I n t ern a t i o n a l   J o u rn a l   o f   E l e ct ri ca l   a n d   C o mp u t er   E n g i n eeri n g   ( I J E C E )   V o l .   10 ,   N o .   4 ,   A ug us t   20 20 ,   p p .   3 898 ~ 391 0   I S S N 208 8 - 87 08 ,   D O I 10. 115 91 / i j ece . v10 i 4 . pp 38 98 - 391 0             3 898       Jo u r n al   h om e pa ge h t t p : / / i j e c e . i a e s c o r e . c o m / i n d e x. p h p / I JE C E   A   pro babi l i s t i c  mul t i - o bj e ct i ve  appr o ac h f or   F A C T de v i ce s   a l l oc at i on w i t h di f f er e nt  l e ve l s   o f   w i nd pe ne t ra t i on    unde r   unc er t a i nt i e s  a nd  l o a d co rre l a t i o n       M.   E L - A za b 1 ,   W .   A .   O m r a n 2 S.   F .   M ek h a mer 3 ,   H .   E.   A .   Ta l a a t 4   1 E l e ct r i cal  E n g i n eer i n g  D ep ar t m en t ,  Ai n  S h a m s Un i v e r si t y ,  E g y p t   2,3,4 E l e ct r i cal  E n g i n eer i n g  D ep ar t m en t , F u t u r e  U n i v er s i t y ,  E g y p t       A rt i cl I n f o     A BS TR A C   Ar t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i ve A pr   3,   2 01 9   R e v is e d   J a 16,   202 0   A ccep t e d   F e b  2 6,   2 020       T hi s  s t ud y  pre s e nt s  a  proba b i l i s t i c  m ul t i - ob j e c t i v e  opt i m i z a t i on  a pproa c h t o   obt a i n  t he  opt i m a l  l o c a t i ons  a nd  s i z e s  of  s t a t i c  v a r c om pe ns a t o (S V C) a nd  th y r is to r - c on t rol l e d s e ri e s  c a p a c i t or (T CS C) i n a  pow e r t ra ns m i s s i on ne t w ork  w i t h l a rg e   l e ve l  of w i nd g e ne ra t i on .  In  t hi s   s t ud y ,  t h e  unc e rt a i nt i e s  o f     t he  w i nd  pow e r ge ne r a t i on  a n d c orre l a t e l o a d de m a nd  a re  c ons i de r e d.     T he  unc e r t a i nt i e s  a re  m ode l e d i n t hi s  w ork u s in g  th e  p o in ts   e s tim a tio n   m e t hod (P E M ).  T he  opt i m i z a t i o n probl e m  i s  s ol ve d us i ng t he  m ul t i - o b j e ct i v pa rt i c l e  s w a rm  opt i m i z a t i on (M O P S O )  a l gori t h m  t o fi nd t he  b e s t  pos i t i on  a nd ra t i ng of  t he  fl e x i bl e  A C t ra ns m i s s i on  s y s t e m  (F A C T S ) de vi c e s .     T he  obj e c t i ve   o f  th e  p r o b le m  is  to  m a x im iz e  th e  s y s t e m  lo a d a b ilit y  w h ile   m i ni m i z i ng t he  pow e r l os s e s  a nd F A CT S  de vi c e s  i ns t a l l a t i on  c os t .   A ddi t i ona l l y ,   a  t e c hn i que  ba s e d on fuz z y  d e c i s i on - m a ki ng a pproa c h i s   e m pl o y e d t o e xt ra c t  one  of t he  P a re t o op t i m a l  s ol ut i ons  a s  t he   b e st   c om prom i s e  on e .  T h e  propos e d a pproa c i s  a ppl i e d on  t h e  m odi fi e d     I E E E  3 0 - bus  s y s t e m .  T h e  num e ri c a l  re s ul t s  e vi nc e  t he  e ffe c t i v e ne s s  of    t he  propos e d a p proa c h a nd s how s  t he  e c onom i c  b e ne fi t s  t ha t   c a be  a c h i e ve d   w he n c ons i de r i n g t he  F A CT S  c o nt rol l e r.   Ke y wo r d s :   F A CT S   M O P SO   M u l t i - o b j e c t i v e   o p t i m i z a t i o n   P r o b a b i l i s t i c   l o a d  f l o w     T w poi nt s   e s t im a ti on  m e t ho d   W i n e ne r gy   Copy r i ght  ©  202 0   Ins t i t ut e  o f   A d v anc e d  E ngi n e e r i ng and S c i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   C or r e s po n di n A u t h or :   M.   E L - A z ab ,   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   D e pa r t m e nt ,   A i n   S h a m s   U n i v e r s i t y ,   Ca i r o - E gy pt .   E m a i l :   m a hr o u s @ os m a n. ne t       1.   I N T R O D U C T I O N   In   r e c e nt  y e a r s ,  t he  c u r r e nt  gr ow t h i n de m a nd f or  e l e c t r i c i t y  a nd r i s i n p op ul a t i on  of  t h e  w o r l d a r e   f o r c i n g  e l e c t r i c  u t i l i t i e s  t o  t a k e  b e n e f i t  o f  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 s )  i n  t h e  g e n e r a t i o n  m i x .  I n  r e c e n t   y ear s ,  t h e i n t er es t  i n  R E S s  i s   m o r e an d   m o r e i n c r e a s i ng,  m a i nl y  be c a us e  o f  t he  r i s i ng c onc e r n t o   e nvi r o nm e nt a l   i s s ue s  a nd  of  t he  de c r e a s i ng  i nve s t m e nt  c os t  f or   s uc h s y s t e m s ,  a l s o t ha n ks  t ve r y  f a v or a bl e   n at i o n al   p o l i ci es  o f  f i n an ci al   s u p p o r t .  O n o f  t h g r eat es t  w i d el y  u s e d   r e n ew a b l e e n er g y  s o u r ce i s   t he  w i n d,   w he r e  t he   gl o ba l  i ns t a l l e d  c a pa c i t y  of  w i n d e ne r gy  s y s t e m s  ha s  r e a c he 59 1 G W  i n   20 1 [1 ] .   M or e ove r ,     t he  f l uc t ua ti ons  i n t he  wi nd po we r  c a us e s  vul ne r a bi li ti e s   t o the  powe r  s y s t e m  a nd pr om pts  t e c hni c a l  c ha l le nge s   on t he   ne t wor ope r a t i on  [2 ] .   T h e  a p p l i c a t i o n  o f  F ' A CT S   co n t r o l l er s ,  w h i ch  ar e b a s ed  o n  p o w e r  el ect r o n i c s w i t ch es ,  i n  p o w e r   sy st e m s h a s b e e n  i n c r e a si n g   [3 ] .  T he s e  c ont r ol l e r s   s u p pl y  r e a c t i ve   po w e r  c om pe ns a t i on ,  whi c h c a n i nc r e a s e   t h e m ax i m u m  t r an s f e r  cap a b i l i t y  o f  el ect r i cal  n et w o r k ,  an d  t h e r ef o r e ,  can  b u t i l i zed  t o  en h a n c e m en t     t h e d i f f e r e n t  p er f o r m an ce p ar am et er s  o f  t h e el ect r i n et w o r k  i n  d y n am i c s t at e   an d  s t ea d y  s t at [4 ] .   T he   e f f i c i e nc y   of   t he   F AC T S   de vi c e s   i i m pr o vi n t he   ne t wo r k   pe r f o r m a nc e   m os t l y   de p e nd   o t he i r   s i z e   a n d   l o c a t i o n .  I n  t h e  s c i e n t i f i c   p u b l i c a t i o n s ,  de f i ni ng  t he  i de a l  l oc a t i o ns  a n d  c om pe ns a t i o n  de gr e e  o f   F A C T S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   E l e c   &   C om E n g     I S S N 208 8 - 87 08       A   p r o b a b i l i s t i c   m u l t i - ob je c tiv e   ap pr oa c h   fo r   F A CT S   d e v i c e s   a l l o c a t i o n   wi t h   ( M.   E L -   Az a b )   3 899   c ont r ol l e r   ha v e  be e n d e l i be r a t e w i de l y .   S e ve r a l  a p pr o a c he s   ha ve  be e n i nt e nde d t o s e t t l e  t he  F AC T S   a l l o c a t i o n   i s s u e .     T he  m e t hods   us e d f or  t he  a l l oc a t i on  of   F A C T S  c o nt r ol l e r  c a n  be   s pl i t  i nt o   t h r e e  ba s i c  gr o ups ;   s e n s i t i v i t y  b a s e d  i n d i c e s   [5 ] ,  c l a s s i c a l  o p t i m i z a t i o n  b a s e d  a n d  m e t a h e u r i s t i c   m e t h o d s   [6 ] .   W e ca n  s e e f r o m     t h e l i t er at u r e  r ev i ew   f r o m  l as t  d eca d e t h at   h as   f o c u s e d   o n  s e v er al   r u l h av e  b ee n  d el i b er at e d  i n  al l o cat i o n   i ssu e .   A n   a   p o r t i o n   o f   t h e   e x p r e s s e d   g o a l s   i n   t h e   l i t e r a t u r e   a r e   :   n e t w o r k   l o a d a b i l i t y   e n h a n c e m e n t ,   l i n e   t h e r m a l   c o n s t r a i n t s  v i o l a t i o n   [7 ] .   S o m e   i nt e r e s ti ng s t udi e s  a r e  f oc us e d on t he  i n ve s t i ga ti on of   l os s  r e duc t i on ,  vol t a ge   pr of i l e  e nha nc e m e nt   [8 ,   9 ] ,  v o l t a g e  s t a b i l i t y  i m p r o v e m e n t ,  f u e l  c o s t   r e d u c t i o n   [ 10 ]   , r e l i v i n g  t r a n s m i s s i o n  l i n e   c on ge s t i o [1 1 ]   an d  e n h an ce m en t  av ai l ab l e t r an s f er  c ap ab i l i t y  ( A T C )   [ 12 ] .  E ac h  o f  t h e a b o v e  s t at ed   o b j ect i v es  en h an ce  p o w e r  s y s t e m  p er f o r m an ce.  B e  t h at  as  i t   m ay ,  i m p r o v em en t  i n  o n g o al   d o es n ' t  g u ar an t ee   a  s i m i l a r  up g r a de  i ot he r s .   Al o ng  t he s e  l i n es ,  n o n o f  t h e ex p r e s s ed  s p eci al i zed  g o al s  can ' t  b e  s u r r e n d e r e d     i n t he  a l l oc a t i on  of  F AC T S   c ont r ol l e r .  T he r e f or e ,  t he  a l l oc a t i on o f  F A C T S  c o nt r ol l e r   due  t one   or   m or e   ob je c t i ve s   w hi l e  not  t a ki n g i nt o t h o ug ht  t h e  c os t  of  t he  d e vi c e s  i s  n ot  a  pr a c t i c a l  o n e .   I n   d e t a i l ,  t h e  o p t i m a l   a l l oc a t i on  of  F AC T S  c ont r ol l e r  s h o ul be  e xp r e s s e d a s  m ul t i - o bje c t i ve   opt i m i z a ti on ( M O P )  i s s ue  f r om  bot h   eco n o m i cal  an d  t ech n i cal  p o i n t s  o f  v i e w s .  F u r t h e r m o r e,  m o s t  o f  t h p r es e n t  r e s ear ch  ar e  es t ab l i s h ed  o n     a   s up p os i t i on  t ha t   t he r e   i s   no  va r i a t i o i t he   de m a nd  l oa ove r   t i m e .   T he s e   a pp r oa c he s   ha ve   be e c a r r i e o u t   un de r   a   f i xe l oa d   p r of i l e   o r   ove r l oa de c on di t i ons .   C ons i de r i ng  u nc e r t a i nt y  o f  t he  i n put   pa r a m e t e r s  of  t he   po we r  s y s t e m ,  va r i o us  m e t hods   ha ve  be e n   pl a n ne d f o r   e s t i m a t i n g  t h e  s t a t e  o f  t h e  p o w e r  s y s t e m .  T h e  m o s t  p e r f e c t  t e c h n i q u e  i s  M o n t e  Ca r l o  s i m u l a t i o n   ( M C S ) ,   w hi c h  i s  us ua l l y  us e d a s  s t a nda r d m e t hod   [ 13] .   M C S  p r o vi de s  t he  m os t   pr o pe r  out c om e s   b ut     t h e  c a l c u l a t i o n  i s   m u c h  t i m e -   e x h a u s t i o n ;  t h u s ,  i t  i s  n o t  a p p r o p r i a t e  f o r   r e a l  t i m e   i m p l e m e n t a t i o n .   So  a s   t o   d i m i n i s h  t h e  c o m p u t a t i o n a l  e x e r t i o n  r e l a t e d  w i t h  s i m u l a t i o n - b as e d  s t r at eg i es ,  an al y t i cal  an d  es t i m at i o n   t e c hni q ue s  ha ve   be e n u t i l i z e d.   A p pr o xi m a t i on m e t hods  c ons i s t   of  P E M   [ 14 ] .   Cu m u l a n t   m e t h o d  ( CM )   i s   p r e s e n t l y  t h e  i l l u s t r a t i v e  o f  a n a l y t i c a l  p r o c e d u r e s   [ 15 ] .   In   [ 16 ]   a  p r oba bi l i s t i c  t e c hni qu e s  f or  t he  s i z i ng  o f   m u l t i p l e  F A CT S  c o n t r o l l e r  i n  p o w e r  s y s t e m s  f o r  s t e a d y - s t a t e  vol t a ge  pr of i l e  i m pr ove m e nt  us i ng  M C t e c hni q ue   a r e  us e d.  I n   [1 7 ]   a l s o,  opt im a l  a l loc a ti on of  F A C T S  c ont r oll e r s  t m i nim iz e   the  c os t  of  ge ne r a ti on  wa s  s ol ve d by di f f e r e nt ia l   e vol ut i on a l gor i th m  DE  i n c oinc i de nc e  w it M ont e  C a r l o s im u l a t i o n  ( D E - MC S )   t a k i n g   i nt o a c c ount  unc e r t a i n ty   i n l oa d a nd  wi nd ge ne r a t i o n out put .  In   [1 8 ]   a  m u l t i - o b j e c t i v e  f u n c t i o n  w a s   pr o pos e d f or  opt i m a l   a l l oc a t i on of   a  UP F C   i n p owe r  s y s t e m   c ons i d e r e d   t he   m a xi m i z a t i o n  o f  s y s t e m   p r e d i c t a b i l i t y   a n d  m i n i m i z a t i o n  a c t i v e   p o w e r  l o s s  u s i n g  N S G A - I I .  H o w ev e r ,  t h e s e p ap er s   h a v e n o t  p ai d   a t t e nt i on t a n t he   l oa c or r e l a t i on  o p ow e r   s y s t e m .   T hi s  pa pe r   pr e s e nt s  a n a p p r oa c h ba s e d o n m ul ti - ob je c t i ve  f u nc t i o ns  f o r  s ol vi n g t h e  a l l o c a t i o n   pr o bl e m  of  F A C T S  de vi c e s  c ons i de r i ng  hi g h pe ne t r a t i o n l e ve l  of  w i n d e ne r gy  u nde r  u n c e r t a i nt i e s  i n de m a nd   a nd  wi nd  ge ne r a t i on  o ut p ut .   M or e ove r ,  t he   l oa d c or r e l a t i o n i s  c ons i de r e d.  T he   pr o po s e d a l g or i t hm  M OP S w i t h c om bi ne d 2 P E M  ( M O P S O P E M )  i s   i n t r o duc e f o r  F AC T S  c ont r ol l e r  a l l oc a t i on p r obl e m  un d e r   unc e r t a i nt i e s .   T hi s  pa pe r  p r o pos e s  t he   us e   o f  2 P E M  i ns t e a d o f  M C S ,   be c a us e  P E M  i s  m uc f a s t e r  t ha n  M C S   i n s ol vi n p r o b a b i l i t y  o p t i m a l  p o w e r  f l o w   (P O P F ) p r o b l e m s .   T he  r e m inde r   of  t he   pa pe r  i s   o r ga ni z e d a s   f o l l o w s :  m o d e l i n g  o f  t h e   u n c e r t a i n t i e s  i s  g i v e n  i n  s e c t i o n   2 .  M a t h e m a t i c a l   m o d e l i n g  o f  F A CT S  i s  p r e s e n t  i n   s e c t i on  3.  T he  2P E M  f or  P P F  c a l c ul a t i o n  i s  de f i ne d i n  s e c t i on  4 .  T he   pr o bl e m  f or m ul a t i on i s  p r e s e nt     i n s e c t i on 5.   T he  p r o p os e d  ( M OP S O 2 P EM )  i s d e sc r i b ed  i n  s ect i o n  6 .  I n  s ect i o n  7 ,  cas e s t u d y  an d     t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   a r e   p r e s e n t e d .   Co n c l u s i o n s   a r e   p r e s e n t e d   i n   s e c t i o n   8 .         2.   MO DE L I N G   O F   S Y S T E U N C E RT A I N T I E S   T he   s y s t e m  l oa ds  a r e  m ode l e d a s  P Q   b us e s  w i t h  de f i ni t e  a c t i ve  a nd  r e a c t i ve  p o w e r  a nd  t he  w i nd   f a r m  out put  i s   m ode l e d a s   ne ga t i ve  l oa d .  F a m ous l y ,  t he  l o a ds   o ug ht   n o t  t o   b e c o n s i d er ed  as  a  d et er m i n i s t i v al u e.  R at h er ,   t h ey  ar e g e n e r al l y  d e m o n s t r a t ed  as  a t y p i c a l   o f  G a u s s i a n  p r o b a b i l i t y   d e n s i t y   f u n c t i o n  ( P D F )   w h os e  m e a n is  e qui v a l e nt  t o a n e x pe c t e d  va l ue .  I n ut m os t c a s e s ,  t he  s t a nda r d de vi a t i on o f  t he  P DF  i s     a  f r a c t i on  of  t h e  e s t im a t e d l oa d va l ue .  I n t hi s  s t udy  t he  l oa d  i n e a c h bus  i s  de m ons t r a t e wi t h m e a n ( µ)  eq u al   t t he   ba s e   l oa a n s t a nda r d   de vi a t i o ( σ )   i s   a s s um e t b e   ±   %   o f   t he   ba s e   l oa d.   T h e   no r m a l   di s t r ibut i o n   of   t he   l oa d   de m a nd  ( d )   i s   pr e s e nt e d   a s   [ 1 9,   20] :     F ( d ) = 1 σ 2   π ex p   ( d μ ) 2 2 σ 2     ( 1 )     w he r e ,  t he  va r i a t i on o f   wi n po w e r  o ut p ut  i s  a n u nc e r t a i pa r a m e t e r ,  w hi c h c a be  m od e l e d us i ng  hi s t or i c a l   da t a   r e c or ds   o f   t he   w i n s pe e d.   I t hi s   wo r k,   va r i a t i o o f   t h e   w i n s pe e d,   v ,   i s   m o d e l e d   u s i n g   W e i b u l l   P D F   a s   f o l l o w   [ 21 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 87 08   In t   J   E l e c   &   C om E n g,   V o l .   10 ,   No .   4 ,   A ug us t   20 2 :    38 98 -   391 0   3 900     ( ) =   1      ( 2 )     w h e re   k   i s   s h ap p a r am et er   an d   c :   i s   s cal i n g   p ar am et er   m / s .   I t  i s a ssu m e d   t ha t  i n e a c h r e g i on,  t he  P D F   o f  wi nd s pe e d i s  kn o w n ,  t he r e f o r e ,  t he  t r a ns f or m a t i on of   w i n s pe e t o   w i n t u r bi ne   o ut p ut   p o w e r   i s   gi ve by :      = 0 ,       ,   , 0   ,                             o o r r i i v v v v v v v v v v > 0     ( 3 )     w h er e ,   V i ,   V o   i s   t h e   c u t - in  a nd   c u t - out   wi n s pe e d ,   V r   i s   t he   r a t e s pe e a n P r   i s   t he   r a t e po we r .       3.   F AC T S   DE VI CE S   AN D   M O D E L I N G   F A C T S  c ont r o l l e r  t e c hnol og y  i nc l ude s  a  s e t  of  c o nt r ol l e r s  t ha t  pr o vi de  c ont r ol  o ve r   one   or  m or e   t r a ns m i s s i on s y s t e m s  pa r a m e t e r s .  T he s e  F A C T S  c ont r ol l e r  c a n c oo r di na t e  wi t h c o nt r ol   uni t s   or   o pe r a t e     s t a n d - a l o ne .  F AC T S  c ont r ol l e r  us e   p owe r  e l e c t r oni c s  c o n ve r t er s .  T h es co n v e r t er s  c o n t r o l  t h p o w er  f l o w s   a nd i m pr o ve  t he  u s a ge   o f  t h e  t r a ns m i s s i on s  l i ne s .   I n l i t e r a t ur e ,  t he  c ur r e nt  s t e a dy - s t a t e   m o d e l s  o f  F A CT S   co n t r o l l er   can   b cl as s i f i e d   as   t w o   cat eg o r i es :   p o w e r   i n j ect i o n   m o d el   an d   v ar i a b l r eact a n ce  m o d el i n g .     3. 1.     SV C   m o de l   S V C  i s  us e d a s  a  c ont r ol l e s ou r c e   of  t he   r e a c t i ve  po w e r .  T he  m a i n f e a t ur e   of   S V C  i s   t o pr o vi de   vol t a ge  s t a bi l i t y  wi t ho ut  us i n g l a r ge   r e a c t o r s  a nd  ba n ks   o f  c a pa c i t o r s  t o  a bs o r or  s u p pl y  r e a c t i ve  p ow e r .   T h u s ,  a  S V C c o n t r o l  i t s  i n d u c t i v e  o r  c a pa c i t i ve  c ur r e nt  i n de pe n de nt l y  o f  t he  s y s t e m  vo l t a ge   .  T h S V C  can   co n s u m e o r  i n j ect  r eact i v e p o w er  i n  t h e co n n ect ed  b u s .  I f  t h e b u s  v o l t ag e  i s  l ow e r  t ha n t he  r e q ui r e d v o l t a ge ,   t h e  S V C i n j e c t s  r e a c t i v e  p o w e r  i n t o  t h i s   b u s  t o  i n c r e a s e  i t s  v o l t a g e ;  t h i s  c a s e  i s  s i m i l a r  t o  a  c a p a c i t i v e   be ha vi o r  a s  s h ow n i n F i gu r e   1   ( a )   H o w ev er ,  w he n t he  b u s  vol t a ge  i s  a b ove  t he  r e qui r e d v ol t a ge ,  t he  S V C   ab s o r b  r eact i v e p o w er   f r o m  t h i s  b u s  t o  d ecr eas e i t s  v o l t ag e;  t h i s  cas e i s  s i m i l ar  t o  i n d u ct i v e b e h a v i o r .     T h S V C   b u s   i n   t h n et w o r k   can   b r ep r es e n t ed   b y   ab s o r b ed   o r   i n j ect ed   r eact i v p o w e r .   Th e  wor k i ng   r a ng e   of   i se t   - 100   t 100   MV A R   [2 2 ] .     MV A R i mi n MV A R i MV A R i m ax     ( 4 )     3. 2.     T C SC   m o de l   T C S C  act s  as  a s er i es - c o n t r o l l ed  r eact an ce,   w h i c h   ai m  t o  co m p en s at e t h e i m p ed an ce o f     t h e  t r a n s m i s s i o n  l i n e s .   T h e   s w i t c h i n g   o f  t h e  T CS C g i v e   a   m e c h a n i s m  t o  c o n t r o l  p o w e r  f l o w ,  w h i c h   a l l o w s   r i s i ng t he  l oa d  of  t he  e xi s t i n g g r i d.   I n a d d i t i on,  T C S C  c a n da m p t he  i nt e r  a r e a   os c i l l a t i on of  t he  l a r ge   e l e c t r i c a l   ne t wor k,   a n o f f e r s   a op p or t u ni t y   of   po w e r   f l o w   a d jus t m e nt   in  r e s po ns e   t d i f f e r e nt   c o nt i n ge nc i e s   t h at   m ay  t ak p l ace i n  el ect r i cal   ne t w or k .  A l s o ,   T h e T C S C  can  r eg u l at e t h e s t ead y - s t a t e  p o w e r  f l o w  t o  r e t a i n   i t  w i t h i n  t h e  l i n e s  t h e r m a l   l i m i t s .   T h e T C S C  ar e co n s i d er e d  as  a  v ar i ab l e r eact a n ce (  )  w h i c h  i s   c o n n e c t e d  i n  s e r i e s  w i t h  t h e  t r a n s m i s s i o n   l i n e  a s  s h o w n  i n  F i g u r e   1   ( b ) .  T he  va r i a t i on o f      p r ov ide   r e gu la tin a c tiv e   p ow e r   thr oug th e   t r a n s m i s s i o n   l i n e .   T CS i s   i m p l e m e n t e d   u s i n g   a   c o n t r o l l e d   s e r i e s   r e a c t o r   i n  p a r a l l e l  w i t h  a  f i x e d  s e r i e s  c a p a c i t o r .  Co n s e q u e n t l y ,  t o  g u a r a n t e e  t h e  s y s t e m  s t a b i l i t y ,  i t  i s  a d v o c a t e  t o   co m pe ns a t e  u p  t o c om pe ns a t i ng  de gr e e   (  )  o f  t h e l i n n o m i n al  r eact an c v al u ( X li n e   ) ,  b ot i n i nd uc t i ve   (    , )  an d  t h e ca p aci t i v e (    ,  )  o p er at i n g  z o n es .  A s  a r es u l t ,  t h e t o t al  b r a n ch  r eact a n ce ( X ij )  i s     a s   fo l l o ws   [2 3 ] .           ( a)   ( b)     F ig ur e   1 .   M o d e l s   o f   F A CT S   c o n t r o l l e r   ( a )   S V C   (b T C S C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   E l e c   &   C om E n g     I S S N 208 8 - 87 08       A   p r o b a b i l i s t i c   m u l t i - ob je c tiv e   ap pr oa c h   fo r   F A CT S   d e v i c e s   a l l o c a t i o n   wi t h   ( M.   E L -   Az a b )   3 901   T h e q u i v al en t   r eact an ce   o f   b r an c h   i s :     =     +      ( 5 )      =      ( 6 )     w h e re ,             ar e c o m p en s at i o n   d eg r ee a n d  b r a n ch   r eact an ce ,  r es p ect i v el y .   X TCSC   i s  t h e  T CS C   r eact an ce.   T h e   d eg r ee  o f   t h p r act i cal   co m p en s at i o n   o f   t h e   T C S C   v a r i es   b et w ee n   8 0 %   cap aci t i v an d   2 0 %   i n d u c t i v e   [ 23 ] .       4.   P R O B A BLI S TI C   LO A D   F LO W       T h e d et er m i n i s t i c p o w e r  f l o w  an al y s i s  o f  t h e p er f o r m an ce  o f  t h e s y s t e m  r el i es  o n  cer t ai n  s p eci f i c   s cen ar i o  a n d  i g n o r e t h e   u n ce r t ai n t y  w i t h i n  t h p ar am et er s   o f  t h s y s t em   an d  t h e  s t at es .  I t  c o n s i d e r s  t h at  al l     t h e  s t a t e s  a r e  k n ow n a n f i xe d.   O n  t he   ot he r   ha n d,  a  p r o ba bi l i s t i c  a pp r oa c h ,  e va l ua t e s  t he   pr ob a bi l i ty  d i s t r i b u t i o n   f o r  t h e u n cer t ai n  v ar i a b l es ,  co n s eq u e n t l y ,  w el l  r ef l ect  t h e d ef i n i t e s y s t e m  p er f o r m an ce.  S e v er al   m e t hods   f o r  p r o ba bi l i s t i c  l oa d f l o w ( P L F )  s t udy  ha ve   be e n e s t a bl i s he d.  T he s e  m e t hods  f a l l  i n t hr e e  ba s i c   gr o ups :  a na l y t i c a l   m e t hod s ,   M C S  pr oc e d ur e s ,  a nd a pp r ox im a t e   m e t hods .  P oi nt  e s t i m a te   m e t hod,  P E M ,  i s  a s   of  n o w t he  de l e ga t e  of  a p pr oxi m a t e   m e t hods  f or  P L F  c a l c ul a t i ons .   I n t hi s  s t udy ,  t he   t hr e e - p o i n t  e s t i m a t ( 2P E M + 1 )  m e t ho d i s  a ppl i e d  he r e  t ha ndl i ng  t he   u nc e r t a i nt y  e f f e c t s   [ 14 ,  24 ] .   T he   o r i gi na l  2 P E M  c a nn ot   h an d l e co r r el at ed  u n cer t ai n  v ar i ab l e.  T o  s o l v e t h e p r o b ab i l i s t i c o p t i m al  p o w e r  f l o w  w i t h  co r r e l a t e d  v a r i a b l e s ,   t he  c o va r i a nc e  m a t r i x t r a ns f or m a t i on m e t h od   [ 25]   i s  c o m bi ne d i nt o t he   or i gi na l  P E M   m e t hod  wa s  us e d.     I n   t h i s   s t u d y   t h e   c o r r e l a t i o n   c o e f f i c i e n t   i s   s e t   t o   0 . 7 .     4. 1.     (2 m + 1 a l g o r i th m   S t ep   1 :   D et e r m i n t h n u m b er   o f   u n ce r t ai n   p ar am et er s   m .   S t e p   2 :   D e t e r m i n e  t h e  l o c a t i o n s  o f  c o n c e n t r a t i o n s   ξ l , 1   ,   ξ l , 2   ,   ξ l , 3 a n d  t h e   p r o b a b i l i t i e s  o f  c o n c e n t r a t i o n s   W l,1 ,   W l,2   a nd  W l,3   f o r   eac h   v ar i a b l .     , 1 = , 3 2 + , 4 + 3 1 , 3 2 2       ( 7 )   ξ l , 2 = λ l , 3 2 , 4 + 3 λ 1 , 3 2 2       ( 8 )   , 3 = 0         ( 9 )   w h e re   , 3   a nd   , 4     m e a t he   s ke w ne s s   a n k ur t os i s   of   t h r an d o m   i n p u t   p ar am et er   .     λ i , 3 = ( l i   μ i ) 3   f i   dx i σ i 3       λ i , 4 = ( l i   μ i ) 4   f i   dx i σ i 4     w l , k = ( 1 ) 3   /     ξ , ξ , 1 ξ , 2   , k = 1 , 2       ( 10 )   . 3 = 1 1 ( , 4 2 , 3 )       ( 11 )   S t ep   3 :   D et e r m i n t h e t h r ee   co n cen t r at i o n s   p l , k   ,   k =1 : 3   f o r   eac h   p ar am et er   .     p , 1 =   μ pl +   ξ l , 1 σ pl       ( 12 )     p , 2 =   μ pl +   ξ l , 2 σ pl       ( 13 )     p l , 3 =   μ pl     ( 14 )       w h e re   σ pl   a nd     μ pl   ar s t an d ar d   d ev i at i o n   a n d   t h e   m ean   r es p ect i v el y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 87 08   In t   J   E l e c   &   C om E n g,   V o l .   10 ,   No .   4 ,   A ug us t   20 2 :    38 98 -   391 0   3 902   S t e p   4 :   c a l c u l a t e   t h e   o b j e c t i v e   o u t p u t   ,   f or   a l l   c onc e nt r a t i o ns   us i n D O P F .       ,     ( , ) = ,     ( , )     ( 1 , 1 , 1 , , , , , 1 , )       ( 15 )   w h e re ,       = 1 : 3 ,           = 1 : ,   x   i s  t h e co n cen t r at i o n   [ μ p1 , μ p1 , μ p1 , , p l , k , . . , μ p1 ]   a n u   i s  t h e  v e c t o r   o f   c ont r ol   va r i a bl e s .   S t e p   5 :   c a l c u l a t e   E ( Y )   a n d   E ( Y 2 ).     E ( Y ) = ( w l , k     ,   ( X , u ) 3 k = 1 m = 1       ( 16 )     E ( Y ) 2 = ( w l , k     ,   ( X , u ) 2 3 k = 1 m = 1 )     ( 17 )     S t e p   6 :   Ca l c u l a t e   t h e   e x p e c t a t i o n   a n d  s t a n d a r d   d e v i a t i o n   f o r   t h e   o b j e c t i v e   o u t p u t   u s i n g :     μ   = E ( Y )       ( 18 )   σ   = E   ( 2 ) ( μ   ) 2       ( 19 )       5.   P RO B L E M   F O R MU L A T I O A ND   O BJ EC TI V ES   F U N C TI O N   5 . 1 .     P ro b l em  s t a t e men t   T h e   g o a l  i n  t h i s  s t u d y  i s  t o  i m p r o v e  t h e  e l e c t r i c a l  n e t w o r k  l o a d a b i l i t y  c o n s i d e r i n g  s t a t i c  s e c u r i t y  i n   t e r m s  of  l i ne  loa di ng a n d v ol t a ge  l e ve l  t hr o ug opt i m a l  a ll oc a t i on  of  F A C T S  c o nt r ol l e r .  T w o c a t e g or i e s  o f   F A CT S  c o n t r o l l e r ,  n a m e l y  T CS Cs  a n d   S V Cs  a r e  l o c a t e d  i or de r  a l l e v i a t e  t he  b us  v ol t a ge  a n ove r l oa d s   vi ol a t i on s .  T he  O P F  p r o bl e m   c on s i de r i ng t h e  pr e s e nc e  of   T C S C  a nd S V C .  T he  M OP  c a n be  m a t he m a t i c a l ly  d ef i n ed   as   [ 26 ] .   M i n i m i z x   i n ,       ( ) = { 1 ( ) , 2   ( ) , .  ( ) }             ( 20 )         S u b jec t   to  1 ( ) , 2   ( ) ,  ( ) = 0 1 ( ) , 2 ( ) , . . ,  ( )   0               ( 21 )     w h e re     , i s  t he  num be r  o f  o bje c t i v e  f unc t i ons ,      i s  t he  num be r  of  i ne q ua l i t y  c ons t r a i nt s  a n    i s     t he   n um be r   of   e qua l i t y   c o ns t r a i nt s .   I n t he  M OP ,  m or e  t ha o ne  o bje c t i v e  f unc t i on i s   be i n opt im i z e d s im ul t a ne o us l y .  M o s t  of  t he  t im e ,   one  c om m on s ol ut i o n c o ul d n ot  be  f ou n d f o r  a l l   t he  ob je c t i ve  f unc t i o n s  i n  t h e s ear ch  s p a ce.  I n  c o n t r a s t ,  a s et   of   be s t   p oi nt s  c o ul be  a c hi e ve d .  T hi s  s e t  of  p oi nt s  i s  r e f e r r e d  a s  t he   P a r e t s ol ut i o n s e t .   T he  va l ue s   of     t he   P a r e t o   o pt i m a l   poi nt s   i t he   ob je c t i ve   s p a c e   f or m   P a r e t f r ont   i t he   o bje c t i v e   s pa c e .   T he   s ol ut i o f o r   t h i s   ki n of   pr o bl e m s  r e qui r e s   p oi nt s  i n  t he   o bje c t i v e  s pa c e  s h oul d c on ve r ge  t o t he  P a r e t o f r o nt  a nd  c ove r     t he   f r o nt   [ 27 ] .       5. 2.     O b je c ti v e   fu n c ti o n s   I n  t h i s  s t u d y ,  t h e  o b j e c t i v e  f u n c t i o n s  c o n s i d e r e d  t h e  m a x i m i z i n g  s y s t e m  l o a d a b i l i t y  w i t h i n  s y s t e m   s ecu r i t y  co n s t r ai n t ,  m i n i m i zi n g  t h e ex p ect at i o n  o f  t he   r e a l  po we r  l os s e s  i n t he  t r a ns m i s s i on l i ne s ,  a n m i n i m i z i n g   t h e   e s t a b l i s h m e n t   c o s t   o f   F A CT S   c o n t r o l l e r .     5. 2. 1.   M i n i m i z at i on   of   r e al   p ow e r   l os s e s   P L   T he   o bje c t i ve   i s   t m i nim i z e   the   a c t i ve   p ow e r   l os s   i n   t he   t r a ns m i s s i on  ne t w o r k   c a be   f o r m ul a t e a s :       1 ( x , u ) =   [ V i 2 + V j 2 2 V i   V j co s ( δ i  = 1 ) ]     ( 22 )     w h e re     a nd   nl ,   i s   t he   c on d uc t a nc e   of   b r a nc k,   a n t he   num be r   of   b r a nc he s   r e s pe c t i ve l y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   E l e c   &   C om E n g     I S S N 208 8 - 87 08       A   p r o b a b i l i s t i c   m u l t i - ob je c tiv e   ap pr oa c h   fo r   F A CT S   d e v i c e s   a l l o c a t i o n   wi t h   ( M.   E L -   Az a b )   3 903   5. 2. 2.   M axi m i z at i on   of   t h e   s ys t e m   l o ad ab i l i t   T h e  l o a d a b i l i t y  o f  e l e c t r i c a l   n e t w o r k  i s  t h e  a b i l i t y  f o r  s w e l l i n g  a s   m u c h  a s  c o n c e i v a b l e  t h e  p o w e r   t r an s m i t t ed  b y  t h e n et w o r k  t o  t h e c u s t o m er s ,  an d   k eep i n g  t h e el ect r i cal  n et w o r k  i n  a s af e s t at e i n  t er m s  o f   br a nc l oa di n g   a n vol t a ge   l e ve l s .       M a x i m i z e               ( 23 )     T h l o ad   f act o r   ,     i s   de f i ne a s   f ol l ow s :       = [ ( )   ]       ( 24 )       = [ ( ) ]       ( 25 )     [ 1 , ]       ( 26 )     w h e re     ,     ar t h e   act i v a n d   r ea ct i v l o a d   d em an d   at   l o a d   b u s   i   r es p ect i v el y .   T he   o bje c t i ve   f unc t i o i s   ba s e on   i n de xe s   c a l c ul a t i ng  t he   s y s t e m   l oa da bi l i t y   i s   e xp r e s s e a s :     2 ( , ) = 1     ( 27 )     5 . 2 . 3 .   F A C TS  i n s t a l l a t i o n   c o s t   A n ot he r   ob je c t i ve   f unc t i on  t be   c ons i de r e d,   i s   m i nim i z i ng  t he   F AC T S   c o n t r ol l e r   e s t a bl i s hm e nt   c os t   t h at   can   b e   cal cu l at ed   as   f o l l o w s :     3 ( , ) = 1000     ( 28 )       w h e re     i s   t h e s t a b l i s h m e n t  c o s t   o f  F A C T S  c o n t r o l l e r   i n  U S $  / K V A R   a n d  W h er   i s  t h e  i n s t a l l e d     v a l u e   o f  t h e   F A CT S  c o n t r o l l e r  i n  M V A r .  T h e  c o s t   o f   T CS C a n d  S V C c a n  b e  c a l c u l a t e d  a c c o r d i n g  t o     t h e   f o l l o w i n g   [7 ] :        = 0 . 0003 2   0 . 3051   + 127 . 38   US $ / K V A r       ( 29 )      = 0 . 0015 2 0 . 7130 + 153 . 75     US $ / K VA r       ( 30 )       5. 3.     C o ns t r a i nt s   T he   o bje c t i ve   f unc t i o i E q.   20   i s   s ub je c t e d   t t he   p o we r   s y s t e m   e qua l i t y   a nd   i ne qua l i t y   c on s t r a i nt s   a s   fo l l o ws :     5. 3. 1.   E q u al i t c on s t r ai n t s   T h e q ua l i t y   c ons t r a i nt s   of   t h e   O P F   i nc l udi n wi n f a r m s   a r e   t he   p o we r   f l ow   e q ua t i o ns   a s   f ol l ow s :       P i = P gi + P w i P Di     ( 31 )     Q i = Q gi + Q w i Q Di     ( 32 )     w h e re ,     a n   ar t h b u s   act i v an d   r eact i v e   p o w er   i n j ect i o n s   can   b e x p r es s ed   as :         =   V i V j j N B G ij co s θ ij +   B ij si n θ ij   i     N B     ( 33 )   =   V i V j j N B G ij s i n θ ij   B ij c os θ ij   i     N B     ( 34 )       5. 3. 2.   I ne qu a l i t y   c o ns t r a i nt s   T h e s e  c o n s t r a i n t s  a r e  i m p o s e d   o n  r e l e v a n t   v a r i a b l e s  t o  e n s u r e  t h a t  t h e y   s a t i s f y  p h y s i c a l  l i m i t s  o f     t he   de vi c e s .   A c t i ve   a nd   r e a c t i ve   p ow e r   s up pl i e by   e a c h   ge ne r a t or   a nd   ge ne r a t or   vol t a ge s     a r e   l i m i t e d   t o   i t s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 87 08   In t   J   E l e c   &   C om E n g,   V o l .   10 ,   No .   4 ,   A ug us t   20 2 :    38 98 -   391 0   3 904   m a xim u m  a nd  m i nim u m  va lue .   W h er e,  g e n er at o r  act i v e  p o w er  ( P gi ),   re a c t i v e  p o we r ( Q gi )   a nd v ol t a ge   m a gni t ude s   ( V gi ).           ( ) ,                                               ,     ( 35 )           ( ) ,                                             ,     ( 36 )                                                     ,     ( 37 )     T r a n s f o r m e r   t a p s   s e t t i n g ,   t k ,   h a v e   m i n .   a n d   m a x .   s e t t i n g   l i m i t s   a r e   s t a t e d   a s :                                                                       ,   ( 38 )     S e c u r i t y  l i m i t s :  T h e s e  c o n s t r a i n t s  i n c l u d e  t h e  l i m i t s  o n  l o a d   b u s ;   v o l t a g e  m a g n i t u d e s   ,  a n d b r a n c h f low     l i m i t s   t h e y   a r e   s t a t e d   a s ,           E ( )                                         , i N B     ( 39 )       ( )                                                                                 , i N L     ( 40 )     T h e   s e t t i n g   p a r a m e t e r s   f o r   F A CT S   c o n t r o l l e r   a r e   r e s t r i c t e d   b y   t h e i r   l i m i t s   a s   f o l l o w :       0 . 8    0 . 2                                             ,    ( 41 )       1 0 0   M V Ar   Q i S VC 1 0 0   M V Ar           , i N S VC   ( 42 )     T h l o ad   f act o r       i s   c o n t r o l l e d   b y   i t s   b o u n d a r i e s   a s :       1   ( 43 )     5. 3. 3.   A   c o ns t r a i nt   ha ndl i ng   t e c hni q ue   I n  o r de r  t o e f f i c i e nt l y  ha n dl e  t he  c o ns t r a i nt s ,  a  c o ns t r a i ne d  d om i na nc e  c o nc e pt  i s   us e d i n  t hi s     pa pe r   [ 28 ] .   T h e   s o l u t i o n   o f   t h e   c o n s t r a i n t     d o m i n a t e   t h e   s o l u t i o n   o f   t h e   c o n s t r a i n t   ,   i f   a ny   of   t he   f ol l owi n g   c o n d i t i o n s   i s   a c h i e v e d :       Bo t h   s o l u t i o n s     a n   a r e   f e a s i bl e   s ol ut i ons ,   a n s ol ut i o   d o m i n a t e s   s o l u t i o n   .       S o l u t i o n     i s   f e a s i b l e   a n d   s o l u t i o n     i s   n o t .       Bo t h   s o l u t i o n s     a nd     a r e   i nf e a s i bl e ,   b ut   s ol ut i on     h a s   a   l e s s e r   c o n s t r a i n t   v i o l a t i o n .   I n   t hi s   s t udy ,   t he   ove r a l l   c o ns t r a i nt s   vi ol a t i o c a b c o n s i d er e d   as :       = .   = 1 + .  = 1     ( 44   )   ,  i s  t h e  f a c t o r  i n d i c a t i n g   v i o l a t i o n  l i m i t s ,             a r e  a s s oc i a t e d t o t he  l i ne  l oa di ng  a nd  t h e  l i n e s     v o l t a g e   l e v e l .        =                             1                               ; ( )         1   (  )  .          ; ( ) >     ( 45 )       =               1                   ;     1 . 1   ( ) 0 . 95       [ μ   ( 1   ( ) ]                             ;   ( 46 )       w h e re   ( )   a nd  .   ar e t h e e x p ect ed  ap p a r en t   p o w e r  a n d  t h er m al  l i m i t  g en er at ed   b et w ee n  b u s es     p   a n d q.   Υ   an d   µ  ar s m al l   p o s i t i v co n s t an t   [7 ] .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   E l e c   &   C om E n g     I S S N 208 8 - 87 08       A   p r o b a b i l i s t i c   m u l t i - ob je c tiv e   ap pr oa c h   fo r   F A CT S   d e v i c e s   a l l o c a t i o n   wi t h   ( M.   E L -   Az a b )   3 905   6.   S O L UT I O N   AP P RO AC H   6. 1.     Mu l ti - o b j ect i v p a r t i cl s w a rm  o p t i mi z a t i o n     T h e   b a s i c   p a r t i c l e  s w a r m  o p t i m i z a t i o n  a l g o r i t h m  i s  d e v e l o p e d  e x p l o i t i n g  s o c i a l  m o d e l   s i m u l a t i o n s .   T he   m e t hod  i s   de ve l ope w i t i ns pi r a t i o f r om   f l oc ki n o f   bi r ds   a n s c h o ol i ng  o f   f i s h.   T he   P S O   m e t hod  wa s   f i r s t  d e s i g ne d t o s i m ul a t e  be h a vi o r  o f   bi r ds   s e a r c hi ng  f or   f oo d i n a  b o un de d  a r e a .  A s i ngl e   bi r wo ul d f i nd   f o o d  t h r o u g h  s o c i a l  c o o p e r a t i o n  w i t h   o t h e r   b i r d s  i n  t h e  f l o c k ,  i . e . ,   w i t h   i t s  n e i g h b o r s .   T h e   p a r t i c l e  s w a r m   opt i m i z a ti on a l go r i t hm  w i t h dy na m i c  ne i gh b or h oo d t o pol ogy   f o r  e v e r y  pa r t i c l e  ( i = 1 , 2 , . . , N )   c an  b d es cr i b ed   as   [ 29 ] .             ( + 1 ) = [     ( ) +   1     ( )     ( ) + 2     ( )     ( ) ]     ( 47 )         ( + 1 ) =   ( + 1 )     ( 48 )       w h er   ( )   i s   t h e   p o s i t i o n   o f   i   t h   p a r t i c l e   a t   t i m e   t ,     ( )     i s   t he   be s t   p os i t i on   a c hi e ve by   t he   i t h   p a r t i c l e  u n t i l  t i m e  t ,     ( )   i s   t he  b e s t  pos i t i o n a c hi e ve d by   i t h   p a r t i c l e  a n d  i t s  n e i g h b o r s  u n t i l  t i m e  t ,     ( ) i s  t h e  r a t e   o f   p o s i t i o n  c h a n g e  ( v e l o c i t y )   o f  t h e   i t h   p a r t i c l e  a t  t i m e   t ,  a nd   N   i s  t he   nu m be r  of   p a r t i c l e s  i n  t h e  s w a r m .  T h e  c o e f f i c i e n t s   1   ( )   [ 0   , 1   ]     a nd   2   ( )   [ 0   , 2   ]    ar n - di m e ns i o na l   u n i fo rm  v e c t o r s  w i t h   r a n d o m  d i s t r i b u t i o n  r e f e r r e d  t o   a s  s o c i a l  a n d  c o g n i t i v e  l e a r n i n g  c o e f f i c i e n t s ,   r es p ect i v el y .   T h ey   d et e r m i n t h e r el at i v s i g n i f i can ce   o f   s o ci al   an d   co g n i t i v co m p o n e n t s .     6. 2.     P r i nc i pl e s   o f   M O P SO   T he  M O P S O i s  a n e xt e n s i o n o f  o r i gi na l  P S gi ve by   [ 30 ] ,  t ha t  i s  c a pa bl e   of   ha ndl i n g m a ny   ob je c t i ve   f unc t i ons  i one  r un . i n M O P S O  ,   p os i t i on  u pda t e   a nd  ve l oc i t y  u pda t e  e q ua t i on s  ke e on  s a m e  a s   i n   ( 4 7)  a nd  ( 4 8)  i n   P S O .   A l l  t h e p ar am et e r  d ecl ar e d  ar e al s o  s a m ex cl u d i n g  t h e  o b j ect i v e f u n ct i o n .     T he  c om pa r i s on  of   P S O w i t h ot he r  he u r i s t i c  a l gor i t hm s   m a ke s  t he  o b vi o us  c o nc e pt  un de r  c o ns i d e r a t i on    a  P a r e t o  s e t  r a nki ng  p r oc e d ur e  c o ul be  t he   s t r a i ght   w a y  t o  de ve l o p t he  s c he m e  t o e xpl oi t  t he  m ul t i - o b j e c t i v e   opt i m i z a ti on p r o bl e m s .  T he  hi s t or i c a l  n ot a t i on o f  o pt i m um  c a ndi da t e s  obt a i ne d by   a  pa r t i c l e  c ou l d be   ha n dl e d t o ke e p n o n - dom i na t e d c a n di da t e s   ge ne r a t e d i n t h e  pr e vi o us  i t e r a t i ons .   B y  us i n g of  gl oba l  a tt r a c ti on  s t r a t e g i e s  unde r  c ons i de r a ti o n a  hi s t or i c a l not a t i on f ound no n - d om i n a t e d c a ndi da t e s  w oul d put  t hr ou g h   co n v er g en ce ch ar act er i s t i i n t o   g l o b al l y  n o n - do m i na t e s ol u t ions .  T he   opt im i z a ti on pr obl e m   i s   a   m u l ti - obje c ti ve   opt i m i z a ti on  w hi c h wa s  c o ns i de r e d a s  a n e f f e c t i ve  m e t ho d t di s c ove r y  t he   opt i m a l  s ol ut i on  be t w e e di f f e r e nt  o bje c t i ve s .  T he   d e t a i l e d pr oc e d ur e s   f o r  f i ndi ng t he  be s t  s ol ut i o ns   by  o pt im a l  P a r e t o s e t  a r e   i nt r o d uc e d   i F i gu r e   2.     6. 3.     B es t   c o mp r o mi s s o l u t i o n   (B C S   A s  s o o n a s  t he  P a r e t o i de a l  gr o u p i s  got ,  i t   i s  c o m m ons e ns e  t o i n di c a t e  s i ngl e  s ol u t i on f r om  a ll   s o l u t i o n s  t h at  m eet  a f ew  m e an s  t o  s o m e ex p a n d s .   F u zzy  d eci s i o n - m a ki ng a p pr oa c h i s  i nt e nd e d t o s e pa r a t e     t h e  BCS .   F o r  t h i s  o p t i m i z a t i o n   d u e  t o  t h e  i n accu r at e n at u r o f   t h e d eci s i o n - m a ki ng pr o c e s s   i nvol ve d,  t he   i t h   obje c t i ve   f unc tion    i s  de not e by   a   m e m be r s h i f unc t i on    s p eci f i ed   as   [ 31] .         =   1                                           , ,   , ,               , < < , 0                               ,   ( 49 )     w h er e,   ,     a nd  ,   ar e t h m ax i m u m  an d   m i n i m u m  v al u e  o f  t h e i t h   obje c ti v e  f unc t i on a m ongs t  a ll   non - dom i na te d s ol uti on,  r e s pe c ti ve ly .  F or  i ndi vi dua lly non - d om i na te d s ol uti on  k ,  t he  c or r e s p ondi n g   m e m be r s h i f unc t i on    i s   co n s i d er ed   as :       =    = 1  = 1 = 1   ( 50 )     w h e re   m   i s  t he  num be r  of  n on - dom i na t e d s e t ,  by  us i ng  F uz z y  r a n ki n g   m e t hod,  t he  B C S  f r om  pa r e t o f r on t   s o l u t i o n s   ca n   b s el ect ed   a nd   t he   be s t   s ol ut i o i s   t he   va l ue   wi t hi g he s t     .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 088 - 87 08   In t   J   E l e c   &   C om E n g,   V o l .   10 ,   No .   4 ,   A ug us t   20 2 :    38 98 -   391 0   3 906       F i gu r e   2.     F l ow c h a r o f   t h e   pr opo s e MO P S O   a lgor ith m       6. 4.     P r op os e d   s ol u t i on   f or   t h e   F A CT S   al l oc a t i on   p r o b l e m   T h e   o p t i m a l   a l l o c a t i o n   o f   T CS a n d   S V c o n t r o l l e r   i s   e x p r e s s e d   a s   h y b r i d   c o n t i n u e s - d i s c r e t e   M O P .   T he  c om pl e t e   pr o bl e m   i s  pl a nne d a s  t w o l e ve l s .   I n t he   up pe r  l e ve l  t he   M O P S O  l o o f o r  t he   be t t e r  s ol ut i o n   t hr ou g h a  num be r   of  f e a s i bl e  s ol ut i o ns ,  t g e t  t he  l oc a t i on a nd  r a t i ng  of  F AC T S  c o nt r ol l e r  a n d t he  r e s u l t  of     t he  f i r s t  l e ve l  i s  pr oc e e de d t o  s e c on d l e ve l .   I n t he  s e c on d l e ve l  t he  ( 2 P E M + 1)  i s  pl a n n e d f or  t he  s ol u t i on o f     t h e P O P F   p r o b l e m s ,  w h i ch  a r e es s en t i al  f o r   t h e es t i m at e o f  t h e f i t n es s   f u n ct i o n  f o r  each   p a r t i c l e  o f  t h e   P S O .   T he   f l o wc ha r t   of  t he   pl a n ne d  a p pr oa c h i s  a ppe a r e d i n  F i g ur e .  2 .  T he  s t e by  s t e s t r a t e gy  o f  t he  p r o pos e d   (M OP S O   2P E M )   i s   e xpl a i n e be l o w .   S t e p   1   :   E n t er   t h d at o f   t h p o w e r  n et w o r k ,   w i n d  d at an d   P S O   p a r am et er s .   S t e p   2   :   S e t   t h e   l o c a t i o n   a n d   r a t i n g   o f   F A CT S   c o n t r o l l e r   a s   a   d e s i g n   v a r i a b l e .   S t e p   3   :   I ni t i a l i z e   t he   p op ul a t i on   a s   i n di c a t e by   n u m be r   of   de s i gn   pa r a m e t e r s   a nd  po p ul a t i on  s i z i ng .   S t e p   4   :   F o r  each  i n d i v i d u al  u p d at e t h e b r a n ch  d at a f o r  T C S C ,  bu s   d a ta  f or  S V C  a nd  r un n i ng   t he  p r o ba bi l i s t ic  l oa f l o us i ng  2P E M  m e tho d t o  e s t i m a te  t he  va l ue   of   ob je c t i ve   f u nc t i on s   f o r   eac h   p ar t i cl e.   S t e p   5   :   A p pl y   c o ns t r a i nt   ha n dl i ng   t e c hni que .   S t e p   6   :   E x a m in e   f or   the   no n - dom i na t e r e s ul t s   a n s t or e   t he m   i t he   e xt e r na l   a r c h i ve .   S t e p   7   :   U p da t e   t he   ve l oc i t y   a nd   p os i t i on  o f   po p ul a t i on .   S t e p   8   :   C om put e   t he   f i t ne s s   va l ue   o f   ob je c t i ve   f unc t i ons   f or   e a c h   i ndi vi d ua l   u s i n P E M .   S t e p   9   :   E x a m in e   f or   the   no n - dom i na t e s ol ut i o ns   a n up da t e   t he   a r c hi ve .   S t e 10   :   I f   t h e   f i n i s h e d   c r i t e r i o n   i s   g o t ,   t he n   g t ne x t   s t e e l s e   go   t s t e 7.   S t e 11   :   A s s e s s   t h e   e x p e c t e d   o b j e c t i v e   f u n c t i o n   & s i z e   a n d   l o c a t i o n   o f   F A CT S   c o n t r o l l e r .   S t e 12   :   A pp ly  F u z z a p pr o a c h.   S t e 13   :   S to p.       7.   S I M U LA TI O N   R ES U LTS   To   e xc us e  t he  e f f i c i e nc y  o f   t he  pl a n ne d m e t ho d w a s  t e s t e d o n a  m odi f i e d I E E E   3 0 - b u s sy st e m ,   w hi c h c o ns i s t s  of  3 bus e s  a nd i nc l u de  s i ge ne r a t o r s .  B u s  1 i s  t he  s l a c k  bus .  T he   ne t w or k ha s  4 1 b r a nc he s   a nd  t r a ns f o r m e r s .   T h n et w o r k   h as   t o t al   r eal   an d   r eact i v e   l oa of   28 3. 4M W   a n 1 2 6. M V Ar ,   r e s pe c t i ve l y .     A l l  d at a w er t ak en  as   p er - u ni t  va l ue  a nd t he  ba s e   va l ue   w a s  1 0 0 M V A.  T he  i ni t i a l  ope r a t i n g s e t t i ngs   o f     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt   J   E l e c   &   C om E n g     I S S N 208 8 - 87 08       A   p r o b a b i l i s t i c   m u l t i - ob je c tiv e   ap pr oa c h   fo r   F A CT S   d e v i c e s   a l l o c a t i o n   wi t h   ( M.   E L -   Az a b )   3 907   t he  s y s t e m  a r e  gi ve by   [ 32 ,  33]   . T he r e  a r e  t w va r i a bl e  s pe e d wi nd  f a r m s  c onne c t e d  a t  bus  1 4 a nd  19  a s   s ho w n i F i g ur e  3.   E a c f a r m  ha s   2 4 i de nt i c a l  wi n d t u r bi ne s  w i t h t he  n om i na l  c a pa c i t i e s  e qua l  t o 1 . 5  M W  a t   p.   f = 1 .  T he   p a r a m e t e r s  of   w i n d f a r m s  a r e  gi ve n a s  f ol l ow:   N E G  M i c on  1 5 00/ 64   w i n d t u r bi ne ,   S c a l e   p ar am et er   C =8 . 9 4 9   m / s ;   S h ap p a r am et er   K =2 . 2 3 1 ;   V i = 3   m / s ec,   V r   =1 6   m / s ,   V o   = 25   m / s ,   a n P = 1. 5   MW .           F ig ur e   3 .   Mod if ie d   I E E E   30 - b u t e st   sy st e m       Ca s e   1 :   w i t h o u t   F A CT S   c o n t r o l l e r   F i r s t ,   a s s u m e   t h a t   F A CT S   c o n t r o l l e r   h a s   n o t   b e e n   i n s t a l l e d   a n d   t h e   l o a d   f a c t o r   λ f   i s  p e r m i t t e d   i n     t h e   c e rt a i n  o f [1 ,   1 . 5 ] .   A d d i t i o n a l l y ,  t h e i s s u e i s  m an ag ed  as  a M O P  i s s u e a n d  ex p ect ed   p o w er  l o s s es  an d   s y s t e m  l o ad ab i l i t y  ar e o p t i m i zed  ar e s t r eam l i n ed  at  t h e s a m e t i m e u s i n g  M O P S O .   T he  obt a i ne r e s ul t s  a r e   s hown  i F i gur e   4,   ha s   a r c hi v e   m e m b e r   of   t he   s ol uti ons   got   i ns i de   t he   s e c ur i ty   l im it s.   A m o n g s t   t h e   P a r e t o - i d eal   gr o up ,  t h r e e   of  t he  s ol ut i o ns ,   w hi c ha ve  t he  be s t  s y s t e m  l oa da bi l i t y ,   M S L ,  (F 1 ),   b e s t  re a l  p o w e r  l o s s e s   (F 2 )   an d  t h e ( B C S )  as   i l l u s t r a t e   f r o m  t he  P a r e t o f r ont  a s  s ho w n i n F i g u re   4.   A l s o,  t he   va l ue s   o f  t he s e  s ol ut i o n a r e   s ho w n i n T a bl e  1.   W e  c a c onc l ude  f r om  t hi s  r e s ul t  t h a t  w he n t he   u nc e r t a i nt y  o f   wi n d f a r m  out put  i s   c o ns id e r e d ,  t he  s ys te m   l o a d a b i l i t y  i s   i m p r o v e d ,  t h e  l o a d  f a c t o r  λ f   i s  e nha nc e d f r om  1.   0 t o 1 . 0 p. u,  a nd   t h ex p ect at i o n   o f   r eal   p o w e r   l o s s es   i s   i n c r eas ed .           F ig ur e   4.   A r c hi ve   m e m be r   i t w o   o b je c t i ve   f unc t i o ns   wi t h o ut   F A C T S   de vi c e s       T a b l e   1.   C or r e s po n di n be s t   ob je c t i ve   f unc t i on  w i t h out   F A C T S   de vi c e s   C as es   µ  [ L o sse s]  M W     p .u   B es t F1   6. 567   1. 28   B es t F2   3. 15   1. 02   BCS   3. 85   1. 09   B as e cas e   4. 07   1 .0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.