i th   o t h er   m et ah eu r i s tic  m eth o d s   [ 1 8 ] .   I n   t h P SO   m e th o d ,   g r o u p   o f   p ar ticles   ar i n itialized   in   r an d o m   m a n n er   i n   t h e   d - d i m en s io n a l   s ea r ch   s p ac e,   w h er d   is   th n u m b er   o f   th d ec is io n   v ar iab les  in   th o p ti m i s atio n   p r o b lem .   A   p o s itio n   v ec to r   x i ,   v elo cit y   v ec to r   v i   an d   p o s itio n   Pb e s t i   ar ass o cia ted   to   ea ch   i - t h   p ar ticle.   I n   o r d er   to   f in d   t h e   o p ti m al   s o lu tio n ,   t h p ar ticles   ex c h a n g ef f ec ti v el y   i n f o r m atio n   d u r i n g   an   iter ati v p r o ce s s .   I n   ea c h   iter atio n ,   t h b es t   g lo b al  p o s itio n   g b e s f o u n d   b y   a n y   p ar ticle  i n   th e   s w ar m   is   s h ar ed   w it h   all   t h r est   o f   t h p ar ticles.  I n   ea c h   k - th   iter atio n ,   th v elo cit y   a n d   th p o s itio n   ar u p d ated   u s i n g   th eq u atio n s   b elo w   [ 1 9 ] :     v i k + 1 = w k v i k + c 1 r 1 ( Pb e s t i k x i k ) + c 2 r 2 ( gb e s t k x i k )   ( 6 )     x i k + 1 = x i k + v i k + 1   ( 7 )     w h er e   r 1   an d   r 2   :   u n i f o r m l y   d is tr ib u ted   r an d o m   n u m b er s   in   t h r an g [ 0   1 ] .   w   : in er tia  w ei g h t.   c 1   an d   c 2   : a cc eler atio n   co ef f icien ts .   T h er ar s ev er al  in er tia  w e ig h ti n g   f ac to r s ,   in   t h i s   p ap er ,   w e   u s t h f o llo w i n g   o n [ 1 9 ] :     w k = w m ax w m ax w m in k m ax x   k   ( 8 )     w h er e   k m ax   : th m a x i m u m   n u m b er   o f   iter atio n s .   k   : th cu r r en t n u m b er   o f   iter ati o n s .   w min    a n d   w wax   : a r th lo w er   an d   t h u p p er   b o u n d s   o f   t h i n er tia  w ei g h t in g   f ac to r s ,   r esp ec tiv el y .       5.   P RO B L E M   F O R M UL AT I O N   T h p u r p o s o f   th e   o b j ec tiv f u n ctio n   p r o p o s ed   i t h is   w o r k   i s   to   f in d   t h o p ti m al  n u m b er   n s v c   o f   SVC   to   in s tall  i n   th n e t w o r k .   I n   ad d itio n   to   th at,   th o b j ec ti v f u n c tio n   ai m s   to   f i n d   th o p ti m al  lo ca tio n   an d   th r ea ctiv p o w er   in j ec tio n   o f   b o th   w in d   f ar m   b ased   DFI W T   an d   th n u m b er   n svc   o f   S VC .   T h f o u n d   p ar am eter s   r ed u ce   th p o w er   lo s s es  an d   en h a n ce   th v o lta g s tab ilit y   in   t h g r id .   T h o b j ec tiv f u n ctio n   to   m i n i m ize  in   t h i s   w o r k   is   r ep r esen ted   as:     F ( X ) = λ 1 . P l o s s es + λ 2 . L QP ( i ) + L mn ( i ) + F V S I ( i ) 3 N l ine s i = 1   ( 9 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   3 4 0 7   -   3414   3410   w h er e   P los ses     p o w er   lo s s es i n   t h elec tr ical  g r id .   I n   th i s   w o r k ,   w n e g lect  t h p o w er   lo s s e s   in   t h               w i n d   f ar m .   N lines     th n u m b er   o f   l in e s   in   t h g r id .   L QP ,   L mn    an d   FV SI     v o ltag s tab ilit y   in d ice s .   X= ( x 1 ,x 2 ,x 3 ,x 4 ,x 5 ,x 6 ,x 7 )     th p o s itio n   o f   ea c h   p ar t icle.   λ 1 ,   λ 2     w ei g h t c o ef f icie n ts   w it h       L WF = x 1 , Q WF = x 2 , n S V C = x 3 , L S V C 1 = x 4 , L S V C 2 = x 5 , Q S V C 1 = x 6 , Q S V C 2 = x 7       L WF   : o p tim a l lo ca tio n   o f   t h w i n d   f ar m   Q WF   : r ea ctiv p o w er   to   p r o d u ce   o r   to   ab s o r b   b y   t h w i n d   f ar m   L S VCi   : o p tim a l lo ca tio n   o f   t h SV C   (   lo ad   b u s es in   th g r id )   Q S V Ci   : r ea ctiv p o w er   to   in j ec t b y   th SVC .   I n   t h is   w o r k ,   t h SV C   is   co n s id er ed   as a   v ar iab le  lo ad .   n S VC   : o p tim a l n u m b er   o f   t h SV C   t o   b in s talled   in   t h n et w o r k ,   w it h   0 n s v c≤ 2     I f     n S V C = 0   the n   L S V C 1 = 0   , L S V C 2 = 0   , Q S V C 1 = 0   a n d   Q S V C 2 = 0     I f     n S V C = 1   the n   L S V C 2 = 0   a n d   Q S V C 2 = 0     T h o b j ec tiv f u n ctio n   p r o p o s ed   in   th i s   w o r k   is   s u b j ec t to   th f o llo w in g   co n s tr ain t s :   1)   W in d   f ar m   r ea ctiv p o w er   l i m it s     Q wf m i n Q wf Q wf m ax   ( 1 0 )     2)   Nu m b er   o f   SV C   n S V C     0 n s vc 2   ( 1 1 )     3)   SVC   r ea ctiv p o w er   ca p ac it y     Q s v c m i n Q svc Q svc m ax   ( 1 2 )     I n   th i s   w o r k ,   th o p er atin g   r an g o f   t h SV C   is   co n s id er ed   to   b ± 5 0   MV A R     First,  th p o s itio n   o f   th P S alg o r ith m   is   i n itial ized   r an d o m l y   w it h   p o s s ib le  v al u es  i n   th s p ac e   [ N1 , N2 , …NP Q]   ( lo ad   b u s es  p lace d   in   th elec tr ical  g r id ) ,   [ Q WF m i n , Q WF m ax ] ,   [ 0 , 1 , 2 ] ,   [ N1 , N2 , …, NP Q] [ Q svc m i n , Q svc m ax ] .   T h en ,   at  ea c h   it er at io n ,   as   illu s tr ated   in   F ig u r 2 ,   th p r o p o s ed   alg o r ith m   lo o k s   f o r   th e   o p ti m al   s o lu tio n   b y   u p d ati n g   t h p o s it io n   an d   th v elo cit y   o f   ea ch   i - t h   p ar ticle  tak i n g   i n to   ac co u n its   p r ev io u s   b est   p o s itio n   Pb e s ti   an d   th b est p o s itio n   o f   th g r o u p   g b est.       6.   SI M UL AT I O R E S UL T S   I n   o r d er   to   v alid ate  th p r o p o s ed   o p ti m is at io n   al g o r ith m ,   t h r ee   d if f er e n ca s e s   ar s i m u lat ed   u s i n g   a   w i n d   f ar m   co n s titu ted   o f   te n   2   MW   DFI b ased   w i n d   t u r b in an d   t h I E E E   1 4   b u s   s y s te m .   W co n s id er   t h at   th w i n d   t u r b in e s   w i th i n   th e   W PP   o p er ate  at  f u l ac ti v p o w er   a n d   w n e g lect  th e   p o w e r   lo s s es   w it h i n   t h w i n d   f ar m .   T h ac tiv lo ad s   in   b u s es  9   an d   1 3   ar e   in cr ea s ed   to   2 4 5   MW  an d   6 7 , 5   MW ,   r esp ec tiv ely .   C o n s eq u en tl y ,   t h v o lta g a m p litu d es i n   b u s e s   4 ,   5 ,   9 ,   1 0   an d   1 4   d ec r ea s s ig n i f ica n tl y .   -   C ase  1 w it h o u t t h w i n d   f ar m   o r   th SVC .   -   C ase  2 : o n l y   w it h   th w i n d   f ar m .   w h er   X= ( x 1 ,x 2 ) ,     L WF =x 1    a n d   Q WF =x 2   λ 1 = λ 2 = 0 , 5     -   C ase  3 w it h   b o th   th w i n d   f ar m   an d   t h SV C s   u n it s .   w h er   X= ( x 1 ,x 2 ,x 3 ,x 4 ,x 5, x 6 ,x 7 ) ,   L WF = x 1 , Q WF = x 2 , n S V C = x 3 , L S V C 1 = x 4 , L S V C 2 = x 5 , Q S V C 1 = x 6 , Q S V C 2 = x 7   λ 1 = λ 2 = 0 , 5       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Op tima l lo ca tio n   a n d   r ea cti ve   p o w er in jectio n   o f wi n d   fa r ms a n d   S V C s   u n i ts   u s in g   .. .   ( N a z h a   C h erka o u i)   3411                                                                                                     Fig u r 2 .   F lo w   c h ar t o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m       T h r esu lts   o b tain ed   i n   th t h r ee   ca s es  ar p r esen ted   i n   T ab le  1.   I n   ca s 3 ,   a s   s h o w n   i n   T ab le  1 ,   th o p ti m a lo ca tio n   o f   t h w i n d   f ar m   i s   b u s   n u m b er   9 ,   a n d   th o p ti m al  lo ca tio n   o f   t h t w o   S VC   ar b u s e s   n u m b er   9   an d   5 .           N o   No   C h e c k :   ( 10 ) ,   ( 12 )   a n L WF   and   L S V C j   a r e   in   load  bu s e s   E x e c u te :   t h e   l oa f l ow   E v a lu a te  t h e   objec t iv e   f unc t i o n   v a lu e   o f   e a c h   pa r t i c le   S e t   P bes t i   and   g b e st     R e a c h   m a x im u m   i te r a t i o n s      S top   Ye s   L S V C 1 = 0 , L S V C 2 = 0 , Q S V C 1 = 0 , Q S V C 2 = 0   n = 1     L S V C 2 = 0 , Q S V C 2 = 0   Ye s   Ye s   N o   C h e c k :   ( 10 ) ,   ( 12 )   a n L WF   and   L S V C j   a r e   in   load  bu s e s   E x e c u te :   t h e   l oa f l ow   E v a lu a te  t h e   objec t iv e   f unc t i o n   o f   e a c h   pa r t i c l e   I ni t i a li z e   P bes t i   and   g b e st     Upda te  th e   v e l oc it y   o f   e a c h   pa r t i c l e   ( 6 )     C a l c ul a te  (7 )   L WF =   X i k ( 1 ) , Q WF =   X i k ( 2 ) , n SVC = X i k ( 3 ) , L S V C 1 = X i k ( 4 )   L S V C 2 = X i k ( 5 ) , Q S V C 1 = X i k ( 6 ) , Q S V C 2 = X i k ( 7 )   n = 0   n = 1     L S V C 2 = 0 , Q S V C 2 = 0   N o   Ge n e r a te  r a n do ml y   t he   pos it i o n   o f   e a c h   i - t pa r ti c l e   X i k = ( X i k ( 1 ) , X i k ( 2 ) , X i k ( 3 ) , X i k ( 4 ) , X i k ( 5 ) , X i k ( 6 ) , X i k ( 7 ) )   R a n d o m ly  g e n e r a te  t h e   v e l o c i t y   o f   e a c h   p a r ti c l e    =   X i k ( 1 ) ,  =   X i k ( 2 ) , = X i k ( 3 ) , 1 = X i k ( 4 )   2 = X i k ( 5 ) , 1 = X i k ( 6 ) , 2 = X i k ( 7 )   n = 0     L S V C 1 = 0 , L S V C 2 = 0 , Q S V C 1 = 0 , Q S V C 2 = 0   N o   Ye s   Yes   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   3 4 0 7   -   3414   3412   T ab le  1.   Sim u latio n   r esu lts     C a se   1   C a se   2   C a se   3          ( M V A R )              ( M V A R )      ( M V A R )   -   -   -   -   -   -   -   9   6 , 2 7 7 9   -   -   -   -   -   9   6 , 2 7 7 9   2   9   5     50     50   O b j e c t i v e   f u n c t i o n   -   3 8 , 2 2 5 4   3 6 , 0 3 0 0       As  illu s tr ated   in   F ig u r 3 ,   th v o ltag a m p li tu d es   at  b u s es  4 ,   5 ,   9 ,   1 0   an d   1 4   in cr ea s r e s p ec tiv el y   f r o m   0 , 9 2 5   p . u ,   0 , 9 3 5   p . u ,   0 , 9 3 6   p . u ,   0 , 9 4 8   p . u   an d   0 , 9 4 4   p . u .   in   th f ir s ca s to   0 , 9 3 8   p . u ,   0 , 9 4 7   p . u ,   0 , 9 6 3   p . u ,   0 , 9 7 1   p . u .   an d   0 , 9 6 2   p . u .   in   th e   s ec o n d   ca s e.   Ho w e v e r ,   th s ig n i f ica n i m p r o v e m en o f   t h v o lta g i s   o b tain ed   in   t h t h ir d   ca s e.   I n   f ac t,  th v o ltag e   m a g n it u d es  i n   ca s 3   at  b u s es  4 ,   5 ,   9   ,   1 0   an d   1 4   ar 0 , 9 6 4   p . u ,   0 . 9 7 8   p . u ,   1 , 0 3 1   p . u ,   1 , 0 2 7   p . u .   an d   1 , 0 0 5   p . u . ,   r esp ec tiv ely .   T h is   is   d u to   th e   f ac th at   th r ea cti v p o w e r   in j ec ted   in   th g r id   in   ca s 3   is   b ig g er   th a n   t h at  i n j ec ted   in   ca s 2 ,   as  ill u s tr ated   in   T ab le  1 .   A s   s h o w n   in   F ig u r 4 ,   th p o w er   lo s s e s   ar i m p o r tan in   t h f ir s ca s an d   d ec r ea s s ig n i f ica n tl y   in   th t h ir d   ca s e   b y   1 6 , 4 1 % in   co m p ar is o n   w i t h   th f ir s t c a s e.             Fig u r 3 . Vo ltag p r o f ile     Fig u r 4 .   P o w er   lo s s e s       A cc o r d in g   to   th r esu l ts   o b tain ed   in   ca s 2 ,   lo o k in g   o n l y   f o r   th o p ti m al  p lace m e n an d   r ea ctiv e   p o w er   in j ec tio n   o f   s m al w i n d   f ar m   in   o r d er   to   i m p r o v t h v o lta g p r o f ile  i s   n o e n o u g h   b ec a u s it  d o es n h av s u f f icie n r ea cti v p o w er   ca p ab ilit y   to   p ar ticip ate  to   r e ac tiv p o w er   s u p p o r t.  Hen ce ,   in   ca s o f   in s talli n g   s m al w i n d   f ar m s   in to   p o w er   g r id s ,   it  w i ll  b b en e f icial   to   a d d   SVC s   u n its   to   t h n et w o r k .   T h o p ti m izatio n   m et h o d   p r o p o s ed   in   th is   s tu d y   ai m s   to   d eter m i n th o p ti m al  n u m b er   o f   SVC s   u n it s   to   in s tal in   th g r id   in   ad d itio n   to   s m all  w i n d   f ar m s ;   also ,   it  ai m s   to   f in d   t h o p ti m al  lo ca tio n   a n d   r ea ctiv p o w er   i n j ec tio n   o f   th e   w i n d   f ar m   a n d   th s   SV C s   u n it s   w it h   t h g o al   to   m i n i m ize  t h p o w er   lo s s e s   an d   to   i m p r o v e   th v o ltag p r o f i le.   I n   f ac t,  u s i n g   t h p r o p o s ed   o p t i m izatio n   m e th o d   in   ca s 3   all o w s   g etti n g   th b est r es u lt s .       7.   CO NCLU SI O N     I n   t h is   w o r k ,   an   o p ti m i s atio n   al g o r ith m   b ased   o n   p ar ticl s w ar m   o p ti m i s atio n   m eth o d   ( P SO)   is   p r esen ted .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   p er m i ts   g etti n g   t h o p ti m al  lo ca tio n   a n d   r ea ctiv p o w er   in j ec tio n   o f   b o th   a   w i n d   f ar m   a n d   s y n c h r o n o u s   v ar   co m p en s ato r s   ( SVC ) .   T h ai m   o f   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   is   to   en h an ce   t h v o ltag e   p r o f ile  a n d   to   r ed u ce   t h ac ti v e   p o w er   lo s s es.   T h s i m u latio n   r es u lts   ill u s tr ate  t h ef f ec tiv e n e s s   o f   th e   p r o p o s ed   m et h o d .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Op tima l lo ca tio n   a n d   r ea cti ve   p o w er in jectio n   o f wi n d   fa r ms a n d   S V C s   u n i ts   u s in g   .. .   ( N a z h a   C h erka o u i)   3413   RE F E R E NC E S     [1 ]   G lo b a w in d   sta ti stics   2 0 1 7 ,     F e b   2 0 1 8 .   A v a il a b le at www . g w e c . n e t.   [2 ]   Z.   Ch e n ,   I ss u e o f   c o n n e c ti n g   w in d   fa r m in to   p o w e s y st e m ,   IEE E/ PE S   T ra n s miss io n   a n d   Distrib u ti o n   Co n fer e n c e   &   Exh ib it io n Asi a   a n d   P a c if ic ,   C h in a ,   2 0 0 5 .     [3 ]   H.  Am a ris   a n d   M .   A lo n so ,   Co o rd in a ted   re a c ti v e   p o w e r   m a n a g e m e n in   p o w e n e t w o rk w it h   w i n d   tu r b in e a n d   F A C T S   d e v ice s ,   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l .   5 2 ,   p p .   2 5 7 5 - 2 5 8 6 ,   2 0 1 1 .   [4 ]   K.  R.   V a d iv e lu ,   M u lt o b jec ti v e   o p ti m a re a c ti v e   p o w e p lan n in g   u sin g   im p ro v e d   d if fe re n ti a e v o lu ti o n   a lg o rit h m   in   p o w e s y st e m s ,   T h e sis,   S ri  V e n k a tes wa ra   Un iv e rsit y ,   T iru p a ti ,   I n d ia.  S h o d h g a n g a ,   2 0 1 5 .   A v a il a b le:   h tt p : // sh o d h g a n g a . in f li b n e t. a c . in / h a n d le/ 1 0 6 0 3 /1 7 1 7 8 3 .   [5 ]   M .   N.  Da z a h ra ,   e a l . ,   Op ti m a L o c a ti o n   o f   S V u sin g   P a rti c le  S w a r m   Op ti m iza ti o n   a n d   Vo lt a g e   S tab il it y   In d e x e s , ”  In ter n a t io n a l   J o u r n a l   o El e c trica l   a n d   Co mp u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) v ol / issu e :   6 ( 6 ) ,   p p .   2 5 8 1 - 2 5 8 8 ,   De c   2 0 1 6 .   [6 ]   D.  Ka rth ik a ik a n n a n   a n d   G .   Ra v i,   Op ti m a l   lo c a ti o n   a n d   se tt in g   o f   F A C T S   d e v ic e f o re a c ti v e   p o w e c o m p e n sa ti o n   u sin g   h a rm o n y   se a r c h   a lg o rit h m , ”  AUT OM AT IKA ,   v o l.   5 2 ,   p p .   8 8 1 - 8 9 2 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   S .   M a k h lo u f i,   e a l . ,   C u c k o o   S e a rc h   A l g o rit h m   f o In teg ra ti o n   W in d   P o w e G e n e ra ti o n   to   M e e L o a d   De m a n d   G ro w th , ”  In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   E n v iro n me n t   a n d   El e c trica l   En g in e e rin g M i lan ,   Italy ,   2 0 1 7 .   [8 ]   S .   S in g h ,   e a l . ,   A   No v e A p p ro a c h   f o R e a c ti v e   P o w e Ou tp u Op ti m iza ti o n   in   W in d   F a rm   f o th e   Re d u c ti o n   o f   Distrib u ti o n   L o ss e u sin g   G e n e ti c   A lg o rit h m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Ad v a n c e d   Res e a rc h   in   El e c trica l,   El e c tro n ics   a n d   I n stru me n t a ti o n   En g i n e e rin g ,   v ol /i ss u e :   2 ( 3 ) ,   M a 2 0 1 3 .   [9 ]   I.   M .   W a rtan a ,   et   al . ,   Op ti m a In teg ra ti o n   o f   th e   Re n e w a b le  E n e rg y   to   th e   G rid   b y   Co n sid e rin g   S m a ll   S ig n a S tab il it y   Co n stra in t , ”  In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l /i ss u e :   7 ( 5 ) ,   p p .   2 3 2 9 - 2 3 3 7 Oc 2 0 1 7 .   [1 0 ]   P .   V i jay a n ,   Util izin g   re a c ti v e   c a p a b il it y   o f   d o u b ly   fe d   in d u c ti o n   g e n e ra to rs  to   e n h a n c e   s y ste m   v o lt a g e   p e rf o r m a n c e   a n d   w it h sta n d   w in d   v a riab il it y ,   m a ste th e sis,  2 0 1 0 .   [1 1 ]   T .   L u n d ,   e a l . ,   Re a c ti v e   p o w e c a p a b il it y   o f   a   w in d   tu rb i n e   w it h   d o u b ly   f e d   in d u c ti o n   g e n e ra to r ,   W in d   En e rg y v o l .   1 0 ,   p p .   3 7 9 - 3 9 4 ,   A p r   2 0 0 7 .   [1 2 ]   A .   A h m id i ,   W in d   f a r m p a rti c ip a ti o n   a v o lt a g e   a n d   re a c ti v e   p o we re g u lati o n   in   th e   p o w e s y ste m   n e tw o rk ,   P h d   d isse rtatio n ,   2 0 1 0 .   [1 3 ]   N.  Ch e rk a o u i,   e a l . ,   V o l tag e   re g u latio n   i n   th e   e lec tri c a n e tw o r k   u sin g   re a c ti v e   p o w e r   c o n tro st ra teg y   o f   W P P   b a se d   DFIG   w in d   tu r b in e ,   3 rd   Ir n ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   El e c t ric a a n d   I n fo rm a ti o n   T e c h n o l o g i e s ICE IT ’2 0 1 7 Ra b a t,   M o r o c c o N o v   2 0 1 7 .     [1 4 ]   H.  H.  G o h ,   e a l . ,   Co m p a ra ti v e   stu d y   o li n e   v o lt a g e   sta b il it y   i n d ice f o v o lt a g e   c o ll a p se   f o re c a s ti n g   in   p o w e tran sm issio n   s y ste m , ”  W o rld   Aca d e my   o S c ien c e ,   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o Civil  a n d   En v iro n me n ta En g in e e rin g v ol / i ss u e 9 ( 2 ) ,   2 0 1 5 .   [1 5 ]   J.  M o d a rre si,  e a l . ,   A   c o m p re h e n siv e   re v ie w   o f   th e   v o lt a g e   sta b il it y   in d ice s ,   e lse v ie Ren e wa b le  a n d   S u sta i n a b le   En e rg y   Rev iews ,   v o l .   6 3 ,   p p.   1 - 1 2 ,   2 0 1 6 .   [1 6 ]   A Ersk in e e a l . ,   S t o c h a stic  sta b il it y   o f   p a rti c le  sw a r m   o p ti m isa t io n , ”  S w a rm   In telli g e n c e ,   v o l .   1 1 ,   p p .   2 9 5 - 3 1 5 2 0 1 7 .   [1 7 ]   J.  Blo n d i n ,   P a rti c le  sw a r m   o p ti m iza ti o n ,   a p p li c a ti o n o f   p a r a m e teriz a ti o n   o f   c las si f iers ,   2 0 0 9 .   A v a il a b le :   ww w . c s.a r m stro n g . e d u /sa a d .   [1 8 ]   L .   A .   Be w o o r,   e a l . ,   Co m p a ra ti v e   A n a l y sis  o f   M e tah e u risti c   A p p ro a c h e f o M a k e sp a n   M in im iza ti o n   f o No   W a it   F lo w   S h o p   S c h e d u li n g   P ro b le m , ”  In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) v o l /i ss u e :   7 ( 1 ) ,   p p .   4 1 7 - 4 2 3 F e b   2 0 1 7 .   [1 9 ]   T .   Krz e sz o w sk i   a n d   K.  W ik to r o w icz ,   E v a lu a ti o n   o f   se lec ted   f u z z y   p a rti c le  s wa r m   o p ti m iz a ti o n   a lg o rit h m s , ”  Pro c e e d in g s   o f   th e   Fed e ra ted   C o n fer e n c e   o n   C o mp u ter   S c ien c e   a n d   In f o rm a ti o n   S y ste ms ,   v o l.   8 ,   p p .   5 7 1 - 5 7 5 ,   2 0 1 6 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS         Na z h a   Ch e rk a o u i a   P h . D.  stu d e n a th e   Na ti o n a Hig h e S c h o o o f   El e c tri c it y   a n d   M e c h a n ics   (Un iv e rsit y   Ha s sa n   II  o f   Ca sa b lan c a   -   M o ro c c o ).   He re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   re n e w a b le  e n e rg ies   a n d   p o w e s y ste m e s.         A b d e laz iz  Be l f q ih   is  a   p ro f e ss o a th e   Na ti o n a Hig h er   S c h o o l   o f   El e c tri c it y   a n d   M e c h a n ics   (Un iv e rsit y   Ha s sa n   II  o f   Ca s a b lan c a   -   M o ro c c o ).   P h D,  E n g in e e a n d   h o ld e o f   th e   Un iv e rsity   Ha b il it a ti o n   se a rc h e (HD R).   M e m b e r   o f   th e   re s e a rc h   tea m   " El e c tri c a l   Ne t w o rk a n d   S tati c   Co n v e rters " .   T e a c h e re se a r c h e c u rre n tl y   w o rk in g   o n   e lec tri c it y   n e tw o rk   a n d   sm a rt  g rid s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   3 4 0 7   -   3414   3414         F a issa El   M a ria m i   is  a   p ro f e ss o a th e   S u p e ri o Na ti o n a Hig h er   S c h o o o f   El e c tri c it y   a n d   M e c h a n ics   (Un iv e rsit y   H a ss a n   II   o f   C a sa b lan c a   -   M o ro c c o ).   P h D ,   En g in e e a n d   h o l d e o f   th e   Un iv e rsit y   Ha b il it a ti o n   se a rc h e ( HD R).   M e m b e r   o f   th e   r e se a r c h   tea m   " El e c tri c a l   Ne t w o rk a n d   S tatic  Co n v e rters " .   Tea c h e re s e a rc h e c u rre n t ly   w o rk in g   o n   sta b il it y   o f   th e   e lec tri c it y   n e t w o rk   a n d   sm a rt  g rid s.         Ja m a Bo u k h e ro u a a   is  a   p ro f e s so a th e   N a ti o n a Hig h er   S c h o o o f   El e c tri c it y   a n d   M e c h a n ics   (Un iv e rsit y   Ha ss a n   II  o f   Ca sa b lan c a   M o ro c c o ) .   P h D,  En g in e e a n d   h o l d e o f   th e   Un iv e rsity   H a b il it a ti o n   se a rc h e (HD R).   M e m b e r   o f   th e   re se a rc h   tea m   " El e c tri c a l   Ne t w o rk a n d   S tati c   Co n v e rters " .   T e a c h e re se a r c h e c u rre n tl y   w o rk in g   o n   h ig h   f re q u e n c y   sta ti c   c o n v e rters .         A b d e l m a ji d   Be rd a h o l d a   d o c t o ra te  in   e n g in e e rin g .   He   is  c u rr e n tl y   A ss o c ia t e   P ro f e ss o r   a n d   Ch a ir  o f   th e   De p a rt m e n o f   e le c tri c a l   e n g in e e rin g   in   th e   Na ti o n a S c h o o o f   El e c tri c it y   a n d   M e c h a n ics   (Un iv e rsit y   Ha ss a n   II  o f   C a sa b lan c a   M o ro c c o ) .   M e m b e r   o th e   re s e a rc h   te a m   " El e c tri c a l   Ne t w o rk a n d   S tatic  Co n v e rters " His  re s e a rc h   in ter e sts  in c lu d e   Dy n a m ic  S i m u latio n   o f   El e c tri c   M a c h in e ry ,   S i m u latio n   a n d   o p ti m iza ti o n   o f   re n e wa b le  e n e rg y   s y ste m s,  th e   u se   o f   q u a li ty   p o w e c o n v e rsio n   f o r   m o n it o rin g   o f   e lec tro m e c h a n ica e q u i p m e n sta te,  Esti m a ti o n   o f   m o d e s   a n d   d iag n o sis  o f   in d u c ti o n   m o to rs b a se d   o n   t h e   q u a li ty   o f   e n e rg y   c o n v e rsio n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.