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.   10 ,   No .   1 Feb r u ar y   2020 ,   p p .   6 1 ~7 1   I SS N:   2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 1 . p p 6 1 - 71       61       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   V o ltag e colla pse   po int   ev a lua tion c o nsidering  t he  loa dependen ce in  a p o w er sy ste m  stabi lity pro ble m         Z a i d G a rc ía   Sa nchez 1 J o s Ant o nio   G o nza lez  Cuet o   Cruz 2 G u s t a v o   Cre s po   Sa nchez 3 ,     H er n H er nd ez   H er re ra 4 ,   J o rg I v a n Silv a   O rt eg a 5   1, 2, 3 Ce n ter  o f   En e rg y   a n d   En v ir o n m e n tal  S tu d ies   De p a rtm e n t,   Un iv e rsid a d   d e   Cien f u e g o s ,   Cu b a   4 F a c u lt a d   d e   I n g e n ieria s,  Un iv e rsid a d   S im ó n   B o li v a r,   Co l o m b ia   5 En e rg y   De p a rt m e n t,   Un iv e rsid a d   d e   la Co sta C o l o m b ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 4 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A u g   1 7 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   A u g   2 9 ,   2 0 1 9       V o l tag e   S tab il it y   h a e m e r g e d   in   re c e n d e c a d e s   a s   o n e   o f   th e   m o s c o m m o n   p h e n o m e n a ,   o c c u rre n c e   in   El e c tri c a P o w e S y ste m s.  P ri o re se a rc h e s   f o c u se d   o n   t h e   d e v e lo p m e n o f   a lg o rit h m   in d ice to   s o lv e   th e   sta b il it y   p ro b lem   a n d   in   th e   d e term in a ti o n   o f   f a c to rs  w it h   m o st  in f lu e n c e   in   v o lt a g e   c o ll a p se   to   s o lv e   th e   sta b il i ty   p ro b lem .   T h is  p a p e e v a lu a tes   th e   in f lu e n c e   th a t h e   l o a d   d e p e n d e n c e   h a w it h   th e   v o lt a g e   o n   t h e   p h e n o m e n o n   o   th e   v o lt a g e   sta b il it y   a n d   e sp e c iall y   o n   th e   c h a ra c teristics   th e   c o ll a p se   p o in o r   in sta b il it y   p o in t.   L o a d   m o d e li n g   u se d   is  d e tailed   a n d   c o m p a riso n o f     th e   re su lt o b tain e d   a re   m a d e   w i th   th o se   d e sc rib e d   i n   th e   b i b li o g ra p h y   a n d   th o se   o b tain e d   w it h   c o m m e rc i a so f t w a re .   T h e   re su lt o f   th e   lo a d   m a rg in   a re   a lso   c o m p a re d   w h e n   a   c o n sta n t   lo a d   o a   v o lt a g e - d e p e n d e n lo a d   is   c o n sid e re d   a w e ll   a th e   v a lu e o b tai n e d   a t h e   m a x i m u m   lo a d   p o i n a n d     th e   p o in t   o f   v o lt a g e   in sta b il it y .   K ey w o r d s :   Ma x i m u m   p o in t o f   lo ad   M o d al  an al y s i s   Vo ltag co llap s e   V o ltag s tab ili t y     Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Her n an   Her n án d ez   Her r er a ,   Facu ltad   d I n g e n ier ía ,   Un i v er s id ad   Si m ó n   B o liv ar ,   B ar r an q u illa,  C o lo m b ia.     E m ail:  h er n a n . h er n an d ez @ u n i s i m o n b o liv ar . ed u . co       1.   I NT RO D UCT I O N     Vo ltag Stab il it y   to p ics  h a s   b ee n   f o r   d ec ad es  r esear ch   ar ea   o f   in ter est  i n   E lectr ical  P o wer   S y s te m   ( E P S).   C o n tin g e n cies  s ce n ar i o s   s h o w ed   th at  th p h e n o m e n o n   ca n   also   af f ec th s tead y   s tate  o p er atio n   o f   all   in ter co n n ec ted   s y s te m s ,   f o r   t h at  r ea s o n   t h e y   h a v b ec o m o n o f   t h i s s u es  m o s ad d r ess e d   in   p o w er   s y s te m   r esear ch es  [ 1 - 6 ] .   O n o f   th e   m o s i m p o r tan to p ics  o f   s cien ti f ic  r esear c h   o n   v o lta g e   s tab ilit y   p r o b le m   co n s id er s   in d ice s   to   p r ed ict  th o c cu r r en ce   o f   v o ltag co llap s [ 7 - 1 0 ] .   T h ese  in d ices  ca n   b u s ed   in   u tili tie s   to   d eter m in e   th e   clo s e n ess   o f   th e   co llap s v o lta g p o i n t,  an d   is   f o cu s ed   o n   estab lis h   a   s ca lar   m ag n it u d t h at  ca n   b m o n ito r ed   w h e n   p o w er   s y s te m   p ar a m eter s   c h an g e   [ 1 1 ,   1 2 ] .   Oth er   asp ec ts   th at  h a v m ar k ed   th d e v elo p m e n o f   i n d ices   to   ev al u ate  th e   p r o x i m it y   o f   v o l tag s tab ilit y   i s   t h p o s s ib ilit y   o f   u s in g   t h e m   f o r   r ea l - ti m ev al u atio n   [ 1 3 ] .   T h er is   n o   co n s en s u s   o n   th e   u s o f   o n in d e x   o r   an o t h er ,   f o r   th is   s elec tio n   en g i n ee r s   n o t   o n l y   ar f o cu s ed   o n   th p r ec is io n   o f   th in d ex ,   also   th e y   u s a d d itio n al  in f o r m atio n   t h at  th s y s te m   p r o v id es,     th ca lcu la tio n   s p ee d   an d   th e   p o s s ib ilit y   o f   u s i n g   it  to   p r o p o s th n ec es s ar y   co r r ec tiv e   m ea s u r es  to   m o v e     th E P S o p er atin g   p o in t a w a y   f r o m   t h v o lta g co llap s p o in t,  w h ic h   is   a   co m m o n   ta s k   i n   t h ese  ca s e s   [ 1 2 - 1 4 ] .   T h in d ex   s elec tio n ,   th e n   i n v o lv e s   t h n ec e s s ar y   m o d eli n g   o f   t h E P to   o b tain   it,  w it h   th ap p r o p r iate  ac cu r ac y .   Ma n y   o f   t h ese  in d ices  r eq u ir o n l y   th e   s tead y - s tate   m o d eli n g   o f   th e   E P S,  w h ich   d ec r ea s es     th ca lc u latio n   t i m e   an d   th is   i s   o n e   o f   t h e   ad v a n tag e s   o v er   t h a n al y ze s   th at   i n v o l v t h d y n a m ic   m o d eli n g   o f   th E P S [ 7 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 0   :   6 1   -   71   62   On asp ec t   to   tak e   in to   ac co u n t   i n   s t u d ies   o f   v o ltag e   s tab ilit y   is   t h b e h av io r   o f   t h lo ad   an d   its   i n f lu e n ce   o n   t h i s   p h e n o m en o n   [ 1 5 - 1 8 ] .   T h to o ls   f o r   t h s i m u latio n   o f   t h s tab ilit y   p r o b lem   co n s id er   t h lo ad   to   b co n s ta n t,  w h en   in   r ea lit y   it  d ep en d s   o n   th v o lta g a n d   th f r eq u en c y   [ 1 9 ] .   Alg o r it h m s   u s ed   in   v o lta g s tab ilit y   ar f o c u s ed   o n   esti m ate  th m a x i m u m   lo ad   p o in an d   to   p r o v id m ea s u r es  t h at  m u s b tak en   to   av o id   th o cc u r r en ce   o f   v o ltag co llap s e.   I n   th i s   last   asp ec t,  p er f o r m i n g   th m o d al  an al y s is   allo w s     th id e n ti f icatio n   o f   cr itical  e le m e n ts   an d   t h er ef o r p r o v id es  co r r ec tiv ac tio n s   th at   m u s b ta k en   to   s o l v e     v o ltaj s tab ilit y   p r o b lem .   I n   [ 12 ]   it  is   s h o w n   t h a th er ar d if f er e n o p er atin g   s ta tes  if   t h lo ad   is   co n s id er ed   as  co n s ta n o r   if   it  i s   co n s id er ed   v o ltag d ep en d en t.  T h er ef o r e,   th r esu l ts   o f   t h m o d a an al y s is   f o r   th e s s tates a r d if f er en t,  w h ic h   m ea n s   t h at  co r r ec tiv m ea s u r es to   av o id   v o ltag co ll ap s m a y   n o t b ad eq u ate.     I n   th is   p ap er ,   th m o d elin g   o f   th r eq u ir ed   lo ad ,   tak in g   in to   ac co u n th ch a n g e s   in   v o lta g e,     is   d etailed ,   s h o w i n g   th at  f o r   th s a m s tate  o f   o p er atio n   d if f er e n p o in ts   o f   v o lta g co llap s ar r e ac h ed   d ep en d in g   o n   th e s v al u es,   f o c u s ed   o n   d eter m in ate   t h lo ad   m ar g i n   co n s id er in g   v o ltag e   d ep en d en ce   m o d eli n g .   T o   ac h iev t h is   o b j ec tiv e,   an   al g o r ith m   w a s   d ev elo p ed   b ased   o n   p o w e r   f lo w s   s o lu tio n s     co n s id er in g   lo ad   v o lta g d e p en d en ce .   T h is   al g o r ith m   d e ter m i n t h m ax i m u m   lo ad   p o in t,  th v o lta g in s tab il it y   p o in an d   th m o d a an al y s is   to   d eter m in t h m o s ef f ec t iv m ea s u r es  to   av o id   th o cc u r r en ce   o f   v o ltag co llap s i n   E P S .         2.   RE S E ARCH   M E T H O D     2 . 1 .   A   lo a m a rg in   T h lo ad   m ar g i n   is   t h m o s u s ed   an d   ac ce p ted   in d ex   f o r   th ca lcu latio n   o f   t h v o lta g e   co llap s e,   b ein g   p ar tic u lar   o p er atin g   p o in in   w h ic h   a n   ad d itio n al   lo ad   is   ab le  to   in d u ce   v o l ta g e   co llap s [ 1 2 ] .     T h m ar g i n s   f o r   ac tiv e   ( P )   an d   r ea ctiv e   ( Q)   p o w er ,   e x h ib it  th e   d is ta n ce   e x p r e s s ed   i n   MW   a n d   MV AR   r esp ec tiv el y ,   f r o m   t h o p er atin g   p o in t to   th v o ltag co llap s e,   an d   ar ca lcu lated   u s i n g   th f o llo w i n g   ( 1 ) :                         ( 1 )                         W h er P OP   y   Q OP   ar t h e   v al u e s   f o r   th e   o p er atin g   p o in t,   P PC   y   Q PC   ar t h e   v al u e s   f o r   v o lta g e   co llap s p o in t.   λp   an d   λ q   ar th e   ac tiv e   an d   r ea ctiv p o w er   lo ad   m ar g i n s   m ea s u r ed   i n   MW   a n d   MV AR   r esp ec ti v el y .     I n   [ 1 9 20 ]   is   d escr ib ed   th v o lt ag s tab ili t y   m ar g i n   ( VSM)   c o n s id er in g   th f o llo w i n g   ( 2 ) :     V V V PC PC OP V S M   ( 2 )     Fo r   th is   eq u atio n          r ep r esen ts   t h v o lta g at  th o p er atin g   p o in an d          r ep r esen ts   th v o lta g e   at  th cr itical  p o in t o r   v o lta g co llap s p o in t.  Fig u r 1   s h o w s   th p r ev io u s   co n ce p ts .           F ig u r e   1 .   L o a d   m a r g i n   t o   v o l t ag e   c o ll a p s e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       V o lta g co lla p s p o in t e v a lu a t io n   co n s id erin g   t h lo a d   d ep e n d en ce   in   a   p o w er …   ( Za id   G a r cía   S a n c h ez )   63   2 . 2 .   L o a m o delin g   I n flu en ce   o f l o a d   d ep en d en ce   o n   vo lta g e   Van   C u ts e m   ( 2 0 0 3 )   d escr ib es   th v o ltag s tab ili t y   as  ch a n g atte m p t ed   to   m ai n tai n   th d em a n d   b ey o n d   th tr an s m is s io n   an d   g en er atio n   ca p ac itie s   [ 21 ,   22 ] .   L o ad   m o d elin g   s t u d y   is   th en   i m p o r tan f o r     th s tead y   a n d   d y n a m ic  s tate  ass o ciate d   to   v o ltag s tab ilit y .   Fig u r 2   s h o w s   h o w   t h lo ad   ca n   b af f ec ted   in   f o u r   p ar ticu lar   o p er atin g   co n d itio n s   ( A ,   B ,   C ,   D)   f o r   t h e   v o l tag e   s tab ili t y   a n d   th a s s e m b l y   o f   n e w   o p er atin g   s tates  f o r   th a n al y ze d   co n d iti o n s   a n d   th o cc u r r en ce   o f   v o ltag co llap s e.   T h d if f er en c a m o n g   t h p o in t s   f o r   th e   o p er atin g   co n d itio n s   b ec o m e s   r ele v an t   f r o m   t h p lan n i n g   a n d   o p er atio n   o f   t h elec tr ical  p o w er     s y s te m   p er s p ec ti v es.           Fig u r 2 .   P - cu r v es  f o r   d if f er en t t y p e s   o f   lo a d   d u r in g   d is tu r b an ce   o cc u r r en ce       T h b ase  ca s is   co n s tr u cte d   tr o u g h   th e   ex i s te n ce   o f   s o lu tio n   p o in ( A ) ,   i n   w h ic h   t h lo ad   ch ar ac ter is tic s   ar i n ter ce p ted   n e x to   th e   E P S,  cu r v n o .   1 .   W h en   o cc u r s   co n tin g e n ce ,   th co n s ta n p o w er   lo ad   in ter ce p ts   th e   n et w o r k   c h ar ac ter is tic   ( cu r v e   2   at   p o in t   B ) .   n ev er t h ele s s ,   m o s t   o f   t h lo ad s   d ep en d   o n     th v o ltag e,   f o r   ex a m p le,   f o r   lo ad   w it h   co n s ta n c u r r en t h s o l u tio n   is   g i v e n   b y   p o in C ,   an d   f o r   co n s ta n t   i m p e d an ce ,   is   g i v en   a p o in D.   T h d if f er en ce s   a m o n g   th e s p o in ts   ar i m p o r ta n t.  T h s itu atio n   at  C   p o in co r r esp o n d s   to   co n d itio n s   w i th   les s   lo ad   an d   b etter   v al u es  f o r   v o lta g t h an   B ,   w h er lo ad   is   m o d eled   ac co r d in g   to   t h tr ad itio n al  m o d el  o f   lo ad s   f lo w .   I n   th is   ca s e,   lo ad   i m p ac t   to   t h s y s t e m   i s   o v er s ized   a n d   ca r r ies o u t to   p o o r   u tili za tio n   o f   t h tr an s m i s s io n   s y s te m .   C o n s id er in g   t h v ar iatio n   o f   t h lo ad   d u to   v o lta g i n   t h m et h o d s   to   d eter m i n d lo ad   m ar g in s ,   m ak e s   t h p o in o f   m ax i m u m   lo ad   an d   th s ta tic  b if u r c atio n   o r   in s tab ilit y   v o ltag p o in n o co in cid e n t.    T h is   p r o b lem   is   r ep r esen ted   i n   [ 8 ]   an d   s h o w n   in   F ig u r 3 .             Fig u r 3 .   C u r v P - in   a n   E P S c ase       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 0   :   6 1   -   71   64   Fig u r 3   s h o w s   P - cu r v es  o f   th ca s e,   an   in cr ea s o f   th lo ad   m a k es  t h p o in m o v es  f r o m   A   to   C .   A p o in th lo ad   is   m a x i m u m ,   h o w e v er ,   b et w ee n   an d   C   th s y s te m   r e m ai n s   s til s ta b le.   C   co r r esp o n d s   to   th li m it  o f   s tab ilit y   a n d   M   co r r esp o n d s   to   th m a x i m u m   lo ad   o f   th s y s te m ,   d if f er en c b et w ee n   b o th   o f   th e m   i s   d u e   to   co n s id er in g   l o ad   v ar ia b le  to   v o lta g [ 1 2 ] .   n e g ati v v al u f o r   V - s e n s iti v ities   r ep r esen t s   an   u n s tab le  o p er atio n   o f   t h s y s te m ,   b ein g   th i s ,   t h r e aso n   w h y   i n   t h p r o p o s ed   m et h o d o lo g y   t h ese   s en s iti v itie s   ar ca lcu lated   in   o r d er   to   d if f er en tiate  th m a x i m u m   lo ad   p o in t a n d   t h v o lta g s tab ilit y   p o i n t.   P r ev io u s   s t u d ies  ca r r ied   o u to   d eter m i n th lo ad   m ar g i n ,   u s u all y   ar b ased   o n   th e   o b tain in g     th m ax i m u m   lo ad   p o in f o r   an   E P S,  h o w ev er ,   i f   t h d ep en d en c y   o f   t h lo ad   to   th v o ltag e   is   co n s id er ed ,   t w o   d if f er e n p o in ts   ap p ea r ,   th f ir s to   th lev el  o f   th lo ad   w ith   an   elev a ted   v o ltag v al u e,   an d   th s ec o n d   to     th lev e o f   m a x i m u m   lo ad   p o in w it h   lo w er   v o ltag v al u e .   T h d is j u n ctio n   lie s   o n   w h ic h   o f   th t w o   p o in t s   is   m o r ad eq u ate  f o r   v o lta g c o llap s r ep r esen tatio n .     2 . 3 .   Alg o rit h m   f o lo a m a rg in  d et er m i na t io n   T h alg o r ith m   d ev elo p ed   to   d eter m i n th lo ad   m ar g i n   i s   b ased   in   t h s u cc es s i v p o w er   f l o w   m et h o d   an d   w h e n   co n s id er in g   th v a r iab le  lo ad   w ith   th v o ltag e,   allo w s   to   d eter m i n m a x i m u m   lo ad   p o in an d /o r     th i n s tab ili t y   v o lta g p o in [ 1 5 ,   1 8 ] ,   th er ef o r e,   th lo ad   m ar g in   is   e s ti m ated   b ased   in   th e   m ax i m u m   lo ad   p o in o r   th i n s tab ilit y   v o lta g p o in w h er t h        in   ( 1 )   is   r elate d   w it h   th m a x i m u m   p o w er   v al u o r   th e   p o w er   v alu e   i n   t h e   v o lta g i n s tab ilit y   p o in t.   T o   d is ce r n   b et w ee n   t h ese   t w o   p o in t s ,   it   is   n ec ess ar y   to   p er f o r m   a   test   o f   w h et h er   th p o in is   s tab le  o r   n o an d   to   in clu d it  as  cr iter io n   o f   s to p p in g   t h alg o r ith m .   Hi g h lig tin g ,   th at  t h m a x i m u m   lo ad   v a lu ca n   b id en ti f ied   i n   t h     iter atio n   b ein g   g r ea ter   th a n   th         iter a tio n .   W h en   t h p o w er   d ec r ea s at  a n y   n o d es  i n   t h n ex t   iter atio n   i is   s h o w n   t h at  t h is   n o d is   alr ea d y   in   th u n s tab le  r eg io n   at   t h P cu r v e.   T h a lg o r ith m   s to p s   t h ca lc u latio n   w h e n   at   least   o n n o d es  p as s es  to   t h is   co n d itio n .   I n   ad d itio n ,   th s tu d y   to   b c ar r ied   o u is   co m p le m e n ted   w it h   m o d al  an al y s i s   th a allo w s   o b tain in g   v er y   v alu ab le  i n f o r m atio n   ab o u th o cc u r r en ce   o f   th p h en o m e n o n ,   w it h i n   w h ic h   ar th f ac to r s   o f   p ar ticip atio n   o f   th g e n er ati n g   u n its ,   t h n o d es   an d   th s er ies ele m e n ts .     2 . 4 .   L o a m o de lin g   co ns i dering   o pti m a l po w er   f lo w     T h s tu d ies to   d eter m i n t h co ef f icie n t s   th a t c h ar ac ter ize  t h d ep en d en ce   o f   th lo ad   w it h   th v o lta g ar o f ten   co m p lex   d ep en d in g   o n   m a n y   o cc asio n s   o f   r ea m ea s u r e m e n t s   an d   o f   th lo ad   m o d el  u s ed   [ 2 3 ] .     T h alg o r ith m   to   d eter m i n e   th lo ad   m ar g in   u s ed   i n   t h is   w o r k   co n s id er s   a n   ex p o n en t ial  lo ad   m o d el     d escr ib ed   b y   ( 3 ) .             (       )      ( 3 )           (       )        W h er e :           ar th ac tu al  ac tiv p o w er   v alu es o f   t h n o d an d   ac tiv p o w er   d ef i n ed   at  r ated   v o ltag r esp ec tiv el y .           ar th ac tu al  v o lta g an d   r at ed   v o ltag v al u e s   o f   th n o d r esp ec tiv el y           ar th co ef f icie n ts   th at   ch ar ac ter ize  th d ep en d en ce   w it h   t h te n s io n   o f   t h ac ti v a n d   r ea ctiv p o w er   r esp ec tiv el y .           ar th v alu es  o f   r ea ac tiv p o w er   o f   th n o d an d   ac tiv p o w er   d ef in ed   at  n o m i n al  v o lta g r esp ec tiv el y .   I n   th i s   m o d el,   t h v al u es  o f   PV   an d   QV   ar u s ed   d ep en d in g   o n   t h v al u es  t h at  c h ar ac t er ize  th r ea lo ad   co n n ec ted   to   th n o d e.   D if f er en v alu e s   o f   th e s co ef f ic ien ts   m a k th v ar iatio n   o f   th e   ac tiv an d   r ea ctiv p o w er s   w it h   v o lta g v ar iatio n ,   t h u s   ac h ie v in g   a   v ar iatio n   o f   t h p o w er   f ac to r   o f   t h l o ad .   I n   th ca s t h at    n o d is   co m p o s ed   o f   d if f er e n t lo ad   t y p es,  th r es u lt in g   PV   an d   QV   va l u es a r d eter m i n e d   b y   ( 4 ) :     n j j n j j j r e s n j j n j j j r e s Q Q P P qv qv pv pv 1 1 1 1 . .   ( 4 )     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       V o lta g co lla p s p o in t e v a lu a t io n   co n s id erin g   t h lo a d   d ep e n d en ce   in   a   p o w er …   ( Za id   G a r cía   S a n c h ez )   65   I n   th t h eo r y   o f   v o lta g in s t ab ilit y ,   t h m a x i m u m   lo ad   p o in is   a s s o ciate d   w it h   s i n g u lar ities   o f     th J ac o b ian   m atr i x   b ec au s a th               p o in it  b ec o m e s   ze r o .   T h is   b eh av io r   in f l u e n ce d   th d ev elo p m en o f   n e w   tech n iq u es  f o r   th a n al y s i s   o f   v o lta g s tab ilit y   t h at   o v er co m t h is   d i f f icu lt y   an d   allo w   o b tain in g     th cr itical   p o in ac c u r atel y   a n d   also   t h u n s tab le  p ar o f   t h P - c u r v e.   Alth o u g h   th e s alg o r ith m s   ar v er y   ac cu r ate,   th e y   r eq u ir lo n g   s i m u latio n   ti m e s .   C o n s id er in g   w it h i n   t h J ac o b ian   th d ep en d en ce   o f   t h lo ad   w it h   t h v o lta g a v o id s   th s i n g u lar it y   o f   t h s a m i n   t h p o in an d   allo w s   o b tai n in g   s o l u tio n s   i n   t h u n s tab le   p ar t o f   th c u r v P - V.   T h ter m s   th at   ch ar ac ter ize  t h d ep en d en ce   o f   th e   ac ti v an d   r ea ctiv e   p o w er   o n   t h v o ltag ar in cl u d ed   in   th J ac o b ian   m atr i x   ter m s                               o f   p o w er   f lo w s   r es p ec tiv el y .     T h eq u atio n s   k P   an d   k Q ar d escr ib ed   as f o llo w   [ 23 ]:                            ( 5 )                            ( 6 )     W h er e,            an d            ar ac tiv an d   r ea ctiv p o w er   co n ec ted   to   th n o d es.          an d         ar p o w er   f lo w s   in   n o d es   d escr ib ed   in   [ 24 ].   T h tr ad itio n al  P o w er   Flo w   A n al y s i s   co n s id er   t h lo ad   a s   c o n s ta n t,  a n d   r ep lacin g   th i s   co n s id er atio n   in   ( 5 )   an d   ( 6 )   w o u ld   b r ep r es en ted   as:                            an d                         ( 7 )     I f   th m o d eli n g   o f   t h lo ad   d escr ib ed   b y   ( 3 )   is   co n s id er ed ,   it is   r ep lace d   b y   5   an d   6   as f o llo w                   (          )            an d                 (          )            ( 8 )     th e   J ac o b ian   m atr i x   ter m s                               ar r ep r esen ted   as:                                                          (           )                 ( 9 )                                                         (           )                 ( 1 0 )     A cc o r d in g   to   t h t h eo r y   o f   v o ltag s tab ilit y   t h m ax i m u m   l o ad   p o in is   as s o ciate d   w it h   s i n g u lar itie s   o f   th J ac o b ian   m atr i x   b ec au s at  th i s   p o in th e                   b ec o m es   ze r o .   T h in clu s io n   o f   th lo ad   m o d eli n g   i n     th ele m e n ts   o f   t h j ac o b ian   d o es  n o m a k it  s i n g u lar   at  th cr itical  p o in t , t h er ef o r it  a ll o w s   ex ac t   s o lu tio n s   an d   in   t h u n s tab le  r eg io n   o f   t h P - cu r v e.     2 . 5 .   Sta bil it y   t est.   Ca lcula t io n o f   s ens it iv it ies V - Q   As  it  s ta ted   ab o v e,   co n s id er in g   t h d ep en d en ce   o f   t h lo ad   w it h   th e   v o lta g ca u s t w o   co n ce p tu all y   d if f er e n p o in ts   to   ap p ea r   in   th s o lu tio n t h m a x i m u m   lo ad   p o in ( M)   an d   th v o ltag in s t ab ilit y   p o in ( C )   as   s h o w n   in   F i g u r 3 .   Du to   t h i s ,   th i m p le m en ted   al g o r i th m   m u s b ab le  to   d is ce r n   b et w e en   th e s t w o   p o in ts   in   o r d er   th at  th u s er   ca n   d eter m in o n o r   th o th er .   Fo r   th is   it  is   n ec ess ar y   to   p er f o r m   s tab ilit y   te s a n d   th u s   d eter m in e   i f   t h E P is   a th p o i n o r   at   p o in C ,   t h is   s tab il it y   test   is   in tr o d u ce d   a s   s to p   cr iter io n   i f   w h at  is   d es ir ed   is   p o in t C.   B ased   o n   th s en s iti v itie s   i n d ex   d etailed   in   [ 2 4 ]   an d   [ 1 2 ] ,   n eg ati v v al u o f   t h s e n s it iv i ties   d en o tes  th at  t h o p er atio n   p o in is   u n s tab le  an d   t h er ef o r is   in   t h u n s tab le   zo n o f   th e   P ch ar ac ter is t ic.   I f   an y   o f   t h ter m s   o f   t h m ai n   d iag o n a o f   J R 1   is   n eg a tiv e,   it  i s   b ec au s t h s y s te m   i s   at  an   u n s tab le  p o in t.  T h lo ad   is   th en   r ed u ce d   a n d   t h s tab ili t y   te s i s   ca r r ied   o u ag ain ,   th i s   p r o ce s s   is   r ep ea ted   u n til  s tab le  p o in is   f o u n d ,   th is   p o in t i s   ch o o s en   as th s o l u tio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 0   :   6 1   -   71   66   T h s en s iti v it ies  V - ar b ased   o n   th s tead y   s ta te  m o d elin g   o f   t h p o w er   s y s te m   an d   u s e s     th tr ad itio n al  n o n - lin ea r   v ec t o r   eq u atio n s   co n s id er ed   f o r   lo ad   f lo w   th at  d e f in t h v ar ia tio n s   i n   ac tiv a n d   r ea ctiv p o w er   in   t h n o d es o   th s y s te m ,   r ep r esen ted   as  f o ll o w     [                     ]   [                                 ] [                     ]   ( 1 1 )     T h lin ea r ized   ( 11 )   ca n   b ex p r ess ed   as:      V Q P J J J J QV Q PV P   ( 1 2 )     W h er e,      I n cr e m en ta l c h a n g o f   ac tiv e   p o w er   i n   th n o d es.       I n cr e m en ta l c h a n g o f   r ea cti v p o w er   in   t h n o d es.      ,   I n cr e m en ta l c h a n g o f   v o lta g an g le  i n   t h n o d es.       ,   I n cr e m en ta l c h a n g o f   v o lta g m ag n it u d in   t h n o d es.    T h v o ltag s tab ilit y   i s   af f ec t ed   b y   ac tiv an d   r ea ctiv p o w er .   Ho w e v er ,   at  ea ch   p o in o f   o p er atio n ,   th ac t iv e   p o w er   is   k ep co n s tan a n d   t h v o lta g s tab ilit y   is   e v al u ated   co n s id er in g   t h i n cr e m e n tal   r elatio n   b et w ee n   v o lta g a n d   r ea ctiv e   p o w er .   T h is   is   a n   a n alo g y   t o   th Q - c u r v tec h n iq u e.   Sin ce   i n cr e m en ta l   ch an g es  i n   ac ti v p o w er   ( ∆P )   ar n eg lecte d   in   th f o r m u la tio n ,   th lo ad s   v ar iatio n s   in   p o w er   is   tak e n   i n to   ac co u n t s tu d y in g   t h in cr e m e n tal  r atio   o f   r ea ctiv p o w er   an d   v o ltag i n   d if f er e n t o p er atin g   s tates.     B ased   o n   th ab o v co n s id er at io n s ,   it is   s aid        0   an d   ( 12 )   ca n   b ex p r ess ed   as:      V Q J R   ( 1 3 )     W h er e,     J J J J J PV P Q QV R 1   ( 1 4 )     J R   is   th r ed u ce d   J ac o b ian   m atr i x   o f   t h s y s te m   an d   ( 14 )   ca n   b w r itte n   as:      Q V J R 1   ( 1 5 )     T h d iag o n al  ele m en t s   i th ar th s en s iti v itie s   V - at  t h n o d i,   th ese  r ep r esen th s l o p o f     th Q - c u r v at  ea c h   p o in o f   o p er atio n   [ 20 ] .   A   p o s itiv v al u o f   t h s en s iti v itie s   i n d icate s   th at   th s y s te m   i s   s tab le  an d   n eg ati v v al u in d icate s   th at  th e y   s y s te m   is   in   a n   in s tab l o p er atio n   ar ea ,   b ec o m i n g   i n f in i te  at  th li m it p o in t.        3.   RE SU L T S AN AN AL Y SI S   T h alg o r ith m   d ev elo p ed   h as   b ee n   i m p le m e n ted   in   t h s o f t w ar P SX.  T h s tu d y   ca s a n al y ze d   i s     th I E E E   2 5   n o d s ch e m e,   wh ich   is   co m p o s ed   o f   1 3   lo ad   n o d es  an d   9   g e n er atio n   n o d es .   Sev er al  o p er ati n g   co n d itio n s   w er m o d eled   a n d   co m p ar ed   w ith   th e   r es u lts   o b tain ed   i n   [ 25 ] .   S i m u lat io n s   wer also   p er f o r m ed   u s i n g   th P S A T   s o f t w ar an d   th e y   ar co m p ar ed   w ith   r es u lt s   r ep o r ted   in   b ib lio g r ap h y   [ 2 6 ,   27] .   T h er r o r s   ar e   ca lcu lated   co n s id e r in g   as  r e f er en ce   th b ib lio g r ap h y   a n d   ca lcu lati n g   th e m   a g ai n s t   th e   g r ea ter   d if f er en ce   o b tain ed   b y   t h o s f r o m   P SX .   T ab le  1   s h o w   t h at  f o r   all  ca s es  t h ac c u r ac y   o b tain ed   is   s a tis f ac to r y   w it h   m i n o r   er r o r s .       T ab le  1 .   L o ad   m ar g i n   co m p ar i s o n   o b tain ed   b y   d if f er en t   s i m u latio n   s o f t w ar   C o n t i n g e n c i e s   P   ( M W )   P S A T   P   ( M W )   P S X   P   ( M W )   Er r o r   ( %)   BC -   B a se   C a se   4   6 3 5 , 8 1   4   6 3 5 , 8 1   4   6 3 8 , 6 6   - 0 . 0 0 4   C1 - O u t   o f   o r d e r   T r a n sf   3 - 24   4   0 1 2 ,   5 2   4   0 1 2 ,   5 2   4   0 5 1 ,   5 2   - 0 . 9 0 4   C2 -   O u t   o f   o r d e r   l í n e   2 - 4   4   6 3 3 ,   5 3   4   6 3 3 ,   2 5   4   6 1 9 ,   5 7   0 . 5 6 8   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       V o lta g co lla p s p o in t e v a lu a t io n   co n s id erin g   t h lo a d   d ep e n d en ce   in   a   p o w er …   ( Za id   G a r cía   S a n c h ez )   67   T h ab o v tab le  s h o w s   th ac cu r ac y   v al u es  ac h ie v ed   w it h   t h p r ev io u s   m et h o d s .   T h is   co m p ar i s o n   allo w ed   to   s tate  th at   t h i m p le m en ted   m e th o d   s h o w ed   a n   ad eq u ate  p r ec is io n .   Ma k ar o v   i n   [ 23 ]   an al y ze s   o t h er   co n tin g e n cies  t h at  w er also   s tu d ied   a n d   co m p ar ed   d u r in g   t h r esear ch ,   b ei n g   t h v alu w it h   m aj o r   d if f er e n ce   th o n o b tain ed   f o r   co n d itio n   C 1 .     3 . 1 .   Co nting ency   a na ly s is   co ns ideri ng   P a n d Q v a lue s   diff er ent   f ro m   ze ro   T h f o llo w i n g   lo ad   m o d els  s h o w   co m p ar is o n   b et w ee n   m a x i m u m   lo ad   v al u es  o b tain ed   c o n s id er in g   co n tin u o u s   co n s tan p o w er   a n d   th o s o b tain ed   co n s id er in g   th is   v ar iab le  w ith   t h v o lta g e.   T h co ef f icie n t s   u s ed   w er ch o s e n   b ased   o n   d ata  p r o v id ed   in   [ 24 ]   an d   co n s id er in g   s tu d y   ca r r ied   o u t   at  1 1 0 /3 4 . 5   k tr an s f o r m atio n   s tatio n   in   C u b a   [ 18 ].   T ab le   2   d escr ib es  d if f er en ce s   b et w ee n   lo ad in g   m ar g i n   an d   t h e   m a x i m u m   lo ad   p o in an d   th v o lta g co llap s p o in t.  T h ese   d if f er e n ce s   ca n   b ab o v 2 5 0   MW ,   w h ic h   r ep r ese n ts   f o r   t h e   s t u d y   ca s a   5 o f   d if f er e n ce   w it h   r esp ec to   th b ase  ca s ap p r o x i m atel y .   T h e   f o llo w in g   tab le  s h o w s   t h d if f er en ce   i n   MW   o f   co n s id er in g   th v ar iab le  lo ad   w it h   t h v o lta g an d   co n s id er in g   i as  co n s tan p o w er   lo ad .   C o m p ar is o n s   ar m ad co n s id er in g   t h t w o   p o in ts   d eter m in ed   w it h   r esp ec t to   th v al u es  s h o w ed   i n   T ab le  1       T ab le  2 .   Ma x i m u m   p o w er   o b t ain ed   in   t h co n ti n g en cie s   an a l y s i s   co n s id er in g   d if f er en t t y p es o f   lo ad   C a se   S t u d i e s   C o e f f i c i e n t s   BC   C1   C2   PV   QV   P máx ,   P   ( M W )   I n st a b i l i t y ,   P   ( M W )   P   M á x ,   P   ( M W )   I n st a b i l i t y ,   P   ( M W )   P   M á x ,   P   ( M W )   I n st a b i l i t y ,   P   ( M W )   1   1   4   7 6 5 ,   9   4   8 6 6 , 5   4   2 0 8 , 6   4   4 1 9 , 6   4   6 9 8 , 5   4   8 4 9 , 8   1   2   4   8 3 4 ,   9   4   9 2 9 , 0   4   3 4 7 , 0   4   4 8 3 , 4   4   7 9 7 , 4   4   9 1 2 , 1   [ 1 8 ] *   [ 1 8 ] *   4   8 7 0 , 7   4   9 9 4 , 8   4   3 6 6 , 7   4   4 4 9 , 5   4   8 6 6 . 4   4   9 8 1 , 0   [ 1 8 ] * *   [ 1 8 ] * *   5 0 0 6 ,   9   5 0 0 8 , 9   4   5 4 3 , 3   4   5 4 9 , 7   4   9 5 1 , 6   4   9 9 6 , 1   1 , 7   [ 1 2 ]   4 , 5 [ 1 2 ]   4 9 9 0 , 2   5 0 5 0 , 6   4   5 9 4 , 9   4   6 9 0 , 9   4   9 5 3 , 8   5   0 3 2 , 3   *   V a l u e s t a k e n   f r o [ 1 8 ]   c o n si d e r i n g   3 5 r e si d e n t i a l   l o a d ,   3 5 %   c o mm e r c i a l   l o a d   a n d   3 0 %   i n d u s t r i a l   l o a d   i n   s u m me r   se a so n   * *   V a l u e s t a k e n   f r o m [1 8 ]   b u t   c a l c u l a t i n g   a n   e q u i v a l e n t   sy st e m   f o r   t h e   sam e   p e r c e n t a g e s u s i n g   ( 4 )       As  is   d escr ib ed   in   T ab le  3 ,   th v o ltag e - d ep en d en lo ad   ( ac tiv an d   r ea ctiv e)   ca u s cr itical   v alu e s   f ar   r e m o v ed   f r o m   t h o s o b tain ed   co n s id er in g   co n s ta n lo ad   s ce n ar io .   A ls o ,   co n s id er   th lo a d   as  co n s tan p o w er   g u ar a n t ee   o p ti m i s v al u es  h o w e v er   th er ca n   b v al u es  t h at  d o   n o tak f u ll  ad v a n ta g e   o f   th tr an s m i s s io n   ca p ac ities   an d   t h er ef o r ca u s e   m ea s u r e m en t s   to   b tak e n   i n   h ast y   m a n n er .   I n   ad d itio n ,   v o ltag in s tab ilit y   an al y s is   g iv e s   r e m ar k ab le  i n f o r m at io n   t h at   ca n   b e   o b tain e d   at  th e   p o in o f   co llap s e   b ec au s it  i s   u s ed   to   d ec id th ac cu r ate  m ea s u r e.     An o th er   asp ec t h at  i s   i m p o r t an i n   th e s an al y s e s   o f   v o lta g in s tab ilit y   is   t h v alu ab le  i n f o r m atio n   th at  ca n   T ab le  4   s h o w s   co m p ar i s o n   in   ea ch   o n o f   t h p r ev io u s   ca s es   o f   t h e ig e n v a lu es   at  t h m a x i m u m   lo ad   p o in t a n d   in   th cr itical  p o in t f o r   v o lta g in s tab ilit y .       T ab le  3 .   Dif f er en ce s   in   MW   b et w ee n   t h m a x i m u m   p o w er   v alu es o b tain ed   co n s id er in g   co n s ta n t   lo ad   an d   th v al u e s   o f   th t w o   p o in t s   an al y ze d   co n s id er in g   v o ltag e - d e p en d en t lo ad   S t u d y   c a se s   C o e f i c c i e n t s   BC   C - 1   C - 2   PV   QV   P   M á x ,   P   ( M W )   I n st a b i l i t y ,   P   ( M W )   P   M á x ,   P   ( M W )   I n st a b i l i t y ,   P   ( M W )   P   M á x ,   P   ( M W )   I n st a b i l i t y ,   P   ( M W )   1   1   1 3 0 , 0 9   2 3 0 , 6 9   1 9 6 , 0 8   4 0 7 , 0 8   6 5 , 2 5   2 1 6 , 5 5   1   2   1 9 9 , 0 9   2 9 3 , 1 9   3 3 4 , 4 8   4 7 0 , 8 8   1 6 4 , 1 5   2 7 8 , 8 5   [ 1 8 ] *   [ 1 8 ] *   2 5 1 , 1 3   3 7 5 ,   2 3   3 5 4 , 1 8   4 3 6 , 9 8   2 4 6 , 8 3   3 6 1 ,   4 3   [ 1 8 ] * *   [ 1 8 ] * *   3 7 1 , 0 9   3 7 3 , 0 9   5 3 0 , 7 8   5 3 7 , 1 8   3 1 8 , 3 5   3 6 2 , 8 5   1 , 7   [ 1 2 ]   4 , 5 [ 1 2 ]   3 5 4 ,   3 1   4 1 4 , 7 9   5 8 2 , 3 8   6 7 8 , 3 8   3 2 0 , 5 5   3 9 0 , 0 5   *   V a l u e s t a k e n   f r o [ 20 ]   c o n si d e r i n g   3 5 r e si d e n t i a l   l o a d ,   3 5 %   c o mm e r c i a l   l o a d   a n d   3 0 %   i n d u s t r i a l   l o a d   i n   s u m me r   se a so n .   * *   V a l u e s t a k e n   f r o m [ 20 ]   b u t   c a l c u l a t i n g   a n   e q u i v a l e n t   f o r   t h e   s a me   p e r c e n t a g e s b y   ( 4 ).       T ab le  4   s h o w s   ei g e n v a lu e s   i n   th t w o   d eter m i n ed   p o in ts .   T h b ib lio g r ap h y   s ta te  t h at  i n   t h v o ltag e   in s tab il it y   p o in t,   t h i s   v alu e   te n d s   to   ze r o ,   t h er ef o r it s   p r o x i m it y   to   th i s   v al u s h o w s   t h ac cu r ate  m ea s u r at   th is   p o in t.  I is   o b s er v ed   th at  f o r   all  v alu e s   t h eig e n v a lu e   at  th m a x i m u m   lo ad   p o in is   h ig h er   th a n     th o b tain ed   at  th co llap s p o in t,  w h ich   s h o w s   th a th e y   ar e   t w o   d is ta n p o in t s .   A lt h o u g h   th liter at u r s tate s   th at  th ei g e n v al u d o es  n o r ef lect  t h d is tan ce   to   th v o lt ag co llap s e.   I n   th is   ca s m o d al  an al y s i s   a w a y   f r o m   t h v o lta g in s tab ilit y   p o in t c an   r ep r ese n t u n i m p o r tan t i n f o r m atio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 0   :   6 1   -   71   68   T ab le  4 .   E ig en v al u es d o m i n a n t in   s t u d y   ca s e s   S t u d y   C a se s   C o e f f i c i e n t s   BC   C - 1   C - 2   PV   QV   P   M á x ,   λ   I n st a b i l i t y ,   λ   P   M á x ,   λ   I n st a b i l i t y ,   λ   P   M á x ,   λ   I n st a b i l i t y ,   λ   1   1   0 , 5 5 7 2   0 , 0 0 0 0 3   0 , 9 2 2 9   0 , 0 0 0 0 0 1   0 , 6 7 2 4 8   0 , 0 0 0 0 0 1   1   2   0 , 5 1 4 0 5   0 , 0 0 0 2   0 , 2 8 3 8 1   0 , 0 0 0 0 1   0 , 5 5 5 1 3   0 , 0 0 0 0 0 2   [ 1 8 ] *   [ 1 8 ] *   0 , 5 5 9 6 6   0 , 1 9 9 3 4   0 , 7 1 6 0 8   0 , 0 0 0 0 3   0 . 5 0 1 9 8   0 , 0 0 0 0 1   [ 1 8 ] * *   [ 1 8 ] * *   0 , 1 5 8 6   0 , 0 0 0 3   0 , 0 1 1 6 8   0 , 0 0 0 0 2   0 , 2 7 0 6   0 , 1 0 6 0 8   1 , 7   [ 1 2 ]   4 , 5 [ 1 2 ]   0 , 4 0 5 9 7   0 , 0 0 0 2   0 , 1 8 8 1   0 , 0 1 6 8 7   0 , 4 4 2 4 1   0 , 0 0 0 0 1   *   V a l u e s t a k e n   f r o [ 20 ]   c o n si d e r i n g   3 5 r e si d e n t i a l   l o a d ,   3 5 %   c o mm e r c i a l   l o a d   a n d   3 0 %   i n d u s t r i a l   l o a d   i n   s u m me r   se a so n .   * *   V a l u e s t a k e n   f r o m [ 20 ]   b u t   c a l c u l a t i n g   a n   e q u i v a l e n t   f o r   t h e   s a me   p e r c e n t a g e s b y   ( 4 )       3 . 2 .     Ana ly s is   o f   co nting ency   C - 1   co ns idering   t h lo a d a s   a   s t ea dy   curr ent   ca s e   A   m o r d etailed   an al y s i s   o f   o n o f   t h s tab ili t y   ca s es  i s   d is cu s s ed   in   th i s   s ec t io n .   Fo r   th is   ca s e     co m p ar is o n   i s   s h o w n   b et w e en   th m ax i m u m   lo ad   p o in a n d   th v o lta g in s tab ilit y   p o i n co n s id er i n g   t h at     th lo ad   ch a n g e s   ac co r d in g   t o   th co ef f icie n ts   d ete r m in ed   f o r   th C u b a n   s u b s tatio n   ca s es  s h o w ed   i n   [ 1 8 ] .     T h ca s is   s i m u lated   w h en   th p o w er   tr a n s f o r m er   t h at   lin k s   s u b s tatio n s   B 1 0 3 - B 1 2 4   is   o u o f   s er v ic e   ( co n tin g en c y   C - 1 ) .   T a b le  5   s h o w s   r es u lt s   co r r esp o n d in g   t o   th m o d al  a n al y s i s th e   p ar ticip atio n   f ac to r s   o f     th n o d es a n d   s er ies ele m en t s   ar s h o w n   f o r   th p o in ts   o f   m a x i m u m   lo ad   an d   v o lta g in s ta b ilit y .         T ab le  5 .   P ar ticip atio n   f ac to r s   in   n o d es a n d   ele m e n ts   s er ie s   f r o m   o f   th a n al y ze d   co n ti n g e n c y   M o d a l   A n a l y si s   P   max i m u m   I n st a b i l i t y   C r i t i c a l   n o d e s   V a l u e   C r i t i c a l   n o d e s   V a l u e   B 1 0 3   0 , 1 4 8 5 8   B 1 0 3   0 , 1 5 6 3 1   B 1 0 6   0 , 0 9 3 6 4   B 1 0 6   0 , 0 9 4 1 7   B 1 0 4   0 , 0 9 1 8 4   B 1 0 4   0 , 0 8 9 3 6   B 1 0 1   0 , 0 9 2 6 3   B 1 0 5   0 , 0 8 7 9 1   B 1 0 2   0 , 0 9 1 0 9   B 1 0 1   0 , 0 8 7 1 5   B 1 0 5   0 , 0 9 0 4 1   B 1 0 2   0 , 0 8 5 1 4   El e me n t s se r i e s   V a l u e   El e me n t s se r i e s   V a l u e   B 1 1 1 - B 1 1 3   1   B 1 0 9 - B 1 2 5   1   B 1 1 3 - B 1 1 2   0 , 9 5 4   B 1 2 5 - B 1 1 0   0 , 3 8 2   B 1 1 2 - B 1 2 3   0 , 5 1 5   ---   ---       T h r esu l ts   o f   th s i m u lat io n s   s h o w n   in   T ab le  5   d escr ib th at  ca n   b o b tain ed   p o in ts   w it h   r em ar k ab l e   d if f er e n ce s .   A lt h o u g h   th cr it ical  n o d es  co in cid f o r   b o th   ca s es,  th eir   v alu e s   an d   o r d er   ar n o th s a m e.   Nev er th e less ,   th is   i s   n o i m p o r tan b ec au s t h ese   p o in ts   d ef in cr it ical  ar ea   t h at  co i n ci d es  f o r   b o th   ca s es.   So m et h in g   d i f f er e n t o cc u r s   f o r   th ca s o f   t h p r ed o m i n a n t s er ies ele m e n ts ,   it i s   ap p r ec iated   th at  in   b o th   ca s es   th er ar d if f er en r ea s o n   w h y   t h m ea s u r es  to   tak o n   th e   s er ies  ele m e n ts   r e f er s   f o r   lin es  o r   tr an s f o r m er s .   T h j u s tif icatio n   o f   th d i f f e r en ce s   in   t h p r ed o m in a n s e r ies  ele m e n ts   i s   b ased   o n   th r esu lts   s h o w n   in   T ab le  6 .   Fo r   b o th   ca s es  th e   p ar ticip atio n   f ac to r s   o f   g e n er ato r s   ar d if f er en t,  th er e f o r th o s th a r ea ch     th r ea ctiv p o w er   li m it in   b o t h   ca s es a r d if f er en t.       T ab le  6 .   P ar ticip atio n   f ac to r s   o f   th g en er ato r s   d u r i n g   t h a n al y ze d   co n ti n g e n c y   ca s e   M o d a l   a n a l y si s   P   max i m u m   I n st a b i l i t y   G e n e r a t o r s   V a l u e   G e n e r a t o r s   V a l u e   G1   0 , 1 5 0 3   G1   0 , 1 4 6 4   G2   0 , 0 0 0 5 7   G2   0 , 0 0 0 1 2 4   G3   0 , 0 0 0 0 7   G3   0 , 0 0 0 1 2 7   G5   0 , 0 1 2 1 2   G 1 0   1   G9   0 , 7 0 6 8   ---   ---   G 1 0   1 ,   0 0 0   ---   ---       T ab le  6   s h o w s   th e   p ar ticip atio n   f ac to r s   o f   th e   g e n er ato r s ,   an   u n eq u al  v al u o f   ze r o   i m p lies   th at  t h ese   g en er ato r s   d eliv er   r ea ctiv p o w er   in   th f ac o f   in cr ea s i n g   d e m an d   an d   th er e f o r h av n o r ea ch ed   th eir   r ea ctiv li m it.  I n   t h f ir s t c a s e,   s ix   g e n er ato r s   h a v d i f f er en v alu e s   o f   ze r o ,   w h ile  i n   t h s e co n d   ca s o n l y   f o u r   r ea ch   it.  T h i s   ca u s a   r ed is t r ib u tio n   o f   t h r ea cti v e   p o w er   f lo w   a n d   j u s tifie s   th e   ex i s tin g   d i f f er en ce   i n     th p ar ticip atio n   f ac to r s   o f   t h s er ies  ele m en t s .   Fi g u r 4   s h o w s   t h b eh av io r   o f   t h cr itical  n o d e,   B 1 0 3 ,     f o r   th m a x i m u m   lo ad   p o in t a n d   th v o lta g i n s tab ili t y   p o in t .     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       V o lta g co lla p s p o in t e v a lu a t io n   co n s id erin g   t h lo a d   d ep e n d en ce   in   a   p o w er …   ( Za id   G a r cía   S a n c h ez )   69       Fig u r 4 .   Ma x i m u m   lo ad   an d   v o ltag i n s tab ilit y   p o in t o f   n o d B 1 0 3   f o r   th an al y ze d   ca s e       4.   CO NCLU SI O N S   L o ad   m o d eli n g   in   t h v o ltag s tab ilit y   s tu d ie s   h as  a   d ec is iv e   in f l u e n ce   o n   th e   r esu lts   o b tain ed .   T h u s ,   d ep r ec iate  it  ca n   ca u s e   th at  t w o   d if f er en t   p o in ts   ap p ea r   d u r in g   th a n al y s i s .   An   alg o r ith m   f o r   lo ad   m ar g i n   d eter m in at io n   w as  i m p le m en ted   t h at  i n cl u d es  th e x p o n en t ial  ch ar ac ter i s tic  o f   lo ad   d ep en d en ce   o n   v o ltag i n   p o w er   f lo w   eq u atio n s .   C o m p ar is o n s   o f   s o f t w ar d ev elo p ed   w it h   co m m er cial  s o f t w ar d e m o n s tr ate     th ac cu r ac y   ac h ie v ed .   T h er ar d if f er e n ce s   b et w ee n   th e   m a x i m u m   lo ad   p o in t   an d   th v o lta g i n s tab ili t y   p o in t,  n o o n l y   i n   th m ax i m u m   p o w er   v a lu e s   d eliv er ed   b y   t h p o w er   s y s te m ,   b u also   in   t h p r ed o m i n a n ele m e n ts   o b tain ed   f r o m   th m o d al  an al y s i s .   T h ese  r esu lt s   ar th o n es  th at   allo w   d eter m i n in g   t h m ai n   m ea s u r es  to   m o v e     th o p er atin g   p o in a w a y   f r o m   th v o lta g co llap s p o in an d   th er ef o r th ese  d i f f er e n ce s   in   th r es u lts   h av e   r ep er cu s s io n s   i n   d i f f er en m e asu r es.   T h lo ad   is   n o a   co n s ta n p o w er   ca s as   tr ad itio n all y   i s   co n s id er ed   d u r in g   t h ese  s tu d ie s ,   b ased   o n   th r e s u l ts   o b tai n ed   in   th is   w o r k ,   m o r ac cu r ate  ap p r o x i m at io n s   ca n   b e   o b tain ed   if   i s   d eter m in ed   t h e   lo ad   d ep en d en ce   r esp ec to   t h v o ltag a n d   t h ese  v al u es  ar in cl u d ed   in   t h e   v o ltag s tab ilit y   s t u d ies.       RE F E R E NC E S   [1 ]   O.  G .   Ib e ,   a n d   A .   I.   On y e m a ,   " C o n c e p ts  o f   re a c ti v e   p o w e r   c o n tro a n d   v o lt a g e   sta b il it y   m e th o d i n   p o w e s y ste m   n e tw o rk , "   IOS J o u rn a o f   Co m p u ter   En g in e e rin g ,   v o l .   1 1 (2 ) ,   p p .   15 - 2 5 ,   2 0 1 3 .   [2 ]   Y.  A .   M o b a ra k . ,   " V o lt a g e   c o ll a p se   p re d ictio n   f o Eg y p ti a n   in te rc o n n e c ted   e lec tri c a g rid   EIE G ,   " In ter n a ti o n a l   J o u rn a o n   E lec trica En g i n e e rin g   a n d   In f o rm a ti c s ,   v o l .   7 ( 1 ),   p p .   79 - 8 8 ,   2 0 1 5 .   [3 ]   S .   G it a n jali,   e a l . ,   " Vo lt a g e   S tab i li ty   P re d icti o n   o n   P o w e Ne t w o rk u sin g   A rti f icia Ne u ra Ne t w o rk s ,"   In d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e   ( IJ EE CS ) ,   v o l.   1 0 (1 ) ,   p p .   1 - 9,   2 0 1 8 .   [4 ]   M .   Kh a iru z z a m a n   e a l . ,   " Op ti m a S V a ll o c a ti o n   v ia  s y m b io ti c   o rg a n ism se a r c h   f o v o lt a g e     se c u rit y   i m p ro v e m e n t ,"   T EL KO M NIKA  ( T e lec o mm u n ica ti o n ,   C o mp u ti n g ,   El e c tro n ics   a n d   C o n tr o l) ,   v o l .   1 7   ( 3 ),     pp.   1 2 6 7 - 1 2 7 4 ,   2 0 1 9 .   [5 ]   R.   M a so o d   e a l . ,   " A   sta ti stica ja c o b ian   a p p li c a ti o n   f o p o w e r   s y st e m   o p ti m iza ti o n   o f   v o lt a g e   sta b il it y ,"   In d o n e si a n   J o u rn a o El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e   ( IJ EE CS ) ,   v o l.   1 3 (1 ) ,   p p .   3 3 1 - 3 3 8 ,   2 0 1 9 .   [6 ]   J.  P .   S r id h a a n d   P ra k a sh ,   R.   " M u lt i - o b jec ti v e   w h a le  o p ti m iz a ti o n   b a se d   m in im iz a ti o n   o f   lo ss ,   m a x i m iz a ti o n   o f   v o lt a g e   sta b il it y   c o n sid e rin g   c o st  o f   D f o o p t im a siz in g   a n d   p lac e m e n o f   D G , "   In ter n a ti o n a J o u r n a o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) v o l.   9 (2 ),   p p .   8 3 5 - 8 3 9 ,   2 0 1 9 .   [7 ]   D.  H.  A ik   L e e . ,   " V o lt a g e   S tab il it y   A ss e ss m e n Us in g   Eq u iv a len No d a A n a l y sis, "   IEE tra n sa c ti o n o n   Po we r   S y ste ms ,   v o l.   3 1 (1 ),   p p .   4 5 4 - 4 6 3 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   S .   P e re z   a n d   L .   Ro d rig u e z ,   " A   sim p li f ield   v o lt a g e   sta b il it y   in d e x   S V S I ,"   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica Po we a n d   En e rg y   S y ste ms ,   v o l.   6 3 ( 1 ),   p p .   8 0 6 - 8 1 3 ,   2 0 1 4 .   [9 ]   S .   D.  S a y e d ,   e a l . ,   " A   Re v ie w   o f   V o l tag e   S tab il it y   A s se ss m e n T e c h n iq u e   w it h   a n   Im p ro v e d   v o lt a g e   S tab il it y   In d ica to r ,"   In ter n a ti o n a l   J o u r n a o Eme rg i n g   El e c tric P o we r S y ste ms ,   v o l.   1 6 (2 ) ,   p p .   1 0 7 - 1 1 5 ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   L .   F .   A c e v e d o ,   G .   Bo th ia - V a rg a s an d   J.  E .   Ca n d e lo . ,   " D y n a m ic V o l tag e   S tab il it y   Co m p a riso n   o f   T h e rm a a n d   W in d   P o w e Ge n e ra ti o n   w it h   Diffe re n S tatic  a n d   D y n a m ic   L o a d   M o d e ls ,"   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co mp u ter   E n g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   8 ( 3 ),   p p .   1 4 0 1 ,   2 0 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 2 0   :   6 1   -   71   70   [1 1 ]   A .   M o h a m a d ,   e a l . ,   " Vo lt a g e   In s tab il it y   A n a l y sis  f o El e c tri c a P o w e S y st e m   Us in g   V o l tag e   S tab il ty   M a rg in   a n d   M o d a A n a ly sis ,"   In d o n e si a n   J o u rn a o El e c trica E n g i n e e rin g   a n d   C o mp u ter   S c ien c e   ( IJ EE CS ) ,   v o l.   3 (3 ),     p p .   6 5 5 - 6 6 2 .   2 0 1 6 .   [1 2 ]   C.   A .   Ca n iza r e s . ,   " V o lt a g e   sta b il it y   a ss e ss m e n t:   c o n c e p ts,   p ra c ti c e a n d   to o ls , "   IEE E/ P ES   p o we sy ste sta b il it y   su b c o mm it tee   sp e c ia l   p u b li c a ti o n   S P1 0 1 P S S ,   2 0 0 2 .   [1 3 ]   P .   S in g h . ,   " On - li n e   A ss e s s m e n o f   V o lt a g e   S tab il it y   u sin g   S y n c h ro p h a so T e c h n o l o g y ,"   In d o n e s ia n   J o u rn a o f   El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e   ( IJ EE CS ) ,   v o l.   8 (1 ) ,   p p .   1 - 8 .   2 0 1 7 .   [1 4 ]   S .   G it a n jali,   e a l . ,   " D e tec ti o n   o f   P ro x im it y   to   V o lt a g e   C o ll a p se   o f   M u lt i - Bu P o w e Ne tw o rk   u sin g     T ra n s m issio n   L in e   V o l tag e   S tab il it y   In d ica to r ,"   J o u rn a o E n g i n e e rin g   a n d   A p p l ied   S c ie n c e s ,   v o l.   1 1 (1 7 ),     p p .   1 0 6 8 9 - 1 0 6 9 4 .   2 0 1 6 .   [1 5 ]   G a rc ia,  e a l . ,   " Im p le m e n tac n   d e   u n   e stu d io   d e   e sta b il i d a d   d e   la  ten sió n   a P a q u e te  d e   P r o g ra m a P sx .   2 . 8 7 ,"   Rev ista   In g e n ier ía   E n e rg é ti c a ,   v o l.   3 4 (1 ),   p p .   3 3 - 4 2 ,   2 0 1 3 .   [1 6 ]   V .   S o u sa ,   H.  H.  He rre ra ,   E.   C.   Q u isp e ,   P .   R.   V ieg o ,   a n d   J.   R.   G ó m e z . ,   " Ha r m o n ic  Disto rti o n   Ev a lu a ti o n   G e n e ra ted   b y   P W M   M o to Driv e i n   El e c tri c a In d u strial  S y ste m s ,"   In te rn a ti o n a J o u rn a o E lec trica l   a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) v o l.   7 ( 6 ),   p p .   3 2 0 7 - 3 2 1 6 ,   2 0 1 7 .   [1 7 ]   V .   S o u sa ,   H.   He rn á n d e z ,   E.   C .   Q u isp e ,   J .   R.   G ó m e z   a n d   P .   R.   V ie g o . ,   " A n a l y sis  o f   h a r m o n ic  d ist o r ti o n   g e n e ra ted   b y   P W M   m o to d riv e s ,"   In   2 0 1 7   IEE W o rk sh o p   o n   P o we El e c tro n ics   a n d   Po we Qu a li t y   A p p l ica ti o n ( PE PQA)   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 7 .   [1 8 ]   Z.   G a r c ia,  e a l .,  " M o d e ll in g   o f   th e   lo a d   f o sta b le  sta te  stu d ies   o f   v o lt a g e   sta b il it y   (in   S p a n ish ), "   Rev ista   In g e n ier ía   En e rg é ti c a ,   v o l.   3 4 ( 2 ),   p p .   1 2 9 - 1 3 6 ,   2 0 1 3 .   [1 9 ]   L .   Ro d rig u e z ,   e a l . ,   " P a ra m e ter   e sti m a ti o n   o f   a n   e x p o n e n ti a re c o v e r y   lo a d   m o d e u sin g   m e tah e u risti c   tec h n iq u e s   (in   S p a n ish ) ,"   Rev ista   S c ien ti a   e t   T e c h n ica ,   v o l.   1 8 ( 3 ),   p p .   4 5 3 - 4 6 2 .   2 0 1 3 .     [2 0 ]   S .   Ba su ,   e t   a l . ,   " Vo lt a g e   S tab il it y   M a r g in   (V S M   a n d   M a x im u m   L o a d in g   P o i n (M L P Of   A   M u lt i - B u s   S y ste m   Be f o re   a n d   Af ter   Co m p e n sa ti o n , In ter n a ti o n a J o u r n a o E n g i n e e rin g   Res e a rc h   a n d   De v e lo p me n t ,   v o l.   5 ( 7 ),     pp .   30 - 3 5 ,   2 0 1 3 .   [2 1 ]   Y.  Zh ich u n ,   e a l . ,   " A n a l y ti c a M e th o d   o f   Distrib u te d   G e n e ra ti o n   o n   S tatic  V o l tag e   S tab il it y ,"   T EL KOM NIKA  ( T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co m p u t in g ,   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l) ,   v o l.   1 1 (9 ),   p p .   5 0 1 8 - 5 0 2 9 ,   2 0 1 3 .   [2 2 ]   T .   V a n   Cu tse m   a n d   C.   V o u rn a s , " V o l taje   S tab il i ty   o f   El e c tri c   P o w e S y ste m s , "   3 rd   e d . ,   S p rin g e r S c ien c e   &   Bu sin e ss   M e d ia ,   p p .   1 - 3 8 0 ,   2 0 0 3 .   [2 3 ]   K.  Ja e - K y e o n g ,   e a l . ,   " F a st  a n d   Re li a b le  Esti m a ti o n   o f   Co m p o site  L o a d   M o d e l   P a ra m e ters   U sin g   A n a l y ti c a l   S im il a rit y   o f   P a ra m e ter S e n siti v it y ,"   IEE tra n sa c t io n s   o n   Po we S y ste ms ,   v o l.   3 1 ( 1 ),   p p .   6 7 3 - 6 7 1 ,   2 0 1 6 .   [2 4 ]   P .   Ku n d u r,   " P o w e s y ste m   sta b il it y   a n d   c o n tro l ,"   Ne Y o rk ,   T h e   EP RI  Po we S y ste ms   En g in e e rin g   S e rie 1 st  Ed M c G ra w - Hill ,   p p .   3 0 6 - 3 1 1 ,   1 9 9 4 .   [2 5 ]   Y.  M a k a ro v . ,   " E x p e c ted   V o lt a g e   S tab il it y   M a r g in , "   Co n su lt a d o   6   d e   m a rz o   d e   2 0 1 1 ,   Disp o n i b le  e n [ On li n e ]   Av a il a b le:   h tt p :/ /ee . u sy d . e d u . a u / ~ y u ri/ N A P S - 98 - E V S M . p s .   [2 6 ]   J.  S il v a - Orte g a . ,   " Ca te g o riza ti o n   a n d   stu d y   o iee e 9   M o d e to w a rd   tran sie n sta b il it y   a n a l y sis   (in   S p a n ish ) "   In g e   CUC ,   v o l.   8 ( 1 ),   p p .   1 7 3 - 1 9 0 ,   2 0 1 2 .     [2 7 ]   Du ra n ,   Q.   e a l . ,   " Re c e n tren d o f   t h e   m o st  u se d   m e ta h e u risti c   tec h n iq u e f o d istr i b u ti o n   n e tw o rk   re c o n f ig u ra ti o n ,"   J o u r n a o En g i n e e rin g   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y   Rev iew,  v o l.   1 0   (5 ) ,   p p .   1 5 9 - 1 7 3 ,   2 0 1 7 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        Za id   G a r c ia   S a n c h e z .   El e c tri c a En g in e e r,   M a ste o S c ien c e ,   Do c to o f   Tec h n ica S c ien c e s,  F u ll   P r o f e ss o r,   Ce n ter  f o En e rg y   a n d   En v iro n m e n S tu d ies   (C EE M A ),   Un iv e rsit y   o Cien f u e g o s   E - m a il z g a rc ia@ u c f . e d u . c u ,   z a id @u c lv . e d u . c u .         J o   A n to n io   G o n z á lez - C u e t o   Cr u z El e c tri c a En g in e e r,   M a ste o S c ien c e ,   Do c to o f   T e c h n ica S c ien c e s,  S e n io A s s o c iate   P ro f e ss o r,   Ce n ter  f o El e c tro e n e rg e ti c   S tu d ies   (CEE ),   Ce n tral  Un iv e rsit y   " M a rta  A b re u s"   d e   las   V il las .   E - m a il jcu e to @u c lv . e d u . c u       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.