Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 ,  Decem ber   201 8 , p p.   4079 ~ 4088   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp4079 - 40 88          4079       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Co or din ated   Pla ce m ent a nd  Setting of FACTS  in  Electri cal  Network   b ased on  Ka l ai - s morodi nsky Bargain ing     S olution   and  V oltage  D evi atio n  I nd ex         Az i z  Ouk enn ou 1 ,  A bdelh alim Sa nd ali 2 ,  S amira  El moum en 3   1,2 Advanc ed  Con t rol  of   Elec tri c al  S y stems   Team - LE SE,   ENSEM, H assan  II  Unive rsit y ,   Moroc co     3 LIMSA D,  Mathe m at ic s  and  C o m puti ng  Depa rt m ent ,   Ain   Choc k  Scie n ce s Fa cult y ,   Moroc co       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   30 , 201 8   Re vised  Ju l   11 ,  201 8   Accepte d  Aug   2 , 2 01 8       To  ai d  the   d ec isi on  m ake r,   the   o pti m al   place m en t  of  FA CTS  in  t he  el e ct ri cal   net work  is  per f orm ed  through  ver y   spe ci fi c  cr i te ri a.   In  thi s  pa per ,   a  useful   appr oac h  is  foll owed;  i t  is  base d  par ticul a rl y   on  th e  use  of  Kala i - Sm orodinsky   ba rga ini ng  soluti o n  for  choosing  t he  best  comprom ise  bet wee n   the   diff ere nt  ob j ec t ive s  comm onl y   posed  to  the   n et work  m ana ger   such  as  the  cost  of  produc tion,  tot a l  tra nsm ission  losses  (Tl oss ),   and  volt a ge  stabil i t y   inde x  (L inde x) .   In  the   c ase   of   m an y   poss ibl e   soluti ons,  Volt age   Profil e   Quali t y   is  adde d   to  sel ec t   the   b es t  one.   Thi s  appr oac h  h as  offe red   a  ba la nc ed   soluti on  and  h as  prove n  it s  eff e ct iv ene ss   in  find ing  the   b est  pl a ce m ent   and   sett ing   of  two   t y pes   of  FA CTS  namel y   St at i c  Var  Com p ensa t or  (SV C)  and   Th y r istor  Contr oll ed  Seri es  Com pensa tor  (TCSC)  in  the   power   s y stem.  Th e   te st  ca s e  under   inve stigation  i s  IEE E - 14  bus  s y stem  which   has  bee n   sim ula te d  in  MA TL AB E nv iron m ent .         Ke yw or d:   Diff e re ntial   e voluti on   FA CTS   Kalai   S m or odinsk y  ba r gaini ng  so luti on   Mult iobject ive  o ptim iz ation   Op ti m al   p ow e r   f low   Pareto   f ront   SV C   TCSC   Vo lt age   s ta bili ty   i nd e x   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Aziz O uken no u,     Dep a rtm ent o f   Ind us tria l En gi neer i ng,   Nati on al   Scho ol of  A pp li ed  S ci ences,   63, Sa fi, Mor occo.   Em a il :  a.o uk e nnou @u ca .m a       1.   INTROD U CTION   W it h  the  gro wth  of  the  de m and   an d  m a ny  vo lt a ge  col la ps e  incide nts   reco r de d  rece ntly   aro un d  the   w orl d  [ 1],   The   i ns ta ll at ion   of   Fle xib le   AC  Tra ns m iss ion   Syst em s  (F ACTS )   i n  the   netw ork   is  re qu i red.   Ba sed  on  po w er  el ect ronics ,   these   new   de vi ces   offe r  an  opportu nity   to  en han ce  c ontr ollabil it y,  sta bili t y,  and   trans fer   ca pa bi li ty   of   the  i nter connecte d  po w er   syst em s  [2 ] ,   [3 ] .   T he  in ves t m ent  cost  of    FA CTS   is  sti ll   ve ry  exp e ns i ve,   but  f ocu si ng  on  their  im po rta nc e,  TCSC   has   t he  pr im ary  functi on  to   inc re ase  po wer  tra ns fe rs   sign ific a ntly   and   en ha nce  sta bili ty .  On   the   oth e r  ha nd,     S VC  is  qual ifie d  as  t he  prefe r red   FA CT S  to  pro vid e  r eact ive  powe r   at   key  points  of  the  powe r  s yst e m .  It  al so   pr ese nts  t he  l owest   pr ic e   a s  i t  has  no  m ov i ng  or  ro ta ti ng  m a in  com po ne nts  an d  presents  c he ap  m ai ntenan ce  costs  [4 ] ,   [ 5] .   Give n  the  hi gh   pr ic e  of  F ACTS,   nu m erous  st udie s  ha ve  at te m pted  t o   ide ntify   the   best  placem ent  and  siz e  of  these  e quip m ents  in  order  to  ta ke   adv a ntage  of t heir  c ontrib ution i n  a n o ptim al  w ay  w it h l es s in vestm ent.    Var i ou s   te ch ni qu e s  dep e ndin g  on  the   te ch nical   or  eco nom i cal   ta rg et   fixe d  by  t he  op e rato r  wer e   us e d  and   we re  ve r y  us ef ul.   It   s ta rted  f ro m   fixing  sin gle - obj ect ive  s uch   a s  sta bili ty   i mp r ovem ent  [6 ] ,  los s   m ini m iz at ion   [7 ] ,  powe r  qu al i ty   i m pr ov em ent  [8 ]   …et c.  In   this  case,  the  de ci sion   is  m ade  qu ic kly  bu t  ha s  the  disad va ntage  of   the  im pr ov e m ent  of   the  chosen  c rite rion   t o  the  detr im ent  of   the  oth er  pe rform ances .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   2018  :   407 9   -   4088   4080   Conver sel y,  in  the  case  of  m ulti ple  obj ect ives   wh ic h  are  ve r y  fr eq ue nt  [ 9] - [11],  the  proce ssing   bec om es  m or e   com plex.   So m e  m et ho ds   c on sist   of   s umm i ng   al l  the  obje ct ives  by  assi gn i ng   a  weig ht   coef fici e nt  th at   the   decisi on - ma ker   ha s  to  at tri bute   to  eac h  one  [ 12] ,   [ 13] .  The  order  of  m agn it ud e   m us t  al so   be   kn own   in  adv a nce.   Mo re ov e r,   t he  re su lt   of  the  op ti m izati on   is  no t  uniqu e   but  the re  a re  ot her   possib le   so luti ons  t ha t  can  be prese nted  as  Par et o  F ront  ( PF)   [ 14 ] ,   [ 15 ] .    The  c om pu ti ng  of  this  set   of  s olu ti ons  ta ke s  en ough  ti m e  as  it   require s  a  la r ge   num ber  of  m ono - obj ect ive  funct ion s  optim iz ati on.  It  is  al so   di ff ic ult  to  qu al ify   con c retel y  on e  of  these  s olu ti ons  as  t he   best   on e .  In  this  c onte st,  oth e r  m et hods   ha ve  be en  us e d  to   se le ct   the  best   c om pr om ise .  We  quote   f or  ex a m ple   NSGA II  [ 16] , [17]  and   NPS O  [ 18 ]   w hich  a re   m or e p opula r  an d   c on si der e d  as one of the best m e tho ds u sed  to   so lve  t he  pro ble m   of   F ACTS   optim al   placem ent.  For  th e s e   m e tho d s ,  t he   de gr ee  of  c om plexit y  see m s  to  be   in creasin gly  im po rtant  giv e n  the  tim e  require d  f or   r unni ng   a nd  the  nee d  to  trace  the  Pareto  F r on t  to  finall y   sel ect   the m os t   dom inant so lu ti on  call ed  the  best c om pr om i se.   The   Kalai - Sm or odins ky   ( KS) ,  sug gested  by   Eh ud   Kalai   and  Me ir  Sm oro din s ky   [1 9 ] ,   [ 20 ] ,  is  a   so luti on  to  t he   Ba rg ai ning  prob le m   wh e re  pl ay ers  m ake  decisi on s  i n  ord er  to  op ti m iz e  their  ow n  util it y.  I n  eng i neer i ng  pr ob le m s,  play er s  are   re placed   by  the   ob j ect iv e  f un ct io ns  tha t  the  op e rato rs   ha ve  t o  optim iz e  at   the  sam e  tim e.     The   m ai n  adv anta ge  of   KS  so luti on  is  t hat  it   prov i des  a  c on c r et e  crit eri on  to   sel ect   only   an d  on ly   on e  uniq ue  point alo ng t he  Pa reto  Fro nt .   The  ob j ect ive  of   this  w ork  is  to  ap ply  the  Kalai - Sm or odinsk y  te c hn i qu e   in  the  opti m a l   placem ent   and   set ti ng  of  coor din at ed  F ACTS  in  pow er  syst e m s  by  consi der i ng   t hree  obj ect ives   nam el y  Cost  functi on,   Total   Tra ns m i ssion  losse s  a nd  Li nd e x  as  pl ay ers.   In  the   c ase  of  m ulti ple  KS  S olu ti on s,  Vo lt age   De viati on   Inde x  is  ad de d  as  ne w  crit eria t o  im pr ov e Volt age  Pro file   Qual it y.  The  pro pose d  m et ho d  he lps  to  c hoos e  o nly   on e  uniq ue sol ution  with out e xp l or i ng the  w ho le   Paret o  F r on t  w hich save s co m pu ta ti on a l t i m e con side r ably .   The  rest  of   the   pap er  is  orga ni zed  as  fo ll ows .  Sect ion   2  pre sents  a  rev ie w  of   the  opti m a l  powe r  flo w  pro blem .  Op tim iz at ion   too l  is  descr i bed   in  sect ion   3.  Ca se  stud y,  the   m od el   of  S VC,  TCSC ,  an d  obje ct ives   functi ons  a re  pr ese nted   in   S ect ion s  4.  T he   res ults  of  sim ulati on  an d  dis cussion  a re  pr esented   in   sect ion   5.    The  c oncl us i on is the s ubj ect   of sect ion 6 .       2.   OPTIM AL P OWER  FLO W P ROBLE M   The  opti m a l  po we r  flo w  ( OPF)  pro blem   is   t he  bac kbone  too l  f or   powe r  syst e m   op erati on.  The  ai m   of   the  O PF  pro blem   is  to  determ ine  the  op ti m al   op erati ng   sta te   of   a  pow er  syst e m   by  o pti m iz ing   a  part ic ular  obj ect ive  i n  powe r  syst em s  wh il e  sat isfyi ng   certai n   oper at ing   c on st rain ts  [ 21 ].   Ma the m at ic a l ly ,  the  OPF   pro blem  can  be  for m ulate d  a s foll ow :     m in   ( , )   ( 1)     Subj ect  t o      g ( , ) = 0   (2)     h ( , ) ≤ 0   (3)     F obj   can ta ke va rio us   functi ons  d e pendin g o n t he  ta r get f i xed b y t he  ope rato r.   In the  OPF, t he  e qu al it ie s a nd  ineq ualit ie s ar e  as  f ollo ws:   a.   Eq ualit y con str ai nts:     ( , ) −  +  = 0     ( 4)     ( , ) −  +  = 0       (5)     And  l oad b al a nc e eq uatio n:     ∑  = ∑  +  = 1 = 1      ( 6)     b.   In e qual it y con s trai nts:   The  ineq ualit y  con strai nts  re pr ese nt  the  lim it s  on   al l  var ia bles  su c h  as  t he  gen erat or   vo l ta ge,   act ive  and reacti ve  po wer s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  P laceme nt an d S et ti ng  o f  FACT S  in  Elec tri cal  Ne tw or k   ... ( Az iz Ouke nn ou )   4081     ≤  ≤       i= 1 , … . ,   (7)       ≤  ≤       i= 1 , … . ,   (8)       ≤  ≤         i = 1 , … . ,   (9)     The  m axi m u m  an d m ini m u m  l i m i ts   of  ta p  set ti ng s  reg a r ding  the tra nsfo rm e r  a nd which  takes  discrete  va lues  is give n by,      ≤ ≤          = 1 , … ,   (10)       3.   KALAI - S M O RODIN SK Y SOLUTI ON AND  DIFFE R ENTIAL E V OLUTIO N   3.1.   Ka lai - Sm orod insky bar gaini ng   So lu tion   In   th e  m ulti - ob j ect iv e  opti m i zat ion   pr ob le m ,  w hen   m any  obj ect ive  funct ion s  a re  co nfl ic ti ng ,  the re   are  m any  po s s ible  so l ution s .  It  is  im po ssible  to  m ake  any   prefe ren ce   cri te rion  bette r   of f  wit hout  m aking  at   le ast  o ne  prefe ren ce crit eri on   worst off.  T he a dv a ntage of K S S olu ti on is that i t sat isfie s   m on oto nicit y so  each   obj ect ive  ca n  be   i m pr oved  we akly   bette r.   Ma them a ti cal l y,  it  is  the  intersect ion   po i nt  of   t he   segm ent  Ut  (p oi nt  of   best  util it ie s )  an d  the  point   of   disa greem e nt  D  with  th e  edg e  of   t he  feas ible  s et   (P areto   Fr ont)  as  s hown   i n  F igure  1.  To  be   near   f r om   Ut,  go al   pr ogra m m ing   op ti m i zat ion   te ch nique  will   be  de pl oyed  to  ac hieve  this   ta rg et   in  e quat ion 1 1 .      = ( 1 − 1 ) 2 + ( 2 − 2 ) 2   (1 1 )           F i gu r e   1 .   S ol ut i on   o f   K a l a i   S m or od i ns ky   ( K S )   be t w e e n  t w o  f un c t i on s   f 1  a nd   f 2       3.2.   Diff ere nt i al Evo lu tio n  Algo ri th m   Diff e re ntial   Ev olu ti on  (D E )  [ 22 ]   is  one  of   t he  m os t  powe r fu l  al gorithm s  for  re al   num ber   f unct ion   op ti m iz ation   pro blem s.   The  pote ntial   of   this   te chn iq ue  w as   dem on strat ed  in  li te ratur e  an d   was   com pared  to   oth e r  te ch niqu es  su c h  as   Ge netic   Algo rith m   (G A)   a nd  Partic le   Sw a r m   Op tim iz at ion   ( PS O)  espec ia ll y  to   reso l ve  the   O PF  prob le m   [ 23 ]   an d  pro ved  superi or it y  in   te rm s  of   so l ut ion   qu al it y.   T he  fl ow c ha rt   of  this   al gorithm  is sh own  i n  F i gure  2.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   2018  :   407 9   -   4088   4082       F i gu r e   2 .   F l o w c ha r t   of   D E   a l g or i t hm       4.   C A SE ST UDY ,  MO DELIN G OF  FACTS ,  A N D  OB JE CTIVE  FU N CTIO NS   4.1.   Ca se  S tu d y   Our  stu dy  is  do ne  on   the  sta ndar d  IE E E  14 - bu s  te st  syst e m   sh own  i n  F ig ure  3.   It   re pr ese nts  a  si m ple  appr ox im at ion   of   the  Am eri can  Ele ct ric  Power  syst em ;  it  has  14   buses,  20   inter connecte d  br a nch e s,     5 gen e rato rs  a nd  9  loa d b usbar s.            F i gu r e   3 .   O ne - l i ne   di a gr a m   of   I E E E   1 4 - b us   T e s t   s y s te m  t a ke n  f r om   [ 24 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  P laceme nt an d S et ti ng  o f  FACT S  in  Elec tri cal  Ne tw or k   ... ( Az iz Ouke nn ou )   4083   4.2.       Model  of  SVC  an d  TCS C   4.2.1.   SVC   The  Stat ic   V ar  Com pen sat or   (SVC)   eq uip m ent  is  com po sed   of  capaci tors ,  t hy ristors,  an d  inducta nces .   I n  this   pa pe r,   it   is  co ns ide re d  as  a n  ideal   re act ive  po wer   c on t ro ll er,   w hic h  in j ect s  or  a bsor bs   reacti ve  power  in  the   net work.  The   bus  w here  the  S VC  is  placed  is  c onside red   a s  a  P V  bu s  w her e   the  volt ag e   is  con tr olled  a nd   e qual   to  th e  un it y.   A  negat ive  value  in di cat es  that  the  SV C  ge ne rates  reacti ve  powe r  a nd   inj ect s  it   into   the  net work  (c apacit ive  sta te )  an d  a  posit ive  value  i nd ic at es  that  the  S VC  ab sorb s   re act ive   powe r  f r om  the n et w ork  ( in duct ive stat e) .     4.2.2.   TCSC   The  TCSC   is   a  series  com pensat ion   de vice  that  can  m od i fy  and   a dj us t  t he  tra nsm issi on   li ne  reacta nce  a s  s how n  i n  F i gure  4 .  By   t his  way ,  the  powe r  tra ns fe r  a bili ty   is  i m pr oved   in  st eady - sta te .  T he   ne w   value o f  rea ct ance  of the li ne   wh e re TC SC is  instal le d  is  give n by:      = ( 1 + )   (12)           F i gu r e   4 .   T he   b a s i c   s t r uc t ur e   o f   T C S C   ( a )   a n d  m od e l   ( b)       The  range  of  com pen sat io n  (k%)  of  the   TCSC   is  ta ke n  betwee n  20%  in duct ive   an d  80%  ca pacit ive     ( - 0.8≤k≤ 0.2 )  [ 25 ] .     4.3.   Obj ec tive fu n ctions   Thr ee  obj ect i ve   functi ons  wi ll   be  con si der e d  The  first  in ve sti gated  one  i s  the  ge ner at io n  f uel  cost   m ini m iz at ion ; i t i s expr esse d  a s:      = ∑ (  2 +  + ) = 1         ( $/h)   (13)     ,    and     are  the   cost  coe ff ic ie nt s  of   t he  it h  ge ner at or .   The   te chn ic al   obj ect ive  f unct ion  is  the  T otal  Powe r   losses a nd is  giv en  b y:      = √ 2 + 2            (M VA)   (14)     w he re  Pl  a nd   Ql  are  the  act i ve  an d  reacti ve   powe r  losses   of   t he  po wer   syst e m .   The  la st  obj ect ive  functi on   relat ed  to  sec uri ty  is the volt age sta bili ty  ind ex (Lin dex)  [26] , [ 27 ] .  I t i s  gi ven b y:       =  { } =  1 ≤ ≤ | 1 − ∑  = 1 |   (1 5 )            are  the  com plex  volt age  of   i th  an d  j t h  ge ne rators,  is  t he  nu m ber   of   ge ne rator   unit s  and    is  the  nu m ber   of loa d b us .   L - i nd e x v aries in a  r a nge  b et wee n 0 ( no Lo a d) an d 1 ( vo lt age  co ll a pse ).         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   2018  :   407 9   -   4088   4084   5.   S IM ULATI O N AND  RES U LT S   In  orde r  t o  ide ntify   the  best  c oor din at ed   pla ce m ent   of  S V C  an d  TCSC   de vice.   Fi gure  5   is  res pecte d  for  each  pair  of  obj ect ive  fun ct ion s  sel ect ed .   Since  FA CT S  hav e  a n  inter va l  wh ere  th ey   can  operate,  al l  buse s   and li nes wil l b e scan ne d  to  h a ve  the  b e st l oc at ion  a nd the  val ue  of  Kalai  S m or od ins ky' s so luti on.           F i gu r e   5 .   F l o w c ha r t   of   a l g or i t hm   f or   pl a c em e nt       In   t he  case   of  m any  KS   s olu t ion s ,  the  volt age  prof il e  qu al it y  in  equ at io n  16   will   be  c onside red  as  a ddit ion al   crit eria t o  sel ec t t he  be st o ne.  The  i nd e x  is  gi ven b y:      = ∑ | − 1 | = 1   (16)     w he re  N  is t he t otal nu m ber   of  bu ses  in   the s yst e m .   In   al l  that  f oll ow s ,  the  reacti ve  po wer   of  th e  ge ner at ors  is   consi de red   un restrict ed  a nd  on   t he  oth e r  side,  the  vo lt a ges  of  ge ne rator s  a re  ta ke n  c on sta nt  w hich  is  po ssi ble  bec ause  the  r eal   syst e m s  po ssess   m eans  for  regulat in g  the volt age au to m at ic ally (A VR).  Th e only  co nt ro l va riable s that will  b e c on si der e d  are:  Acti ve   powe r  of g ene r at or s  a nd  ta p  c hange rs.  H owe ver,  the n ecess ary  value s  of  r eact ive  powe r  of  SV C,   an d  ra ng e of   com pen sat ion  of TCSC   (k % ) wil l be c om pu te d.          5.1.   Tl os s and  C ost Fu ncti o n   The  obta ine d  r esults  are  as  can  see  in  Figure   6.   Five  non - dom inate d  location s  are  ide ntif ie d  for  SV C  and  TCSC   place m ent.  The  s ol ution   num ber   (5)  is  e xclu ded  as  it   consi ders   the  bus  7  for  SV C  placem en t,  or  it   is  a  par t  of  the thr ee - windin g - trans form er.  Us ing   the volt ag e  dev ia ti on  in de x  ( VD),  t he  s olu ti on  ( 1)   is  t he  best  on e  w her e  it   is  equ al   to  0.59p u,   the n  S VC  is  placed  in  B us   14   a nd  TCSC   in  li ne  1 - 5.  To  evaluate  the  re su lt   of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  P laceme nt an d S et ti ng  o f  FACT S  in  Elec tri cal  Ne tw or k   ... ( Az iz Ouke nn ou )   4085   this  si m ulati on ,  two  oth e rs  D E  m on o - ob j ect ive  op ti m iz a ti on s  were  done  to  find   t he  be s t  Cost  and   the  best  Total   Lo sses  m ini m iz at ion   without  F ACT S.  Ta ble  1  giv es  t he  ob ta in ed  resu lt s  i n  com par ison  w it h  K S   So luti on  with  FA CTS .            F i gu r e   6 .   K S   S ol ut i on s   i n  c a s e   5. 1       T a bl e   1 .   C on t r ol   va r i a bl e s   a n d  o bj e c t i ve   f u n c t i on s   i n  c a s e   5 . 1     SVC   T C S C   O p t i m a l  v a l u e s  o f  c o n t r o l   v ar ia b l e s   C o s h   ( $ / h )   T o t a l  L o s s e s   ( MV A)   VD  ( p u )   B e s t   l o c .   B e s t   s e t .   B e s t   l o c .   B e s t   s e t .   P g 1   ( p u )   P g 2   ( p u )   P g 3   ( p u )   P g 6   ( p u )   P g 8   ( p u )   T1   T2   T3   W i t h o u t   F A C TS   B e s t  c o s t   -   -   -   -   2 . 1 3   0 . 2 0   0 . 1 5   0 . 1 0   0 . 1 0   1 . 0 1   0 . 9 0   0 . 9 9   8 2 6 . 5 8   4 8 . 0 3   0 . 7 1   B e s t   l o s s e s   -   -   -   -   0 . 9 7   0 . 8 0   0 . 5 0   0 . 3 5   0 . 1 0   1 . 1 0   0 . 9 8   1 . 0 3   9 8 3 . 1 2   2 0 . 4 5   0 . 7 0   W i t h   F A C TS   B e s t  K S   S o l u t i o n   B u s   14   - 0 . 1 3   L i n e   1 - 5   - 0 . 8 0   1 . 5 0   0 . 3 4   0 . 2 8   0 . 3 5   0 . 1 7   1 . 0 0   0 . 9 9   0 . 9 9   8 7 6 . 6 4   2 1 . 1 8   0 . 5 9       W it hout  F AC TS,  t he  values   of  obj ect ives   functi ons  a re  bette r.   H ow e ve r,   t he  values   of  the  oth e r  perform ances  are  w or st,  For   Cost  Mi ni m izati on ,  the  valu e  of   T otal  loss es  is  equ al   to  48.03MV A,   a nd   t he   value  of  Cost  pro du ct io n  is  equ al   t o  876.6 4$ / h  in  Total   Loss es   m ini m i zat ion .  The  t w o  values  a re  m u ch  i m pr oved  with   KS   so l ution   w hich  gi ves  a  ve ry  good  com pr om ise .  In   add it ion   to  this,  the  vo lt age  de viati on   is  reduce d  in  the  pro po se d  a ppr oach.     5.2.   Li ndex   an d  Cost Func tio n   The  su m m ariz ed  res ults  of   the  si m ulati on   are  giv e n  in  F igure  7.   F our  dom inate d  KS   so l utio ns   ar e   ob ta ine d,  the   so luti ons  ( 3)  and  ( 4)  are   re la te d  to  bus  7  w hich   re pr es ents  in   reali ty ,  the   three   wind i ng - trans form er  so  they   are   excl uded .  In  this  ca se  only   so l utio n  (1)  a nd  ( 2)  a re  m ai ntained.   Fo c us in g  on  V oltage  Dev ia ti on  I nde x  of  eac h  s olu t ion ,  t he  sec ond  one  is  bette r.  SV C  is  instal le d  in  bus  9  a nd  TCSC   in  li ne   4 - 9.   Both  of  thes e   equ i pm ents  op e rate  in  ca pacit ive  sta te .   Table  2  giv e s  a  com par iso n  stu dy  betwe en  the   op ti m iz ation   r esults  of  the  pr opos e d  s olu ti on  an d  the  tr adi ti on al   m on o - obj ect if  o pti m izati on   of  c os t  f un ct io n  or Lin dex.     As  see n  in  Ta ble   2,   t he  m on o - obj ect ive  optim iz ation   of  Cost  f un ct io n  ha s  al lowed   t o  ha ve  the  best   op ti m al   cost  (8 26. 59$/ h)   w hi ch  m eans  an  econom ic   gain.   H ow e ve r,   the   degree  of   sta bi li t y  is  red uce d  since   the  Lin de x  is  hi gh .   T he  sam e  log ic   ca n  be  a ppli ed  for  Li nd e x  op ti m iz a t ion   wh e re  sta bili ty  is  im pr ov e d  at   the   detrim ent  of   producti on  cost.  In   the  case  of  our  ap proac h  and   us in g  FA C TS,  al l  obj ect ive  f un ct io ns   ar e  in  the   acce ptable  ra nge.  W e  al s o  no te   that  Lind ex  and   vo lt age  de viati on   are  bette r  wh ic h  m eans  m or e  secur it y  and   best  vo lt age  pr of il e in  the  w hole  po wer sy stem .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   2018  :   407 9   -   4088   4086       F i gu r e   7 .   K S   S ol ut i on s   i n  c a s e   5. 2       T a bl e   2 .   C on t r ol   V a r i a bl e s   a n d  O bj e c t i ve   F u nc t i on s   i n  Ca s e   5. 2     SVC   T C S C   O p t i m a l  v a l u e s  o f  c o n t r o l   v ar ia b l e s   C o s h   ( $ / h )   L i n d e x   VD  ( p u )   B e s t   l o c .   B e s t   s e t .   B e s t   l o c .   B e s t   s e t .   P g 1   ( p u )   P g 2   ( p u )   P g 3   ( p u )   P g 6   ( p u )   P g 8   ( p u )   T1   T2   T3   W i t h o u t   F A C TS   B e s t   c o s t   -   -   -   -   2 . 1 3   0 . 2 0   0 . 1 5   0 . 1 0   0 . 1 0   1 . 0 1   0 . 9 0   0 . 9 9   8 2 6 . 5 8   0 . 0 7 0 3   0 . 7 1   B e s t   L .  I n d e x   -   -   -   -   0 . 9 3   0 . 8 0   0 . 5 0   0 . 1 0   0 . 3 0   0 . 9 0   0 . 9 0   1 . 1 0   9 9 1 . 6 1   0 . 0 6 8 4   0 . 8 6   W i t h   F A C TS   B e s t   KS  S o l u t i o n   B u s   9   - 0 . 7 3   L i n e   4 - 9   - 0 . 8 0   2 . 1 4   0 . 2 0   0 . 1 6   0 . 1 0   0 . 1 0   1 . 0 9   0 . 9 7   1 . 1 0   8 2 9 . 1 0   0 . 0 3 6 8   0 . 4 8       5.3.   Li ndex   an d  Tl os s   The  res ult  of  s i m ulati on s  is  il lustrate d  i n  F i gure  8.   Five   non - do m inate d  KS   s olu ti on s   a re  ob ta ine d,  so luti on 2   is   di scard e d  a s  it   is l ink ed   to   the  t r ansfo rm er.  If  w e  lo ok  at   t he  vo lt age   de viati on  in dex,  t he  s olu ti on   nu m ber   ( 3)   see m s   to  be  the  be st  on e.  I n  this   case,  SV C  is  i ns ta ll ed  in  bus   9  as  well   as  the  TC SC  in  th e  li ne  bu s  4 - 9.   B oth   of   them   op erat e  in  capaci ti ve  sta te .  The  Tabl e  3  show s  the  corres pondin g  resu lt s  in  c om par iso n  with  Lin dex   o r   Total   losses  DE  opti m iz at i on.  From   T abl e   3,   it   is  cl ear  that  the  best  so luti on  is  giv e n  by  K S   so luti on,   al l  obj ect iv e   f unct ion s   we re  im prov e d  si gnific antly   wh ic h  de m on strat es  the   eff ect ive ness   of   t he  appr oach in c om bin at ion  w it h  V oltage  Dev ia ti on   Inde x  a nd  the contri bu ti on  of FA C TS   i n t he powe r  syst e m .            F i gu r e   8 .   K S   S ol ut i on s   i n  c a s e   5. 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Coo r dinated  P laceme nt an d S et ti ng  o f  FACT S  in  Elec tri cal  Ne tw or k   ... ( Az iz Ouke nn ou )   4087   T a bl e   3.   C on t r ol   va r i a bl e s   a n d  o bj e c t i ve   f u n c t i on s   i n  c a s e   5 . 3     SVC   T C S C   O p t i m a l  v a l u e s  o f  c o n t r o l   v ar ia b l e s   L i n d e x   T o t a l  L o s s e s   ( MV A)   VD  ( p u )   B e s t   l o c .   B e s t   s e t .   B e s t   l o c .   B e s t   s e t .   P g 1   ( p u )   P g 2   ( p u )   P g 3   ( p u )   P g 6   ( p u )   P g 8   ( p u )   T1   T2   T3   W i t h o u t   F A C TS   B e s t   L i n d e x   -   -   -   -   0 . 9 3   0 . 8 0   0 . 5 0   0 . 1 0   0 . 3 0   0 . 9 0   0 . 9 0   1 . 1 0   0 . 0 6 8 4   3 2 . 1 7   0 . 8 6   B e s t   l o s s e s   -   -   -   -   0 . 9 7   0 . 8 0   0 . 5 0   0 . 3 5   0 . 1 0   1 . 1 0   0 . 9 8   1 . 0 3   0 . 0 7 2 1   2 0 . 4 5   0. 70   W i t h   F A C TS   B e s t  K S   S o l u t i o n   B u s   9   - 0 . 4 8   L i n e   4 - 9   - 0 . 6 5   0 . 6 7   0 . 8 0   0 . 5 0   0 . 3 5   0 . 3 0   1 . 0 0   0 . 9 9   1 . 0 1   0 . 0 3 6 8   1 8 . 0 7   0. 50 1       6.   CONCL US I O N   This  pap e r  pr e sents  a n  ef fici ent,  sim ple  and  fast  ap proac h  f or   t he  S VC  a nd  TCSC   opti m al   placem ent   in  the  netw ork;  it   was  done   on  IE EE  14 - bus   te st  syst e m   by   us in g  KA L A I  Sm or od i ns ky  s olu ti on  w hic h  giv e s   a  co ncr et e  s olu ti on.  S e ver al   op ti m iz ation   te chn i qu e s  s uc h  as  dif fer e ntial   evo l ution   a nd   goal   pr ogra m m ing   wer e  us e d  to  achieve  this  t arg et .  Vo lt a ge   Dev ia ti on  I ndex  was  al so   us e d  in  case  of   m any  po ssi ble  KS   So luti ons .     We   wer e a ble t o  locat e t he  be st place m ent o f  SV C a nd TCS C i n  the  po we r  syst e m  w hich dep e nds  on  the  ta rg et s  fi xe d  by  the  op e rat or,  an d  seco nd ly ,  the  siz e  of   FA CTS  was  c om pu te d.   T he  appr oach   us e d  in  this   pap e r  can  be  us e d  for  ot her  obj ect ives  an d  oth e r  net work s  in  orde r  to  i m pr ove  the ir  exp l oitat ions  unde r   op ti m al  co nd it ion s.       REFERE NCE S     [1]   S.  P.  S ingh ,  “ On - li ne  As sess m e nt  of  Volta ge  Stabi lit y   using  S y nchr ophasor   Te c hnolog y ,”   Indon esian  Journal  of   El e ct rica l  Eng in ee ring a nd   Computer  Sc ie nc e ,  v ol /i ss ue:   8 ( 1 ) ,  p p .   1 - 8 ,  2017 .   [2]   P.  K um ar ,  “ Enh anc ement  of  power  qual ity   b y   an  appl icat ion  FA CTS  devi ce s ,”   Inte rnat ional   J ournal  of  Powe r  El e ct ronics  and   Dr iv e  Syst ems ( IJP EDS) ,   vol /i ss ue:   6 ( 1 ) ,  p p .   10 - 17 ,  2015 .   [3]   Z.  H amid,   e t  al . ,   “ Stabi lit y   inde x   tra cing  for  deter m ini ng  FA CTS  devi c es  pla c eme nt  loc a ti ons ,”   Po wer  Engi ne ering  and  Optimi zatio n  Confe ren ce ( PE DCO )   Me lak a,   Malay sia ,  2012  I EEE   Inte rnat ion al ,   p p .   17 - 22 ,  20 12.   [4]   E.  B .  M artine z  a nd  C.   Á .  C amac ho,   “ Te chnica l  c om par ison  of  F ACTS  con trol le r s  in  par al lel  con nec t ion ,”   Journa l  of  App li ed   R ese a rch  and  Tec hnol ogy ,   vo l /i ss ue:   15 ( 1 ) ,  p p .   36 - 44 ,  2017.   [5]   S.   D utt a ,  et   a l. ,   “ Optimal  al locat ion  of  SV C  and  TCSC  using  quasi - oppositi onal   c hemica l  r eact ion   opti m iz a ti on  fo r   solvi ng  m ult i - ob je c ti ve   ORP D probl em ,”   Journal of  E le c tric al   Sys te ms   and  Inform ati on  Te chnol og y ,   2016 .   [6]   K.  V.  R.   R edd y ,  et   al . ,   “ Im prove m ent   of  Volta g e   Profile   through   the   Optimal  Pl acem en t  of  FA CTS  Us ing  L - Inde x  Method ,”   Int ernati onal  Journal   of  el e ct ri cal   a nd  Computer  e ngine ering   ( IJECE) ,   vol /i ss ue:   4 ( 2 ) ,  p p .   207 - 2 11 ,  2014.   [7]   A.  B aghe rin asa b ,  et   al . ,   “ Optimal  pla c ement  of  D - STATCOM   u sing  h y brid  g en et i c  and  ant   colon y   a lgori thm  t o   losses re duction ,”   Int ernati onal   J ournal  of Appl i e d  Powe r  Engi n e ering  ( IJA P E) ,   v ol /i ss ue:   2 ( 2 ) ,  p p .   53 - 60 ,  2013 .   [8]   N.  A.   L e ,  e t  al . ,   “ The   Modeli n g  of  SV C  for   the   Volta ge  Con trol   in  Pow er  Sy stem ,”   Indon esi an  Journal  of   El e ct rica l  Eng in ee ring a nd   Computer  Sc ie nc e ,   v ol /i ss ue:   6 ( 3 ) ,  p p .   513 - 519 ,  2017 .   [9]   N.  R.   H.  A bdull ah ,  e t  al . ,   “ Multi - Obje ct iv e  Evo lut iona r y   Progra m m ing  for   Stat ic   VA R  Co m pensa tor  (SV C)  in   Pow er  Sy st em  Consideri ng  Co nti ngen ci es  (Nm ) ,”   Inte rnat ional   Journal  of  Pow er  El e ct ronics  a nd  Dr iv e  Syste ms  ( IJP EDS) ,   vol /i s sue:   9 ( 2 ) ,  p p .   88 0 - 888 ,  2018 .   [10]   A.  S afa ri ,  e t  al . ,   “ Optimal  se tting  and  pl acem ent   of  FA CTS  devi c es  using   strengt h  Par eto  m ult i - objecti v e   evol uti on ar y   al g orit hm ,”   Journal   of  C ent ral   Sout h  Unive rs ity ,   vo l /i ss ue:   24 ( 4 ) ,  p p .   829 - 839 ,  2017 .   [11]   K.  M.  M et we ely ,  e t  al . ,   “ Multi - obje c ti ve   opti m al   power  flow  o f  power  s y st em  with  FA CTS  de vic es  using  PS O  al gorit hm ,”   Pow er  Syste ms   Conf ere nce   ( MEP CO N) ,   2017  Nine teenth  Int ernati on al  Middl e   East.   IEE E ,   p p.   1248 - 1257 ,  2017 .   [12]   A.  N aga na tha n  and   V.  R ang an at han ,   “ Im proving  Volta ge   Sta bil ity   of  Pow er  S y stem  b y   Op ti m al   Lo ca t ion  of  FA CTS De vic es   Us ing  Bio - Inspi red   Algori thms ,”   Circui ts   and  S yste ms ,   vol /i ss ue:   7 ( 06 ) ,  p p .   805 ,  2 016 .   [13]   W .   D.  R oseha r t ,  e t  al . ,   “ Mult iobj e ct iv e  optim al   power  flo ws   to  eva luate   volt ag e  sec ur ity   costs  in  power   net works ,”   IEEE   Tr ansacti ons on   power  systems ,   vol /i ss ue:   18 ( 2 ) ,  p p.   578 - 587 ,  20 03 .    [14]   D.  R adu  and  Y .   B esa ng er,   “ A  m ult i - objecti v e  gene t ic   al gori th m   appr oac h  to  opti m al   al lo ca t i on  of  m ult i - t y p e  FA CTS de vic es  for  power  s y ste m s sec urity ,”   Po wer  Engi n ee ring   Society Gene ral   Me e ti ng ,   IE EE ,  pp . 8 ,  2006 .   [15]   S.  A la m el u ,  e t  al . ,   “ Optimal  sit ing  and   sizi ng   o f  UP F C  using  evol uti onar y   a lgo rit hm s ,”   Int ernat ional   Journal   of   El e ct rica l  Pow er  &   Ene rgy  System s ,   vol. 69,  p p.   222 - 231 ,  2015 .   [16]   S.  J e y ade v i ,  e t  al . ,   “ Solving   m ult iobj e ct iv e   opti m al   r eact ive   power  d ispat ch  using   m odifi ed  NS GA - II ,”   Inte rnat iona l  Journal   of   Elec tric al   Powe r  &   Ene rgy  S yste ms ,   vol /i ss ue:   33 ( 2 ) ,  p p.   219 - 228 ,  20 11 .   [17]   A.  Y ousefi ,  et   a l. ,   “ Optimal  lo cations  and  size s  o f  stat ic   v ar  compensat ors  using  NS GA   II ,”   Australi an  Journal  o f   El e ct rica l  and   E le c tronic s E ng in ee ring ,   vol / issue:   10 ( 3 ) ,  p p.   321 - 330 ,  2013 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   2018  :   407 9   -   4088   4088   [18]   R.   B en abi d ,  e t  a l. ,   “ Optimal  lo cation  and   setting  of  SV C  and  TC SC   devi ce s  usin g  non - do m ina ted  sort ing  pa rticl e   sw arm opt imiza t ion ,”   Elec tric P o wer  Syste ms   Re s earc h ,   vo l /i ss ue:   79 ( 12 ) ,  p p.   166 8 - 1677 ,  2009 .   [19]   E.  K al a i  and  M.   S m orodinsky ,   “ Other   soluti o ns  to  Nash' s  bar gai ning  probl em ,”   E conome tri ca:   Journal  of  the   Ec onometri c  So c ie t y ,  p p.   513 - 518 ,  1975 .    [20]   R.   A boula i ch ,  et  al . ,   “ The   Me an - CVaR  Model  f or  Portfoli o  Opt imiza ti on   Us ing  a  Multi - Obj ec t i ve  Approac h  an d   the   Ka la i - Sm orodinsk y   Solu ti on ,”   MATEC   We b   o f  Conf ere nce s .   E DP  Scienc es ,  p p .   00010 ,  201 7 .   [21]   T.  N ikn am ,  e t  a l . ,   “ A  m odifi ed  shuffle   frog   le a ping  al gor it hm   f or  m ul ti - obj ec t i ve  opti m a l  pow er  flow ,”   Ene rg y ,  vol /i ss ue:   36 ( 11 ) ,  p p .   6420 - 6432 ,  2011 .   [22]   R.   S torn  and   K.   P ric e ,  “ Diffe ren t ia l   evol u ti o n – a  sim ple   and   eff i ci en t  heur i stic   for  g loba l   opti m iz ati on  ov er  cont inuous  spa c es ,”   Journal  o f  g lobal   opt imizati o n ,   vol /i ss ue:   11 ( 4 ) ,  p p .   341 - 359 ,  1997 .   [23]   A.  M.  S hahe en ,  et   al . ,   “ A  rev i e w  of  m et a - heur i stic   al gor it hm s  for  rea c ti ve  pow er  pla nning  pro ble m ,”   Ai n  Sha ms  Engi ne ering  Jou rnal ,   2015.   [24]   htt ps:// ww w2.ee . washington.edu   [25]   M.  S.  K um ar ,  et  al. ,   “ Optimal   L oca t ion  and   Ra ting  of  Th y r istor  Control le d   Seri e s  Capa c it or  for  Enha nc ement  of   Volta ge   Stabilit y   using   Fast  V olt ag e  Stab il i t y  Inde x  (FV SI)  Approac h ,”   In t ernati onal  Journal  of  Comput e r   Appl ic a ti ons ,   vo l /i ss ue:   46 ( 10 ),  2 012 .   [26]   P.  K essel  and  H.   G la vit s ch,   “ Esti m at ing  the   volt ag e  stabi lit y  of  a  power  sy stem ,”   IEEE  Tr ansacti ons  on  power  del i ve ry ,   vol /i ss ue:   1 ( 3 ) ,  p p .   346 - 354 ,  1986 .   [27]   A.  O ukennou  a nd  A.   S andali,   “ As sessment  and  anal y sis  o f  Vol ta ge   Stabilit y   In dic es  in   e le c tri c al   n et work  usin g  PS AT  Software ,”   Powe r  Syst ems  Confe renc e  ( MEP CON) ,   2016  Ei ghteenth  In t ernati onal  Midd le   East .   IEEE ,   p p.   705 - 710 ,  2016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.