Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol.  3, No. 6, Decem ber  2013, pp. 814~ 822  I S SN : 208 8-8 7 0 8           8 14     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Siting and Sizing of DG for  Loss Reduction and Voltage Sag  Mitigati on in RDS Using ABC Al gorithm       K. Si va Ram u du 1 , M. Padm L a litha 2 , P.   Suresh B a b u 3   Department o f   E l ectrical and  Electro ni cs E ngi neeri n g , A I TS ,   Rajam p et , Ind i a   Em ail:   sivaram.1810@gmail.co m 1 , padm ala lith a _ m a redd y @ ya h oo.co. i n 2 , suresh ram48@gmail.com 3       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Aug 10, 2013  Rev i sed  O c t 18 , 20 13  Accepte d Nov 4, 2013      In order to redu ce th e power lo ss and to improve the voltag e  p r ofile in  the  distribution  s y stem, distribu ted  generato rs  (DGs ) are  conn ect ed  to load  bus .   To reduc e the  to tal power  loss in the s y st em , the  m o st im portant process is to   identif y   th e prop er lo cation for  fixing and   sizing   of DGs. This paper  pr esents   a new methodolog y  using a new populati on based meta heuristic approach   nam e l y  Artif ici a l Be e Colon y  algori t hm  (ABC) for the  p l ac em ent o f   Distributed G e n e rators (DG) in   the r a dial distr i b u tion s y s t ems to  reduce th real  power loss,   to  im prove th e volt a ge  profil e &  volt a ge sag  m itigat io n .   While these po wer loss reduction, volta ge prof ile improvement and voltag e   sag m itigation  has significant  role in  lessonin g  im posed expenditures to  ut i l ity   c o mpa n i e s.  T h e  powe r  l o ss re duc t i on i s  import a nt  fa ct or for ut i lity   companies because it  is directly propor tion a to  the  compan y  b e nefits in  competitiv e electricity  market, while  reachin g the better p o wer quality   standards is too  im portant  as it  has vita l eff e ct  on customer orientation. In   this paper an A BC algorithm is develop e to ga i n  these goals a ll  togeth er. In   order to evaluat e  sag m itigation capabi lit y  of th e proposed algorit hm , voltag e   in voltag e  sensit i v e buses is inves tig ated. An ex isting 20KV network (32-bus  s y s t em ) has  bee n  chos en as  tes t  network and res u lts  are com p ared with th e   proposed metho d  in  the ra dial distribution s y stem. Keyword:  Artificial b e e co lon y  algo rithm  Di st ri b u t e d ge nerat i o n   Optim al DG pl acem e nt  Po wer l o ss  re d u ction   Vo ltag e  sag  m i tig atio n   Copyright ©  201 3 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r K. Siva  Ram u d u    Depa rtem ent of Electrical a n d  El ect ro ni cs E n gi nee r i n g,   Ann a m ach arya In stitu te of Tech no log y  an Scien ces  (AITS)  Tallap a k a , Raja m p et, Bo yan a p a lli, An dhra Prad esh   51 612 6, In d i a, Ph on e: +9 1 85   65   2 489 90     Em a il: siv a ra m.18 10@g m ail. co m       1.   INTRODUCTION  Distribu ted  g e n e ration  un lik cen tra lized electrical gene ra tion aim s  to  ge nerate electrica l energy on  sm a ll scale  as  near as possi ble to lo ad  cen ters, wh ich   p r ov id e an  in crem en tal cap acity  to  p o wer syste m In  the  dere g u l a t e d p o w er m a rket , conce r ns ab out   t h e envi ro nm ent  as wel l  as econ o m i c i ssues have l e d i n c r ease d   i n t e rest  i n   di st ri b u t e gene rat i ons . Th e em erge nce  of  ne w  t echn o l o gi cal  al t e rnat i v es ( p hot ov ol t a i c  sy st em s,  wi n d   po we r, c oge ne rat i o n ,  et c.) al l o ws  ge n e rat i n g  pa rt   of  the require d  energy  clos er  to  th e po in t  of u s e,  i m p r ov ing   q u ality lev e ls an d m i n i mizin g  th e inv e stmen t s co sts asso ciated   with   o f  transm issio n  and  d i stribu tio n sy ste m s.  W ith  el ectricity  m a rk et u n d e rgo i ng  tre m en d o u s  transform a tio n ,  m o re  p r ice instab i lity in   the m a rket, ageing i n frastruc ture a n d c h anging  regula t o r y  envi ro nm ent s  are  dem a ndi ng  us ers a n el ect ri c   u tilities to  explo it b e n e fits  o f  DG  [1,  2 ] DG app lica tio n s  are growing du e t o  en v i ronmen tal an d eco n o m ic   i ssues, t e c h n o l ogi cal  i m pro v e m e nt s, an p r i v at i zat i on  of  p o we r sy st e m s. DG ap pl i cat i on,  h o we v e r,  has  p o s itiv e and neg a tiv e si d e  effects for  p u b lic in du st ries  and  co nsu m ers [3 ].  DG can be an altern ative for  i n d u st ri al , com m erci al  and re si dent i a l  appl i cat i ons.  DG m a kes use  of t h e  l a t e st   m odern t echn o l o gy  wh i c h i s   efficien t, reliab l e, and  sim p l e  en oug h  so  th at it can  com p ete with  tr ad itio n a l larg e g e n e rators in so m e     areas [4].  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     S itin g   an d S i zi n g  o f   DG for Lo ss Redu ction   a n d   Vo ltag e   Sag  Mitiga tio n in RDS   Using   (K. S i va   Ramud u )   81 5 In t h e literature, Single DG  Place m e nt algor ithm  has be en applied t o   DG  placem ent and ABC   alg o r ith m  f o r th e Sizi n g  of   DG  in th e r a d i al  d i str i bu tio n sy ste m s [ 5 ].  Th A BC algo r ithm  is a n e w popu latio b a sed  Meta h e u r istic app r o a ch  in sp ired  b y  in tellig en fo rag i ng  b e h a v i o r   o f   h o n e yb ee swarm .  Th e adv a n t age  o f   ABC algo rit h m  is th at it d o e n o t   requ ire ex tern al p a ra m e ters such  as  cro ss  ove r rat e  an d m u tation rate as   in  case of g e n e tic alg o r ith m  a n d   d i fferen tial ev o l u tio n. Th o t h e r adv a n t age is th at th e g l o b a l search  ab i lity  is   i m p l e m en ted   b y  in tr od ucing n e ig hbo rh ood so ur ce p r od uctio n  m ech an ism w h ich  is si m ilar   to   m u tatio n   process .  In thi s  pape r, locations  of distributed  gene rators are  identif ie d by single DG placem ent  method [6]  an d   ABC alg o rith m wh ich  tak e s th e nu m b er an d  lo cation   of D G s as i n p u t  has bee n  de vel o ped t o   det e rm i n th e o p tim al  siz e (s) of DG to  min i mi ze real  powe r losses in distribution s y ste m s. The advanta g es of rel i eving  AB C  m e t hod  fr om  det e rm i n at i on  of  l o cat i ons   of  D G s a r e im pro v e d  c o nve r g ence  cha r act eri s t i c s an d l e ss   com put at i on t i m e . Vol t a ge a n d t h erm a l  cons t r ai nt s are  c ons i d ere d   [7] .   The  co nv ent i o nal   di st ri b u t i o n   gri d s a r e   co mm o n l y fed  u n i d i rection a l, a fau lt  o r  startin g  a larg e size  m o to r in on e b u s of th grid  can cau se voltag e   sag i n  b u ses i n  vi ci ni t y  [8] .  DG s u p p o rt s  vol t a ge i n  c o nnect i o poi nt  [9]  an d t h i s  effi ci ency  i s  h i ghl y   depe n d ent   on t h e si ze an d l o c a t i on o f  D G  u n i t ,  so o p t i m a l  si zi ng an d l o cat i on  of  DG ca gi ve t h o p p o rt uni t y   to  b e n e fit th is p o t en tial capacity  to   m i tig ate v o ltag e  sa gs, p a rticu l arly in  b u s es with  sen s itiv e lo ads. Th pr o pose d   (AB C ) base d a p p r oach i s  t e st ed  on a  p r act i cal  32 - bus  ra di al  di st ri b u t i on  sy st em  and t h e s cenari o s   y i el ds effi ci en cy  i n  i m prove m e nt  of  v o l t a g e  p r o f i l e  an r e duct i o o f   vo l t a ge sags  an d  p o we r l o sses,  i t  al s o   perm its an increase in  powe r t r ans f er capacit y  and m a xim u m   loading.      2.   LOSSES I N   A DIST RIB U TI ON  SYSTEM  Th e t o tal  2 R l o ss  (P lt )  i n  a  di st ri but i o sy st em  havi ng  n u m ber of  b r anc h es i s  gi ven  by :     n i i ti lt R I P 1 2  (1 )     Here I ti  i s  t h m a gni t ude  of t h e b r anc h  c u r r e nt  an d R i  is the resistance of  the  i th   branc h  respectively.  The  bra n c h  cu rre nt  can  be  o b t a i n ed  f r om  the l o a d   fl o w  s o l u t i o n. T h b r anc h  c u r r ent   has t w o c o m pone nt s ,   active com ponent ( Ia i ) a nd  react i v e com pone nt  ( Iri ). T h e loss ass o ci ated w ith  th e activ e an d   reactiv com pone nts  of branc h  c u rre n ts can be  written as     n i i ai la R I P 1 2  (2 )     i n i ri lr R I P 2 1  (3 )     Not e  t h at  f o r  a  gi ve n c o n f i g ur at i on  of  a si n g l e -so u r ce ra di al  net w or k,  t h e l o ss  Pla ass o ciated with the   active com ponent of branc h   c u rrents ca nnot  be m i nimized because  all active powe r m u st be supplie d by the  sou r ce at  t h e  r oot   b u s.  Ho we ver  by  pl aci ng  DGs , t h e act i v e com pone nt of  bra n c h  c u r r e nt s are c o m p ensat e d   and l o sses d u e  t o  act i v e com ponent s o f  b r anc h  cu rre nt s  are red u ce d.  Thi s  pa per  pr esent s  a  m e t hod t h at   minimizes the loss due to t h e activ e com p one n t of the  bra n c h  curre nt  by  o p t i m a l l y   pl aci ng t h e D G s an d   th ereb y red u ces th e t o tal lo ss  in  th d i stri b u t i o n system  [1 0 ]     3.   SINGLE DG  PLACE MEN T   ALGO RIT H M   This algorithm  determ ines  the optim al size  and location  of  DG  units that should  be  placed in the   syste m  to   min i mize lo ss. First o p tim u m  sizes  o f   DG  un its fo r all no d e s are d e term in ed  fo b a se case and  b e st   one i s  c h ose n   base d o n  t h m a xim u m  l o ss savi n g Thi s   pr ocess i s   rep eat ed i f  m u l t i pl e D G  l o cat i ons  are   requ ired   b y  m o d i fying  th e b a se syste m  b y  in sertin g a  DG unit in to  th e system  o n e -b y-on [11 ]   3. 1. Me th od ol og y   Ass u m e  t h at  a  si ngl e- so urce  r a di al  di st ri b u t i on  sy st em  wi t h   b r anc h es a nd a  D G  i s  t o   be pl ace d a t   bus  a nd  r is a set of bra n ches connecte d  between the  s ource and bus m .  The DG  produces active current I dg Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE Vol. 3, No. 6, D ecem ber 2013   814 – 822  81 6 and  f o r a  radi al  net w or k i t  cha nge s o n l y  t h e a c t i v e com pone nt  o f  cu rre nt   of  bra n c h  set  r.  T h e cu rr ent s   of  ot he r   bra n c h es a r unaffected. T h us ne w active  curre nt I ai new of  the  i th  bra n c h  i s   g i ven  by     dg i ai new ai I D I I  (4 )     Whe r e D i =1;  if branc h  i                     = 0 other w ise  The l o ss  P la dg  associ at ed  w i t h  t h e act i v e  com pone nt   o f   bra n ch  cu rr ent s  i n  ne w s y st em  (whe DG  i s   connected)  is given by     n i i dg i ai dg la R I D I P 1 2 ) (  (5 )     The sa vi n g   S i s  t h di ffe re nce  bet w ee n e quat i on  ( 2 )  an ( 5 and  i s   gi ve by     n i i dg i dg ai i dg la la R I D I I D P P S 1 2 ) ) ( 2 (   (6 )     The  DG c u rrent I dg  t h at   pr ovi d e s m a xim u m  savi n g  ca be  o b t a i n ed  f r om     0 ) ( 2 1 i dg n i i ai i dg R I D I D I S   (7 )     The  D G  c u r r en t  fo r m a xim u m  savi ng  i s     r i i r i i ai i n i i n i i ai dg R R I R D Ri D I I 1 1  (8 )     The c o rres ponding  DG size i s     P dg =V m I dg    (9 )     Whe r e V m  is th v o ltag e  m a g n itud e   of  b u s- m . T h optimum  size of  DG at eac bus  is dete rm ined usi n equation (9).T h en savi ng for  each  DG  is determ ined  usi ng e q uation (6).The  DG wi th highest sa ving is   candi date loca tion for single  DG placem ent. Whe n  the  candi date bus is identified and DG is placed, the   pr ocess  i s  re pe at ed t o  i d e n t i f y  su bse que nt   bu ses f o r  D G   pl a c em ent  [1 2] .     3.2. Algorithm  for  Single DG Placement   Step   1 :   Co ndu ct lo ad  flo w  an alysis for th e orig in al  syste m .   Step 2:   Calculate I dg  an d DG   si ze usi n e quat i o ns   ( 8 )   & (9 ) fo r bu se i =2… n St ep  3:   Det e rm i n e savi ng  usi n g e quat i on  6 ,   fo bu ses  i =2… n St ep  4:   Ide n t i f y  t h e m a xi m u m  savi ng  and  t h e c o rres p on di n g   D G  si z e Step  5:  The corres p onding bus is candidate bus whe r DG can be  placed. M odi fy th e active load at this bus   and conduct t h e load fl ow aga i n.  Step 6:   Ch eck wh eth e r th e sav i ng   ob tain  is m o re th an   1 k W. If yes,  g o  to   step   2 .  Ot h e rwise,  go  to  n e x t   step Step  7:  pri n t all the ca ndi date locations t o   place DG source s a n d the sizes.    Since the  DGs  are added t o  the system  one by one, th e si z e s obt ai ned  by  si ngl e D G   pl acem e nt  al gori t hm  are  lo cal op ti m a  n o t   g l ob al op t i m u m  so lu tio n. Th e g l o b a o p tim al so lu tio n  is  ob tain ed if m u ltip le DGs are  sim u ltaneously  placed in t h e s y ste m  by using ABC algor ithm .  This  m e thod is e x pl ained  in next section.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     S itin g   an d S i zi n g  o f   DG for Lo ss Redu ction   a n d   Vo ltag e   Sag  Mitiga tio n in RDS   Using   (K. S i va   Ramud u )   81 7 4.   ARTIFICIAL  BEE COLONY  ALGORITHM  (AB C Artificial Bee Colony (ABC) is one of the  m o st r ecently  defi ned algorithm s  by Dervis  Kara boga in  20 0 5 , m o t i v at ed by  t h e i n t e l l i gent  be ha vi o r  of h o n ey bees . AB C  as an opt im i zati on t ool  pr o v i d es a po p u l a t i o n   b a sed  search   pro c edu r e in  wh ich  ind i v i du als called  fo od  p o s ition s  are  m o d i fied  b y  th e artificial b e e s  with  tim e  and the  bee’s aim  is to  discover the  pl aces of  f ood s o urces  with hi gh necta r  am ount a n finally the  one   with  th e h i gh est n ectar. In  this alg o r ith m  [1 1 ,  12 ], th co lo n y  of artificial b ees co n s ist s  o f  th ree grou p s   o f   bees:  em pl oy ed bees , o n l o o k e rs an d sc out s .  Fi rst  hal f   of t h e col ony  c o n s i s t s  of t h e em pl oy ed a r t i f i c i a l  bees  and the second half includes the onlo okers.  For e v ery food source, the r i s  onl y  o n e em pl oy ed  bee. I n   ot h e r   wo rd s, t h n u m ber of em pl oy ed bees i s  e q ual  t o  t h n u m b er  of  f o o d  s o urces a r ou n d  t h e hi ve. T h e e m pl oy ed  bee whose food source has  been aba n do ne d  becom e s a scout  [ 1 3] . Th us,  A BC syste m   com b ines local searc h   carri ed  o u t  by   em pl oy ed a nd  onl oo ke r bee s ,  an d gl obal  sea r ch m a nage b y  onl oo ker s  an d sc out s ,  at t e m p t i n g   t o  bal a nce e x pl orat i o n a n d e x pl oi t a t i o n  p r oc ess [ 14] .   Th ABC algorith m  creates a rando m l y d i st ri bu ted  i n itial p opu latio n   of so lu tion s   ( f  =  1,  2,… . .,  T nf ),   whe r e ‘ f ’ sign i f ies th e size  o f  p opu latio n  and  ‘ T nf ’ is the  num b er of em pl oyed bees. Eac h   s o lution  x f   is a D- di m e nsi onal  ve ct or, w h e r e D i s  t h e num ber of pa ram e t e rs to be o p t i m i zed. The p o si t i on  of a fo o d -s o u r ce, i n   t h e AB C  al go r i t h m ,  represe n t s  a possi bl e s o l u t i on t o  t h o p t i m i zat i on pr obl em , and t h e  nect ar am ount  of a  food  sou r ce co rresp ond s to  th e q u a lity (fitn ess v a l u e) of th e asso ciated  so lu tion .   After in itializa tio n ,  th p opu latio n  of th e p o s itio n s  (so l u tion s ) is su bj ected  to   repeate d  cycles of the searc h  processe s for the  em pl oy ed, o n l o o k e r , an d sco u t  bees (cy c l e  = 1, 2, …,  MC N ), where  MC i s  t h m a xi m u m  cy cl e num ber of  t h e searc h  pr o cess. The n , a n  em pl oy ed bee  m odi fi es t h e posi t i on ( s ol ut i o n) i n   her m e m o ry  de pe ndi ng  on t h e   local inform ation (vis ual inform at ion) a n d tests the ne ctar am ount (fitness value) of the  ne position  (m odi fi ed sol u t i on) . If t h n ect ar am ount   of t h e n e w o n e  i s  hi gher t h a n  t h at  of t h p r evi ous  one , t h e bee  me m o rizes th e n e w po sition  an d   forg ets th e o l d  on e. Ot h e rwise, sh k eeps th e p o s ition   o f  th p r ev iou s  o n e  i n   her  m e m o ry . A f t e r al l  em pl oy ed  bees  ha ve c o m p l e t e d t h s earch process t h ey s h are   the nectar  inform ation  of  th e food  sou r ces an d  th ei r positio n  in fo rm at io n  with  t h o n l oo ker  bees wa i t i ng i n  t h da nce area. An onlooke r   bee eval uates the nectar inform ation taken from  al l em pl oy ed bees and c h o o ses  a fo od s o u r ce  wi t h  a   probability related to its  nect ar am ount. The sam e  proc e d ure of position  m odification and  selection  c r iterion  use d  by  t h e  e m pl oy ed bees  i s  appl i e d t o  onl oo ke r be e s . The  g r eedy - sel ect i on  pr o cess i s  sui t a bl e fo u n c on strain ed   o p tim izat io n   prob lem s . Th p r ob ab ility o f  selectin g  a  fo od so urce  P f   b y  on look er   bees is  calcu lated  as  fo llo ws:    nf T f f f fitness fitness P 1  (1 0)     Whe r fitn ess f   is th e fitn ess valu e o f  a so lu ti o n   f ,  a nd  T nf   is th e to tal n u m b e r of fo od-sou r ce p o s itions  (sol ut i o n s or,  i n  ot he r w o r d s ,  hal f  o f  t h e col ony  si ze. C l ear l y , resul t i ng  fr om  usi ng ( 1 0 ) ,  a go od  fo o d  s o u r ce   (so l u tio n)  will attract  m o re on loo k e b ees t h an a  b a d on e. Sub s eq u e n t  to on loo k e rs sel ectin g  th ei p r eferred  fo o d -s ou rce,  t h ey  pr od uce a  n e i g h b o r   fo o d -s ou rce  po si t i on  f+1   to the sele cted one  f,  a nd com p are the  nectar  am ount   (fi t n es s val u e )  o f  t h at  nei g hb o r   f+1   p o s ition   with  th e o l d  po sition The sam e  sel ect i on cri t e ri on  use d   b y  th e e m p l o y ed  b ees is app lied  to  o n l o o k e r b ees as well. Th is seq u e n c e is rep eated  until a ll o n l o o k e rs are  di st ri b u t e d.  F u rt herm ore, i f   a sol u t i o does  not im prove for a speci fied   num ber  o f  tim e s (lim it), the  e m ployed  bee associated w ith this s o lution abandons it,  and s h becomes a scout a nd sea r c h es for a ne rando m  fo od -so u rce  po sitio n. On ce t h n e p o sitio n  is  d e term in ed , ano t h e ABC algo rith m  ( MCN ) cycle   starts. Th e same p r o cedu r es are  rep eated un til th e st op p i n g  criteria are m e t. In   o r d e r to   d e termin e a  nei g hb o r i n g f o o d - so ur ce  po si t i on ( s ol ut i o n)  t o  t h ol d  o n e i n  m e m o ry ,  t h AB C  al go ri t h m  al ters  one   ran d o m l y  chos en pa ram e t e r and  kee p s t h e re m a i n i ng pa ram e t e rs u n cha n ge d. I n  ot her  w o r d s,  by  ad di n g  t o  t h e   cur r ent  c h osen  param e t e r val u e t h p r o d u ct  of  t h uni fo r m  vari ant  [- 1,  1]  an d t h e  di ffe rence  bet w e e n t h e   cho s en pa ram e t e r val u e an d ot he r “ran d o m  sol u t i on  para m e t e r val u e, t h e nei g h b o r  f o od -s ou rce p o si t i on i s   created. T h e following e x pres sion ve rifies that    ) ( mg old fg old fg new fg x x u x x  (1 1)     Whe r f m and b o t h are  nf T ,..... 2 , 1 . Th m u l tip lier  i s  a rand om  num ber bet w een  [-1 , 1]  and    D g ,.... 2 , 1 In ot he r wo r d s,  x fg   is th g th  p a ram e ter o f  a so lu tion   x that was select ed to  be m odified.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE Vol. 3, No. 6, D ecem ber 2013   814 – 822  81 8 Wh en  th food-sou r ce po sition  h a b e en  aban don ed, th e em p l o y ed  b ee asso ciated   w ith   it b eco m e s a s c o u t Th e scou t pro d u ces a co m p letely n e fo od  so urce  po sitio n   as fo llo ws:     ) min( ) max( ) min( ) ( fg fg fg new fg x x u x x  (1 2)     Wh ere  (12 )  app lies to  all  param e ters an i s  a ra n d o m  nu m b er bet w een  [ - 1 ,  1] If a  pa ram e t e r  val u e   produce d   using (11) and/or   (12) e x cee ds its  pre d eterm i ned lim i t,  the pa ra meter can  be s e t to an accept a ble  val u e.  I n  t h i s   p a per ,  t h val u e  of t h param e ter excee di n g  it s li m i t is fo rced  to  t h n earest  (d iscrete)  b oun d a ry   li mit v a lu e asso ciated  with  it. Fu rth e rm o r e, th e rando m   m u l tip lier n u m b e is set to  b e  b e tween  [0 , 1 ]  in stead  o f  [-1, 1 ] . Thu s , th e ABC  alg o rith m  h a th e fo llowing   co n t ro l p a rameters: 1 )  th e co lon y  size (CS), th at  consists of em ployed be es  T nf   pl us  o n l o o k er  bees   T nf   2 )  th e lim i t  v a lu e, wh ich  is th nu m b er of trials fo fo o d -s ou rce  p o s i t i on ( s ol ut i o n )  t o  be  aba n do ned;  a n 3)  t h e  m a xim u m  cy cl e num ber  MC The  pr op ose d   AB C  al go ri t h m  for  fi n d i n g s i ze of  DG at  se lected location  to minim i ze th e real powe r loss is a s   fo llows:   Step   1 :   In itialize th e fo od-sou r ce  p o sitio n s   x ( sol u t i ons  p o pul at i o n) whe r =1, 2,….., T nf . The  x f   so lu ti on  fo rm  is as follo ws.   St ep  2:   C a l c ul at e t h e n ect ar am ount   o f  t h e  p o pul at i o by  m eans of   t h ei r fi t n ess  va l u es  usi n g     powerloss Fitness 1 1  (1 3)     St ep  3:   Pro d u ce  nei g h b o r  s o l u t i o ns f o r t h e em pl oy ed bee s  by  u s i n g ( 1 1 )  a nd e v a l uat e  t h em  as indi cat ed  by   Step 2.   Step  4:  Apply the  gree dy selection process.  St ep  5:   If al l   onl oo ke bees a r di st ri b u t e d,  g o  t o  St e p   9.  Ot he r w i s e,  g o  t o  t h ne xt   st ep.   Step   6 :   Calcu l ate th e prob ab ility v a lu es  P fo r th e so l u tio ns  x u s i n g (1 0)   Step   7 :   Pr odu ce  n e ighb or  so lu tion s  fo r  t h e selected on loo k e r   b ee, d e p e nd ing   on th v a lu e, usin g (8 ) and  evaluate t h em   as Step 2 indicates.  Step 8:  Follow  Ste p  4.   Step  9:  Determ ine the abandone d s o l u tion  for the s c out  bees, if it  exists, and re place it with a com p letely  n e w so l u tion   usin g (1 2) and  ev alu a te t h em  a s  ind i cated  in Step  2.  Step   1 0 :   Me m o rize th b e st so lu tion  at tain ed  so   far.  Step   1 1 :   If cycle = MC N, st o p  an d prin t resu lt.  Oth e rwise fo llow St ep   3 .       5.   VOLTAGE S A MITI GATION  The  Propose d  approach d eals with  voltage  sag  propa gation mitig ation. This takes i n to  account the   nu m b er of  b u s e t h at  expe ri ence v o l t a ge sa g. ( 1 4) S h o w t h e pr o pose d  f unct i o n t o  m i nim i ze  t h e vol t a ge sa g   an d th ereb y i n creasing  th e voltag e  am p litu d e s in   rad i al  d i stribu tio n system  [1 5 ]   h m l sp V V V V 3 2 1  (1 4)     In w h ich  V l   i s  t h n u m b er of bus es wi t h  vol t a ge  am pl i t ude  dr o p  bel o w 0. 1 p. u,  V m   is the nu m b er of  bus es wi t h  v o l t a ge am pl i t ude bet w ee n 0. 4 p . u an d 0. 7 p . u a nd fi nal l y   V h   i s  t h e num ber of  buses  wi t h  v o l t a ge  am pl i t ude bet w een  0. 7 p. u a nd  0. 9 p. du ri ng  vol t a g e  sag  occu rre nce.  Wei g ht i ng c o e ffi ci ent s  are  de fi ne d as    and    to  m a g n i fy vo l t ag e su ppo rt in m o re ill-co nd i tio n e d bu ses.        6.   ILLUSTRAT I VE E X AMPLE  An  exi s t i n 2 0 K V  net w o r w h i c h i s  m odel e wi t h   3 2   buse s  i s  st u d i e d .  T h i s  m e di um  vol t a ge fee d e r   whi c h i s  l o cat ed i n  s out h K h o r asa n  p r o v i n ce i n  Ira ha s  severe  voltage problem s especially in peak loa d   ho u r s a n d  i n  e n feede r  a r eas.  Fi gu re  1 s h ows  si n g l e  l i n di agram  of t h i s   ne t w o r k .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     S itin g   an d S i zi n g  o f   DG for Lo ss Redu ction   a n d   Vo ltag e   Sag  Mitiga tio n in RDS   Using   (K. S i va   Ramud u )   81 9   Fi gu re  1.  Si n g l e  Li ne  Di ag ra m  of t h e Test   Net w or k       Tabl e 1.  T h e   L o ad   Dat a  o f  32 -B us Sy st em   Bus No   P in KW   Q L  in  KVA r   Load K V A   Sending  end node   Reciving  end node   Resistance in   ohm s   Reactance in   ohm s   1  -          2 360   63   425   1. 32   0. 48   3 0  1. 56   0. 56   4 170   30   200   0. 78   0. 28   5 445   78   525   1. 0. 51   6 467   82   550   3. 1. 7 85   15   100   7. 2. 8 -   -   -   3. 1. 9 573   101   675   6. 2. 10  85   15   100   10   12   4. 11  42   50   11   2. 12  85   15   100   12   4. 1. 13  85   15   100   12   13   2. 14  85   15   100   13   14   12. 5   4. 15  63   11   75   14   15   11. 7   4. 16  488   86   575   15   16   3. 1. 17  148   26   175   13   17   5. 1. 18  191   33   225   17   18   4. 1. 19  127   22   150   18   19   6. 2. 20  -   -   -   20   4. 1. 21  190   33   225   20   21   4. 1. 22  127   22   150   21   22   11. 2   23  297   52   350   22   23   7. 2. 24  -   -   -   23   24   7. 2. 25  467   82   550   24   25   3. 1. 26  276   48   325   24   26   5. 1. 27  85   15   100   20   27   5. 2. 28  430   75   505   20   28   11. 7   4. 29  191   33   225   28   29   5. 08   1. 30  -   -   -   29   30   4. 1. 31   85   15   100   30   31   9. 8            1. 32  63   11   75   30   32   5.     7.   R E SU LTS AN D ANA LY SIS  Fi rst  l o ad fl o w  i s  con duct e d fo r 3 2 - b us t e st  sy st em . The po wer l o ss  due t o  act i v com pone nt  o f   current   is 1015.9 kW  and pow er loss due to  reac tive component  of  the current  is  42. 5752  kW. A program   is   written i n  “M ATLAB” to i m ple m ent single DG  placem ent algorithm .   For the  fi rst iteration the  m a xim u savi n g  i s  occu r r i n g at  bus 8.  The can di dat e   l o cat i on f o D G  i s  bus 8  wi t h  a l o ss savi n g  of 4 7 5 . 8 8 59  k W . Th opt i m u m  si ze  of  DG at  b u s 8 i s  2. 66 5 6  M W . B y  assum i ng  2. 66 5 6  M W   D G  i s  con n ect ed at  bus 8  of ba s e   syste m  an d  is co nsid er ed  as  b a se case.  N o w  th e cand i d a t e  lo catio n  is bu s w ith   0 . 4 908 MW  size and   th e lo ss  sav i ng  is 120 .61 4 2   KW. Th is  p r o cess is rep e ated  till th lo ss sav i ng  is in si g n i fican t. Th resu lts are shown  i n   Tabl e 2.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE Vol. 3, No. 6, D ecem ber 2013   814 – 822  82 0 Table 2. Single  DG placem ent  res u lts  Iteration No   Bus No  DG S i z e   (MW)   Saving (KW )   1 8  2. 6656   502. 09 92   2 30   0. 4908   120. 61 42   3 29   0. 4383   87. 067 0   4 27   0. 4405   76. 277 3       The candi date locations  for DG placem ent are taken  from  s i ngle DG place ment algorithm i.e. 8, 30,  29 , 2 7 .   W i t h  t h ese l o cat i o ns ,  si zes of  D G cor r es po n d i n t o  gl o b al  s o l u t i on a r e det e rm i n ed  by  usi ng  AB C   Al g o ri t h m  descri be d i n  sect i on  3. The si zes  of D G s are de pen d e n t  on t h e  num ber of  D G  l o cat i o n s . G e neral l y   i t  i s  not   po ssi bl e t o  i n st al l  m a ny  DGs  i n  a  gi v e n r a di al  sy st e m . Here 4 ca se s are c o nsi d e r e d In  case  o n l y  one  DG in stallatio n  is assu m e d .   In  case  2  two DGs, i n  case  3 t h ree  DGS and in the la st case four  DGs a r e   assu m e d  to  b e   in stalled .  DG sizes in  th e fo ur op tim a l  lo cat io n s , to tal real p o wer l o sses  b e fo re and  after  DG  i n st al l a t i on f o r   fo ur  cases a r gi ve n i n  Ta bl 3.       Tabl 3. R e s u l t s  o f   32 -B us  sy s t em   Case Bus  Locations  DG S i z e   (KW )   Total Size  (MW)   Losses Before D G   installation (KW)  Losses After  D G   Installation (KW)  Savings    (KW)   1 8  2. 6656   2. 6656           1058. 4   462. 64 22  595. 75 78   8 0. 2188   0. 7096  378. 65 82   679. 74 18   30  0. 4908   8 0. 1825   1. 0432  336. 21 74   722. 18 26   30  0. 4224   29  0. 4383   8 0. 1518   1. 3353  311. 55 74   746. 84 26   30  0. 3594   29  0. 3836   27  0. 4405       Du e t o  th e installatio n  o f  t h e th ree  DG’s at th e d e termin ed  lo cation s  with  t h e co rresp ond ing   det e rm i n ed at   si zes, t h e  t o t a l   real  p o w er  l o ss  o f  t h e  sy st em   i s  red u ce fr o m  1015 .9 K W  t o   28 3. 6 5 8 K wi t h  a   m a xim u m  saving  of 7 3 2 . 2 4 2 K W. The res u l t s are sho w n i n  t a bl e 4. Sim i l a rl y  due t o  t h e i n t r od uct i o n of  DG i n   to  th syste m  th v o ltag e  pro f ile as b e en  im p r ov ed   wh ich  is  represen ted  i n   th e b e l o w Tab l e 5 .       Tabl e 4.  R e s u l t s   f o r real  po we l o ss  befo re and  after  DG in st allatio n     Losses Before D G  Installation (K W )   Losses After  D G  i n stallation (K W)  Real Power L o ss   1015. 9   283. 65 8       Tab l 5 .  Resu lts fo vo ltag e   p r o f ile  b e fo re and  after  DG in st allatio n ,  Vo ltag e  sag  m itig ati o n.   Bus No  Volt ages Bef o re  DG  Ins t allat i on  Volt ages A f t e r DG  Inst allat i on  Volt ages Af t e r Vo lt age sag  m i t i gat ion   1 1. 0000   1. 0000   1. 0000   2 0. 9768   0. 9875   0. 9924   3 0. 9601   0. 9833   0. 9882   4 0. 9601   0. 9833   0. 9882   5 0. 9464   0. 9808   0. 9857   6 0. 9159   0. 9765   0. 9815   7 0. 8539   0. 9759   0. 9809   8 0. 8319   0. 9801   0. 9851   9 0. 8169   1. 0128   1. 0176   10  0. 7938   0. 9943   0. 9992   11  0. 8150   1. 0112   1. 0161   12  0. 8134   0. 9646   0. 9697   13  0. 8022   0. 9553   0. 9604   14  0. 7923   0. 9471   0. 9522   15  0. 7865   0. 9422   0. 9474   16  0. 7858   0. 9416   0. 9468   17  0. 7870   0. 9427   0. 9479   18  0. 7817   0. 9382   0. 9435   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8     S itin g   an d S i zi n g  o f   DG for Lo ss Redu ction   a n d   Vo ltag e   Sag  Mitiga tio n in RDS   Using   (K. S i va   Ramud u )   82 1 19  0. 7773   0. 9345   0. 9398   20  0. 9469   0. 9580   0. 9791   21  0. 9321   0. 9434   0. 9650   22  0. 8947   0. 9065   0. 9290   23  0. 8730   0. 8852   0. 9082   24  0. 8544   0. 8668   0. 8903   25  0. 8544   0. 8668   0. 8903   26  0. 8469   0. 8594   0. 8832   27  0. 9423   0. 9534   0. 9747   28  0. 9198   0. 9312   0. 9943   29  0. 9093   0. 9209   0. 9964   30  0. 9058   0. 9174   1. 0033   31  0. 9058   0. 9174   1. 0151   32  0. 9044   0. 9160   1. 0020       8.   CO NCL USI O N   In  t h i s   pa per,   a si n g l e  D G   pl acem e nt  m e t hod  i s   pr op ose d  t o   fi n d  t h e   op t i m a l  l o cat i ons  o f   DG  an d   Artificial Bee  Co lon y  (ABC) alg o rith m  is p r op o s ed  t o   fin d  th e op tim a l  sizes of  DGs fo r m a x i m u m lo ss  redu ction  of  rad i al d i stri b u tio n  system is p r esen ted.  Du e t o  h i gh   e m p l o y m en t of vo ltag e  sensitiv e   eq u i p m en ts, vo ltag e  sup port in  sen s itiv e lo ads are a  great con cern   for u tility co m p an ies. Besi d e   network  ope rat i o n c o st   i s  di rect l y  affe ct ed by   p o we l o ss.  In  t h i s   pa per a  l o ng  an hi g h l y  l o ade d   20 K V  fee d e r   h a s bee n   u n d e r in v e stigatio n  to  fi n d   op ti m a l lo catio n  an d  sizing  fo r DG  u n its to  su ppo rt 30 o f  th e feed er lo ad . Th is  DG  pe net r at i o n l e vel  i s   reas ona bl d u e t o  eco n o m i c consi d e r at i o n s T h pre s ence  o f  t w hi ghl y   vol t a g e   sen s itiv e lo ad s in  th is feed er h a v e  m a d e  network  exp a n s io n   p l ann e rs th ink  of  v o ltage sag  m i t i g a ti o n   and  v o ltag e  su ppo rt in  th ese  bu ses. Besid e , b ecause of  ill-con d iti o n e d  n e twork, Lo ss red u c tion  and  v o ltag e   pro f ile  im pro v em ent   have   bee n  o f  great   c o ncer n as  wel l .  O b jec t i v f unct i o ns wi t h  di ffe re nt  app r oaches   ha ve bee n   defi ned a nd  d i ffere nt  scena r i o s wer e  i nve st i g at ed. R e su l t s  show si gni fi cant  re duct i o n i n  p o w er l o ss i n   ad d ition  to   voltag e  p r ofile im p r o v e m e n t . Cap a b ility o f   p r op o s ed  m e t h od   for  v o ltag e  sag  m i t i g a tio n  i n   sen s itiv b u ses h a s b e en  also  i n v e stig ated  and   was  p r ov ed to   b e   with in  accep t ab le lim i t s.       REFERE NC ES   [1]   CIGRE WG 37 –23. “Impact of increasing contribution of is  persed generation on power sy st em”. Final Repor t.          September 1998 [2]   Dugan RC, Price SK. “ Issues fo r distributed generations in the US ”. Proc. I E EE PES, Winter  Meeting .  2002;  1 :   121–126.  [3]   M Fotuhi-Firuzabad, A R a jab i -Ghahnavi e. “An  Analy t ical Meth od to Consid er   DG Impacts on Distribution S y s t em   Reliab ili t y ”. I E E E /PES Displacem e nt and  Distrib u tion C onf eren ce &  Exhib ition ,   Asia and Pacef ic. 2005;  9:  1-6.  [4]   W   El-Khattam ,  MMA  Salam a . “ D istributed  gen e rat i on tech- no logies, d e finitio ns and benefits”.  El ectr i c Powe r   Sy ste m s Re se ar ch . 2004; 71: 119 -128.  [5]   E Diaz-Dorado,  J Cidras,  E Mig u ez. “A pplicatio n of evo l ution a r y   algor ithms for the plann i ng of   urban distr i butio n   networks of med i um voltag e ”.  I E EE Trans. Pow e r Systems . 2002 ; 17(3): 879- 884.  [6]   M Mardaneh, GB Gharehpetian .  “Siting and sizing  of DG units  using GA and  OPF based tech nique”.  TENCON.  IEEE Reg i on 10   Conference . 200 4; 3: 331-334.  [7]   Silvestri A Berizzi, S Buonanno.  “Distributed generation plan ni ng using genetic algorithms”.  Ele c tric  Powe r           Engineering, Po wer Tech  Budap est 99, Inter. Co nference.  1999:  257.  [8]   R Gnativ, JV Milanovic. “Voltag e  Sag Propagatio n In Sy stems With Embedded Genera tion And Induction Motors”.  Power Engineering Societ y  Summer Meeting ,  20 01.  IEEE.  2001 1: 474 –  479.  [9]   Angelo Baggini . Handbook of  Power Qualit y ,  Fi rst Edition,  th e Atrium , Southern Gate, Chich e ster, West Susse x   PO19 8SQ, England John Wiley   & Sons Ltd ,  20 [10]   M  P a dm a Lalit ha, VC Veera  Redd y, N Us ha. “ O ptim al  DG placem ent for  m a xim u m  los s   reduct i on in rad i al   distribution  s y stem ”. Internatio nal journal of  em erging technologies  &  applications  in  engin e ering, technolog &   sc ie nce s . 2009 2(2): 719-723 [11]   M  P a dm a Lali th a, N S i v a ram i  R e dd y, VC Ve era  Redd y. “ O ptim al DG P l ac em en t for M a xim u m  Los s  Reduction   in  Radial Distribution S y stem  Usin g ABC algorith m ”.  Internationa l Journal o f  Reviews in Computing , ISSN : 2076 - 3328. 2010; 3: 4 4 -52.  [12]   M Padma Lalitha, VC Veer Redd y ,  N Sivar a mi Redd y .  “Application of fu zzy  and ABC  algorithm for D G   placement for   minimum loss  in Radial Distr i bution S y st em ”. Ir ani a n J our nal of  El ec tric al  & E l ec troni cs   Engineering. 20 10; 6(4): 248-25 6.  [13]   Dervis Karabog a and B a hriy e Bastur k. “ A rti f ici a l Be e Colo n y  (ABC) Opti m i zation Algor i t hm  for Solvin g   Constrained  Optimization  Problems”. Springer-V erlag ,  IFSA 200 7, LNAI 4529 . 2 007: 789–798.  [14]   Karaboga D and  Basturk B. “On the performance  of artif icial bee colon y  (ABC)  algorithm”.  Els evier Applied Soft  Computing . 200 7; 8: 687–697.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE Vol. 3, No. 6, D ecem ber 2013   814 – 822  82 2 [15]   Hemamalini S and Sishaj P Si m on. “Economic load dispatch  with valve-po int effect using artificial b ee co lo n y   algorithm”.  xxxii national system s conferen ce, NS C 2008 . 2008 : 1 7 -19.  [16]   Fahad S Abu-Mouti and  ME El-Hawar y .  “Optimal Distributed   Ge neration Allo cation and Sizin g  in Distribu tio S y s t em s  via  art i f i ci al b e e  Colon y   algorithm I E EE transactions  o n  power delivery . 2011; 26(4).  [17]   S M  F a ras hbas h i-As taneh, A Da s t fan. “ O ptim al  P l acem en and  S i zing of DG fo r Los s  Reduct i o n , Voltag e  P r ofi l e   Im provem e nt and Voltage Sag  Mitigat ion” International Conference on  Renew able Energies and Power Quality  ( I CREPQ’10)  Granada ( Spain) . 2010.      BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS     K. Siva Ramudu  was born in 1989. He receiv e d B.Tech  Degree from JNTUA, Anantapur in  the  y e ar 2011. At pr esent persuing  M.Tech  in Annam achar y a  Institu t e of Technolog y  and  Scien ces,  Rajampet,   Andhra Pradesh ,  India. Area  of  intr est  distribution  s y stems.                 M .  P a dma Lalitha  is graduated from JNTU, An athapur in  El ect r i ca l & Elec troni cs  Engineer ing  in the   ye ar 199 4. Obta ined Pos t  gradu a te  degr e e  in PSOC fro m  S.V.U, Tirup a thi  in th ye ar  2002. Having 14  y e ars of experience in teach ing in  graduate  and post graduate lev e l. She had 10   intern ation a l jou r nal public at ions and 10 internati onal and nation a l conferen ces to her credit. She  pulished near ly 54 papers in various natio na l & int e rnat i onal journa ls & conferen ces.  S.V.University Tirupathi award e d doctor a te  in  the  y ear 2011 Pr esently  working as Professor and   HOD of  EEE department in  Ann a m ach arya In stitu te of  Techn o l o g y  an d Scien ces Rajampet  A n d h ra Pra d es h, In dia . Ar eas  o f  int e res t   inclu d e rad i al  dis t ri bution s y s t em s ,   artificial intelligence  in power s y stems,  ANN.         P .  Sur e s h Babu  was born in 1984. He is gradu a ted fro m JNTU, H y der a bad in  2 006. Receiv ed  PG degree from S.V.U Colleg e   of Engineering ,   Tirupathi in  the  y e ar 2009 . He h a s 6  y ears of   tea c hing exper i ence . P r esentl y working as  Assistant P r ofessor in EEE departm e nt in  Ann a m ach arya In stitu te of Tech no log y  an Scien ces , Raj a mpe t ,  Andhra Prades h,  India Area  of  i n trest  Power systems.            Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.