I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 1 ,   p p .   3 6 4 7 ~ 3 6 5 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 5 . pp 3 6 4 7 - 3 6 5 9          3647       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Relia bility a ss ess m en for elec trica l pow er genera tio n sy ste m   ba sed o n adv a nced Ma rk o v  proces s  co m bi ned w ith  bl o ck dia g ra m       A.   A.   T a w f iq 1 ,   M .   O s a m a   a bed e l - Ra o uf 2 ,   A.   A.   E l - G a w a d 3 ,   M .   A.   F a ra ha t 4   1 El e c tri c a P o w e a n d   M a c h in e De p a rtme n t,   t h e   P u b li c   A u th o rit y   f o A p p li e d   Ed u c a ti o n   a n d   T ra in in g ,     V o c a ti o n a T ra in in g   I n stit u te,  Ku w a it   2 Bu il d i n g   P h y sic a n d   En v ir o n m e n tal  Re se a rc h   In stit u te ,   Ho u sin g ,   a n d   Bu il d i n g   Na ti o n a Re se a rc h   Ce n ter,  Eg y p t   3 El e c tri c a P o w e a n d   M a c h in e De p a rtme n t,   V ice   De a n   o f   F a c u lt y   o Co m p u ter  a n d   In f o rm a ti o n ,   Zag a z i g   Un iv e rsit y ,   Zag a z i g ,   Eg y p t   4 El e c tri c a P o w e a n d   M a c h in e De p a rtme n t,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Zag a z ig   Un iv e rsit y ,   Za g a z ig ,   Eg y p t       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 6 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   Ma r   1 0 ,   2 0 2 1   A cc e p ted   Ma r   2 1 ,   2 0 2 1       T h is  p a p e p re se n ts  th e   p o w e g e n e ra ti o n   sy ste m   r e li a b il it y   a ss e ss m e n u sin g   a n   a d v a n c e d   M a rk o v   p ro c e ss   c o m b in e d   w it h   b lo c k d iag ra m   tec h n iq u e .   T h e   e ffe c ti v e n e ss   o f   th e   su g g e ste d   m e th o d o l o g y   is  b a se d   o n   HL - o IEE E_ E P S _ 2 4 _ b u s.  T h e   p ro p o se d   m e th o d   a c h iev e d   th e   g e n e ra ti o n   re li a b il it y   a n d   a v a il a b il it y   o f   a n   e le c tri c a p o w e s y ste m   u sin g   th e   M a rk o v   c h a in   w h ich   b a se d   o n   t h e   o p e ra ti o n a tran siti o n   f ro m   sta te  to   sta te  w h ich   re p re se n ted   in   m a tri x .   T h e   p ro p o se d   m e th o d o lo g y   h a b e e n   p re se n ted   f o r   re li a b il it y   p e rf o r m a n c e   e v a lu a ti o n   o f   IEE E_ EP S _ 2 4 _ b u s.  M A T LAB  c o d e   is  d e v e lo p e d   u sin g   M a rk o v   c h a in   c o n stru c ti o n .   T h e   tran siti o n   b e tw e e n   p ro b a b il i t y   sta te i s   re p re se n ted   u sin g   c h a n g in g   th e   fa il u re   a n d   re p a ir  ra tes .   T h e   r e d u c e d   n u m b e o f   g e n e ra ti o n   s y ste m   a r e   u se d   w it h   M a rk o v   p ro c e ss   to   a ss e ss   th e   a v a il a b il it y ,   u n a v a il a b il it y ,   a n d   re li a b il it y   f o th e   g e n e ra ti o n   sy ste m .   A d d it io n a ll y ,   th e   p ro p o se d   tec h n i q u e   c a lcu late th e   f re q u e n c y ,   ti m e   d u ra ti o n   o f   sta tes ,   th e   p ro b a b il it y   o f   g e n e ra ti o n   c a p a c it y   sta t e   w h ich   g e o u o f   se rv ice   o re m a in e d   in   se rv ice   f o e a c h   sta te  o f   f a il u re ,   a n d   re li a b il it y   in d ice s.  A   c o n sid e ra b le  im p ro v e m e n in   re li a b il it y   in d i c e is  f o u n d   w it h   u sin g   b lo c k d iag ra m   tec h n iq u e   w h ich   is  u se d   to   re d u c e   th e   in f in it y   n u m b e o f   tran siti o n   sta tes   a n d   a ss e ss   th e   s y ste m   r e li a b il it y .   T h e   p ro p o se d   tec h n i q u e   su c c e e d e d   a a c h iev in g   a c c u ra te an d   f a ste re li a b il it y   f o th e   p o w e sy ste m .   K ey w o r d s :   B lo ck   d iag r a m s     E lectr ical  p o w er   s y s te m     Ma r k o v   p r o ce s s     P r o b ab ilit y   f ail u r s tate s     R eliab ilit y   as s ess m e n t   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A i m a n   A b d el - Kad er   T a w f iq   Vo ca tio n al  T r ain in g   I n s ti tu te   T h P u b lic  A u t h o r it y   f o r   A p p l ied   E d u ca tio n   an d   T r ain i ng   A d aili y a h K u w ai t   E m ail:  ai m a n to w f ic@ y a h o o . co m       L I S T   O F   AP P RIV I AT I O NS   A   A v a i l a b i l i t y   F F S i   F a i l u r e   f r e q u e n c y   o f   i   st a t e   I EEE_ EPS _ 2 4 _ b u s   IE EE  e l e c t r i c a l   p o w e r   s y st e m w i t h   2 4   b u se s   L O L E   L o ss o f   l o a d   e x p e c t a t i o n   L O L P   L o ss o f   l o a d   p r o b a b i l i t y   M D S i   M e a n   d u r a t i o n   o f   st a t e s   P   T h e   p r o b a b i l i t y   mat r i x   Q i   U n a v a i l a b i l i t y   o f   c o mp o n e n t   i   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.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     3 6 4 7   -   3659   3648   Q p   T o t a l   u n a v a i l a b i l i t y   o f   p a r a l l e l   c o mp o n e n t s   R D S i   R a t e   o f   d e p a r t u r e   o f   i   s t a t e   R pa r   T o t a l   r e l i a b i l i t y   o f   p a r a l l e l   c o mp o n e n t s   R s e r   T o t a l   r e l i a b i l i t y   o f   se r i e s c o mp o n e n t s   R s y s   T t o t a l   sy st e m r e l i a b i l i t y   T   T h e   t i me   p e r i o d   λp   T o t a l   f a i l u r e   r a t e   o f   p a r a l l e l   c o mp o n e n t s   λ s e r   T o t a l   f a i l u r e   r a t e   o f   se r i e s c o mp o n e n t s   μ   T h e   r e p a i r   r a t e         1.   I NT RO D UCT I O N     T h r eliab ilit y   o f   t h g e n er ati o n   s y s te m   is   d ef i n ed   as   t h a b ilit y   o f   g e n er atio n   s y s te m   to   s u p p l y   t h e   p o w er   to   co n s u m er s   f o r   d eter m in ed   ti m e 's  p er io d   w ith o u o u tag e s .   T h r eliab ilit y   is   e v al u ated   to   d eter m in e   th ab ili t y   o f   co m p o n e n t s   to   ac h iev co n s u m er   s atis f ac ti o n .   T h b u lk   elec tr ic  p o w er   s y s te m   r eliab ili t y   ass es s m en co n s is t s   o f   th r ee   s tep s ,   s elec tio n   o f   s y s te m   s tates,  ev al u atio n   o f   ad eq u ac y   o f   s tate s   an d   co m p u tat io n   o f   r eliab ilit y   i n d ices  [ 1 ] .   T h m ai n   i m p o r tan t   f a cto r s   a f f ec p o w er   s y s te m   r eliab ilit y   ar th e   s y s te m   s ec u r it y   an d   t h s y s te m   ad eq u ac y .   T h s y s te m   s ec u r it y   is   as s o ciate d   w i th   t h s y s t e m   r esp o n s to   f a u l t   in ter r u p tio n s   o f   t h s y s te m   wh ile  t h s y s te m   ad eq u ac y   is   r elate d   to   s y s te m   lo ad   co n d itio n s   a n d   ex i s te n ce   o f   s u f f icie n f ac ili ties   to   m ee th n ee d s   o f   co n s u m er s   [ 1 ] .   T h an al y s is   o f   s y s te m   ad eq u ac y   a s s es s m en o f   an y   elec tr ical  p o w er   s y s te m   ca n   b d iv id ed   in to   th r ee   p r in cip a f u n ct io n al  zo n e s   n a m el y   h ie r ar ch ical  lev el  ( 1 ) ,   h ier ar ch ical  le v el  ( 2 ) ,   an d ,   h i er ar ch ical  lev el  ( 3 )   as  s h o w n   in   Fi g u r 1   [ 1 ] .   I n   elec tr ical  p o w er   s y s te m s ,   t w o   ap p r o ac h es  ar u s ed   to   as s ess   th e   s y s te m   r el iab ilit y ,   o n e   o f   th e m   is   b a s ed   o n   t h e   co m p o n en t s   h i s to r ical  a n d   th o th er   is   b ased   o n   p r ed ictiv ass es s m e n t [ 2 ] .           Fig u r 1 .   E lectr ical  p o w er   s y s t e m   h ier ar c h ical  le v els d iag r a m       I n   th p ast  f e w   y ea r s ,   r esear c h er s   f o c u s ed   o n   p r o b ab ilit y   a n d   r eliab ilit y   as s es s m e n o f   t h elec tr ical  p o w er   s y s te m   i n   ca s e   o f   g e n e r atio n ,   tr an s m is s io n ,   a n d   d is tr ib u tio n   b y   u s in g   d if f er en t   tec h n iq u es   to   ac h ie v e   th ai m s .   B o u s s ah o u a n d   E l m ao u h ab   [ 3 ] ,   p r esen ted   a n   ass es s m en t   o f   th e   elec tr ical   p o w er   tr an s m is s io n   s y s te m   r eliab ili t y   b y   u s i n g   b lo ck   d iag r a m   an d   g r ap h   th eo r i es  f o r   I E E E   9   b u s   s y s te m .   T h r esu lts   s h o w   th a t,  th e f f ec t o f   t h c lass if ica tio n   o f   n o d es a cc o r d in g   to   t h eir   r el iab ilit y ,   th e   ef f ec t   o f   d is co n n e ctio n s   o f   n o d es a n d   tr an s m is s io n   b r an c h es  o n   r eli ab ilit y .   B ab u   et  a l.   [ 4 ] ,   p r o p o s ed   th r eliab ilit y   ass e s s m e n f o r   co m p o s ite   g en er atio n   s y s te m   f o r   R T S_ 3 _ b u s ,   R T S_ 6 _ b u s ,   an d   R T S _ 2 4 _ b u s   s y s te m s   u s in g   p r o b a b ilit y   p er f o r m a n ce   in d ex   w it h   cr itical  co n ti n g e n c ies.  T h r esu lts   s h o w   th e f f e ctiv e n ess   o f   t h is   tec h n iq u to   id en tify   t h w ea k   p o in ts   f o r   s y s te m s   d ev elo p in g   r ein f o r ce m e n w a y s .   A b d u l k ar i m   et  a l.   [5 ] ,   u s ed   b lo ck   d i ag r a m   tec h n iq u to   ass es s   th co n f i g u r ati o n   o f   m i cr o g r id   s y s te m   an d   s tu d ied   th i m p ac o f   r en e w ab le  g en er a tio n s   co m p o n e n t s   o n   s y s te m   r eliab ili t y .   T h r es u lts   s h o w   t h at,   t h r eliab ilit y   i n d ices   d ec r ea s ed   in   ca s e   o f   u s i n g   d iesel  g en er ato r .   Kh ar e   et  a l.   [ 6 ] ,   p r o p o s ed   th r eliab ilit y   ev al u atio n   f o r   h y b r id   r en e w ab le  g e n er atio n   s y s t e m   u s i n g   f au lt  tr ee   tech n iq u e.   S h alas h   et  a l.   [ 7 ] ,   ev alu a ted   th p o w er   s y s te m   g en er atio n   i n d ices  u s i n g   m u lt ag en m o d el  a n d   co m p ar ed   t h r es u lts   w it h   t h at  r esu lted   b y   t h an a l y t ical  ap p r o ac h .   T h r esu lt s   s h o w   t h e f f ec t iv e n es s   o f   tech n iq u to   d ec id i n cr ea s i n g   o r   d ec r ea s in g   ca p ac it y   a n d   lo ad s .   A d e f ar ati  a n d   B an s al   [ 8 ] ,   f o cu s ed   o n   th e   ec o n o m ic  s id an d   en v ir o n m en tal  b en e f its   o f   s y s te m   r elia b ilit y   ass e s s m e n w it h   r en e wab le  g en er ato r s .   T h e   r esu lt s   s h o w   t h ad v a n ta g es  o f   u s in g   t h g r ee n   b u ild i n g s   an d   r en e w ab le  en er g ies  i n   m icr o g r id   o n   r eliab ilit y .   B o u r ez g   an d   Me g lo u li   [ 9 ] ,   u s ed   C /C ++   to   cr ea te  d is j o in s u m   o f   p r o d u ct  al g o r ith m   f o r   e v alu ati n g   th p o w er   d is tr ib u tio n   s y s te m   to   av o id   th d is ad v an ta g o f   Mo n te  C ar l o   tech n iq u e.   K u n ai f i   an d   R e in d er s   [ 1 0 ] ,   p r o p o s ed   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       R elia b ilit a s s ess men t fo r   elec tr ica l p o w er g en era tio n   s yst em  b a s ed   o n …  ( A .   A .   Ta w fiq )   3649   th r eliab ilit y   ev al u atio n   f o r   e lectr ic  s u p p l y   I n d o n esia  s y s te m   b y   co llecti n g   th s u r v e y s   a n d   m ea s u r e m en th elec tr ic  p ar am eter s   f r o m   co n s u m er   s id es.  T h r eliab ilit y   ev alu atio n   f o r   b o th   d is tr ib u tio n   s y s te m   w h ic h   h as   lo w   v o lta g v er s u s   t h tr a n s m is s io n   s y s te m   w h ich   h a s   h ig h   v o ltag e   p r esen ted   i n   [ 1 1 ] [ 1 2 ] .   A l m u h a m a in i   an d   Al - Sa k k a f   [ 1 3 ] ,   p r o p o s ed   th r eliab ilit y   ev al u atio n   o f   d i s tr ib u tio n   s y s te m   in   m icr o g r i d   w it h o u i n s tal led   d is tr ib u ted   g en er ato r s   an d   w i th   in s talled   d is tr ib u ted   g e n er ato r s   in clu d i n g   t h ca lcu lat io n   o f   th r eliab ilit y   in d ices  o f   t h e   s y s te m .   T h r esu lt s   s h o w   th e   ac cu r ate   a n d   ef f ec t iv e n es s   o f   u s ed   m e th o d   f o r   r eliab ilit y   ev alu a tio n   w it h   v o ltag e   v io lat io n s   L i u   a n d   Sin g h .   [ 1 4 ] ,   p r esen ted   r eliab ilit y   e v al u atio n   f o r   co m p o s ite  p o w er   s y s te m   r eliab ilit y   an d   ta k e n   i n to   ac co u n t h ef f ec o f   w ea t h er .   T h DC _ OP F,  m i n i m al  c u s et,   a n d   Ma r k o v   p r o ce s s   ar u s ed   to   ca lcu late  t h s y s te m   r eliab ilit y   i n d ices   a n d   th e   b o u n d s   o f   r eliab ilit y   i n d ices.  T h o m p s o n   et   al .   [ 1 5 ]   p r o p o s ed   r eliab ili ty   e v alu a tio n   a n d   co s o f   HVD C   tr an s m is s io n   in ter co n n ec tio n   f ee d er s   w it h   u s i n g   MM C   co n v er ter   u s i n g   Mo n te  C ar lo   s i m u latio n   m e th o d .   R e n   et  a l .   [ 1 6 ] ,   p r o p o s ed   th r elia b ilit y   e v al u atio n   o f   n in m icr o g r id   s y s te m   ta k i n g   i n to   ac co u n th i n s u f f icien t tr an s m i s s io n   ca p ac it y   o f   t h s y s t e m   u s i n g   B a y e s ia n   n et w o r k   b ased   u n i f ied   m o d eli n g   ( B NB UM )   m et h o d .   T h r e s u lt s   s h o w   t h i m p o r tan r o le  o f   u s in g   t h en er g y   s to r ag a n d   en er g y   d is p atc h   s t r ateg y   o n   r eliab ili t y   ev al u atio n .   R a g h u w an s h a n d   A r y a   [ 1 7 ]   u s ed   Ma r k o v   a n d   f r eq u en c y   d u r atio n   m et h o d s   to   ass es s   t h r eliab ilit y   in d ice s   o f   h y b r id   en er g y   s y s te m   in c lu d i n g   d ie s el,   P V,   an d   b atter y .   P h a m   et  a l.   [ 1 8 ]   p r e s en ted   th r eliab ili t y   e v alu a ti o n   f o r   m icr o g r id   s y s te m   w it h   m u ltip le  b atter y   s to r ag u n d er   v ar io u s   d y n a m i o p er atio n   ca s es  u s i n g   Ma r k o v   tech n iq u e.     T h p r o p o s ed   m et h o d   an al y z es  th r eliab ilit y   o f   elec tr ical   p o w er   s y s te m   g e n er atio n   b ased   o n   th e   f ail u r an d   r ep air   r ates  o f   ea ch   u n it  o f   g en er ato r s .   T h er ar t w o   m ai n   ca teg o r ies  o f   elec tr ical  s y s te m   r eliab ilit y   as s ess m e n tec h n iq u es,  o n o f   t h e m   is   s i m u lati o n   o r   Mo n te  C ar lo   tech n iq u an d   th o th er   is   an al y tical  m o d el.   Si m u latio n   ap p r o a ch es  esti m ate  t h elec tr ical  in d icato r s   b y   s i m u lati n g   ac t u al  elec tr ica l   s y s te m   an d   r a n d o m   b e h av io r   o f   t h s y s te m   [ 1 9 ] .   An al y tic al  ap p r o ac h es  r ep r esen t h e lectr ical  s y s te m   b y   m at h e m a tical  m o d el  a n d   ass e s s   t h in d icato r s   o r   r eliab ilit y   f r o m   t h is   m o d el  b y   u s i n g   m a t h e m a tical  a n al y s is .   T h er ar e   m o r an al y tical  tec h n iq u e s   u s ed   to   co m p u te  t h r eliab ilit y   o f   elec tr ical  p o w er   s y s te m   s u c h   as  b lo ck   d iag r a m ,   Ma r k o v   p r o ce s s ,   f au lt  tr ee   a n al y s i s ,   e v en t   tr ee   a n al y s i s ,   m i n i m al  c u t   s et,   m i n i m al  tie  m et h o d ,   an d   p ath   tr ac in g   m e th o d   [ 2 0 ] .   T h is   p ap er   p r esen ts   t h r eliab i lit y   a s s e s s m e n o f   g e n er atio n   f o r   I E E E _ E P S_ 2 4 _ b u s   s y s te m   u s i n g   a n   ad v an ce d   Ma r k o v   p r o ce s s   a n d   b lo ck s   d iag r a m   tec h n iq u es.   T h p r o p o s ed   m et h o d o lo g y   ac h ie v ed   th e   r eliab ilit y   e v alu a tio n   u s i n g   th b est  tech n iq u f o r   p r o b a b ilit ies  s t u d y i n g ,   n a m el y   Ma r k o v   ch ain   p r o ce s s .   A l s o   ass es s ed   th r eliab ilit y   i n d ice s   lo s s   o f   lo ad   p r o b a b ilit y   ( L OL P )   an d   lo s s   o f   lo ad   ex p ec ta tio n   ( L O L E ) .   T h Ma r k o v   p r o ce s s   b ased   o n   t h tr an s itio n   b et w ee n   p r o b ab ilit y   s tate s   a s   e x p lain ed   in   s ec tio n   3 .   T h ch alle n g e   i n   th p r o p o s ed   m eth o d   is   t h e   in f i n it y   n u m b er   o f   f ail u r es   p r o b ab ilit y   s tates  d u to   th lar g n u m b er   o f   g en er atio n   u n it s .   T h m e th o d   o v er co m to   th ch al len g b y   u s i n g   th b lo ck   d iag r a m   tec h n iq u to   r ed u ce   th e   n u m b er   o f   ele m en t s   a s   d is c u s s ed   i n   s ec tio n   2 .   T h p r o p o s ed   s t u d y   a n al y ze s   th e   r esu lt s   an d   ca lcu late s   t h e   f r eq u en c y ,   m ea n   d u r atio n   o f   f ailu r s tate s   f o r   s y s te m ,   t h m ax i m u m   a n d   m i n i m u m   f r eq u e n c y   a n d   d u r atio n   o f   f ail u r p r o b ab ilit y   s tate.   T h p r o b a b ilit y   o f   g en er atio n   ca p ac it y   s ta te  w h ich   r e m ain ed   i n   s er v ice  an d   k ep o u t   o f   s er v ice  f o r   ea ch   p r o b ab ilit y   s tate  o f   f ail u r e,   s y s te m   r eliab i lit y   a s s e s s m e n t,  a n d   s y s te m   r e liab ilit y   in d ice s   a r e   d is cu s s ed   in   s ec tio n   4 .       2.   RE S E ARCH   M E T H O   2 . 1 .     B lo ck   dia g ra m   T h b lo ck   d iag r am   m e th o d   is   u s ed   to   ass ess   t h to tal  s y s te m   r el iab ilit y   a n d   an al y ze   th p r o b a b ilit y   o f   s y s te m 's  f a ilu r [ 2 1 ] .   I ca n   b ac h iev ed   u s in g   r ep r esen t in g   t h s y s te m   an d   its   co m p o n e n t s   b y   g r ap h ica r ep r esen tatio n   w i th   d i v id i n g   th s y s te m   to   s m alle s g r o u p s .   T h in ter co n n ec ted   g r o u p   m a y   b e   i n   s e r i e s ,   p a r a l l e l ,   s e r i e s   p a r a l l e l ,   o r   p a r a l l e l   s e r i e s   c o n n e c t i o n s .   A l l   o f   t h e s e   c o m b i n a t i o n s   a r e   u s e d   t o   a c h i e v e   t h s o l u tio n .     2 . 1 . 1 Series c o m bin a t io n   T h s y s te m   r eliab ilit y   m a y   b co n s i s ti n g   o f   i n ter co n n ec ted   g r o u p   o f   e x p o n e n tial  f u n c tio n   w h ic h   i s   ch ar ac ter ized   b y   f ail u r r ate.   T h f ai lu r e   o f   a n y   co m p o n e n ca u s e s   t h e   w h o le   s y s te m   t o   f ail.   T h s y s te m   s h o w n   in   F ig u r 2   co n s is ts   o f   n   co m p o n e n ts   i n   s er ies co n n ec tio n .   ea ch   co m p o n e n h as  f ail u r an d   r ep air   r ate.       C 1 C 2 C 3 C n - 1 C n     Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r a m   co n s i s ts   o f   n   co m p o n e n ts   co n n ec ted   in   s er ies   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                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     3 6 4 7   -   3659   3650   T h s y s te m   r eliab ili t y   an d   f ai l u r r ate  f o r   s er ies  co m p o n e n ts   ar ca lcu lated   as  s h o w n   in   ( 1 ) ,   ( 2 ) ,   an d   ( 3 )   [ 20 ] [ 22 ] [ 23 ].     R sys ( t)      ( 1 )     R ser    = 1   ( 2 )     λ   ser  =   λ i = 1   ( 3 )     2 . 1 . 2 .   P a ra llel c o m bi na t io n   T h s y s te m   s h o w n   i n   Fi g u r 3   co n s is ts   o f   n   co m p o n e n ts   i n   p ar allel  co n n ec t io n .   ea ch   co m p o n en h as   f ail u r an d   r ep air   r ates.  T h f a ilu r o f   a n y   co m p o n e n d o esn ca u s t h w h o le  s y s te m   to   f a il  w h i le  th f ail u r e   o f   all  co m p o n e n ts   ca u s es t h w h o le  s y s te m   to   f ai l [ 5 ] .       C 1 C 2 C 3 C n - 1 C n     Fig u r 3 .   B lo ck   d iag r a m   co n s i s ts   n   co m p o n e n ts   co n n ec ted   in   p ar allel       T h s y s te m   r eliab ilit y ,   u n av ailab ilit y ,   av ailab il i t y ,   an d   f ailu r r ate   f o r   p ar all el  co m p o n en t s   ar e   ca lcu lated   in   ( 4 ) - ( 7 )   [ 5 ] .     R par   1     ( 1 Ri n i = 1 )   ( 4 )     Q p     n i = 1   Q i   ( 5 )     R par   A   1   -     n i = 1   Q i   ( 6 )     1 λ p   = [   1 λ 1   1 λ 2   …. .   1 λ n   -   [   1 λ 1 + λ 2   1 λ 1 + λ 3   …. .   +   1 λ 1 + λ n   ]       ( 7 )   [   1 λ 1 + λ 2 + λ 3   1 λ 1 + λ 2 + λ 4   …. .   1 λ1 + . . . + λ n   -   …………. .   [   (   - 1   ) n+ 1   1 λ n n 1     )   ]     2 . 2 .     M a rk o v   pro ce s s   T h an al y tical  m o d el  p r esen t s   clea r l y   r ep r esen tatio n   o f   al th s tates  o f   s y s te m   an d   also   th e   tr an s itio n   b et w ee n   t h ese  s tate s   [ 3 ] [ 24 ] .   T h r ee   s tep s   ar r eq u ir ed   to   ac h iev t h an al y t ical  Ma r k o v   m o d el   w h ic h   ar n a m ed   ze r o   o n m a tr ix   co n s tr u ctio n ,   tr an s itio n   M ar k o v   m atr ix ,   a n d   s o lv in g   t h e   Ma r k o v   eq u atio n .   T o   ca lcu late  th p r o b ab ilit y   o f   th s y s te m ,   an al y tica l M ar k o v   m o d el  m u s t b estab lis h ed   in   th r ee   s tep s .       2 . 2 . 1 Z er o   o ne  M a rk o v   m a t rix   Su p p o s an   elec tr ical  s y s te m   h as  t h r e g e n er ato r   co m p o n e n ts   G1 ,   G2 ,   an d   G3   as  s h o w n   i n   Fi g u r 4 th er ef o r t h er w i ll  b 2 3 = 8   s t ates.  T h elec tr ical   co m p o n e n s tate s   ar O n   an d   O f f   o r   0   a n d   1 ,   r esp ec tiv e l y .   T h ze r o   m ea n s   n o   c h an g i n   th ca s an d   t h co n n ec t io n   is   O n .   T h o n m ea n s   t h s ta te   ch a n g ed   a n d   th e   co n n ec tio n   is   O f f .     T h s tate  p r o b ab ilit ies  ar li s ted   in   T ab le   1 ,   ze r o   o n Ma r k o v   m atr i x   in f er r ed   f r o m   th s tat e   p r o b a b ilit ies  as  s h o w n   in   t h T ab le   1 .   Fro m   th tab le,   it  is   n o ticed   th at  th t h r ee   co m p o n en ts   ar o p er ates  in   ca s o f   s tate  1 ,   f ir s co m p o n e n f ails   a n d   o th er   co m p o n e n t s   o p er ate  in   ca s o f   s tate  2 ,   s ec o n d   co m p o n e n f ail s   an d   o th er   co m p o n e n t s   o p er ate  in   ca s o f   s tate  3 ,   f ir s a n d   s ec o n d   co m p o n en t s   f ail  a n d   t h ir d   o n o p er ates  in   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       R elia b ilit a s s ess men t fo r   elec tr ica l p o w er g en era tio n   s yst em  b a s ed   o n …  ( A .   A .   Ta w fiq )   3651   ca s o f   s tate  4 ,   t h ir d   co m p o n en f ail s   an d   o t h er   co m p o n en ts   o p er ate  in   ca s o f   s tate   5 ,   f ir s an d   t h ir d   co m p o n e n t s   f ail  a n d   s ec o n d   o n o p er ates  i n   ca s o f   s tate  6 ,   s ec o n d   an d   th ir d   co m p o n e n t s   f a il  a n d   f ir s o n e   o p er ates  in   ca s e   o f   s tate  7 ,   a n d   T h r ee   co m p o n e n ts   f ai i n   ca s o f   s tate  8 .   Af ter   s tates   d ete r m in a tio n ,   t h ze r o   o n m atr ix   h av co n s tr u c ted   f r o m   t h lis o f   s ta tes  b y   tr an s it io n   o n l y   f r o m   O n   s tate  to   O f f   s tate  f o r   ea ch   ca s e.   T h d im e n s io n s   o f   ze r o   o n m atr ix   ar eq u al  to   i a n d   j   w h ic h   ar eq u al  to   2   an d   3 ,   r esp ec tiv el y .             Fig u r 4 .   T h r ee   g en er ati o n   co m p o n en ts   s y s te m       T ab le  1 .   L is t o f   s tate s   f o r   th r e s y s te m   co m p o n en t s   S t a t e s   C o mp .   ( 1 )   C o mp .   ( 2 )   C o mp .   ( 3 )   D e scri b e   S t a t e   1   0   0   0   T h r e e   c o mp o n e n t s o p e r a t e   S t a t e   2   1   0   0   1 st   c o mp .   f a i l u r e   a n d   o t h e r   c o mp s   o p e r a t e   S t a t e   3   0   1   0   2 nd   c o mp   f a i l u r e   a n d   o t h e r   c o mp s   o p e r a t e   S t a t e   4   1   1   0   1 st   a n d   2 nd   c o mp s fa i l u r e   a n d   3 rd   o n e   o p e r a t e s   S t a t e   5   0   0   1   3 rd   c o mp .   f a i l u r e   a n d   o t h e r   c o mp s o p e r a t e   S t a t e   6   1   0   1   1 st   a n d   3 rd   c o mp s   f a i l e d   a n d   2 nd   o n e   o p e r a t e s   S t a t e   7   0   1   1   2 nd   a n d   3 rd   c o m p s fa i l e d   a n d   1 st   o n e   o p e r a t es   S t a t e   8   1   1   1   T h r e e   c o mp s fai l e d       2 . 2 . 2 .   T ra ns it io n M a rk o v   eq ua t io n   T h is   p ar ex p lai n s   t h tr a n s it io n   ca s e   f r o m   s tate  to   o th er .   State   1   r ep r esen ts   t h o n   c ase  f o r   all   co m p o n e n t s   an d   h as  t h r ee   tr an s itio n s   b y   λ 1 ,   λ 2 ,   an d   λ 3   an d   ea ch   tr an s i tio n   ca s ca n   b ac k   t o   p r ev io u s   s tate  b y   μ 1 ,   μ 2 ,   an d   μ 3 ,   r esp ec tiv el y .   States   2 ,   3 ,   an d   5   h av t w o   tr a n s it io n s   b y   λ 2 ,   λ 3 ,   λ 1 ,   λ 3 ,   λ 1 ,   an d   λ 2   r esp ec tiv el y   an d   ea ch   tr an s itio n   ca s ca n   b ac k   to   p r ev io u s   s tate  b y   μ 2 ,   μ 3 ,   μ 1 ,   μ 3 ,   μ 1 ,   an d   μ 2   r esp ec tiv el y .   State s   4 ,   6 ,   an d   7   h av e   o n e   tr an s itio n   b y   λ 3 ,   λ 2 ,   an d   λ 1 ,   r e s p ec tiv el y   a n d   e ac h   tr a n s it io n   ca s ca n   b ac k   t o   p r ev io u s   s tate   b y   μ 3 ,   μ 2 ,   an d   μ 1 ,   r esp ec tiv el y .   S tate  8   r ep r esen ts   t h O f f   ca s f o r   all  co m p o n e n t s   an d   h as n an y   tr an s itio n .   T h tr an s itio n   m a tr ix   ca n   b estab lis h ed   b y   s tates tr an s itio n   as s h o w n   in   ( 8 ) .     ( 8 )   T   [               0   1   2   0   3   0   0   0 µ 1   0   0   2   0   3   0   0 µ 2   0   0   1   0   0   3   0 0   µ 2   µ 1   0   0   0   0   3 µ 3   0   0   0   0   1   2   0 0   µ 3   0   0   µ 1   0   0   2 0   0   µ 3   0   µ 2   0   0   1 0   µ 3   0   µ 3   0   µ 2   µ 1   0 ]                   Fro m   t h tr a n s i tio n   m atr i x   it  i s   n o tice d   th a t,  t h d i m en s io n s   o f   tr a n s i tio n   m atr i x   ar e   eq u al   to   a n d   j   ( b o th   an d   j   eq u al  to   n u m b er   o f   s tates).   T h ch an g es  in   s tat es  ar r ep r esen ted   in   th m atr i x   b y   en ter i n g   eit h er   th f ai lu r o r   r ep air   r ate  w h ic h   r ep r esen th tr a n s it io n   f r o m   s tate  to   o th er .   T h m atr ix   ca n   b d iv id ed   in to   th r ee   p ar ts   d iag o n al,   u p p er   d iag o n al,   a n d   lo w er   d iag o n al.   A ll  e le m e n t s   in   n o n - d ia g o n al  p ar ts   ( w h en   i s   n o eq u al  to   j )   ar r ep r esen ted   b y   th tr an s itio n   f r o m   f a ilu r to   r ep air   r ate,   v ice  v er s a,   a n d   ze r o   [ 3 ] .   A ll  ele m e n ts   in   d iag o n al  p ar ( w h e n   is   eq u al  to   j ) ,   ar eq u al  to   o n m i n u s   s u m m at io n   o f   th o t h er   ele m e n ts   i n   its   r o w .   T h en   th tr an s itio n   m atr i x   ch a n g ed   as  s h o w n   in   ( 9 )   [ 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.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     3 6 4 7   -   3659   3652   ( 9 )   T [                 ( 1 + 2 + 3 )   1   2   0   3   0   0   0 µ 1   ( µ 1 + 2 + 3 )   0   2   0   3   0   0 µ 2   0   ( µ 2 + 1 + 3 )   1   0   0   3   0 0   µ 2   µ 1   ( µ 2 + µ 1 + 3 )   0   0   0   3 µ 3   0   0   0   ( µ 3 + 1 + 2 )   1   2   0 0   µ 3   0   0   µ 1   ( µ 3 + µ 1 + 2 )   0   2 0   0   0   0   µ 1   0   ( µ 3 + µ 2 + 1 )   1 0   0   0   µ 3   0   µ 2   µ 1   ( µ 3 + µ 2 + µ 1 ) ]                     In   ( 10 )   ex p r ess es th Ma r k o v   eq u atio n   [ 25 ].     [ ]   [ ] = [ 0 ]   ( 1 0 )     T r an s p o s th m at r ices a r r eq u ir ed   an d   th eq u at io n   ch a n g e d   to   th at  f o r m .     ( 1 1 )   [                 ( 1 + 2 + 3 )   µ 1   µ 2   0   µ 3   0   0   0 1   ( µ 1 + 2 + 3 )   0   µ 2   0   µ 3   0   0 2   0   ( µ 2 + 1 + 3 )   µ 1   0   0   µ 3   0 0   2   1   ( µ 2 + µ 1 + 3 )   0   0   0   µ 3 3   0   0   0   ( µ 3 + 1 + 2 )   µ 1   µ 2   0 0   3   0   0   1   ( µ 3 + µ 1 + 2 )   0   µ 2 0   0   0   0   1   0   ( µ 3 + µ 2 + 1 )   µ 1 0   0   0   3   0   2   1   ( µ 3 + µ 2 + µ 1 ) ]                   ×   [ ]   [ 0 ]     T h s u m   o f   all  in d i v id u al  p r o b ab ilit ies  is   eq u al  o n as  s h o w n   in   ( 12 )   as  Ma r k o v   th eo r y   ass u m p tio n .   B ased   o n   th at  ass u m p tio n ,   In   ( 11 )   m u s t b r ep lace d   to   ( 13 )   [ 3 ].     P 1 +P 2 +P 3 +P 4 +P 5 +P 6 +P 7 +P 8 = 1   ( 1 2 )     [                 1   1   1   1   1   1   1   1 1   ( µ 1 + 2 + 3 )   0   µ 2   0   µ 3   0   0 2   0   ( µ 2 + 1 + 3 )   µ 1   0   0   µ 3   0 0   2   1   ( µ 2 + µ 1 + 3 )   0   0   0   µ 3 3   0   0   0   ( µ 3 + 1 + 2 )   µ 1   µ 2   0 0   3   0   0   1   ( µ 3 + µ 1 + 2 )   0   µ 2 0   0   0   0   1   0   ( µ 3 + µ 2 + 1 )   µ 1 0   0   0   3   0   2   1   ( µ 3 + µ 2 + µ 1 ) ]                   ×   [ ]   [               1 0 0 0 0 0 0 0 ]                 ( 1 3 )     T h in d ep en d en p r o b ab ilit y   v alu es  P 1 ,   P 2 ,   P 3 ,   P 4 ,   P 5 ,   P 6 ,   P 7 ,   an d   P 8   ca n   b d eter m i n ed   b y   s o l v in g   th eq u at io n s .   T h p r o b ab ilit ies  clas s i f ied   i n to   ac ce p tab le  an d   u n ac ce p tab le  ca s e s ,   a ll  th v al u es   ar ac ce p tab le  e x ce p t h la s v al u P 8   w h ic h   r ep r ese n ted   t h b lack o u o f   t h w h o le  s y s te m   w it h o u co n s id er in g   is lan d i n g   an d   th is   ca s i s   u n ac ce p tab le  ca s e,   th er ef o r th av ailab ilit y   o f   th s y s te m   i s   ca lc u lated   b y   ( 1 4 )   [ 5 ] .     a va ila b ilit y = P 1 +P 2 +P 3 +P 4 +P 5 +P 6 + P7   ( 1 4 )     T h r a te  o f   d e p ar tu r b etw ee n   s tates  ca n   b ca lcu la ted   f r o m   tr an s it  m atr ix .   T h r ate  o f   d ep ar tu r o f   ea ch   f r eq u e n c y   s tate  is   eq u al  t o   th co r r esp o n d in g   d iag o n a ele m e n o f   tr an s it  m atr ix   w i th   p o s itiv s i g n .   T h e   f ail u r f r eq u e n c y   a n d   m ea n   d u r atio n   o f   s tate s   ca n   b ca lcu la t ed   f r o m   ( 1 5 )   an d   ( 1 6 )   [ 2 6 ] .     FFS i = R DS i * P i   ( 1 5 )     MD S i = 1 /R D S i   ( 1 6 )     L O L P   d ef in ed   as  th p r o b ab ilit y   o f   th s y s te m   lo ad   ex ce ed in g   a v ailab le  g e n er atio n   ca p ac it y   in   t h e   d ay   a n d   ca n   b ca lcu lated   i n   ( 1 7 )   [ 20 ].     L O L P = P i t i n i = 1   ( 1 7 )     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       R elia b ilit a s s ess men t fo r   elec tr ica l p o w er g en era tio n   s yst em  b a s ed   o n …  ( A .   A .   Ta w fiq )   3653   W h er e:  t i   i s   th d u r atio n   o f   lo s s   o f   ca p ac it y   i n   p er ce n t.    L O L E   d e f in ed   a s   t h p r o b ab ilit y   th at   ag g r eg a tes  w i ll  n o t   b ab le  to   co v er   th e   n ec e s s ar y   p o w er   co n s u m p tio n   an d   ca n   b ca lcu lated   in   ( 1 8 )   [ 20 ].     L O L E   P i (   t i   t ( i 1 ) ) n i = 1   ( 1 8 )     2 . 3 .     Ca s s t ud y   Fig u r 5   s h o w s   th I E E E   elec tr ical  p o w er   s y s te m   w it h   2 4   b u s e s   ( I E E E _ E P S _ 2 4 _ b u s ) .   I E E E _ E P S_ 2 4 _ b u s   h as  2 4   b u s es  ( 1 0   b u s es  h a v 1 3 8   KV  an d   1 4   b u s es  h a v 2 3 0   KV) ,   5   p o w er   tr a n s f o r m er   2 3 0 /1 3 8   KV,   9   ca b les,  2 9   tr an s m i s s io n   li n e s ,   an d   1 0   g en er ato r s   [ 27 ] - [ 29 ] .   T h p r o p o s ed   te ch n iq u s t u d ies  th e   r eliab ilit y   o f   g e n er atio n   s id f o r   I E E E _ E P S_ 2 4 _ b u s .   T h b lo ck s   tech n iq u r ed u ce d   th n u m b er   o f   co m p o n e n t s   f r o m   3 2   g e n er ato r   u n its   to   1 0   co m p o n e n ts .   I n   ca s o f   3 2   co m p o n e n t s   s y s te m ,   t h n u m b er   o f   p r o b a b ilit y   s tates   is   eq u al   to   2 32   s tate s .   B u t h te n   co m p o n e n ts   s y s te m   h a s   2 10 = 1 0 2 4   s tate s .   Z er o   o n Ma r k o v   m atr i x   h a v i n f er r ed   f r o m   t h e   s tate  p r o b ab ilit ies.  E ac h   g en er ato r   h as  n u m b er   o f   g e n er ati o n   u n its ,   ea c h   u n it   h as  p o w er   ca p ac it y   tab u lated   in   T ab le  2   [ 30 ] .   T h f ailu r a n d   r ep air   r ates  f o r   ea c h   g en er atio n   u n i lis ted   i n   T ab le  3   [ 30 ] .   A ll  g e n er atio n   u n its   ar o p er atin g   in   ca s o f   s t ate  1   an d   all  o f   t h e m   ar f a il u r in   th e   last   s tate .   T h tr an s itio n   m atr ix   co n s tr u c ted   f r o m   t h ze r o   o n e   Ma r k o v   m atr ix   b y   tr a n s i t h co m p o n en t s   i n   ea c h   s tate I n   th f in a l,  1 0 2 4   p r o b ab ilit y   ca s r esu lted   b y   s o l v i n g   t h Ma r k o v   eq u atio n .   T h p r o p o s ed   tech n iq u a n d   all   test ed   ca s es  ar p er f o r m ed   o n   L en o v o   lap to p   w it h   p r o ce s s o r   I n tel  ®co r e™ ,   i3 - 4 0 3 0 u ,   C P U@   1 . 9 0   GHz ,   an d   in s tal led   m e m o r y   ( R AM )   is   eq u al  to   4 . 0 0   GB .   A ll  p r o g r a m s   ex ec u ted   b y   M A T L A B ,   R 2 0 1 5 a   w i th   ti m e   tak en   ab o u t   8 . 4 5 8   s ec .   Fig u r 6   s h o w n   t h f lo w   c h ar t o f   t h p r o p o s ed   m et h o d .           Fig u r 5 .   Sin g le  li n d iag r a m   o f   I E E E _ E P S_ 2 4   b u s   an d   g en er atio n   u n it d ata     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.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     3 6 4 7   -   3659   3654   T ab le  2 C ap ac ity   a n d   lo ca tio n   o f   g en er atio n   u n it   B u s   N o .   1   2   7   13   15   16   18   21   22   23   U n i t   C a p a c i t y   ( M W )   20   20   1 0 0   1 9 7   12   1 5 5   4 0 0   4 0 0   50   1 5 5   20   20   1 0 0   1 9 7   12   -   -   -   50   1 5 5   76   76   1 0 0   1 9 7   12   -   -   -   50   3 5 0   76   76   -   -   12   -   -   -   50   -   -   -   -   -   12   -   -   -   50   -   -   -   -   -   1 5 5   -   -   -   50   -   T o t a l   c a p a c i t y   1 9 2   1 9 2   3 0 0   5 9 1   2 1 5   1 5 5   4 0 0   4 0 0   3 0 0   6 6 0       T ab le  3 Failu r an d   r ep air   r at f o r   g en er atio n   u n it [ 2 9 ]   G e n e r a t i o n   u n i t   c a p a c i t y   λ   μ   G e n e r a t i o n   u n i t   c a p a c i t y   λ   μ   G e n e r a t i o n   u n i t   c a p a c i t y   λ   μ   12   0 . 3 4 e - 3   0 . 0 1 6 6   76   0 . 5 1 e - 3   0 . 0 2 5   1 9 7   0 . 1 0 5 e - 2   0 . 0 2   20   0 . 2 2 2 e - 2   0 . 0 2   1 0 0   0 . 8 3 3 e - 3   0 . 0 2   3 5 0   0 . 8 7 e - 3   0 . 0 1   50   0 . 5 0 5 e - 3   0 . 0 5   1 5 5   0 . 1 0 4 e - 2   0 . 0 2 5   4 0 0   0 . 9 0 9 e - 3   0 . 0 0 6 6 7           Fig u r 6.   T h f lo w   ch ar t o f   th p r o p o s ed   m et h o d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       R elia b ilit a s s ess men t fo r   elec tr ica l p o w er g en era tio n   s yst em  b a s ed   o n …  ( A .   A .   Ta w fiq )   3655   3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h f ail u r p r o b ab ilit y   v al u es  o f   s t a tes  a r e   s h o w n   i n   t h Fi g u r es  7   a n d   8 .   T h p r o b ab ilit y   v alu e s   f o r   s tate  2   to   s tate  3   5   ar s h o w n   in   Fi g u r 7   an d   th p r o b ab ilit y   v al u es  f o r   s tate  3   6   to   s tate  1 0 2 4   a r s h o w n   in     Fig u r 8 .   I i s   n o ticed   f r o m   th e   f i g u r es  th at,   th e   m ax .   a n d   m in .   f ai lu r p r o b ab ilit y   v alu es   ar eq u al   to   0 . 7 2 2 5 0 1 2 7 5   at  s tate  No .   1   an d   7 . 0 6 7 7 6 e - 22   at  s tate  No .   1 0 2 4 ,   r esp ec tiv el y .   A ll  co n n ec ted   g en er ato r s   at  b u s e s   ar in   o p er atin g   m o d i n   ca s o f   s tate  1 .           Fig u r 7 .   Failu r p r o b ab ilit y   v alu f o r   s tate s   f r o m   2   to   3 5   s tates           Fig u r e   8 .   p r o b a b ilit y   v al u f o r   s tates  f r o m   3 6   to   1 0 2 4   s tates       A ll   co n n ec ted   g e n er ato r s   at  b u s es   ar i n   f ail u r m o d in   ca s o f   s tate   1 0 2 4 .   Fig u r 9   s h o w s   t h e   p r o b a b ilit y   o f   g e n er atio n   ca p ac it y   s tate  w h ic h   g et  o u o f   s er v ice  f o r   ea ch   s tate  o f   f ail u r e   a n d   also   s h o w s   t h e   p r o b a b ilit y   o f   g en er atio n   ca p ac it y   s tate  w h ich   r e m ai n ed   in   s er v ice  f o r   ea ch   p r o b ab ilit y   s t ate  o f   f ai lu r e.   I i s   n o ticed   f r o m   Fi g u r 9   t h at,   p r o b a b ilit y   s tate   1   h as  co m p l ete  g e n er atio n   ca p ac it y   ( 3 4 0 5   MW )   an d   n o   an y   f ail u r e,   p r o b ab ilit y   s tate  1 0 2 4   h as  co m p letel y   b lack   o u a n d   all  g e n er atio n   b u s es  f ail u r e .   Oth er   p r o b ab ilit y   s tates   h a v s o m e   b u s e s   i n   s e r v ice  a n d   s o m o th er   b u s e s   o u o f   s er v ice  o r   f ail u r e.   T h p r o b ab ilit y   o f   t h e   m ar g i n   s tate  ca n   b g o tten   b y   m u ltip l y   th i s   p r o b ab ilit y   ca p ac it y   s tate  an d   p r o b ab ilit y   lo ad   s tate  p r o b ab ilit ies  [ 2 0 ] .           Fig u r 9 .   P r o b ab ilit y   o f   g e n er atio n   ca p ac it y   s tate  in   a n d   o u o f   s er v ice   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.  11 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 1     3 6 4 7   -   3659   3656   T h p r o b ab ilit y   an d   av ailab ili t y   o f   ea ch   g e n er atio n   b u s   s h o w n   in   Fi g u r 10 .   Fro m   th f i g u r e,   it  i s   f o u n d   th a t,  th e   m a x .   a n d   m i n .   g en er a t io n   b u s   p r o b ab ilit ies  ar eq u al  to   0 . 1 0 8 6 6 6   at  b u s   1 3   an d   0 . 0 0 0 1 2 7   at   b u s   3 ,   r esp ec tiv el y ,   a n d   m a x .   an d   m i n .   b u s   g en er atio n   a v ailab ilit y   ar eq u al  to   0 . 9 9 9 8 7 3   at  b u s   3   an d   0 . 8 9 1 3 3 4   at  b u s   1 3 ,   r esp ec tiv el y .           Fig u r 1 0 .   Failu r p r o b ab ilit y   an d   av ailab il it y   v alu f o r   g e n e r atio n s   co n n ec ted   to   th b u s e       T h to tal  p r o b a b ilit y   s ta tes  a r 1 0 2 4   s tate,   all  o f   th e m   ar ac ce p tab le  ex ce p s tate  n u m b er   1 0 2 4   w h ic h   it  h as  all  co n n ec ted   g e n er ato r s   at  b u s es  in   f a ilu r m o d e.   T h u n ac ce p tab le  s tate  h as  p r o b a b ilit y   v al u eq u al  to   7 . 0 7 e - 22 .   T h av ai lab ilit y   f o r   w h o le   g e n er atio n   s y s te m   is   th e   p r o b ab ilit y   s tate  P 1   w h ic h   i s   eq u al  t o   0 . 7 2 2 5 .   T h f ailu r f r eq u en c y   o f   th s tates  is   s h o w n   i n   th Fig u r 11 T he   f ig u r s h o w s   t h f ail u r f r eq u e n c y   f o r   th s tate s   f r o m   2   to   1 0 2 4   s tate .   Fro m   t h f ig u r e,   it  i s   n o ticed   th at,   t h m a x .   f ai l u r f r eq u e n c y   a n d   co r r esp o n d in g   d u r atio n   ar eq u al  to   0 . 0 0 3 5 6 4   an d   2 0 2 . 7 4 7   a t P 1 ,   r esp ec tiv ely .   T h m in .   f a ilu r f r eq u e n c y   an d   co r r esp o n d in g   d u r atio n   ar eq u al  to   5 . 7 0 1 e - 22   an d   1 . 2 3 9 7   at  P 1 0 2 4 ,   r esp ec tiv el y.           F ig u r 1 1 .   Failu r f r eq u e n c y   f o r   s tates f r o m   2   to   1 0 2 4   s tates       T h p r o p o s ed   tech n iq u ca lc u lated   th r eliab ili t y   in d ice s   f o r   th w h o le  s y s te m   w h ich   ar s h o w n   i n   T ab le  4 .   I is   n o ticed   f r o m   th e   tab le  th at t h w h o le  s y s te m   f ail u r r ate  is   eq u al  to   3 . 5 7 e - 05 .   T h r eliab ilit y   o f   w h o le  s y s te m   i s   ca lcu lated   b y   th p r o p o s ed   m et h o d   an d   eq u al  to   0 . 7 3 1 6 .   T h L OL P   an d   L O L E   in d ices  ar eq u al  to   2 . 0 2 5 2 3   an d   1 9 . 0 2 6 8 ,   r esp ec tiv el y .   T h a v er ag f r eq u en c y   an d   i n ter r u p tio n   d u r a tio n s   ar ca lc u lated   an d   eq u al   to   0 . 0 0 9 3 2   an d   0 . 9 3 8 1 ,   r esp ec tiv el y .   T h to tal  i n ter r u p tio n   d u r atio n   as s ess ed   an d   f o u n d   eq u al  to   3 6 4 2 . 4   Hr s   w h ic h   r ep r esen t s   t h to tal  in ter r u p tio n   ti m d u r i n g   y ea r .       T ab le  4 T h ca lcu lated   r eliab ilit y   i n d ices  f o r   s y s te m   T h e   i n d e x   v a l u e   T h e   i n d e x   V a l u e   A v e r a g e   f r e q u e n c y   d u r a t i o n   [ 1 3 ]   0 . 0 0 9 3 2   S y st e m r e l i a b i l i t y   0 . 7 3 1 6   T o t a l   i n t e r r u p t i o n   d u r a t i o n   ( h o u r s)   3 6 4 2 . 4   L O L P   [ 2 0 ]   2 . 0 2 5 2   A v e r a g e   i n t e r r u p t i o n   d u r a t i o n   ( h o u r s)   [ 1 3 ]   0 . 9 3 8 1   L O L [ 2 0 ]   1 9 . 0 2 6 8     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.