I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o f  El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   2 ,  A p r i l   2020 ,   p p.   1179 ~ 118 6   IS S N :   2088 - 8708 ,  D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 2 . pp1179 - 1186             1179       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   C h a l l e n g e s,   i ssu e s  a n d   o p p o r t u n i t i e s fo r   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   sm a r t   g r i d       S u r e n d e r   R e d d y   S al k u ti   D e pa r t m e n t   o f   R a i l r o a d   a nd   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   W o o s o n g   U ni v e r s i t y ,   R e pub l i c   o f   K o r e a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J un   8 ,   2019   R e v i s e d  O c t   11 ,   2 019   A c c e pt e d  O c t   10 ,   2 019       T he   de v e l o pm e nt   s m a r t   g r i d s   ha v e   m a de   t he   po w e r   s y s t e m s   p l a nni ng   a nd   o pe r a t i o n  m o r e   e f f i c i e n t   by   t he   a p pl i c a t i o n  o f   r e ne w a b l e   e ne r gy   r e s o ur c e s ,   e l e c t r i c   v e hi c l e s ,   t w o - w a y   c om m uni c a t i o n,   s e l f - he a l i ng ,   c o ns um e r   e ng a g e m e nt ,   d i s t r i bu t i o n  i n t e l l i g e nc e ,   e t c .   T he   o bj e c t i v e   o f   t hi s   p a pe r   i s   t o   pr e s e n t   a   de t a i l e d  c o m pr e he ns i v e   r e v i e w   o f   c ha l l e ng e s ,   i s s ue s   a nd   o ppo r t uni t i e s   f o r   t he   de v e l o pm e nt   o f   s m a r t   g r i d .   S m a r t   g r i ds   a r e   t r a ns f o r m i ng   t he   t r a d i t i o na l   w a y   of   m e e t i ng   t he   e l e c t r i c i t y   de m a nd   a n d  p r o v i di n g   t he   w a y   t o w a r ds   a n  e nv i r o nm e n t a l l y   f r i e ndl y ,   r e l i a b l e   a n d  r e s i l i e n t   po w e r   g r i d .   T hi s   pa pe r   p r e s e nt s   v a r i o us   c ha l l e ng e s   o f   s m a r t   g r i d  de v e l o pm e n t   i nc l u di ng   in t e r o pe r a b i l i t y ,   ne t w o r k  c o m m uni c a t i o ns ,   de m a nd  r e s po ns e ,   e ne r gy   s t o r a g e   a nd  d i s t r i b ut i o n  g r i d  m a na g e m e n t .   T h i s   pa p e r   a l s o   r e v i e w s   v a r i o us   i s s ue s   a s s o c i a t e d  w i t h  t h e   de v e l o pm e n t   o f   s m a r t   g r i d .   L o c a l ,   r e g i o na l ,   n a t i o na l   a n d  g l o ba l   o ppo r t uni t i e s   f o r   t he   de v e l o pm e n t   o f   s m a r t   g r i d  a r e   a l s o   r e po r t e d  i n   t hi s   pa p e r .   Ke y w or d s :   Co m m u n i c a t i o n s   Co m put a t i o na l   i nt e l l i ge n c e   D e m a n d  r e s po n s e   D i s t r i b ut i o n   s y s t e m   M i c r o gri d   S m a r t   g ri d   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .    A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S ur e n de r   R e dd y   S a l ku t i ,     D e pa rt m e n t   o f   R a i l r o a d  a nd  E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i ng,   W oo s o n g  U n i v e r s i t y ,   17 - 2,   W o o s o n g  U n i v e r s i t y ,   J a y a n g - do n g ,   D o n g - gu ,   D a e j e o n - 34606,   R e pub l i c   of   K o r e a .   E m a i l :   s u r e n de r@ w s u. a c . k r       1.   I N TR O D U C TI O N   S m a r t   g ri d  (S G )   t e c hn o l o gi e s   a r e   v i t a l   t o   m e e t   w o r l d’s   v a s t   a nd  g r o w i n g   e l e c t ri c i t y   n e e ds .   S m a r t   g r i ds   (S G s )  a r e   t ra n s f o r m i ng  t h e   t ra di t i o n a l   w a y   of  m e e t i n g  t h e   e l e c t ri c i t y   de m a n d  a n d  p r o v i di n g   t h e   w a y   t ow a r ds   a n   e n v i r o n m e n t a l l y   f r i e n d l y ,   r e l i a b l e   a nd  r e s i l i e nt   po w e r   gri d.   M i c r o   gr i ds   o pe r a t e   a t   t h e   di s t ri b ut i o n   l e v e l ,   a n d  t h e y   a r e   n a t u r a l   i nn o v a t i o n   z o ne s   fo r   t h e   S m a rt   G r i d   (S G )  b e c a us e   t h e y   h a v e   e xpe r i m e nt a t i o n   s c a l a b i l i t y   a n d  f l e xi b i l i t y ,   a n d  de l i v e r s   po w e r   i s   a   l o c a l   a r e a .   S G   c o n t a i n s   p r o t e c t i o n   a g a i n s t   t h e   c y be r   a t t a c ks ,   i n t e r o pe r a b i l i t y   a n d  de s i g n e d  f o r   p r i c i n g  i n   r e a l - t i m e   [1] .   S upe r   g ri d  i s   a   h i g h   v o l t a ge   D C  t r a n s m i s s i o n   a n d  c a p a c i t y   t o   m i ni m i z e   l o s s e s   a n d  e nh a n c e   r e l i a b i l i t y .   M G s   o pe r a t e s   a s   a   s t a n d a l o n e   o r   a s   a   gri d - c o nn e c t e d  s y s t e m .   M i c r o gr i d  (M G )   t e c hn o l o gy   i s   n ot   e qui ppe d  w i t h   a u t o m a t i o n   a nd  c o m m uni c a t i o n  s uppo r t .   F urt h e r   w o r k  i s   r e qui r e d  t o   e nh a n c e   s e l f - h e a l i ng,   r e c o n f i gur a b l e ,   a d a pt i v e   a n d  p r e di c t i v e   c a pa b i l i t y .   M G   i n c l ude s   s pe c i a l   pu r po s e   i n v e r t e r s   e n a b l i n g  i t   t o   l i n k  t o   t h e   l e ga c y   gr i d  a n d  c o n t a i n s   s pe c i a l   pu r po s e   f i l t e r s   b ui l d  t o   o v e r c o m e   i s s ue s   w i t h  h a rm o ni c s ,   w h i l e   i m p rov i n g   po w e r   qu a l i t y   a n d   e f f i c i e n c y   [2].   V a r i o us   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   S G   i n c l ude   o pt i m i z i n g  t h e   a s s e t   ut i l i z a t i o n   a n d  e f f i c i e n t   o pe r a t i o n   i s   p r e s e n t e d  i n  [3] .   In c r e a s e d  r e n e w a b l e   p ow e r   pe n e t ra t i o n,   e l e c t r i c i t y   m a r ke t s   pa rt i c i p a t i o n   t hr o ug h o ut   t h e   w o r l d   w i l l   r e a l i z e   n e w   o ppo r t u n i t i e s   f o r   t h e   c o s t - e ff e c t i v e   s m a rt   g ri ds   c o nt r o l s   a n d   e n e r gy   s t o r a ge   a t   a l l   s c a l e s .   T h e s e   c h a nge s ,   c o upl e d  w i t h   i n c r e a s e d  c o n s um e r   a w a r e n e s s   a n d  p a r t i c i pa t i o n   w i l l   l e a d  t o   a   n e w   pa ra d i gm   i n   e n e r gy   s y s t e m   a n a l y s i s   t h a t   m us t   a l s o   b e   a c c o un t e d  f o r   e n e r gy   s e c ur i t y ,   s t a b i l i t y   a n d  r e l i a b i l i t y .   T h e   S G   w i l l   i n c o rpo r a t e s   n e w   n e t w o r ki ng  t e c hn o l o g y ,   i n c l ud i n g  c o n t r o l s   a n d  s e n s o r s ,   f r o m   t hi s   t h e   e l e c t r i c i t y   c a n   b e   m o n i t o r e d  i n   r e a l   t i m e   a n d   c a n  b e   m a de   a ut o m a t i c   c ha n ge s   w hi c h  w i l l   r e duc e   t h e   e n e r gy   w a s t e   [4].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 ,  A p ri l   2020   :     1 1 7 9   -   1 1 8 6   1180   S G   h a s   c ha n ge d  t h e   c e n t ra l i z e d  a nd  f os s i l   f ue l   b a s e d  p ow e r   ge n e r a t i o n   t o   t h e   c o m b i n a t i o n   o f  c e n t r a l i z e d  a n d  di s t ri b ut e d  pow e r   ge n e r a t i o n   a n d  t h e   e xpa n s i o n   of   r e n e w a b l e   p ow e r   t o   t h e   s y s t e m .   A l s o ,   o n e - w a y   f l ow   of   e l e c t r i c a l   po w e r   a n d  i n f o r m a t i o n  t o   t h e   t w o - w a y   f l ow   of   e l e c t r i c a l   po w e r   a n d   i n f o r m a t i o n,   a nd  t h e   s uppl i e r - d ri v e n   o pe r a t i o n   o f   f a c i l i t i e s   t o   t h e   o pe r a t i o n   o f   f a c i l i t i e s   e n g a gi ng   t h e   c us t o m e r s   ( i . e . ,   de m a nd - s i de )  [5 ].   S m a r t   G r i d   (S G )  i s   b e i n g   a t t ra c t e d  by   m a n y   ut i l i t i e s ,   r e s e a r c h e r s ,   po w e r   i n dus t r y   a n d  o t h e r s .   S G   i s   n o t   a   u n i q ue   c o n c e pt ,   s o   p e o pl e   d e f i n e   i t   i n   t h e i r   o w n   w a y   w i t h   r e s pe c t   t o   di ff e r e n t   a s pe c t s .   S m a rt   g r i d  c o n s i s t s   l a t e s t   de v i c e s   f r o m   a dv a nc e d   c o n t r o l s ,   c o m m u ni c a t i o n,   s e n s o r s ,   po w e r   e l e c t r o n i c s ,   r e n e w a b l e   e n e r gy   pe n e t r a t i o n   a s   a   di s t r i b ut e d  o r   c e n t ra l l y   c o nn e c t e d  e n e rgy   s o ur c e ,   a n d   m a n y   m o r e .   T h e s e   a t t r i b ut e s   a l s o   r e qui r e   l a t e s t   c o m po n e nt s   a n d  de v i c e s   t o  be   i n c l ude d  i n t o   t h e   s y s t e m ,   w h o s e   pe r f o r m a n c e   s t i l l   n e e d  t o   b e   de t e r m i n e d  u nde r   d i f f e r e n t   c o n t i n ge n c i e s   a n d  i m p r o v e m e n t s   a r e   r e qui r e d  a c c o r di n gl y   [6].   F ul l - f l e dge d  w o r ki n g  S G   w i l l   i n v o l ve   c o n s um e r   a s   w e l l ,   s o   i t   c a t c h e s   a t t e nt i o n   o f  s i n gl e   h u m a n   b e i n g.   V a ri o us   b e n e f i t s   t ha t   a r e   o b t a i n e d  f r o m   t h e   pow e r   s y s t e m   s us t a i n a b i l i t y   t hr o ugh   S G   i n c l ude   r e duc t i o n   i n   c o s t   a n d  pe a k  de m a n d ,   i m p r o v e d  qua l i t y   o f  pow e r   s uppl y   a n d  n e t w o r k  c a pa c i t y ,   c l i m a t e   c ha n ge   m i t i g a t i o n   a n d  j o b   c r e a t i o n   [7] .   S G   i n t r o duc e s   v a r i o us   be n e f i t s   t o   t h e   e xi s t i ng  t ra di t i o na l   g ri d ,   w h i c h   i n c l ude s     t h e   o pt i m i z a t i o n   o f  e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   i n duc e s   vo l un t a r y   e n e r gy   s a v i n g,   p r o m o t e s   r e n e w a b l e   a n d  g r e e n  e n e r gy ,   s a v e s   f a c i l i t y   i n v e s t m e n t   c o s t ,   b ui l ds   i n f r a s t r uc t u r e   f o r   e l e c t ri c   po w e r   n e t w o r k  a nd  e l e c t ri c   v e h i c l e s   t o   ha v e   e c o n o m i c   a n d   e n v i r o n m e n t a l   b e n e f i t s ,   a n d   i m p r o v e s   t h e   qua l i t y   a n d   r e l i a b i l i t y   of   e l e c t r i c   po w e r   [8] .   A c t i v i t i e s   t h a t   a r e   r e qui r e d  t o w a r ds   s us t a i n a b l e   S G   t e c hn o l o g y   a r e   t h e   s m a rt   po l i c i e s ,   s m a rt   pl a nni n g ,   s m a rt   s y s t e m s   a n d   o pe r a t i o n s ,   s m a rt   t e c hn o l o gi e s   a n d  s m a rt   pe o pl e .   S m a r t   m e t e r s   a r e     t h e   m i c r o pr o c e s s o r   b a s e d  de v i c e s   w h i c h   p r o v i de   a   t w o - w a y   c o m m uni c a t i o n   c a p a b i l i t y .   T h e y   h e l p     t h e   c o n s um e r s   t o   m a n a ge   r e s pe c t i v e   e l e c t r i c i t y   s uppl y   a nd  us a ge   i n   a   c o s t   e ff e c t i v e   a n d  m o r e   e ff i c i e n t   m a nn e r.   T h e   pow e r   c o m pa n i e s   t h a t   us e   t h e   i n f o r m a t i o n   p r o v i de d  by   s m a r t   m e t e r s   w i l l   ha v e   t h e   c a pa b i l i t y   t o  s e t   up  r e a l - t i m e   pri c i n g  m e c ha n i s m s   f o r   e l e c t r i c i t y .   T h e   a dv a n c e d  m e t e ri n g  i n f ra s t r uc t u r e   (A M I)  c o n s i s t s   s of t w a r e ,   ha r dw a r e ,   c o m m u n i c a t i o n s   a n d  a   m e t e r   d a t a   m a na ge m e n t   s y s t e m .   A M I  i s   a l s o   k n o w n   a s   s m a rt   m e t e ri n g .   N um b e r  o f   a r c hi t e c t u r e s   f o r   t h e   S G   a r e   de s i g n e d  i n   t h e   l i t e r a t u r e   [9] .   A c c o r di n g  t o   t h e   D e pa r t m e nt   of   E n e r gy   (D O E ),   U S A ,   t h e   f un c t i o n s   o f   S G   h a s   b e e n   d i v i de d  i n t o   n i n e   a r e a s ,   a nd  t h e y   a r e   di s t ri b ut i o n   a ut o m a t i o n ,   t ra n s m i s s i o n   a u t o m a t i o n,   s i t u a t i o n   a s s e s s m e n t ,   s y s t e m   c oo r di n a t i o n,   r e n e w a b l e   s o ur c e s   i n t e g r a t i o n ,   s y s t e m   o p e r a t i o n s ,   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   de m a n d   pa r t i c i pa t i o n   s i g n a l s   a nd  o pt i o n s ,   di s t ri b ut e d  ge n e ra t i o n   a nd  s t o r a ge ,   s m a r t   a ppl i a n c e s ,   a n d  pl ug - i n   hy b r i d  e l e c t r i c   ve h i c l e s   (P H E V s )  a n d  s t o r a ge .   S G   a l l o w s   v a r i o us   f un c t i o na l i t i e s   s uc h   a s   r e n e w a b l e   e n e r gy   i n t e g ra t i o n,   b e t t e r   po w e r   qua l i t y ,   de m a nd  r e s po n s e ,   o n l i n e   v i s ua l i z a t i o n   o f   e n e r gy   c o n s um pt i o n ,   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   i m pl e m e nt a t i o n   o f   P H E V s ,   a n d   a dv a n c e d  m e t e ri n g   i n f r a s t ruc t u r e   (A M I) ,   e t c   [10 ] .     A   r e v i e w   of   c o m m u n i c a t i o n   t e c hn o l o gi e s   t h a t   a r e   us e d  i n   S G   i n c l udi ng  c o m m u n i c a t i o n   a r c h i t e c t u r e   a n d  v a r i o us   c o m m u n i c a t i o n   m e t h o ds   t h a t   w o ul d  be   i n c o r p o r a t e d  i nt o   t h i s   a r c hi t e c t u r e ,   q ua l i t y   of   s e r v i c e ,   c o n t r o l   a n d   m a na ge m e n t ,   o pt i m i z i n g   u t i l i z a t i o n  o f   a s s e t s ,   e t c   a r e   p r e s e nt e d  i n  r e f e r e n c e   [11] .   T h e   a ppl i c a t i o n   of   In t e rn e t   o f   T h i ngs   (Io T )  a s   a n   e n a b l i n g   t e c hn o l o gy   f o r   S G   h a s   b e e n   p r e s e nt e d  i n   [12] .   I n  t hi s   pa pe r,     a   de t a i l e d   r e v i e w   of   c h a l l e n ge s   a n d   s e c ur i t y   i s s ue s   fo r   I nt e rn e t   o f   T h i ngs   (Io T )  b a s e d  S G ,   a nd  a   s u m m a r y   o f  m a j o r   c h a l l e n ge s   i n   Io T   b a s e d  S G   a n d   po t e nt i a l   s o l ut i o n s   a r e   pr e s e nt e d.   A   s u r v e y   r e l a t i n g  t o   c o m m uni c a t i o n s   a n d  i n f ra s t r uc t u r e   f o r   e n e r gy   s e c t o r   a nd  S G s   i s   p r e s e n t e d  i n   [ 13].     A   r e v i e w   o n   S G   c o m po n e nt s   w i t h   i n t e rna t i o n a l   s t a n d a r ds   a n d  i n f o rm a t i o n   t e c hn o l o gi e s ,   a n d  a n  ov e r v i e w   of   v a r i o us   S G   a ppl i c a t i o n s ,   a l o ng  w i t h   t h e i r  b e n e f i t s ,   r e qui r e m e n t s   a n d  c h a ra c t e ri s t i c s   a r e   de s c r i b e d   i n   [14] .   I n   [15] ,   m a j o r   i s s ue s   a n d  c h a l l e n ge s   fo r   S G   i m pl e m e nt a t i o n   ha v e   be e n   pr e s e n t e d  c o n s i de r i ng  r o a d m a p  a n d  v i s i o n   o f   In di a n   S G .   T h e   de v e l o pm e n t   b a c kgr o u n ds   a nd   i n f ra s t r uc t u r e   s t a t us e s   of   S G s   i n   di f fe r e nt   c o un t r i e s ,   a nd  a n   o v e r v i e w   of  S G   de ve l o pm e n t   i s   pr e s e n t e d  i n   [1 6].   A   c o n c e pt ua l   f r a m e w o r k  o f  e c o n o m i c s   a n d   go v e r n a n c e   o f   s m a r t   c i t i e s   i s   p r e s e nt e d  i n  R e f e r e n c e   [17 ].   A   c o m p r e h e n s i v e   s ur v e y   of   c r i t i c a l   c h a l l e n ge s   i n  S G s   i n   t e r m s   o f   c o n t r o l   a n d   a u t o m a t i o n  t e c hn o l o gi e s ,   po w e r   e l e c t r o n i c s ,   i n f o r m a t i o n   a n d  c o m m uni c a t i o n   t e c hn o l o gi e s ,   s e n s i n g ,   m e a s u r e m e n t ,   a n d   e n e r gy   s t o r a ge   t e c hn o l o gi e s   i s   p r e s e nt e d  i n   [ 18 ].       2.   C H A LLEN G ES   F O R   T H E  D EV EL O P M EN T   O F   S M A R T  G R I D S   T h e   f un da m e nt a l   f e a t ur e s   of   s m a r t   g r i d  (S G )  de v e l o pm e n t   i n c l ude   e nha n c e m e nt   o f  p ow e r   s y s t e m s ,   c o m m uni c a t i o n   a n d  s t a n da rds ,   c o m put a t i o na l   i nt e l l i ge n c e ,   e n v i r o nm e n t a l   a n d  e c o n o m i c   f a c t o r s ,   a n d  t e s t   b e d.   S o m e   of   t h e   c ha l l e n ge s   f o r   t h e   s us t a i n a b l e   de v e l o pm e n t   i n c l ude   e l e c t r i c a l   p r o b l e m s ,   h u m a n  c a p a c i t y ,   t e c hn o l o g y   a n d  po l i t i c a l   po l i c i e s .   T h e s e   fe a t u r e s   f a c i l i t a t e   t h e   de ve l o pm e n t   o f   a n   e n e rgy   e ff i c i e n t   s y s t e m   w h i c h   m e e t s   c urr e n t   de m a n d  by   i n t e gra t i n g  po w e r   s y s t e m   e nh a n c e m e n t s   t e c hni que s ,   e nha n c i n g   c o m m uni c a t i o n   a n d  s t a n d a r ds ,   de v e l o pi n g  c o m put a t i o na l   i nt e l l i ge n c e   t e c h n o l o g y   w h i c h   s uppo r t s   t h e   e n v i r o nm e nt a l ,   e c o n o m i c ,   a n d  de v e l o pm e n t   i n   s us t a i na b l e   e n e rgy ,   a n d  de m o n s t ra t i n g  a n   a pp r o p r i a t e   t e s t   b e d  t o   di s pl a y   t h e   b e n e f i t s   o f   S G   [19].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       Chal l e ng e s ,   i s s ue s   and   opp or t un i t i e s   f or   t he   d e v e l opm e nt   o f   s m ar t   gr i d   ( Sur e nde r   R e dd y   S al k ut i )   1181   T h e   c o m put a t i o na l   i nt e l l i ge n c e   f e a t ur e   c o n s i s t s   o f   a dv a n c e d  a n a l y t i c a l   t o o l s   t ha t   w i l l   o pt i m i z e     t h e   b ul k  pow e r   n e t w o r k  us i n g  h e uri s t i c ,   e vo l ut i o n   p r o gra m m i n g ,   de c i s i o n   s uppo rt   t o o l s   a n d  a d a pt i v e   o pt i m i z a t i o n   a pp r o a c h e s ,   a r e   p r o m i s i ng  t o o l s   f o r   t h e   de s i g n   a n d  c o m put a t i o n   n e e d  o f   S G .   R e n e w a b l e   e n e r gy   de ve l o pm e n t   u t i l i z e s   t h e   v a r i a b i l i t y   a n d   i t s   us a ge   i s   a l s o   t e c hn i c a l l y   a nd  e c o n o m i c a l l y   f e a s i b l e   t o   m e e t     t h e   s h o r t a ge   i n   de m a n d  u n c e r t a i nt y   a n d  a l s o   i n c r e a s e   i n   r e l i a b i l i t y ,   r e duc e   l o s s e s   a n d  r e duc e   t h e   i m p a c t   of  c a r b o n   f oo t   pri n t   c a us e d  by   t h e   t h e r m a l   a n d  ga s   b a s e d  e ne r gy   s o ur c e s .   T h e   de v e l o pm e n t   o f   a ut o m a t i o n ,   c o m m uni c a t i o n   a n d  s t a nda r ds   a r e   r e qui r e d   t o   e n s u r e   f a s t   de c i s i o n   m a k i n g  t h a t   p r o m o t e s   e ff i c i e n c y   a n d   r e s po n s i b l e   o pe r a t i o n.   T h e s e   de c i s i o n s   a r e   m a de   by   t h e   ut i l i t y   a n d  c us t o m e r s .   T h e   s e c uri t y   a n d   i n t e r o pe r a b i l i t y   i s s ue s   a r e   a l s o   gua ra n t e e d  by   de s i gn i n g  a n d  e n f o r c i n g   t h e   r ul e s   a nd  p r o c e dur e s   f o r   m a na gi ng,   o pe r a t i ng  a n d   m a r ke t i ng  t h e   S G   n e t w o r ks   [20].   P a t h w a y s   fo r   t h e   s us t a i n a b l e   de ve l o pm e n t   o f  S G   a r e   h um a n   de ve l o pm e n t ,   h o m e   gr o w n   t e c hn o l o g y ,   r o l e   o f   gove rn m e n t   a nd  s c h o l a r s ,   i n t e r c o nn e c t i o n  c ha l l e nge s ,   t e c hn o l o gy   c h a l l e n ge s ,   t e c hn o l o g y   i n  de s i g n ,   o pe r a t i o n   a n d  m a i nt e na n c e   of   t h e   pl a n t ,   de v e l o pm e n t   o f  S G   w i t h   d i s t i ngui s h e d  a r c h i t e c t ur e   f o r   s uppo r t i n g   e n e r gy   e ff i c i e n c y   a n d  de m a n d  s upp l y   m a n a ge m e nt .   I n  ge ne r a l ,   t h e   m a i n   t e c hni c a l   c ha l l e n ge   i n   t h e   pow e r   s y s t e m   o pe r a t i o n   i n   a   de r e gu l a t e d /   c o m pe t i t i v e   e n v i r o n m e nt   i s   t o   i n c r e a s e   t h e   pow e r   t r a n s f e r   c a pa b i l i t y   of  e xi s t i n g  t r a n s m i s s i o n   s y s t e m s   t o   a vo i d  c o n ge s t i o n   i n   t h e   s y s t e m   [21] .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   a pp r o a c h e s   h a v e   b e e n   pr o po s e d  t o   h a ndl e   t hi s   i s s ue .   S o m e   o f   t h e m   i n c l ude   o pt i m a l   po w e r   f l ow   b a s e d  ge n e r a t i o n   s c h e du l i n g ,   us e   of  a dv a n c e d  t e c h n o l o gi e s   s uc h   a s   F A CT S   a nd  di s t ri b ut e d  ge n e ra t i o n s ,   a nd  t h e y   c a n   h e l p  t o   m i t i g a t e   c o n ge s t i v e   n e t w o r k  c o n di t i o n s   o n   t h e   c o n s t ra i n e d  t r a n s m i s s i o n   pa t h.   Is s ue s   fo r   c o n s i de ra t i o n   i n   c o m put a t i o na l   c h a l l e n ge s   f o r   t h e   de v e l o pm e n t   o f   S G   i n c l ude   t h e   f o l l ow i n g  f a c t o r s   [2 2]:     P e n e t r a t i o n   o f   r e n e w a b l e   e n e r gy   r e s o ur c e s   (R E R s );   b i ddi n g  s t ra t e gi e s   o f   pa r t i c i pa nt s   p r e v e n t   c o m pa ni e s   f r o m   p r o v i di ng  s o l ut i o n s   w i t h  e n v i r o n m e n t a l   go a l s .     H i gh   de pe n de n c y   of   pow e r   s y s t e m   m o de l s   o n   i nt e l l i ge nt   o p e r a t i o n  a nd  c o n t r o l ,   po w e r   s y s t e m   pl a nn i ng  a n d  c o nt r o l   p r e v e n t   c o m pa n i e s   f r o m   p r o v i di n g  s o l ut i o n s   w i t h  t e c hni c a l   go a l s .     L a c k  of   e xt e n s i v e   kn ow l e dge   by   e n gi n e e r s   a n d / o r   o pe ra t o r s   of   c o m put a t i o na l   t o o l s   t h a t   a r e   us e r   f ri e n d l y   a n d  r e a di l y   i n t e r p r e t a b l e .     Co m pl e xi t y   i n   o pe ra t i o n   a nd  c o n t r o l   o f   pow e r   s y s t e m   due   t o   t h e   c o m pl e xi t y   i n   c o m put a t i o na l   t o o l s   us e d   fo r   m o de l i ng  a n d   u n c e rt a i n t i e s .       F o r e c a s t i ng  o f   l o a d  de m a n d,   p ri c e   a n d  a n c i l l a r y   s e r v i c e s   pr e v e n t   t h e   c o m pa ni e s   f r o m   pr o v i di n g   s o l ut i o n s   w i t h  e c o n o m i c   go a l s .     In c r e a s e d  di s t r i b ut e d  ge n e r a t i o n s   (D G s )  a n d  de m a nd  r e s po n s e   (D R )  i n   e l e c t r i c   m a r ke t ;   a n d  t u ni n g  o f  c o n t r o l l e r   pa ra m e t e r s   i n  v a r y i n g  o pe r a t i ng  c o n di t i o n s   p re ve n t   t h e   e l e c t r i c   u t i l i t y   c o m pa ni e s   f r o m   pr o v i di n g   s m a rt   s o l u t i o n s   w i t h   e c o n o m i c ,   e n v i r o nm e nt a l ,   a nd  t e c hni c a l   go a l s .     R i s k  m i ni m i z a t i o n   i n   e l e c t ri c   pow e r   s e c t o r   w i t h   i n v e s t m e n t   i n   c o m put a t i o n a l   t o o l s   s e e ks   t o  de t e r m i n e   t r a de - o ff   b e t w e e n   m a xi m i z i ng  t h e   e xpe c t e d  r e t u rn s .   T h e   m a i n  t e c hni c a l   c ha l l e nge s   o f   S G   a r e   i nt e r o p e ra b i l i t y ,   n e t w o r k  c o m m u ni c a t i o n s ,   de m a nd  r e s po n s e ,   e n e r gy   s t o r a ge   a n d   di s t ri b ut i o n   g ri d  m a na ge m e n t .   T h e   b ri e f   a n a l y s i s   of   t h e s e   c ha l l e n ge s   ha s   b e e n   pr e s e nt e d  n e xt :     2. 1 .     I n te r o p e r ab i l i ty   Int e r o pe ra b i l i t y   de s c r i b e s   o pe n   a r c h i t e c t u r e   o f   t e c h n o l o gi e s   a n d  t h e i r   s o f t w a r e   s y s t e m s   t o   a l l ow   t h e i r  i n t e r a c t i o n   w i t h   o t h e r   s y s t e m s   a n d  t e c hn o l o gi e s .   T o   r e a l i z e   t h e   c a pa b i l i t i e s   of   S G   t e c h n o l o g y   de pl oy m e n t s   m us t   c o nn e c t   l a rge   num b e r s   o f   s m a r t   de v i c e s   a n d  s y s t e m s   i n v o l v i n g  s o f t w a r e   a n d  ha r dw a r e   [23].   Int e r o pe ra b i l i t y   i s   c o n s i de r e d  a s   o n e   o f   h i g h e s t   p r i o r i t i e s   fo r   t h e   I n t e rn e t   o f   T hi n gs   (Io T )  s y s t e m s   a n d   de v i c e s .   It   i s   i m po rt a nt   b e t w e e n   s m a r t   o b j e c t s   a n d  e xi s t i n g   i n f r a s t ruc t u r e s   a n d  b e t w e e n   s m a r t   o b j e c t s   f r o m   di f fe r e nt   m a nuf a c t ur e r s .   P l ug  i n   H y b r i d  E l e c t r i c   V e h i c l e s   (P H E V )   i s   a n   e s s e n t i a l   pa rt   of   f ut ur e   S G   a n d  t h e i r   i n t e r o pe r a b i l i t y   w i t h   S G   s h o ul d  b e   c h e c ke d  i n   de t a i l   f o r   o pt i m i z a t i o n   o f   t h e   a s s e t s .   T h e   c h a l l e n ge s   i n c l u de   de v e l o pi n g  a n d   r e s e a r c hi n g  s m a rt   e n e r gy   m a n a ge m e nt ,   po w e r   ut i l i z a t i o n   a n d  s h a ri n g  o f   e n e r gy   s t o r e d  i n   b a t t e r i e s   [3] .   A dv a n c e d  pow e r   e l e c t r o n i c s   w i l l   b e   i m pl e m e nt e d  a t   e a c h  s t a ge   o f  S G ,   a nd  t h e i r   i nt e r o pe r a b i l i t y   i n   S G   r e qui r e s   t o   b e   ve r i f i e d.   E s pe c i a l l y ,   di s t u r b a n c e   a nd  c o m pl e xi t y   t h e y   a dd  i n t o   t h e   s y s t e m   m us t   b e   s o l v e d   b e fo r e   t h e i r   a c t u a l   i m pl e m e n t a t i o n  [2 4] .     2. 2 .     N e tw o r k   c o m mu n i c ati o n s   B e fo r e   t h e   S G ,   t h e r e   w a s   a   o n e - w a y   p ow e r   f l ow   a n d  i t   a l l o w s   a   s i m pl e   i nt e r a c t i o n s .   W h e r e a s ,   a f t e r  t h e   S G ,   i t   i s   a   t w o - w a y   pow e r   f l ow   a n d  i t   a l l o w s   m ul t i - s t a ke h o l de r   i nt e ra c t i o n s .   P r e s e n t l y ,   t h e   S G   f a c e s   c h a l l e n ge s   i n   t e r m s   o f   s e c ur i t y   a n d  r e l i a b i l i t y   i n   b o t h   w i re l e s s   a n d  w i r e d  c o m m u ni c a t i o n   e n v i r o n m e n t s .   E f fe c t i ve   c o m m uni c a t i o n s   s t r a t e gi e s   a r e   c r i t i c a l   t o   s uc c e s s ful   s m a rt   g r i d  de pl oy m e n t s ,   a nd  t h e   s ub s t a t i o n   i s   t h e   h e a rt   o f   a n y   p ow e r   ut i l i t y   c o m m u n i c a t i o n s   s t r a t e g y .   T h e   S G   do m a i n s   a n d  s ub - do m a i n s   w i l l   us e   a   v a r i e t y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 ,  A p ri l   2020   :     1 1 7 9   -   1 1 8 6   1182   of   pr i v a t e   a n d  pub l i c   c o m m u n i c a t i o n   n e t w o r ks ,   b o t h   w i r e l e s s   a n d  w i r e d  [2] .   T hi s   v a ri e t y   of   n e t w o r ki n g  e n v i r o n m e n t s   i s   c r i t i c a l   t o   i de n t i fy   pe r fo r m a n c e   m e t r i c s ,   m a i nt a i n  a pp r o pri a t e   s e c ur i t y   a n d  a c c e s s   c o n t r o l s ,   an d  v a l i da t e   c o r e   o pe r a t i o n a l   r e qu i r e m e nt s   o f   v a r i o us   a ppl i c a t i o n s ,   us e r s ,   a n d   do m a i n s .   S y n c h r o p ha s o r s   h a v e   v e r y   w i de   a r e a   o f  a ppl i c a t i o n s   a n d  s o m e   of   t h e   pos s i b l e   be n e f i t s   a r e   n o t   e v a l ua t e d  y e t   [3].   E s pe c i a l l y ,   t h e i r   b e n e f i t s   i n   p r o t e c t i o n   a r e   n o t   di s c us s e d   i n   de t a i l   a n d  n o t   t e s t e d  i n   p ra c t i c a l   s y s t e m s .   S o ,   t h e s e   a r e a s   s h o ul d  b e   gi v e n  e m p ha s i z e   f o r   s t udy .     2. 3 .     D e m an d   r e s p o n s e   D e m a n d  r e s po n s e   (D R )  i s   us e d  t o   r e duc e   pe a k  l o a d   de m a n d  a n d   i m p r o v e   t h e   s y s t e m   r e l i a b i l i t y   i n   w h i c h   t h e   e n d  us e r s   m o di fy   t h e i r   e l e c t ri c i t y   c o n s um pt i o n   pa t t e rn s   i n   r e s po n s e   t o   pr i c e   v a ri a t i o n s .   D R   h a s   b e e n   us e d  i n   i n dus t r i a l   a n d  c o m m e r c i a l   s e c t o r s   f o r   s o m e   t i m e   t o   i n c r e a s e   t h e   s t a b i l i t y   a n d  h e a l t h   o f   e l e c t r i c a l   gri d.   H ow e v e r ,   w i t h   a n   e m e r gi ng  S G ,   t h e   D R   i s   n o w   h a s   po t e n t i a l   t o   e xpa n d  i n t o   r e s i de nt i a l   e l e c t r i c i t y   m a r ke t s   o n   a   l a rge   s c a l e .   T h e   S G   a dds   b i di r e c t i o n a l   a n d   i n t e l l i ge n c e   c o m m uni c a t i o n   c a pa b i l i t i e s ,   w h i c h   e n a b l e s   t h e   ut i l i t i e s   t o   p r o v i de   r e a l - t i m e   p ri c i n g  i n f o r m a t i o n   t o   t h e i r  c o n s um e r s   [25] .   D e m a nd  r e s po n s e   (D R )   m e c h a ni s m s   a n d  i n c e n t i v e s   c h a ra c t e ri z e   b a s i c   S m a rt   G r i d  ( S G )  ob j e c t i ve s   fo r   ut i l i t i e s ,   i n dus t ri a l ,   b us i n e s s ,   a n d  r e s i de nt i a l   c us t o m e r s   t o   o pt i m i z e   t h e   b a l a n c e   of   p ow e r   s uppl y   a n d  l o a d  de m a nd  r e g a r dl e s s   of    s y s t e m   s i z e   [2] .   D R   pr o m o t e s   t h e   r e s po n s i v e n e s s   a nd  i nt e r a c t i o n   o f   c us t om e r s ,   a nd  m a y   off e r   a   b r o a d   r a nge   of  po t e n t i a l   b e n e f i t s   o n   s y s t e m   e xpa n s i o n   a n d  o pe ra t i o n,   a nd   o n   t h e   e f f i c i e n c y   of   m a r ke t .   W h e n   c o n s um e r s   pa r t i c i pa t e   i n   D R ,   t h e r e   a r e   3  po s s i b l e   w a y s   i n   w h i c h   t h e y   c a n   c ha n ge   t h e i r   us e   of   e l e c t r i c i t y   [26].     T h e   de m a n d  r e s po n s e   pr o g r a m s   (D R P s )  c a n   b e   r o ugh l y   c l a s s i f i e d  i n t o   3  gr o ups   a c c o r di n g  t o   t h e   pa rt y   t h a t   i n i t i a t e s   t h e   de m a n d  r e duc t i o n   a c t i o n ,   i n c e n t i v e   o r   e v e n t - b a s e d  D R   pr o gra m s ,   ra t e - b a s e d  o r   p r i c e   D R  pr o g r a m s ,   a n d  de m a nd  r e duc t i o n  b i ds .   T h e   b e n e f i t s   a r e   b i l l s   s a v i ngs   f o r   pa r t i c i p a n t s   a n d  o t h e r   c us t o m e r s ,   r e l i a b i l i t y   be n e f i t s ,   i m p r o v e d  c h o i c e ,   m a rke t   pe r f o r m a n c e ,   a n d  s y s t e m   s e c ur i t y .     2. 4 .     En e r gy   s to r age   S G   r e qui r e s   a   m e a n s   of   s t o r i n g  e n e r gy ,   di r e c t l y   o r   i ndi r e c t l y .   T h e   b i gge s t   c h a l l e n ge   t o da y   fo r   a n y   e l e c t r i c a l   po w e r   s y s t e m   i s   a n   e c o n o m i c a l   s t o ra ge   t e c hn o l o gy .   E v e n   t h o ugh   m a n y   g o o d   s t o r a ge   t e c h n o l o gi e s   a r e   a v a i l a b l e   b ut   e i t h e r   t h e y   a r e   n o t   e c o n o m i c a l   o r   t h e y   a re   n o t   e f f i c i e n t .   A dd i t i o na l l y ,   pe n e t ra t i o n   o f   t h i s   t e c hn o l o gi e s   a n d  i t s   o pt i m a l   po w e r   f l ow   h a s   a t t ra c t e d  m a n y   r e s e a r c h e r s .   R e s e a r c h   s t udi e s   ha v e   a na l y z e d   t h e   a ppl i c a t i o n   o f   e n e r gy   s t o r a ge   w i t h   r e s pe c t   t o   vo l t a ge   s uppo r t ,   pe a k  s ha v i ng,   f r e que n c y   s t a b i l i t y ,   r e n e w a b l e   f i rm i n g ,   t r a n s m i s s i o n   up g r a de   de f e rr a l ,   a nd  a   h o s t   o f   o t h e r   us e s .   A m o n g   t h e   a l l   po s s i b l e   ge n e ra t i o n   f a c i l i t y   o n l y   h y dr o   a n d  t h e r m a l   c a n   a c c o m m o da t e   s udde n   hi g h e r   p r o duc t i o n   up  t o   c e r t a i n   e xt e n t .   N uc l e a r   pow e r   pl a n t   ge n e ra t e s   c o n s t a n t   po w e r   a n d  r e n e w a b l e   e n e r gy   r e s o ur c e s   a r e   de pe n de nt   o n   t h e   c l i m a t e   c o n di t i o n s   f o r   t h e   o ut put .   T h e r e f o r e ,   a n   e ff i c i e n t   s t o ra ge   t e c hn o l o g y   i s   v e r y   i m po r t a nt   p a r t   f o r   r e l i a b i l i t y   of  e l e c t r i c   po w e r   s y s t e m .   T h e r e   a r e   di f f e r e n t   s t o ra ge   o pt i o n s   a v a i l a b l e ,   i . e . ,   H y dr o ge n   s t o r a ge ,   b a t t e ri e s ,   s upe r c o n duc t i ng  m a g n e t   e n e r gy   s t o r a ge   ( S M E S ),   f l y w h e e l ,   c o m pr e s s e d  a i r ,   pum pe d  h y dr o   e t c .   T h e y   h a v e   t h e i r   o w n   a dv a nt a ge s   a n d  d i s a dv a nt a ge s .   S o ,   s t o ra ge   t e c hn o l o g y   t o   b e   us e d  fo r   p a r t i c ul a r  a p pl i c a t i o n   c h o s e n   a c c o r di n gl y   [27].   M a n y   r e s e a r c h e r s   a r e   a l s o   pr o po s i ng  h y b r i d  a pp r o a c h   o f   us i n g   o n e   o r  m o r e   t e c hn o l o g y   a l t o ge t h e r.   B a t t e ri e s   a nd  o t h e r   e n e r gy   s t o r a ge   t e c hn o l o gi e s   a r e   r e qui r e d  f o r   t h e   s uc c e s s f ul   i n c o r po ra t i o n   o f  i n c r e a s e d  l e v e l s   of   R E R s   i n t o   e l e c t r i c a l   g r i d .   S t o ri n g  e l e c t r i c a l   e n e r gy   w a s   s i gn i f i c a nt l y   i n e ff i c i e n t   a n d  c o s t l y ,   b ut   i n   c o n t ra s t ,   i t   ha s   hi g h  m a r ke t   de m a n d .   W i t h  t h e   r e c e nt   de v e l o pm e n t s   i n  c o n v e r t e r   t e c hn o l o gi e s   a n d  di f fe r e nt   c h e m i c a l   a n d  na n o - t e c hn o l o gi e s ,   e n e rgy   s t o r a ge   s y s t e m s   h a v e   de v e l o p e d  i n t o   e c o n o m i c a l l y   v i a b l e   a n d  r e l a t i v e l y   e ff i c i e n t   t ha n   e a rl i e r.   U s ua l l y   b a t t e r y   e n e r gy   s t o r a ge   s y s t e m s   (B E S S s )  a r e   r e s ul t   o f   e l e c t r o c h e m i c a l   p r o c e s s e s ,   D C - D C   c o n v e r t e r s   a nd  D C - A C  c o n v e r t e r s .   E l e c t r o c h e m i c a l   p r o c e s s   r e qu i r e   e l e c t r o l y t e ,   a n o de   a n d  c a t h o de ,   w h e r e   a n i o n s   a n d  c a t i o n s   i nt e ra c t .   It   a l s o   c o n s i s t s   o f   p ow e r   c o n d i t i o n i n g  s y s t e m   w i t h   c o n v e r t e r s ,   po w e r   a b s o r pt i o n /   i n j e c t i o n   o f   B E S S .   A   v a r i e t y   of   t e c hn o l o gi e s   of   b a t t e r y   c e l l ,   i n c l ude   l e a d - a c i d ,   l i t hi u m - i o n,   z i n c   a i r,   ni c ke l - c a dm i u m ,   e t c .   L e a d  a c i d  b a t t e ri e s   h a v e   be e n   us i n g  f r o m   l a s t   f e w   de c a de s   a n d  t h e y   a r e   w e l l   s ui t e d  fo r   v a r i o us   on - g r i d  a ppl i c a t i o n s .   T h e y   a r e   r o b us t   a n d  l e s s   s e n s i t i v e   t o   a ppl i c a t i o n   c o n di t i o n s ,   a n d  t h e y   h a v e   l ow   c o s t     pe r   kW h   [28] .   L i t hi um - i o n   b a t t e r y   i s   o n e   of   t h e   m o s t   w i de l y   a ppl i e d  b a t t e r y   t e c h n o l o gi e s   fo r   E S S s ,   b ut   t h e i r   c os t   i s   a pp r o xi m a t e l y   $  1/ W h,   m a ke s   t h e m   t o   t h e   s l o t   o f   m o s t   e xpe n s i v e   o f   b a t t e r y   t e c h n o l o gi e s .   M e c h a n i c a l   e n e r gy   s t o r a ge   i n c l ude s   a   dy n a m o   a n d  f l y w h e e l .   T h e   p r i n c i p l e   o f   pum pe d  h y dr o e l e c t r i c   s t o r a ge   t e c hn o l o g y   i s   us e   up  l e v e l   w a t e r   r e s e r v o i r   t o   s t o r e   e n e r gy .   T h e   m a i n   a dv a n t a ge   o f   i t   i s   h a s   a   v e r y   l a r ge   e n e r gy   s t o r a ge   a n d   l o ng  l i f e t i m e .   T h e y   c a n   b e   r e a di l y   us e d  t h e   e n e rgy   m a na ge m e n t ,   f r e que n c y   c o n t r o l   a n d  r e s e r v e   p r o v i s i o n .   E S S   s e l e c t i o n  i s   b a s e d  o n   t h e   c e rt a i n   p a r a m e t e r s .     F l y - w he e l   B as e d  E S S:   I n   t hi s   E S S ,   t h e   e n e r gy   i s   s t o r e d  i n   t he   fo r m   o f   ki n e t i c   e n e r gy .   L i fe   c y c l e   of   10, 000  c y c l e s ,   i t   ha s   r e l a t i v e l y   l ow   e n e r gy   de n s i t y   of   a ppr o xi m a t e l y   20W h / I ,   us e d  fo r   s t a t i o na r y   a ppl i c a t i o n s .   H e r e ,   t h e   pe r m a n e n t   m a g n e t   e l e c t ri c   m a c h i n e   o r   i n d uc t i o n   m a c h i n e   i s   us e d .   It   ha s   f a s t   dy n a m i c   r e s po n s e ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       Chal l e ng e s ,   i s s ue s   and   opp or t un i t i e s   f or   t he   d e v e l opm e nt   o f   s m ar t   gr i d   ( Sur e nde r   R e dd y   S al k ut i )   1183   hi g h   s e l f   di s c ha r ge   r a t e ,   l o n g  l i f e   s pa n ,   h i g h  po w e r ,   e n e r gy   de n s i t y ,   hi g h   c y c l i n g  ra t e ,   a n d   h a s   hi g h   e n e r g y   c o n v e r s i o n   e ff i c i e n c y .   T h e   e f f i c i e n c y   of   f l y w h e e l   t e c h n o l o g y   i s   a b o ut   99%,   a n d   i t   i s   o n e   o f   t h e   l a r ge   s c a l e   E S S .   It   i s   i de a l   f o r   p ri m a r y   r e gul a t i o n   pu r po s e s   [29].     H y dr oge n   B as e d  E SS:   I n  t hi s   E S S ,   t h e   e l e c t ri c i t y   i s   ge n e r a t e d  t hr o ug h   r e v e r s e   e l e c t r o - c h e m i c a l   r e a c t i o n   w i t h i n   f ue l   c e l l .   It   ha s   t h e   l i f e   c y c l e   o f  20, 000  c y c l e s ,   H y dr oge n   c a n   b e   s t o r e d  fo r   l o n g  pe r i o d,   i t   h a s   l o w   e ff i c i e n c y   o f  a r o u n d  50% ,   i t   h a s   a de qu a t e   dy n a m i c   r e s po n s e ,   a nd  h a s   n o   e m i s s i o n s   a s   o n l y   w a t e r   i s   t h e   by - pr o duc t .     T he r m al   E S S:   T hi s   s t o ra ge   s y s t e m   s t o r e s   t h e   t h e r m a l   e ne r gy   c o n ve r t e d  f r o m   e l e c t ri c   e n e rgy   dur i n g   t h e   off - pe a k  h o ur s .   T hi s   s y s t e m   c o n s i s t s   o f  h e a t i n g / c o o l i n g   s e t up,   s t o r a ge   h e a t   e xc ha n ge r ,   a i r   h a n d l i ng  uni t .   T h i s   c ha r g i n g  c a n  b e   do n e   l o c a l l y   o r   c e n t ra l l y ,   a nd  t h e   l o a d  s hi f t i n g  i s   a l s o   a v a i l a b l e   i n  t hi s   s t o ra ge   s y s t e m   [30].   T h e   a dv a nt a ge s   o f   t h i s   E S S   i s   t h e   l a r ge   s t o r a g e   c a pa c i t y ,   r a p i d  r e s po n s e   ra t e   a nd  f r e que n c y   r e gul a t i o n.   A l s o ,   t h e   e f f i c i e n c y   c l os e   t o   100%.   T h e r e f o r e ,   de pe n di ng  o n   t h e   di f f e r e n t   c r i t e r i a   r e l a t e d  t o   fun c t i o na l ,   t e c hni c a l   a nd  e c o n o m i c   v a ri o us   l o a d   de m a n d  c a n   b e   s e r v e d.   M a g n e t i c   c o i l s ,   s upe r   c a pa c i t o r s   a nd  s upe r   c o n duc t o r s   a r e   v e r y   c o s t l y   a n d  a r e   n o t   w i de l y   a do pt e d  i n   E S S   [31] .     2. 5 .     D i s tr i b u ti o n   gr i d   m an age m e n t   D i s t r i b ut i o n   A ut o m a t i o n   (D A )  de v i c e s   a r e   r o b us t   a n d  r e l i a b l e ,   a c t   a s   a   s o u r c e   of   pl a nni n g  d a t a   a n d   off e r   h i g h e r   c o m put i n g   po w e r .   D A   i s   t h e   a t o m i z a t i o n  o f   t h e   w h o l e   di s t r i b ut i o n  s y s t e m .   T h e r e fo r e ,   t h e   de v i c e s   l i ke   P ha s o r   M e a s ur e m e nt   U n i t s   (P M U s ) ,   Re m o t e   T e l e m e t ry   U n i t s   (R T U s ),   S upe r v i s o r y   Co n t r o l   a n d  D a t a   A c qui s i t i o n   ( S CA D A ) ,   E n e rgy   m a na ge m e n t   s y s t e m   (E M S ),   s m a r t   m e t e r s   a n d  D i s t r i b ut i o n   m a na ge m e nt   s y s t e m   (D M S )   a r e   us e d  i n   di s t ri b ut i o n   s y s t e m   [32].   T h e   D A   s c h e m e s   fo r   e l e c t r i c a l   po w e r   di s t r i b ut i o n   s y s t e m s   i s   de pi c t e d  i n  F i gu r e   1 .       D S M   A n a l y s i s P o w e r   Q u a l i t y S y s t e m   R e s t o r a t i o n N e t w o r k   R e c o n f i g u r a t i o n T r o u b l e   C a l l F a u l t   D i a g n o s i s D i s t r i b u t i o n   A u t o m a t i o n M o n i t o r i n g   a n d   C o n t r o l O p t i m a l   o p e r a t i o n S e l f - H e a l i n g D i s t r i b u t e d   G e n e r a t i o n     F i gu r e   1 .   D i s t r i b ut i o n   a ut o m a t i o n  (D A )  a pp r o a c h e s   f o r   e l e c t r i c a l   po w e r   d i s t r i b ut i o n   s y s t e m s       Int e l l i ge nt   g ri d  a ut o m a t i o n   ha s   s e v e r a l   a dv a n t a ge s   s uc h   a s   n e t w o r k  r e s t o r a t i o n/ s w i t c h i ng,   o pt i m a l   o pe r a t i o n ,   d i s t r i b ut e d  ge n e r a t i o n   f o r   e m e r ge n c y   us e   (t hr o u gh   i nt e l l i ge n t   c o n t r o l s   a n d  de m a nd  r e duc t i o n ) ,   di s t r i b ut i o n   s y s t e m   m a na ge m e n t   (D S M ) ,   f a ul t   a n d  s t a b i l i t y   di a g n o s i s ,   s e l f - h e a l i n g ,   n e t w o r k  s w i t c h i n g  a n d  c o n t r o l ,   i . e . ,   i n t e l l i ge n t   c o n t r o l   s c h e m e s   a n d  de v i c e   m a n a g e m e n t ,   a n d  r e a c t i v e   pow e r   c o n t r o l   by   m a n a g i n g     t h e   c o n t r o l   c oo r di n a t i o n .   T h e   pa rt   o f  e l e c t r i c a l   pow e r   s y s t e m   i n v o l ve s   t h e   de l i ve r y   o f  e n e r gy   t o  c o n s um e r s   a n d  t h e   a s s o c i a t e d  fe a t u r e s .   D A   de pl oy m e n t s   h i g hl i g ht e d  s e v e r a l   c o n t i nui n g  c h a l l e n ge s   fo r   gri d   m o de rn i z a t i o n  [33 ]:       Im p r o v e d  c y be r   s e c ur i t y   a n d  i n t e r o pe r a b i l i t y   s t a n da rds ,   p r o t o c o l s ,   t o o l s ,   a n d   t e c hni que s   f o r   s a f e ,   ra pi d,   a n d  c o s t - e ff e c t i v e   D A   i m p l e m e nt a t i o n.       F a s t e r   s i m ul a t i o n   m e t h o ds   a n d  m o r e   r o b us t   c o n t r o l   a pp r o a c h e s   t o   o pe r a t e   m o de rn   g r i d  s y s t e m s   w i t h   l a r ge   a m o u n t s   o f   v a r i a b l e   ge n e r a t i o n.       H i gh - r e s o l ut i o n,   l o w - c o s t   s e n s o r s   t h a t   r e po r t   r e a l - t i m e   c o n di t i o n s   a l o ng  f e e d e r s   t o   e nha n c e   di s t r i b ut i o n  s y s t e m   o pe r a t o r  v i s i b i l i t y   b e y o n d  t h e   s ub s t a t i o n   a s s e t s .       Int e g r a t i o n   b e t w e e n   s m a rt   g r i d  D M S   a nd  D i s t ri b ut e d  E n e rgy   Re s o ur c e s   M a n a ge m e nt   S y s t e m   (D E R M S ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 ,  A p ri l   2020   :     1 1 7 9   -   1 1 8 6   1184     A dv a n c e d  D E R M S   f o r   i n t e g r a t i n g   di s t r i b ut e d  a nd  de m a nd - r e s po n s e   r e s o ur c e s   i n  a   c oo r di na t e d  a n d   c os t - e ffe c t i ve   w a y .       A dv a n c e d  g r i d   de v i c e s   a n d  po w e r   e l e c t r o ni c s ,   s uc h   a s   s o l i d - s t a t e   d i s t r i b ut i o n   t r a n s f o r m e r s ,   o ff e r   e nh a n c e d  f u n c t i o na l i t y   a n d  f l e xi b i l i t y   t o   i n c r e a s e   t o t a l   s y s t e m   e f f i c i e n c y   a n d   m a n a ge   m i c r o g r i ds .     L ow e r   c os t   a n d  s a f e r   s t o ra ge   s y s t e m s   fo r   i m p r o v e d   di s t r i b ut e d  e n e r gy   r e s o ur c e s   (D E R s )   i n t e g ra t i o n   a n d   di s t r i b ut i o n   s y s t e m   m a na ge m e n t .       3.     I S S U S   F O R   TH E   D EV EL O P M EN T  O F   S M A R T  G R I D   A n   i s s ue   w i t h   t h e   i n t e g ra t i o n   o f   r e n e w a b l e   e n e r gy   t o   t h e   g r i d  w o ul d  b e   t h e   ut i l i z a t i o n   o f  t r a n s m i s s i o n  t e c hn o l o gi e s   t o   m o v e   e n e r gy   f r o m   r e m o t e   po i n t s   o f   o r i gi na t i o n  s uc h  a s   w i n d  f a rm s   i n  r u ra l   a r e a s   t o   t h e   l o c a t i o n s   o f   l a r ge s t   de m a n d  s uc h   a s   u r b a n   c e n t e r s .   I n  t h e   S G ,   t h e   de s i g n   o f   c o m put a t i o na l   t o o l s   f a c e s   t h e   que s t i o n s   s uc h  a s   c a n   t h e y   h a n dl e   t h e   s t o c ha s t i c   a n d   r a ndo m n e s s   i n  t h e   s y s t e m ? .   S o l ut i o n s   f o r   de s i g ni n g   S G   us i n g  a dv a n c e d  o pt i m i z a t i o n   a n d  c o n t r o l   a p p r o a c h e s   fo r   v a r i o us   f un c t i o n s   i n c l u de   r e a l - t i m e   us a ge   of  o pe r a t i o n a l   da t a   t o   a s s i s t   i n   ha n d l i n g  ra n do m   d i s t u r b a n c e s ,   s uc h   a s   s e v e r e   w e a t h e r ,   r e a l - t i m e   m e a s u r e m e nt   t e c hn i q ue s   f o r   f uz z y   c o n t r o l   a n d  de m a n d  s i de   m a na ge m e n t   t ha t   a i d  i n   de t e r m i n i s t i c   a na l y s i s   of   s us t a i na b i l i t y   a n d  v ul n e r a b i l i t y   o f   S G ,   o pt i m a l   po w e r   f l ow   (O P F )  t e c h ni que s   t h a t   i nt r o d uc e s   s t o c h a s t i c i t y   t o   t h e   g r i d ,   a n d  dy n a m i c   s t o c h a s t i c   O P F   t h a t   e nh a n c e   t h e   g ri d’s   v a r i a b i l i t y   of   r e s o ur c e s   a n d  a da p t i v e n e s s   [34].   P ow e r   s y s t e m s   de s i gn   t hr o ugh   s us t a i na b l e   s m a r t   g ri d  i s   p o s s i b l e   t hr o ugh   t h e   t r a n s m i s s i o n   a n d  s ub s t a t i o n   de s i gn,   d i s t ri b ut i o n   s y s t e m   de s i gn,   de m a n d   s i de   m a na ge m e nt ,   l o c a l   c h a r g i n g   s t a t i o n s   a n d   b i l l i n g  s c h e m e s .   T h e   i s s ue   of   o pt i m a l   p r i c i ng  h a s   b e e n   b r o ught   t o   t h e   f o r e f r o n t   w i t h   t h e   de r e gu l a t i o n   o f   pow e r   i n dus t r y   a n d    t h e   de ve l o pm e n t   o f   m i c r o gr i ds   a n d  s m a r t   g ri ds .   V a r i o us   o pt i m i z a t i o n   t e c hn i que s   a r e   ut i l i z e d  t o   a dd r e s s     t h e   i s s ue s   o f   pr i c i ng  [ 35].   T h e   m a i n   i s s ue   w i t h   S G   i s   a do pt i o n  a n d   l a c k  o f   a w a r e n e s s   o f   t h o s e   s t a n d a r ds   b y   p e o pl e   i n v o l v e d  i n   de s i gni n g  t h e   S G   s y s t e m s .   A n o t h e r  c ha l l e n ge   i s   t o   i nt e g r a t e   t h e   i n t e r c h a nge a b l e   pa r t s   f r o m   v a r i o us   p r o v i de r s   t hr o ugh o ut   t h e   w o r l d,   i . e . ,   s t a nda rds   a n d  i nt e r o pe r a b i l i t y .   S G   r e p r e s e n t s   a   t e c hn i c a l   c ha l l e n ge   t ha t   go e s   w a y   b e y o n d  s i m pl e   a ddi t i o n   o f   a n   i n f o r m a t i o n   t e c hn o l o gy   (IT )  i n f r a s t r uc t u r e   o n   t o p  o f   a n   e l e c t r o   t e c hn i c a l   i n f r a s t r uc t u r e .   V a r i o us   c h a l l e n ge s   f o r   S G   i n c l ude   t h e   c a p t u r i n g   b e n e f i t s   o f   di s t r i b ut e d  ge n e ra t i o n   (D G ),   s t o r a g e   a n d  pl ug - i n   h y b r i d  e l e c t r i c   v e h i c l e s ,   e nh a n c e d   i nt e l l i ge n c e   a n d  c o m m u n i c a t i o n s ,   i n t e g ra t i n g  i n t e r m i t t e nt   r e n e w a b l e   p ow e r   ge n e r a t i o n,   a n d  s t r e n g t h e n i n g  t h e   gr i d  [36].   P o s s i b l e   S G   pr i v a c y   c o n c e rn s   a r e   de t e r m i n i ng  t h e   s pe c i f i c   a ppl i a n c e s   us e d,   pr o v i di n g  a c c i de n t a l   i n v a s i o n s ,   i de n t i t y   t h e f t ,   t a r ge t e d  h o m e   i n v a s i o n s ,   pe r f o r m i ng  r e a l - t i m e   s ur v e i l l a n c e ,   a c t i v i t y   c e n s o r s hi p,   r e v e a l i n g  a c t i v i t i e s   t hr o ug h   t h e   r e s i dua l   da t a ,   a c t i o n s   a nd  de c i s i o n s   b a s e d  o n   t h e   i n a c c u r a t e   da t a ,   de t e rm i ni n g  pe r s o n a l   b e h a v i o r   pa t t e rn s ,   a n d   r e v e a l i n g   a c t i v i t i e s   w h e n   us e d  w i t h  d a t a   f r o m   o t h e r  ut i l i t i e s .       4.     O P P O R TU N I TI ES   F O R   TH E   D EV EL O P M EN T  O F   S M A R T  G R I D   In   U n i t e d  S t a t e s   o f  A m e r i c a   (U S A ),   t h e   E l e c t r i c   P ow e r   Re s e a r c h   I n s t i t ut e   (E P R I)  i s   r e s po n s i b l e   fo r   t h e   S G   a c t i v i t i e s   s uc h   a s   e l e c t ri c i t y   ge n e r a t i o n ,   de l i v e r y ,   us e   a n d  e n v i r o nm e n t a l   c o n c e rn s .   T h e   o t h e r   r e s po n s i b i l i t i e s   o f   E P R I  a r e   a dv a n c e d  c o a l   a n d  c a r b o n   c a p t u re   a nd  s t o ra ge ,   ra di o   f r e que n c y   a n d  s m a rt   m e t e r s ,   c o m b us t i o n   t u r b i n e s ,   e n v i r o n m e n t a l   c o n t r o l s ,   w i n d  t u r b i n e   b l a de   i n s pe c t i o n,   a dv a n c e d  h y dr o   t u r b i n e   de m o n s t r a t i o n ,   t r a n s m i s s i o n   l i n e   r o bo t ,   po w e r   pl a nt   w a t e r   c o n s um pt i o n   r e duc t i o n   w i t h   na n o - pa r t i c l e s ,   a n d   t o xi c o l o g y   s t ud y   of   p ow e r   pl a nt   e m i s s i o n s   [37] .   I n   Chi na ,   t h e   E l e c t r i c   P ow e r   Re s e a r c h   I n s t i t ut e   (CE P R I)  i s   r e s po n s i b l e   fo r   S G ,   pow e r   t r a n s m i s s i o n ,   di s t r i b ut i o n ,   c o m m u n i c a t i o n ,   m e a s u r e m e nt   a n d  r e n e w a b l e   e n e r gy .   T h e   o t h e r   f u n c t i o n s   o f   i t   i n c l u de s   pl a nni ng  a nd  o pe ra t i o n   o f   b ul k  po w e r   g ri d ,   po w e r   gri d  a u t o m a t i o n,   po w e r   di s t r i b ut i o n   a nd  ut i l i z a t i o n ,   e l e c t r i c a l   m e a s u r e m e nt ,   r e n e w a b l e   e n e r gy ,   n e w   m a t e r i a l s   t e c hn o l o gi e s ,   a n d  I T   a n d  c o m m u ni c a t i o n  t e c hn o l o gi e s .   In   E u r o pe ,   t h e   E u r o pe a n   E n e r gy   Re s e a r c h   A l l i a n c e   (E E R A )  i s   r e s po n s i b l e   fo r   do i n g  t h e   r e s e a r c h   i n  t h e   a r e a s   o f   b i oe n e r gy ,   c o n c e n t r a t e d  s o l a r   po w e r ,   e n v i r o nm e nt a l   a nd  s o c i a l   i m p a c t s ,   n uc l e a r  m a t e r i a l s ,   ge o t h e rm a l   a n d  s m a rt   c i t i e s .   T hi s   r e s e a r c h   a l s o   i n c l ude s   pe r f o r m i n g  t h e   t h e r m o - c h e m i c a l   p r o c e s s i n g ,   e l e c t r o c h e m i c a l   s t o r a ge ,   s upe r c o n duc t i ng  m a g n e t i c   e n e rg y   s t o r a ge ,   e n e rgy   i n   c i t i e s ,   e n e r gy - e ff i c i e n t   i n t e r a c t i v e   b ui l di ngs ,   a e r o dy n a m i c s   a nd  o ff s h o r e   w i n d  e n e r gy ,   e t c .   I n   I n d i a ,   P O W E R G R ID   i s   de ve l o pi n g     a   S G   pi l o t   pr o j e c t   a t   P uduc h e rr y   t hr o ug h   o pe n   c o l l a bo r a t i o n   w i t h   t h e   de pa r t m e nt   o f  e l e c t r i c i t y ,   gov e r nm e nt   of  P uduc h e rr y   fo r   t h e   de m o n s t r a t i o n   o f   t e c hn o l o g y   e ff i c a c y ,   p r o v i de   i n pu t   f o r   i n t e r o pe r a b i l i t y   a nd  s t a n d a r di z a t i o n   f r a m e w o r k  of   v a r i o us   t e c hn o l o gi e s ,   r e gul a t o r y   f r a m e w o r k  a n d  po l i c y   a dvo c a c y   fo r   t a r i f f  de s i gn  a nd  n e t   m e t e ri n g,   E V   de pl o y m e n t   w i t h  c ha r gi ng  t hr o ugh  R E R s ,   e t c   [38] .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g     IS S N :   2088 - 8708       Chal l e ng e s ,   i s s ue s   and   opp or t un i t i e s   f or   t he   d e v e l opm e nt   o f   s m ar t   gr i d   ( Sur e nde r   R e dd y   S al k ut i )   1185   4. 1 .     Lo c al   o p p o r tu n i ti e s   fo r   S G   d e v e l o p m e n t   T h e   b a s i c   r e s e a r c h   a n d  de v e l o pm e n t   a nd  t h e   f un da m e n t a l   t e c hn o l o gi e s   t ha t   w i l l   m o v e   t h e   S G   fo r w a r d   a r e   a s   f o l l o w s :     Int e g r a t e d  Co m m u n i c a t i o n s :   T o   c o nn e c t   t h e   c o m po n e nt s   t o   o pe n   a r c h i t e c t u r e   t o   dr i v e   t h e   r e a l - t i m e   c o n t r o l   a n d   i n f o r m a t i o n   a l l o w i n g  e a c h   a n d  e v e r y   pa r t   o f   e l e c t r i c a l   g ri d  t o   bo t h   “ t a l k ”   a n d   “ l i s t e n ”   a t     t h e   s a m e   t i m e .     A dv a n c e d  Co n t r o l   M e t h o ds :   T o   m o ni t o r   e s s e n t i a l   c o m po n e nt s   t h a t   e n a b l e   ra p i d  di a g n o s t i c s   a n d  p r e c i s e   s o l ut i o n s   a pp r o p r i a t e   f o r   a n y   e v e n t .     S e n s i n g  a n d  M e a s u r e m e n t   T e c hn o l o gi e s :   T o   s uppo r t   m o r e   a c c ur a t e   a d  f a s t e r   r e s po n s e s ,   l i ke   t i m e - of - us e   pri c i n g ,   r e m o t e   m o n i t o ri n g ,   a n d   de m a nd - s i de   m a na ge m e n t .     Ad v a n c e d  Co m po n e nt s :   T o   a pp l y   r e c e n t   r e s e a r c h   i n   s t o r a ge ,   s upe r c o n duc t i v i t y ,   pow e r   e l e c t r o n i c s ,   a n d   di a g n o s t i c s .     4. 2 .     R e gi o n al   an d   n ati o n al   o p p o r tu n i ti e s   fo r   S G   d e v e l o p m e n t   B e fo r e   l oo ki n g  a t   t h e   p a r t i c ul a r   t e c hn o l o gi e s   fo r   m o v i n g  f o r w a r d,   t h e   go ve rn m e n t   a n d  u t i l i t i e s   ha v e   s h a r e d   i n p ut   a b o ut   b a s i c   f un c t i o n s   t h e y   r e qui r e   o f   t h e   s m a rt e r  g r i d .   T h e   o ppo r t u ni t i e s   f o r   r e gi o n a l   a nd  na t i o n a l   l e v e l   i n c l u de   t h e   f e a t u r e s ,   s uc h  a s   r e s i s t   a t t a c k  a nd   s e l f - h e a l i ng,   p r o v i de   hi g h e r   qu a l i t y   pow e r   t h a t   w i l l   s a v e   m o n e y   l o s t   o n   o ut a ge s ,   m o t i v a t e   c o n s um e r s   t o   a c t i v e l y   pa r t i c i pa t e   i n   g r i d   o pe r a t i o n s ,   a n d   a c c o m m o da t e   a l l   ge n e r a t i o n  a nd  e n e r gy   s t o r a ge   o pt i o n s .     4. 3 .     G l o b al   o p p o r tu n i ti e s   fo r   S G   d e v e l o p m e n t   T h e   gl o b a l   e n e r gy   c h a l l e n ge s   t h a t   a r e   po l i c y   a n d  t e c hn i c a l   w i l l   r e qui r e   e ff i c i e n t   a n a l y s i s   fo r   t h e   S G   t o   o pe r a t e   t h e   g ri d  m o r e   e ff i c i e n t l y ,   e n a b l e   e l e c t ri c i t y   m a r ke t s   t o   f l o ur i s h   a nd  a l s o   e n a b l e   h i g h e r   pe n e t ra t i o n  of   R E R s .       5.     C O N C LU S I O N S   T h i s   pa pe r   ha s   p r e s e n t e d  a   de t a i l e d  r e v i e w   of  c h a l l e n ge s ,   i s s ue s   a n d  o ppo r t u ni t i e s   f o r     t h e   de ve l o pm e n t   o f   s m a rt   g r i d  (S G ).   T h e   m a i n   i s s ue   w i t h   s m a rt   g r i d  i s   a do pt i o n   a n d  l a c k  o f   a w a r e n e s s   o f  t h o s e   s t a nda r ds   by   pe o pl e   i n v o l v e d  i n   de s i g n i n g   t h e   S G   s y s t e m s .   A n o t h e r   c ha l l e n ge   i s   t o   i nt e g r a t e     t h e   i n t e r c h a n ge a b l e   pa rt s   f r o m   a   v a ri e t y   of   di ff e r e n t   p r o v i de r s   t hr o ug h o ut   t h e   w o r l d,   i . e . ,   s t a n d a r ds   a nd  i n t e r o pe r a b i l i t y .   V a r i o us   c ha l l e nge s   fo r   s m a r t   g ri d  i n c l ude   t h e   c a p t u r i ng  t h e   b e n e f i t s   of   s t o r a ge ,   di s t ri b ut e d  ge n e ra t i o n  a n d   pl ug - i n  h y b r i d   e l e c t ri c   v e h i c l e s   (P H E V s ),   e nh a n c e d  i n t e l l i ge n c e   a n d   c o m m u n i c a t i o n s ,   i n t e g r a t i ng  i nt e r m i t t e nt   r e n e w a b l e   p ow e r   ge n e r a t i o n,   a n d   s t r e n gt h e ni n g  t h e   g ri d.   F r o m   t hi s   p a pe r,   i t   c a n  b e   c o n c l ude d  t ha t   t h e   s m a rt   g r i d  h a s   n u m e r o us   i s s ue s   a n d  c h a l l e n ge s   t ha t   n e e d  t o   b e   h a ndl e d,   b ut   t h e r e   i s   a   g r e a t   o ppo r t u n i t y   t o   e xpl o r e   i t .   S m a rt   g r i d  t e c hn o l o g y   w i l l   h e l p   t o   s a v e   m o n e y ,   r e duc e   de m a n d ,   a nd  i m p r o v e   r e l i a b i l i t y   a n d   e f f i c i e n c y .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   r e s e a r c h   w o r k  ha s   b e e n   c a rri e d  o ut   b a s e d  o n   t h e   s uppo rt   o f  “ W oo s o n g  U n i v e r s i t y ' s   A c a de m i c   R e s e a r c h  F u n d i n g   -   ( 2019 - 2 020) ” .       R EF ER EN C ES   [ 1]   S .   B i g e r n a ,   C . A .   B o l l i no ,   S .   M i c he l i ,   “ O v e r v i e w   o f   s oc i o - e c o no m i c   i s s ue s   f o r   s m a r t   g r i d s   de v e l o pm e n t , ”   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   Sm a r t   C i t i e s   an d  G r e e n  I C T   Sy s t e m s ,   L i s bo n,   p p.   1 - 6 ,   2 015 .   [ 2]   M .   F a r r o kha ba di ,   B . V .   S o l a n ki ,   C . A .   C a n i z a r e s ,   K .   B ha t t a c h a r y a ,   S .   K o e ni g ,   P . S .   S a u t e r ,   T .   L e i bf r i e d ,     S .   H o hm a nn ,   “ E ne r gy   S t o r a g e   i n   M i c r o g r i ds :   C o m pe ns a t i ng   f o r   G e n e r a t i o n  a n d  D e m a nd  F l uc t u a t i o ns   W h i l e   P r o v i di ng   A nc i l l a r y   S e r v i c e s , ”   I E E E   P ow e r   and   E ne r g y   M a gaz i ne ,   v o l .   15,   no .   5 ,   pp.   8 1 - 91,   S e p . - O c t .   20 17 .   [ 3]   S . S .  R e ddy ,   J . A.   M o m o h,   “ R e a l i s t i c   a nd  T r a ns p a r e nt   O p t i m um   S c he dul i ng   S t r a t e g y   f o r   H y br i d  P o w e r   S y s t e m ,”   I E E E   T r an s a c t i on s   o n  Sm ar t   G r i d ,  v o l .   6 ,   n o .   6,   pp .   311 4 - 3125 ,   N o v .   201 5.   [ 4]   S . S .  R e d dy ,   J . A .   M o m o h,   “ F e a s i b i l i t y   o f   S t oc ha s t i c   V o l t a g e / V A r   O pt i m i z a t i o n  C o ns i d e r i ng   R e ne w a b l e   E ne r g y   R e s o ur c e s   f o r   S m a r t   G r i d ,”   I nt e r n at i on al   J our nal   o f   E m e r gi ng  E l e c t r i c   P ow e r   Sy s t e m s ,   v o l .   17,   no .   3 ,   pp .   287 - 300 ,   J un .   2 016 .   [ 5]   J .   G a o ,   Y .   X i a o ,   J .   L i u,   W .   L i a ng ,   C . L . P .   C he n ,   “ A   s ur v e y   of   c o m m uni c a t i o n/ n e t w o r k i ng   i n  S m a r t   G r i d s , ”   F ut ur e   G e ne r at i on   C om p ut e r   Sy s t e m s ,   v o l .   28 ,   no .   2 ,   pp .   3 91 - 404 ,   F e b .   20 12 .   [ 6]   K .   K i m a ni ,   V .   O duo l ,   K .   L a ng a t ,   “ C y be r   s e c ur i t y   c ha l l e ng e s   f o r   I o T - ba s e d  s m a r t   g r i d  ne t w o r ks , ”   I n t e r na t i ona l   J our nal   o f   C r i t i c a l   I n f r a s t r uc t u r e   P r ot e c t i on ,   v o l .   2 5,   pp .   36 - 49 ,   J u n.   201 9 .   [ 7]   S. S .  R e d dy ,   “ O pt i m i z a t i o n  o f   R a i l r o a d  E l e c t r i c a l   S y s t e m s   w i t h  t he   I nt e g r a t e d  S m a r t   G r i d ,”   I nt e r n at i on al   J ou r na l   o f   A ppl i e d  E n gi ne e r i n g  R e s e ar c h ,   v o l .   12 ,   no .   6 ,   pp .   1 027 - 103 0,   A pr .   2017 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m p  E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 ,  A p ri l   2020   :     1 1 7 9   -   1 1 8 6   1186   [ 8]   G. T .  P a r r a ,   P .   R a d,   K . K . R .   C ho o ,   “ I m pl e m e nt a t i o n  o f   de e p  pa c ke t   i ns p e c t i o n  i n  s m a r t   g r i d s   a n d  i nd us t r i a l   I nt e r ne t   o f   T hi ng s :   C ha l l e ng e s   a nd  o ppo r t un i t i e s , ”   J o ur n al   of   N e t w or k   an d  C om pu t e r   A pp l i c a t i ons ,   v o l .   1 35,   pp .   32 - 46 ,    J un .   2 019 .   [ 9]   M .   F a he e m ,   S . B . H .   S ha h ,   R . A .   B ut t ,   B .   R a z a ,   M .   A nw a r ,   M . W .   A s hr a f ,   M d . A .   N g a di ,   V . C .   G ung o r ,   “ S m a r t   g r i d  c om m uni c a t i o n  a nd  i nf o r m a t i o n  t e c hno l o g i e s   i n  t he   p e r s pe c t i v e   o f   I ndus t r y   4. 0:   O ppo r t uni t i e s   a nd  c ha l l e ng e s , ”   C om put e r   Sc i e nc e   R e v i e w ,   v o l .   3 0,   pp .   1 - 30 ,   N o v .   20 18 .   [ 10]   S . S .  R e ddy ,  V .   S a nde e p ,   C . M .  J ung ,   “ R e v i e w   o f   S t o c ha s t i c   O pt i m i z a t i o n  M e t ho ds   f o r   S m a r t   G r i d ,”   F r on t i e r s   i n   E ne r gy ,  v o l .   11,   no .   2 ,   pp.   1 97 - 209 ,   J un .   201 7.     [ 11]   S . S .   R e ddy ,   “ L a r g e   s c a l e   e l e c t r i c i t y   s t o r a g e   t e c hno l o gy   o pt i ons   f o r   s m a r t   g r i d ,”   I nt e r n at i on al   J our n al   o f   E ngi ne e r i n g  &   T e c hno l og y ,   v o l .   7,   no .   2 ,   p p.   63 5 - 639 ,   A pr .   2 018 .   [ 12]   R .   K a pp a g a nt u,   S . A .   D a n i e l ,   “ C ha l l e ng e s   a nd  i s s ue s   o f   s m a r t   g r i d  i m p l e m e n t a t i o n:   A   c a s e   o f   I ndi a n  s c e na r i o , ”   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   S y s t e m s   a nd   I n f o r m at i on   T e c hn ol o gy ,   v o l .   5 ,   n o .   3,   p p.   45 3 - 467 ,   D e c .   20 18 .   [ 13]   Y .   Z ha ng ,   W .   C he n ,   W .   G a o ,   “ A   s ur v e y   o n  t he   de v e l o pm e n t   s t a t us   a nd  c ha l l e ng e s   o f   s m a r t   g r i ds   i n  m a i n  d r i v e r   c o unt r i e s , ”   R e ne w abl e   and   Su s t a i n abl e   E ne r gy   R e v i e w s ,   v o l .   79 ,   p p .   137 - 147 ,   N o v .   2017 .   [ 14]   P . B .   A na nd ,   J .   N a v í o - M a r c o ,   “ G ov e r na nc e   a nd  e c o no m i c s   o f   s m a r t   c i t i e s :   o ppo r t uni t i e s   a nd  c ha l l e ng e s , ”   T e l e c om m uni c at i on s   P ol i c y ,   v o l .   4 2,   no .   10 ,   pp .   7 95 - 799 ,   N o v .   2 01 8 .   [ 15]   S. S .  R e d dy ,   “ A ppl i c a t i o n  o f   A d v a nc e d  C o m m uni c a t i o n  a nd  C o nt r o l   T e c hno l o g i e s   f o r   S m a r t   G r i d:   A   C o m pr e he ns i v e   R e v i e w ,”   I nt e r n at i ona l   J o ur na l   o f   E n gi ne e r i ng  &   T e c hnol og y ,   v o l .   7 ( 3 ) ,   pp .   151 4 - 1518 ,   2018 .   [ 16]   S. S .  R e ddy ,   “ P e r f o r m a nc e   A na l y s i s   M e t ho ds   i n  S m a r t   G r i ds :   A n  O v e r v i e w ,”   E C T I   T r ans ac t i o ns   o n  E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n g,   E l e c t r oni c s ,   and   C om m un i c at i on s ,   v o l .   16,   n o .   2 ,   pp.   21 - 29,   A ug .   2018 .   [ 17]   I .   C o l a k,   S .   S a g i r o g l u,   G .   F ul l i ,   M .   Y e s i l b uda k ,   C . F .   C o v r i g ,   “ A   s ur v e y   o n  t he   c r i t i c a l   i s s ue s   i n  s m a r t   g r i d   t e c hno l o g i e s , ”   R e ne w abl e   and   Su s t a i na bl e   E ne r gy   R e v i e w s ,   v o l .   54 ,   pp .   396 - 405 ,   F e b .   201 6 .   [ 18]   C . P .   V i ne e t ha ,   C . A .   B a bu ,   “ S m a r t   g r i d  c ha l l e ng e s ,   i s s u e s   a nd  s o l ut i o ns , ”   I nt e r n at i on al   C o nf e r e nc e   on  I n t e l l i ge nt   G r e e n  B ui l di ng  and   Sm a r t   G r i d ,   T a i pe i ,   pp .   1 - 4 ,   20 14 .   [ 19]   R .   C e s pe d e s ,   “ L e s s o ns   l e a r n e d  a nd  f ut ur e   c ha l l e ng e s   f o r   t he   d e v e l o pm e nt   o f   S m a r t   G r i ds   i n  L a t i n  A m e r i c a , ”   I E E E   P E S  I nno v a t i v e   S m ar t   G r i d  T e c h no l og i e s ,   W a s h i ng t o n,   D C ,   pp .   1 - 1 ,   2012 .   [ 20]   [ O nl i ne ] ,   A v a i l a bl e :   h t t p s : / / w w w . s m a r t g r i d . g o v / r e c ov e r y _a c t / o v e r vi e w / s t a nd a r d s _ i n t e r o pe r a b i l i t y . ht m l   [ 21]   P .   S i a no ,   “ D e m a nd  r e s po ns e   a nd  s m a r t   g r i d s   -   A   s ur v e y , ”   R e ne w abl e   and  Sus t a i nab l e   E ne r gy   R e v i e w s ,   v o l .   30 ,     pp.   46 1 - 478 ,   F e b.   2 014 .   [ 22]   C . M .   J ung ,   P .   R a y ,   S . S .   R e ddy ,   “ A s s e t   m a na g e m e nt   a n d  m a i n t e na nc e :   a   s m a r t   g r i d  pe r s pe c t i v e ,”   I nt e r na t i ona l   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C om pu t e r   E ngi ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   9 ,   n o .   5,   p p.   33 91 - 3398 ,   O c t .   201 9.   [ 23]   S . S .   R e ddy ,   " S t u dy   o n  t he   pe r f o r m a nc e   i nd i c a t o r s   f o r   s m a r t   g r i ds :   a   c o m pr e he n s i v e   r e v i e w ,”   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m uni c a t i on,   C om p ut i ng ,   E l e c t r o ni c s   and   C on t r ol ) ,   v o l .   17,   no .   6,   pp .   291 2 - 2918 ,   D e c .   2019 .   [ 24]   S . O .   G e ur i n ,   A   K .   B a r ne s ,   J . C .   B a l d a ,   “ S m a r t   g r i d  a pp l i c a t i o ns   o f   s e l e c t e d  e ne r g y   s t o r a g e   t e c hno l o g i e s , ”   I E E E   P E S   I nno v at i v e   Sm ar t   G r i d  T e c h nol og i e s ,   W a s h i ng t o n,   D C ,   pp .   1 - 8 ,   20 1 2 .   [ 25]   E .   O z de m i r ,   S .   O z de m i r ,   K .   E r h a n ,   A .   A kt a s ,   “ E n e r g y   s t o r a g e   t e c hno l o g i e s   o ppo r t uni t i e s   a n d  c ha l l e ng e s   i n  s m a r t   g r i ds , "   I nt e r n at i on al   Sm a r t   G r i d   W or k s ho p  a nd   C e r t i f i c a t e   P r ogr a m ,   I s t a n bul ,   pp .   1 - 6 ,   201 6 .   [ 26]   J . O .   P e t i n r i n ,   M .   S ha a ba n,   “ I m pl e m e n t a t i o n  o f   E ne r gy   S t o r a g e   i n  a   F ut u r e   S m a r t   G r i d , ”   A us t r al i an  J o ur n al   o f   B as i c   and  A pp l i e d  Sc i e nc e s ,   v o l .   7 ,   no .   4 ,   pp .   273 - 279 ,   201 3 .   [ 27]   “ D i s t r i bu t i o n  A ut o m a t i o n :   R e s ul t s   f r o m   t he   S m a r t   G r i d   I nv e s t m e nt   G r a n t   P r o g r a m , ”   T e c hn i c a l   R e por t ,   S e p .   201 6.     [ 28]   I . S .   J ha ,   S .   S e n ,   R .   K um a r ,   “ S m a r t   g r i d  d e v e l o pm e nt   i n  I ndi a   -   A   c a s e   s t u dy , ”   E i gh t e e nt h  N at i on al   P ow e r   Sy s t e m s   C onf e r e nc e ,   G uw a ha t i ,   pp .   1 - 6 ,   20 14 .   [ 29]   G .   D i l e e p,   “ A   s ur v e y   o n  s m a r t   g r i d  t e c hno l o g i e s   a nd  a p pl i c a t i o ns ,”   R e ne w abl e   E ne r gy ,   v o l .   146 ,   pp .   25 89 - 2625 ,   F e b .  2 020 .   [ 30]   M .   A buj u bbe h ,  F . A .  T ur j m a n ,  M .  F a hr i o g l u ,   “ S o f t w a r e - de f i n e d  w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r ks   i n  s m a r t   g r i ds :     A n  ov e r v i e w ,”   Su s t ai n ab l e   C i t i e s   and   S oc i e t y ,   v o l .   51 ,   N o v .   20 19 .   [ 31]   D . B.   A v a nc i ni ,  J . J . P . C .   R o dr i g ue s ,  S . G . B .   M a r t i ns ,  R . A . L .   R a bê l o ,  J . A .  M uh t a d i ,  P .  S o l i c ,   “ E ne r gy   m e t e r s   e v o l ut i o n  i n  s m a r t   g r i d s :   A   r e v i e w ,”   J our na l   o f   C l e ane r   P r od uc t i o n ,   v o l .   217 ,   pp .   702 - 715 ,   A pr .   201 9.   [ 32]   M .   Q a s a i m e h,   R .   T ur a b,   R . S .   A l - Q a s s a s ,   “ A ut he nt i c a t i o n  t e c hni qu e s   i n  s m a r t   g r i d:   a   s y s t e m a t i c   r e v i e w ,”   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m un i c a t i on ,   C om pu t i n g,   E l e c t r oni c s   an d  C ont r ol ) ,   v o l .   17 ,   no .   3 ,   pp .   1 584 - 15 94,   2 019 .   [ 33]   A .   H o ba l l a h,   Y .   A hm e d,   K . A .   S ho us h,   “ O p t i m a l   ut i l i z a t i o n  o f   a ut o m a t e d   d i s t r i bu t e d   g e ne r a t i o n  i n  s m a r t   g r i d   us i ng   g e ne t i c   a l g o r i t hm ,”   I ndo ne s i a n  J o ur na l   o f   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng  a nd  C om pu t e r   Sc i e nc e ,   v o l .   16 ,   no .   1,   pp.   82 - 91 ,   O c t .   2 019 .   [ 34]   S . G .   P r i y a dha r s h i ni ,   C .   S ub r a m a n i ,   J . P .  R o s e l y n ,   “ A n  I O T   ba s e d  s m a r t   m e t e r i ng   de v e l o pm e n t   f o r   e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m ,”   I nt e r n at i on al   J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   an d  C om put e r   E ng i ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   v o l .   9,   n o.   4,     pp.   30 41 - 3050 ,   A ug . 2 019 .   [ 35]   A .   G ho s a l ,   M .   C o nt i ,   “ K e y   M a na g e m e n t   S y s t e m s   f o r   S m a r t   G r i d   A dv a nc e d  M e t e r i ng   I nf r a s t r uc t u r e :   A   S ur v e y ,”   I E E E   C om m un i c a t i on s   Su r v e y s   &   T ut or i al s ,   v o l .   21 ,   no .   3 ,   pp .   2831 - 2848,   20 19.   [ 36]   J .   H u ,   A . V .   V a s i l a ko s ,   “ E n e r g y   B i g   D a t a   A na l y t i c s   a nd  S e c ur i t y :   C ha l l e ng e s   a nd  O ppo r t un i t i e s ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   Sm a r t   G r i d ,   v o l .   7 ,   no .   5 ,   pp .   2423 - 24 36,   S e p .   2 01 6.   [ 37]   J .   X i e ,   H .   T a ng ,   T .   H u a ng ,   F . R .   Y u ,   R .   X i e ,   J .   L i u,   a nd  Y .   L i u ,   “ A   S ur v e y   of   B l oc kc ha i n  T e c hno l o gy   A ppl i e d  t o   S m a r t   C i t i e s :   R e s e a r c h  I s s ue s   a nd  C ha l l e ng e s ,”   I E E E   C om m un i c a t i ons   Su r v e y s   &   T ut or i al s ,   v o l .   21 ,   no .   3,     pp.   27 94 - 2830 ,   201 9.   [ 38]   F .   A l - T ur j m a n ,   M .   A buj ubb e h ,   “ I o T - e na bl e d   s m a r t   g r i d   v i a   S M :   A n  ov e r v i e w ,”   F ut ur e   G e ne r at i on  C om put e r   Sy s t e m s ,   v o l .   96 ,   pp .   579 - 590 ,   J u l .   2 019 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.