I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   201 9 ,   p p .   4 5 9 8 ~4 6 0 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 6 . p p 4 5 9 8 - 4609          4598       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   Active an d   reacti v e po w er f lo w   m a na g e m en t  in  pa ra llel  trans m iss io n l ines  using  s tatic  serie s co m p ensa tion (S SC)   w ith  energy  stora g e        M o ha m m e d Y.   Su li m a n   Co ll e g e   o f   T e c h n ica l  En g in e e rin g ,   No rt h e rn   T e c h n ica l  Un iv e rsity ,   I ra q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 4 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A p r   17 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   J u n   26 ,   2 0 1 9       T h e   p o w e r  f lo w   c o n tro ll e d   i n   t h e   e lec tri c   p o w e r  n e tw o rk   is  o n e   o f   th e   m a in   f a c to rs  th a t  a ff e c ted   th e   m o d e rn   p o w e r  s y ste m s  d e v e lo p m e n t.   T h e   S tatic   S e ries   Co m p e n sa ti o r  w it h   sto ra g e   e n e rg y ,   is  a   F A C T S   p o w e r f u l  d e v ice   th a t  c a n   c o n tro l  th e   a c ti v e   p o w e r   f lo w   c o n tro l  o f   m u lt ip le  tran sm is sio n   li n e s  b ra n c h e s.  I n   t h is  p a p e r,   a   sim u latio n   m o d e l  o f   p o w e r  c o n tr o l  u sin g   sta ti c   se ries   c o m p e n sa to r  w it h   p a ra ll e l  tran sm issio n   li n e s  is  p re se n te d .   T h e   c o n tr o l   s y ste m   u sin g   a d a p ti v e   n e u ro - f u z z y   lo g ic   is  p ro p o se d .   T h e   re s u lt s  sh o w   th e   a b il it y   o f   sta ti c   se ries   c o m p e n sa to r   w it h   sto ra g e   e n e rg y   to   c o n tro l   th e   f lo w  o f   p o w e rs  c o m p o n e n ts  " a c ti v e   a n d   re a c ti v e   p o w e r"   in   th e   c o n tro ll e d   li n e   a n d   th u s t h e   o v e ra ll   p o w e r  re g u late d   b e tw e e n   li n e s.   K ey w o r d s :   A N FIS   D - q   th eo r y     E S    F A C T S    SS C     Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  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 l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h a m m ed   Y.   Su li m an ,     C o lleg e  o f   T ec h n ical  E n g i n ee r in g ,   No r th er n   T ec h n ical  U n i v er s it y ,   Mo s u l,  I r aq .   E m ail:  m o h a m m ed . y a h y a @ n t u . ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e  p o w er   f lo w   co n tr o l  i m p o r tan ce   h as  b ec o m e  m o r e   ev id en t  w i th   d er eg u latio n   an d   co m p e titi v e  en v ir o n m e n t  i n   th e  p o w er   n et w o r k s .   Der eg u latio n   i s   th e  o p en in g   u p   o f   a  s er v ice  o r   p r o d u ct  to   co m p etitio n .   T h is   p er m i ts   t h e  en d   cu s to m er s   to   s elec t  th e ir   s er v ice  o f   e n e r g y   p r o v id er   [ 1 ] .   T h e  f lo w   o f   ac tiv e  an d   r ea cti v e   p o w er   in   a n   in ter co n n ec ted   s y s te m ,   t h at  tr a n s f er   th r o u g h   t h e  tr a n s m is s io n   li n es   ar e  g o v er n ed   b y   th e  m a g n it u d e  o f   th e  s en d i n g   an d   r ec eiv in g   en d   v o lta g es  an d   p h ase  an g le  b et w ee n   t h ese  t w o   en d   v o lta g es  an d   in d u cta n ce   o f   t h e  li n e  [ 2 ] .   T h e  li m its   o f   p o w er   tr an s f er   in   th e  tr a n s m is s io n   li n es  ca n   b e   s p ec if ied   b y   t h r ee   m ai n   asp ec ts   [ 3 ] :   a.   Un co n tr o lled   th e  le v el  o f   p o wer   f lo w .   b.   T h e  lev el  o f   Stab ilit y   a n d   t h is   is   d u e  to   t h e  li m i tatio n   i m p o s ed   b y   t h e  r eg u l at io n s   f o r   a  s ec u r e  a n d   th e  d y n a m ical  s tab le  o f   p o w er   tr an s f er .   c.   T h er m al   li m i t d u e  to   tr an s m i s s io n   lin e  p h y s ical  li m itatio n .     A t   a  p ar ticu lar   ti m e,   t h er e  ar e  a  ce r tain   p o w er   f lo w   a m o u n t  a n d   d ir ec tio n   t h at  n ee d ed   to   b e  in cr ea s ed   o r   d ec r ea s ed   to   th e  d es ir ed   l ev el  a n d   d esire d   p at h s   d ep en d in g   o n   th e   co n s u m er   d e m an d .   A t   t h is   in s ta n ce ,   th e  ab ilit y   f o r   co n tr o llin g   t h e   f lo w   o f   p o w er   is   i m p o r ta n t.   Usu all y ,   th i s   is   i m p le m en te d   b y   m ec h an ical l y   co n tr o lled   d ev ices,  lik e  tap   c h an g er ,   p h ase  s h i f ti n g   tr an s f o r m er s ,   ca p ac ito r s   an d   in d u cto r s   b an k s .   Ho w e v er ,   th e  d is ad v a n tag e  o f   th ese   d ev ices  ar e  s lo w   r esp o n s e  r ea ctio n   th at  n ee d ed   d u r in g   d is t u r b an ce s .     T h e  d ev elo p m e n t  i n   p o w er   elec tr o n ics  s w i tch in g   d ev ice s   h av e  p r o v id in g   a  f aster   r es p o n s e  co m p ar ed   to   th e  co n v e n tio n al  t h e  m ec h an ic al  t y p e s ,   a n d   also   n ee d s   le s s   m ai n te n an ce   [ 4 ] .   T h e  F AC T S  ( Flex ib le   A C   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       A ctive   a n d   r ea ctive   p o w er flo w   ma n a g eme n t in   p a r a llel tra n s mis s io n   lin es  …  ( Mo h a mme d   Y.  S u lima n )   4599   T r an s m is s io n   S y s te m )   d ev ice s   d ev elo p m e n t   h a s   s tar ted   w i th   t h e  g r o w i n g   ca p ab ilit ies  o f   p o w er   elec tr o n ic   d ev ices f o r   h ig h   p o w er   r ati n g s   b ee n   m ad e  av ailab le  i n   co n v e r ter s   w it h   lo w   s w i tch in g   lo s s e s .   F A C T S  d ev ice s   ca n   b e  d iv id e d   in to   2 - g r o u p s   w h ic h   ar e  co n v er ter   an d   No n -   co n v er ter   b as ed   FAC T S  co n tr o ller .   No n - C o n v er ter   t y p e  is   co n tai n   T h y r is to r - co n t r o lled   s er ies  ca p ac ito r   ( T C SC )   an d   Static  Var   c o m p e n s ato r   ( S VC )   w h ic h   h av e  o f   ab s o r b in g   o r   g en er ati n g   r ea cti v e  p o w er   w it h   u s e   t h e  ac   r ea cto r s   an d   ca p ac ito r s .   W h ile  C o n v er ter   F A C T S  g r o u p   co n tain   SS C ,   ST A T C OM ,   I P FC   an d   UP FC   th e s e  d ev ice s   ca p ab ilit y   o f   in d ep en d e n tl y   c o n tr o ls   th e  r ea cti v e  an d   also   a c tiv e  p o w er   f lo w   in   t h e  li n e  [ 5 ] .   T h e  tr an s m i tted   p o w er   th r o u g h   t h e  li n e  is   a  f u n ctio n   o f   th e,   t h e  s e n d in g   an d   r ec eiv in g   en d   v o lta g e s   m a g n itu d e,   p h ase  a n g le   ( lo ad   an g le)   an d   tr an s m is s io n   lin e  i m p ed an ce .   T h e  d is tr ib u te d   p o w er   i n   tr an s m is s io n   li n e s   s y s te m   d ep en d s   o n   th e  i m p ed an ce   o f   th e  lin e s   i n   t h e  s y s te m .   T h e  Sta tic  Ser ies   C o m p e n s ato r   ( SS C )   is   a   m e m b e r   o f   2 nd   g e n er atio n   o f   FAC T S  w h ic h   u s e  th e  co n ce p t  o f   s y n ch r o n o u s   v o lta g e   s o u r ce   co n v er ter   ( VSC )   f o r   g iv i n g   a  u n iq u e l y   co m p r e h en s iv e  ab ilit y   f o r   tr an s m i s s io n   li n e  co n tr o l  [ 6 ] .   T h e  SS C   w i th   e n er g y   s to r ag e  ( E S)  is   ab le  f o r   co n tr o llin g   s elec ti v el y   o r   s i m u lta n eo u s l y   all  t h e  e f f ec t in g   p ar a m eter s   to   th e  p o w er   f lo w   i n   th e  tr a n s m i s s io n   s y s te m .   A lter n ati v el y ,   SS C   a b le  to   co n tr o l  in d ep en d e n tl y   f lo w   o f   b o th   ac ti v e  p o w er   a n d   r ea ctiv e  p o w er   in   co n tr o lled   tr an s m is s io n   lin e   [ 7 ] .   SS C   is   s er ies  co n n ec ted   w it h   a  tr an s m i s s io n   li n e  a n d   co n s tr u ct   o f   a  t h r e e   p h ase  b r id g e  in v er ter   w h ich   is   co n tr o lled   b y   th e  S SC   co n tr o ller   to   in j ec t  a  th r ee - p h ase  s y n c h r o n o u s     v o ltag e  [ 8 ] .   SS C   o p er ates  b y   ad d in g   a  co n tr o lled   v o ltag e  o f   v ar iab le  m a g n it u d e  an d   p h ase   an g le  at  t h e  p o w er   s y s te m   f r eq u en c y   ( V pq )   a s   s h o w n   i n   F ig u r e  1 .   S SC   ca n   o p er ate  in   t w o   m o d es   r ea ctive   co m p en s a tio n   an d   lo a d   a n g le  co n tr o l   d e p en d in g   o n   t h e  r ef er e n ce   s i g n al  li n e  cu r r e n t  o r   p h ase  v o ltag e   [ 9 ] .   I n   th i s   p ap er   SS C   o p er ate  as  a  lo ad   a n g le   co n tr o l  b y   tak i n g   th e   p h a s e  v o ltag e  a s   a  r e f e r en ce   f o r   i n j ec tio n ,   t h is   d o n e  b y   k ep t  th e   in j ec ted   v o ltag e   p h ase   a n g le   ( γ )   in   q u ad r atu r e  p h a s e  s h i f t   w it h   t h e  s y s te m   p h ase  v o lta g e  i n s te ad   o f   t h e  c u r r en t.   C o n s eq u en tl y ,   S SC   i s   co n tr o l  th e  p h a s e  an g le  " lo ad   an g l e"   b etw ee n   s e n d in g   en d   a n d   r ec eiv in g   e n d s   o f   tr an s m is s io n   s y s te m .   T h e  ac tiv e  an d   r ea ctiv e  p o w er   f lo w   ca n   b e  r eg u la ted   b et w ee n   th e  t w o   en d s   o f   tr an s m is s io n   s y s te m   b y   co n tr o llin g   SS C   i n j ec ted   v o ltag e  m a g n i tu d e  an d   p h a s e  an g le:     V pq = | V pq | < ±     ( 1 )       T r a n s m i s s i o n   L i n e V A V B V C P & Q i s C o n t r o l l e d   bus C o n t r o l l e d   TL Load r e f q r e f P V ol t ag e   S ou r c e   I n ve r t e r E n e r gy  S t or ag e C on t r ol p q p V pq   = V pq s i n ( ω t + γ )     Fig u r e  1 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   SS C   an d   th e  p h aso r   d iag r am   o f   i n j ec ted   v o ltag e       Fro m   F i g u r e  1 ,   th e   ac ti v e  a n d   r ea ctiv e  p o w er   f lo w   i n   co n tr o lled   tr an s m is s io n   s y s te m   a f te r   in j ec t  t h e   co n tr o llab le  v o ltag e  ( V pq ):     = s in ( ± )     ( 2 )     An d :     = 2 − c os ( ± )   ( 3 )     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 .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 5 9 8   -   4 6 0 9   4600   W h er e  V C   is   th e  co n tr o lled   b u s   v o ltag e  a n d   γ   th e  p h ase  an g l e  o f   th e  in j ec ted   v o ltag e,   V B   i s   th e  r ec eiv i n g   en d   v o ltag e  a n d   X   is   th e  r ea cta n ce   o f   tr an s m i s s io n   l in e .   F ig u r e  2   s h o w s ,   co n n ec t  o f   SS C   in   s er ies  w it h   th e  o n e  o f   p ar allel  tr an s m i s s io n .   T h e  SS C   i n   i n j ec t  a  co n tr o llab le  v o lt ag e  s o   t h at  th e  ac tiv e   an d   r ea ctiv e  p o w er   ad d   o r   s u b tr ac t  w it h   th e  p o w er   f lo w   i n   th e  co n tr o l  tr an s m i s s io n   lin e   an d .   T h e  r eg u lated   lin e  p o w e r s   ca n   b e  ac h iev ed   w it h   a n y   p r o p o r tio n s   w a n ted .     Lo a d V B V pq DC - L i n k ( S t o r a g e   E n e r g y ) 2 R                  2 L 1 R                  1 L V A V C p 1 & q 1 p 2 & q 2     Fig u r e  2 .  I n s er tin g   S SC   w it h   S E   in   tr an s m i s s io n   li n e       2.   M O DE L L I N G   AND  CO N T RO L     SS C   SS C   in j ec ts   a   s in u s o id al  co n tr o llab le  v o lta g e  ( d ep en d in g   o n   f r eq u en c y   o f   s w itc h i n g   d ev ices   an d   co n f i g u r atio n   o f   th e  i n v er ter )   w it h   v ar iab le  a m p li tu d e  [ 1 0 ] .   SS C   ab le  to   o p er ate   in   p h ase  s h i f t  r eg u lato r   an d   e m u late  as  a  co n tr o ller   o f   p o w er   f lo w   [ 1 1 ] .   VSI   ( Vo lta g e  So u r ce   I n v er ter )   is   S SC   h ea r t  th a t  is   f ee d ed   f r o m   an   en er g y   s to r ag e  " ex ter n al  D C   lin k " ,   th e  SS C   v o ltag e  V pq   h a s   2 - p ar a m eter s   t h e  a m p lit u d e  ( 0 <V pq <V pqm ax   a n d   p h ase  an g le  ( 0 <γ <3 6 0 0 )   as sh o w n   i n   F i g u r e  3 .   A d d itio n   ac t iv e  an d   r ea ctiv e  p o w er .       v C v B v A v pq δ γ   γ     Fig u r e  3 .  Vec to r   d iag r am        =  s i n ( )   ( 4 )      = −   ( )   ( 5 )     T h e  to tal  ac tiv e  an d   r ea ctiv e  p o w er   in   tr a n s m i s s io n   l in e  2   ar e:     = 2 ±    ( 6 )     = 2 ±      ( 7 )     Dep en d in g   o n   ( 6 )   an d   ( 7 )   t h e   ac tiv e   a n d   r ea ctiv e   p o w er   ca n   b e  r e g u lated   b y   ad d in g   o r   s u b tr ac tin g   th e  in j ec tio n   p o w er 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       A ctive   a n d   r ea ctive   p o w er flo w   ma n a g eme n t in   p a r a llel tra n s mis s io n   lin es  …  ( Mo h a mme d   Y.  S u lima n )   4601   3.   ACTI VE   AN D  RE A CT I VE   P O WE R  M E ASURIM E NT   D - q   t h eo r y   w a s   ap p lied   f o r   m ea s u r in g   p o w er   co m p o n en t s   ( ac tiv e   p o w er   &   r ea ctiv e   p o w er ) .   I t  i s   b ased   o n   " ti m e - d o m a in "   also   v a lid   f o r   o p er atin g   s y s te m   i n   " s tead y - s tate " '   an d   in   " tr an s ien t  s tate " ,   an d   ca n   ap p lied   f o r   g en er ic  w a v e f o r m s   o f   c u r r en t  a n d   v o lta g e  i n   p o w er   s y s te m   [ 1 2 ] .   T h e  s i m p li cit y   ca lc u latio n s   i s   an o th er   ad v a n tag e  o f   t h i s   th e o r y ,   w h ich   i n cl u d e  alg eb r aic  ca lcu latio n   in   ex c ep t  t h e  r eq u ir ed   f o r   s ep ar atin g   th e  alter n ated   an d   m ea n   v a lu es  o f   p o w er   co m p o n e n ts   ca lcu latio n   [ 1 3 ] .   T h e  d - q   t h eo r y   i m p le m e n ts     “ p ar k   tr an s f o r m atio n ”  to   tr an s f o r m   t h e  abc   co o r d in ates  ( s tati o n ar y   co o r d in ate)   to   ( th e  r o tatin g   co o r d in ates)   o r   dq   co o r d in at es  [ 1 4 ] .   T h ese  tr a n s f o r m atio n   is   u ti lized   f o r   cu r r en ts   an d   v o lta g es  in   ti m e  d o m ai n   as  a  s tan d ar d   f r a m e  t h i s   m ea n   ( v a,   vb   a n d   v c)   is   as f o llo w s :     [ 0 ] = 2 3 [         c os ( ∅ ) c os ( ∅ − 2 3 ) c os ( ∅ + 2 3 ) − s in ⁡ ( ∅ ) − s in ⁡ ( ∅ − 2 3 ) −  ( ∅ + 2 3 ) 1 2 1 2 1 2 ]         [ ]     ( 8 )     [ 0 ] = 2 3 [         c os ( ∅ ) c os ( ∅ − 2 3 ) c os ( ∅ + 2 3 ) − s in ( ∅ ) − s in ( ∅ − 2 3 ) −  ( ∅ + 2 3 ) 1 2 1 2 1 2 ]         [ ]     ( 9 )     ∅ = (  + )     ( 1 0 )     W h er e  ( ∅ )   is   t h e  p h a s e  s h i f t b et wee n   t h e  r o tatin g   a n d   f i x ed   co o r d in ates i n   ti m e  d o m ain ,   a ls o   ( θ)   is   p h ase  s h if t  b et w ee n   th e  v o ltag e  a n d   lo ad   cu r r en t [ 1 5 ] .   T w o   p o w er   co m p o n en ts   co m p e n s ated   ca n   b e  ca lcu lated   b y :     = +   ( 1 1 )     = −     ( 1 2 )       4.   CO NT RO L   SCH E M E   O F   CO M P E NSAT O R   Fig u r e  4   s h o w s   th e  co n tr o l  s ch e m e  o f   co m p en s a to r .   T h e  v o ltag e s   an d   cu r r en t s   ( th r ee   p h ase)   ar e   m ea s u r ed   an d   f o r   eli m in a tin g   th e  n o is e  " h i g h   f r eq u en c y   co m p o n en ts "   th e  in p u ts   ar e  f il te r ed   th en   th e  ac tiv e   an d   r ea ctiv e   p o w er   ca lc u la te d   u s i n g   p ar k   tr an s f o r m atio n   ( 8 )   to   ( 12 ) .  Fro m   t h e  s y s te m .   T h ese  m ea s u r ed   s ig n al s   in   ( 1 )   an d   ( 2 )   w o r k   a s   in p u t s   to   th e  clo s ed   lo o p   co n tr o l  ( as  a  f ee d b ac k ) .   T h e  d esire d   r ef er en ce s   v al u e s   o f   ac ti v e  an d   r ea cti v e  p o w er   " p ref   an d   q ref "   ar e  co m p ar ed   w ith   t h e   ca lc u lated   v al u es  o f   m ea s u r ed   v a lu e s   f o r   g en er ati n g   er r o r   s ig n al s   " E r r o r p   an d   E r r o r q " .   T h ese  s ig n als ar e  p r o ce s s ed   in   th e  co n tr o ller   wh er e:       = −     ( 1 3 )       = −   ( 1 4 )       i a i b i c v a v b v c q r e f q           - N u r o - F u z z y  L og i c   C on t r ol P L L P ar k   T r an s f or m at i on C al c u l at e  V d , V q   an d  I d , Iq L o w   P as s   F i l t r v d v q i d i q φ A c t i ve   an d   R e ac t i ve   P ow e r   c al c u l at i on   p           - p r e f           + γ   S i gn  o f   Δ p  a n d   Δ q m ψ   S P WM     Fig u r e  4 .  B lo ck   d iag r a m   f o r   S C   co n tr o l s y s te 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 .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 5 9 8   -   4 6 0 9   4602   5.   NE URO - F U Z Z Y   CO N T RO L   DE SI G N   Neu r o - f u zz y   co n tr o ller   ar e  ad eq u ate  to   u n u n ce r tai n   s y s te m ,   esp ec iall y   to   th e  s y s te m   w it h   m at h e m a tical  m o d el  d i f f ic u lt  to   d er iv e.   Neu r o - f u zz y   lo g ic  p lay   an   i m p o r tan t  f u n ctio n   i n   m a n y   ap p licatio n s   esp e ciall y   t h e  p r ac tical  [ 1 6 ] .   T ak ag i - S u g e n o   “ T S "   ch o o s e  in   th i s   s tu d y   a s   in f er e n ce   m ec h a n is m s   [ 1 7 ] .     A N N  " T h e  A r ti f icia l  Ne u r al  Net w o r k "   is   ap p lied   f o r   tu n i n g   t h e  T S - co n tr o ller   m e m b er s h ip   f u n c tio n s .   T S  t y p e   h av e   v ar iab le   g ai n   " n o n - l in ea r   g ai n " .   T S  ty p e   p r o v id e  a  wid e  g ai n   v ar iatio n s   [ 1 8 ] .   T h e  u s i n g   o f   A NN   f o r   ad ap tin g   t h e  f u zz y   s y s te m   p ar a m eter s   w h ic h   ca n   ac h iev e d   a  b etter   r esp o n s .   C o m b i n e  th e  f u zz y   s p ec i f i c   ap p r o ac h   w it h   ad ap ti v e  lear n i n g ,   th i s   t y p e  o f   co n tr o l  ca n   b e   tr ain ed   ea s il y   an d   d o n ’ t   n ee d   f o r   a  b ig   ex p er t  f o r   k n o w led g e  as  r eq u ir ed   in   th e   co n v en tio n al  Ma m d a n i - f u zz y   lo g ic  [ 1 9 ] .   B y   u s i n g   A NN   lear n in g   alg o r it h m   th e  r u le - b ase  ca n   b e  r ed u ce d .   T h e  p ar am e ter s   o f   i n p u t   an d   o u tp u t   MF  " m e m b er s h ip   f u n ct io n s "   ar e  to   b e   s p ec if ied   t h r o u g h   t h e  p er io d   o f   tr ai n i n g .   A NFI S   co n tr o ller   d esig n ed   co n s is ts   o f   5 - la y er s ,   w h ic h   i n   ea c h   la y er   h as  co n s tan t  n o d es  ( n o   n ee d   to   tu n e)   o r   v ar iab le  n o d e  ( n ee d   to   tu n e)   th r o u g h   tr ain i n g   p er io d .   T h e  5 - lay er s   o u tp u ts   e m u la te  A N FIS  d esi g n   p r o ce d u r e  r ef er r in g   to   [ 2 0 ] .   T h e  ad v an ta g e  o f   u s i n g   AN N  alg o r it h m   i s   f o r   ad j u s tin g   th e   p ar a m eter s   o f   th e  m e m b er s h ip   f u n ct io n s   o f   o u tp u t  an d   i n p u t   s o   t h at  t h e  o u t p u t  o f   Ne u r o - f u zz y   b est  m atc h i n g   t h e  d ata  o f   tr ai n in g .   A  h y b r id   lear n i n g   " L ea s e  Sq u ar es   E s ti m ate - L SE  a n d   Gr ad ien t  De s ce n t - GD"   is   u s ed   to   id en tify   t h e  p ar am eter s   n et w o r k .   I n   t h is   s tu d y   t h e   i n p u ts   ar e  s p lit  to   9   tr ap e zo id al  MF  " m e m b er s h ip   f u n ctio n   w it h   5 0 %  o v er lap p in g " ,   s o ,   t h e  t w o   v ec to r   in p u ts   an   " 81 - co n tr o l  r u le "   r esu lta n t  li n ea r   f u n ctio n s   r eq u ir ed   to   b e  d eter m i n ed .   Valid atio n   te s t  s h o w n   in   Fi g u r e   5 .   T o   tu n n e  t h e  r u le s   o f   T S  u s i n g   A NN .     T h e  v ec to r s   in p u ts   ar e  " E q   a n d   E p " ,   th e  o u tp u t  m   " m o d u l atio n   in d ex " .   Fig u r e  6   an d   7   s h o w   th e  v a lid atio n   s u r f ac e  o f   F u zz y   lo g ic  s y s te m   an d   th e  F u zz y   lo g ic  r u le s .           Fig u r e  5 .  Fu zz y   lo g ic  v a lid ati o n   test           Fig u r e  6 .  Neu r o - f u zz y   lo g ic  v alid atio n   s u r f ac e   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       A ctive   a n d   r ea ctive   p o w er flo w   ma n a g eme n t in   p a r a llel tra n s mis s io n   lin es  …  ( Mo h a mme d   Y.  S u lima n )   4603       Fig u r e  7 .  Neu r o - f u zz y   lo g ic  r u les       6.   SI M UL AT I O N  ST U DY  AN D  RE SU L T S   T h e  T h e   s y s te m   s t u d y   w as  c o n s is ts   o f   d is tr ib u t io n   f ee d er   w it h   " 2 - b r an ch es  a n d   SS C "   in s tal led   in   T r an s m is s io n   lin - 2   a s   s h o wn   i n   F ig u r e  8 ,   f o r   co n tr o li n g   t h e  f lo w   o f   ac ti v e  a n d   r ea ctiv e  p o w er s .     T h e  co m p e n s ato r   i s   p r o v id ed   w it h   a   DC   v o lta g e  s o u r ce   w h ich   h elp s   i n   ab s o r b in g   o r   f ee d in g   t h e  r ea cti v e  o r   ac tiv e  p o w er .   T h e  s i m u latio n   s tar t  b y   s tep   ch an g i n g   t h e  lo ad   an d   s en s ed   to tal  cu r r en t  an d   th e  cu r r en t  in   b o th   b r an ch es  b ef o r e  co m p en s a tio n .   C o m p en s at io n   p r o ce s s   d o n e  w it h   " in j ec t  V pq   co n tr o llab le  v o ltag e"   w h ic h   w as   in   m a k e  i n   q u ad r atu r e  to   th e  p h ase  v o ltag e.           Fig u r e  8 .  T h e  test   m o d el       First  t h e  te s t  d o n e   b y   " o n e  s tep   ch an g e "   in   th e   lo ad ,   b ef o r e  0 . 7   s ec o n d   th e  p o w er   in   u n b alan c e   b et w ee n   t h e  p ar allel  tr a n s m i s s io n   li n e s   at  t=0 . 7   s ec o n d   SS C   i n j ec t  th e  co n tr o llab le  v o lt ag e  t h e  co n tr o llab le   in j ec ted   v o ltag e  s h o w n   i n   F ig u r e  9 .   T h e  lin e  c u r r en t  o f   t h e   p ar allel  tr an s m i s s io n   li n es  s h o w n   i n   F i g u r e  1 0 ,   th e  r m s   v al u es   o f   b o th   cu r r e n t s   s h o w n   in   F i g u r e  1 1 .   Fig u r e  1 2   an d   1 3   s h o w   t h e  c h a n g e   in   ac tiv e   an d   r ea cti v e  p o w er   f lo w   af ter   in j ec tio n   r es p ec tiv el y .   Fi g u r e  1 4   a n d   1 5   s h o w   t h e  c h a n g e  in   th e   v o lta g e  a cr o s s   th e   r ea ctan c e   o f   tr an s m is s io n   l in e   V TL   a f ter   in j ec ted   th e  co n tr o lled   v o lta g e  V pq ,   th e  r e s u l ts   s h o w   th e   d ec r ea s e  th e  v o lta g e   V TL   w i th   t h e  V pq   a n d   th e n   i n cr ea s e   in   c u r r en t.  Fi g u r e  1 6   an d   1 7   s h o w   t h e  F FT   an al y s i s   o f   t h e  in j ec ted   v o lta g e  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 .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 5 9 8   -   4 6 0 9   4604   V pq   an d   th e  lo ad   v o ltag e  a f ter   in j ec tio n ,   its   clea r   f r o m   t h e  r e s u lt  th at  th e  to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   T HD  o f   V pq   w a s   3 . 1 1 %  an d   th e  lo ad   v o lta g e  w a s   0 . 1 5 %.  Fig u r e  1 8   s h o w   T h e   C h ar a cter is tic  o f   th e  en er g y   s to r ag e  b atter y   m o d el,   d ep en d in g   o n   t h e  co n t r o l  s y s te m   in   F i g u r e  4 ,   th e  p o w er   is   ta k en   f r o m   E S  an d   co m p e n s ate  th e  p o w er s   o n   th e  tr an s m i s s io n   lin e .   Fi g u r e  1 9   s h o w s   t h e  s tep   ch a n g e  r esp o n s e  o f   th e  s y s te m   to   t h e  " ac tiv e  p o w er " .   Fro m   th e  f ig u r e  it  is   clea r   th a t  th e  n e w   co n tr o ller   d esig n   ( Nu r o - F u zz y   co n tr o ller )   h as  a  " s m o o t h er   r esp o n s e "   an d   also   f as ter   th a n   th e  co n v e n tio n al  " P I   co n tr o ller "   in   r ea c h es t h e  s tead y   s tate.           Fig u r e  9 .  T h e  s i m u la tio n   tes t         ( a)         ( b )     Fig u r e  1 0 .   T h e  cu r r en ts   b ef o r e   an d   af ter   co m p en s atio n ,   ( a)   li n e  cu r r en t s   ( b )   th e   zo o m in g   i n   0 . 6 4 0 . 6 6 0 . 6 8 0 . 7 0 . 7 2 0 . 7 4 0 . 7 6 0 . 7 8 0 . 8 0 . 8 2 -3 -2 -1 0 1 2 3 T i m e   i n   s e c o n d s V o l t a g e   i n   P U     P h a s e   v o l t a g e   ( 1 / 1 0 0 ) I n j e c t e d   v o l t a g e   ( 1 / 1 0 ) 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 T i m e   i n   s e c o n d s L i n e   c u r r e n t   i n   P U     T h e   c u r r e n t   i n   T L 1 T h e   c u r r e n t   i n   T L 2 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 0 . 7 0 . 7 5 0 . 8 0 . 8 5 0 . 9 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 T i m e   i n   s e c o n d s L i n e   c u r r e n t   i n   P U     T h e   c u r r e n t   i n   T L 1 T h e   c u r r e n t   i n   T L 2 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       A ctive   a n d   r ea ctive   p o w er flo w   ma n a g eme n t in   p a r a llel tra n s mis s io n   lin es  …  ( Mo h a mme d   Y.  S u lima n )   4605       Fig u r e  1 1 .   T h e  r m s   o f   t h e  li n e  cu r r en ts             Fig u r e  1 2 .  T h e  ac tiv e  p o w er             Fig u r e  1 3 .   T h e  r ea ctiv e  p o w er       0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 T i m e   i n   s e c o n d s R m s   c u r r e n t s   i n   P U     C u r r e n t   i n   T L 1 C u r r e n t   i n   T l 2 L o a d   C u r r n e t 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 1 . 1 1 . 2 T i m e   i n   s e c o n d s A c t i v e   p o w e r   i n   P U     P o w e r   i n   T L 1 P o w e r   i n   T L 2 T o t a l   P o w e r 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 1 . 1 T i m e   i n   s e c o n d s R e a c t i v e   p o w e r   i n   P U     R e a c t i v e   p o w e r   i n   T L 1 R e a c t i v e   p o w e r   i n   T L 2 T o t a l   r e a c t i v e   p o w e r 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 .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 5 9 8   -   4 6 0 9   4606     ( a)         ( b)     Fig u r e  1 4 .   T h e  v o ltag e  ac r o s s   th e  tr an s m is s io n   li n e  v er s u s   in j ec ted   v o ltag e    ( a)   V TL an d   V pq   ( b )   T h e  zo o m i n g   i n           Fig u r e  1 5 .   T h e  r m s   o f   v o ltag e  ac r o s s   th e  tr an s m is s io n   li n e  an d   th e  in j ec ted   v o ltag e       0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 T i m e   i n   s e c o n d s V o l t a g e   i n   P U     I n j e c t e d   v o l t a g e V o l t a g e   a c r o s s   T L 2 0 . 5 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 0 . 7 0 . 7 5 0 . 8 0 . 8 5 0 . 9 0 . 9 5 1 - 1 . 5 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 T i m e   i n   s e c o n d s V o l t a g e   i n   P U     I n j e c t e d   v o l t a g e V o l t a g e   a c r o s s   T L 2 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 T i m e   i n   s e c o n d s V o l t a g e   i n   P U     I n j e c t e d   v o l t a g e V o l t a g e   a c r o s s   T L 2 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       A ctive   a n d   r ea ctive   p o w er flo w   ma n a g eme n t in   p a r a llel tra n s mis s io n   lin es  …  ( Mo h a mme d   Y.  S u lima n )   4607       Fig u r e  1 6 .   T h e  FF T   an al y s i s   o f   th e  i n j ec ted   v o ltag e           Fig u r e  1 7 .   T h e  FF T   an al y s i s   o f   th e  lo ad   v o lta g e           Fig u r e  1 8 .   T h e  ch ar ac ter is tic  o f   th e  e n er g y   s to r ag e  m o d el   0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 - 4 0 - 2 0 0 20 40 S e l e c t e d   s i g n a l :   3 2 . 3   c y c l e s .   FF T   w i n d o w   ( i n   r e d ) :   1   c y c l e s T i m e   ( s ) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 Fr e q u e n c y   ( H z ) Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   3 0 . 7 7   ,   T H D =   3 . 1 1 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 - 2 0 0 0 200 S e l e c t e d   s i g n a l :   3 2 . 3   c y c l e s .   FF T   w i n d o w   ( i n   r e d ) :   1   c y c l e s T i m e   ( s ) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 Fr e q u e n c y   ( H z ) Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   3 1 2 . 3   ,   T H D =   0 . 1 5 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 . 9 1 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 1 . 5 N o m i n a l   C u r r e n t   D i s c h a r g e   C h a r a c t e r i s t i c   a t   0 . 2 C   ( 0 . 3 A ) T i m e   i n   h o u r s T e r m i n a l   V o l t a g e     D i s c h a r g e   c u r v e N o m i n a l   a r e a E x p o n e n t i a l   a r e a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 1 . 5 T i m e   i n   M i n u t e s T e r m i n a l   V o l t a g e E 0   =   1 . 3 2 ,   R   =   0 . 0 1 ,   K   =   0 . 0 0 7 ,   A   =   0 . 2 ,   B   =   1 1     1 . 5   A 3   A Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.