I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 2 0 ,   p p .   6 0 7 1 ~ 6 1 0 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 6 . pp 6 0 7 1 - 6 1 0 0          6071       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   An appro a ch f o r   a   m ul ti - sta g e u nd er - fr equency   ba sed    lo a d shedding  sch e m e  f o r a  po w er s y ste m  net w o rk       M k hu lul i El v is   Siy a nd a   M n g un i,  Yo ha n Da rc y   M f o um b o ulo u   De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  a n d   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   Ca p e   P e n in s u la Un iv e rsity   o f   T e c h n o lo g y ,   S o u th   A f rica   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   a n d   th e   B u il t  E n v iro n m e n t,   De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l,   El e c tro n ics   a n d   C o m p u ter E n g in e e ri n g ,   S o u t h   A f rica       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   24 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   J u n   2 1 ,   2020   A cc ep ted   J u n   30 ,   2 0 2 0       T h e   in teg ra ti o n   o f   lo a d   sh e d d i n g   sc h e m e s  w it h   m a in stre a m   p ro tec ti o n   in   p o w e r  s y ste m   n e t w o rk s  is  v it a l.   T h e   trad it i o n a l   p o w e r  s y ste m   n e t w o rk   in c o rp o ra tes   d if f e re n t  p ro tec ti o n   sc h e m e s  to   p ro tec t  it s  c o m p o n e n ts.  On c e     th e   p o w e r  n e tw o rk   re a c h e s  it s   m a x i m u m   li m it s,  a n d   th e   lo a d   d e m a n d   c o n ti n u e   to   in c re a se   th e   w h o l e   s y ste m   w il l  e x p e rien c e   p o we r  s y ste m   in sta b il it y .   T h e   sy ste m   f re q u e n c y   u su a ll y   d r o p s  d u e   to   t h e   l o ss   o f   su b sta n ti a l   g e n e ra ti o n   c re a ti n g   im b a lan c e .   T h e   b e st  m e th o d   to   re c o v e r  th e   sy ste m   f ro m   in sta b il it y   is  b y   in tro d u c in g   a n   u n d e r - f re q u e n c y   lo a d   sh e d d in g   (UFL S )   sc h e m e   in   p a ra ll e l  w it h   th e   p ro te c ti o n   sc h e m e s.  T h is  p a p e r  p ro p o se d   a   n e w  UFL S   sc h e m e   u se d   in   p o w e r  sy ste m s  a n d   in d u stry   to   m a in tai n   sta b il i ty .   T h re e   c a se   stu d ies   w e re   i m p lem e n ted   i n   t h is  p a p e r.   M u lti - sta g e   d e c isio n - m a k in g   a lg o rit h m s  lo a d   sh e d d in g   in   t h e   e n v ir o n m e n t  o f   th e   DI g S IL EN T  p o w e r  f a c to r y   p lat f o rm   is  d e v e lo p e d .   T h e   p ro p o se d   a lg o rit h m   sp e e d s - u p     th e   o p e ra ti o n   o f   th e   UFL S   s c h e m e .   T h e   lo a d   s h e d d i n g   a l g o rit h m   o f    th e   p r o p o se d   sc h e m e   is  im p le m e n t e d   a s  a   sy ste m a ti c   p ro c e ss   to   a c h iev e   sta b il it y   o f   th e   p o w e r  n e tw o rk   w h ich   is  e x p o se d   t o   d if f e re n t   o p e ra ti n g   c o n d i ti o n s.  T h e   f lex ib il it y   o f   th e   p r o p o se d   sc h e m e   is  v a li d a ted   w it h     th e   m o d if ied   IEE E  3 9 - b u s  N e w   En g lan d   m o d e l.   T h e   a p p l ica ti o n   o f    th e   p ro p o se d   n o v e l  UFL S   sc h e m e s  w il l  c o n tri b u te  f u rth e r  to   t h e   d e v e lo p m e n t   o f   n e w   t y p e s o f   e n g in e e rs.     K ey w o r d s :   I n telli g en t e lectr o n ic  d ev ice s   L o ad   s h ed d in g   s c h e m e   P o w er   s y s te m   P r o tectio n   r elay s   R ate  o f   ch a n g e  o f   f r eq u en c y   Un d er   f r eq u en c y   lo ad   s h ed d in g   s ch e m e   Co p y rig h t  ©   2 0 2 0   In stit u te o f  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 l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mk h u l u li E l v is   Si y a n d a  Mn g u n i,    Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r i n g ,   C ap e  P en in s u la  U n i v er s it y   o f   T ec h n o lo g y ,   Facu lt y   o f   E n g i n ee r i n g   a n d   th e  B u ilt E n v ir o n m en t,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical,   E lectr o n ics an d   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,   S y m p h o n y   W a y   ( o f f   R o b er t So b u k w e  R o ad ) ,   B ellv ille,  So u t h   A f r ica .   E m ail:  m n g u n i m @ cp u t.a c. za ,   k h u s ta5 1 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   p o w er   s y s tem s ,   if   g en er a tin g   p o w er   d ec r e ases   d u r in g   an   em er g en cy   co n d iti o n ,   t h e  s y s te m   f r e q u en cy   w ill  d e clin e  [ 1 ] .   Du r in g   th is   c o n d i ti o n ,   th e  d y n a m ic  o f   th e  s y s tem   ch an g es  d r as ti ca lly .   T h is   d y n a m ic   d e p en d s   o n   th e  am o u n t  o f   th e   d is tu r b an ce ,   th e  r es p o n s e  o f   e m er g en cy   au to m atio n ,   an d   th e   g o v e r n o r ' s   s y s tem .   W h en   th e   l o a d   g r a d u a lly   in c r e ases   th e   g o v e r n o r s   w ill  s en s e   t h e  c o n d iti o n   an d   th e   g en e r at o r s   s p ee d   w ill  s ta r t   t o   in cr ea s e   w h ich   w ill  tr an s f e r   m o r e  in p u t   p o w er   to   th e   g e n er a to r s .   A t  th is   p o in t ,   p r im ar y   an d   s ec o n d ar y   f r e q u en cy   co n t r o l  w ill  b e  a ctiv at e d .   I n   a  s itu at io n   w h er e  a  s ev er e  d is t u r b an ce   o cc u r s ,   it  w ill  lea d   t o   th e  d ef ici en cy   o f   g en e r ati o n .   T h e   f r e q u en cy   w ill  d r o p   d r a s tica lly   an d   th e   g o v er n o r ' s   r e s p o n s e   w ill  n o t   b e   ca p a b le   t o   r e c o v er   th e   f r e q u e n cy   in   tim e ,   ev en   w h en   th e  o th e r   co n t r o ll er s   a r e   a ctiv a te d .   W h en   th e   s y s tem   f r e q u en cy   co n tin u es  to   d ec l i n e,   th e  u n d e r - f r e q u en cy   lo a d   s h e d d in g   ( UFL S )   is   th er e f o r e  n ee d e d   as  an   em er g en cy   s ch em e  to   r es to r e   th e   s y s tem   f r eq u en cy .   I n   s o m e  p o w er   s y s tem s ,   th e   l o a d   s h ed d in g   s ch em e  is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 2 0   :    6 0 7 1   -   6 1 0 0   6072   d e p l o y ed   t o   au t o m atica l ly   o p e r a te  th r o u g h   d is c o n n ec tin g   th e  l o ad s   f r o m   th e  s y s tem .   T h is   m eth o d   is   im p lem en ted   w ith   a  s m all  d e la y   d ep en d in g   o n   th e   s ch em e  c o o r d in ati o n   [ 1 ] .   T h e  b est  m et h o d   o f   ap p ly i n g   lo ad   s h ed d in g   is   to   s h ed   t h e  lo ad s   in   d if f er en t  s tep s   r ath er   th a n   s h ed d in g   th e  lo ad s   i n   o n e  b u l k .   T h e  n u m b er   o f   s tep s   f o r   lo ad   s h ed d in g   d ep en d s   o n   d if f e r en t  u til it y   d esi g n s .   T h e  ad v an tag e  o f   i m p le m e n ti n g   lo ad   s h ed d in g   s tep s   is   t h at  i t   p r o tects th e  s y s te m   f r o m   o v er   s h ed d in g   o r   u n d er   s h ed d in g .   T h e  m o s t  r e liab le  an d   ac cu r ate  ele m e n t  th at  is   u s ed   f o r   UFL S   is   th e  r ate - of - ch an g e  o f   f r eq u en c y   f u n ctio n .   I n   g en er al,   t h e  u n d er - f r eq u e n c y   lo ad   s h ed d in g   d o es  p o s e  d is ad v an tag e s   co n ce r n i n g   s y s te m   ad ap tab ilit y   d u r in g   an   e m er g en c y   c h an g e  o f   t h e  f r eq u e n c y .   O n e  o f   t h e  d is a d v a n ta g es  o f   u s in g   u n d er   f r eq u en c y   lo ad   s h ed d in g   ( UF L S )  s c h e m e  is   t h at  a  p r e  tr ip p i n g   f r eq u e n c y   s e tti n g   i s   r eq u ir ed .   T h is   s etti n g   i s   to   b e  s elec ted   to   o p er ate   w h e n   a  s p ec if ic  e m er g e n c y   co n d itio n   o cc u r s .   I t  m ea n s   t h at  its   o p er atio n   is   ef f ec ti v e  f o r   o n l y   t h e   p r e - ca lcu la ted   e m er g en c y   ca s es  [ 1 ] .   T h er ef o r e,   it  i s   n o t  p o s s ib le  to   p r ed ict  all  c o n d itio n s   th at   ca n   o cc u r   in   t h e  p o w er   s y s te m .   I n   th e  ca s e s   o f   lar g e  in ter co n n ec t ed   p o w er   n et w o r k s ,   a  f u ll  a n al y s i s   o f   th e   s y s te m   b eh av io r   w it h   d if f er en t  m et h o d s   ar e  r eq u ir ed   to   in teg r ate  th e  u n d er - f r eq u e n c y   lo ad   s h e d d in g   s c h e m e  in to     th e  p o w er   s y s te m .   T h e  u n d er - f r eq u en c y   lo ad   s h ed d in g   s c h e m e  is   u s ed   as  th e  last   r eso r t  to   r esto r e  th e  s y s te m   f r eq u en c y .   I n   a  ca s e  w h er e  th e  s p in n in g   r eser v e  is   ac t iv ate d   s i m u lta n eo u s l y   w i th   th e  u n d er - f r eq u e n c y   lo ad   s h ed d in g   an   o v er   f r eq u e n c y   co n d itio n   ca n   o cc u r .   T h er ef o r e,   co o r d in atio n   b et w ee n   t h e  co n tr o ller s   an d     th e  UF L S   i s   cr itical  [ 1 ] .   Var io u s   p r o b lem s   ar e  ass o ciat ed   w i th   th e  p o w er   n et w o r k   w h en   o p er atin g   at  lo w   f r eq u en c y .   On e  o f   th e  p r o b lem s   is   th e  v ib r ato r y   s tr ess es  o n   lo n g   lo w - p r e s s u r e  tu r b in e  b lad es   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   T h e  s ec o n d   p r o b lem   is     th e  p er f o r m an ce   o f   p lan t  au x i liar ies  d r iv en   b y   in d u ct io n   m o to r s .   T h e  ab o v e  f ac to r s   ar e  i n f lu e n ce d   b y   a  f e w  p ar am eter s   th a t  n ee d   to   b e  ta k en   in to   ac co u n t  n a m el y ,   tu r b in e  an d   g en er ato r   p ar a m eter s ,   th e  p o w er   s y s te m   in er tia  co n s tan t,  a n d   th e  lo ad - d am p i n g   co n s ta n t [ 4 ].   T h e  p r o b lem   f o r   t h e  d ev elo p m en t  o f   lo ad   s h ed d in g   s c h e m es  ( L S Ss )   h as  b ee n   s t u d ied   f o r   m a n y     y ea r s   in   b o th   u tili t y   p o w er   s y s te m s   an d   i n d u s tr ial  p lan t s   w it h   in - h o u s e  g e n er atio n .   I n   lar g e  p o w er   u tili t ies   lo ad   s h ed d in g   ac tio n s   ar e  u s ed   as  th e  last   r eso r t  to   co n tr o l  th e  s y s te m   i n   e m er g en c ies .   Dif f er en t  m et h o d s     h av e  b ee n   u s ed   to   ac h iev e  L SS s   i n   th e  p o w er   s y s te m   n et w o r k s .   T h e  f o llo w i n g   is   a  b r ief   d escr ip tio n   o f     th e  alg o r it h m s   th at  w er e  p r o p o s ed   b y   p r ev io u s   r esear ch e r s .   [ 5 ]   Dev elo p ed   an   in tellig en t  lo ad   s h ed d in g     ( I L S)  w h ic h   ca n   b e  ap p lied   i n   in d u s tr ial  f ac ilit ie s .   A   co m p u ter ized   s y s te m   t h at  p r o v id ed   f ast  an d   o p ti m al   m o d er n   lo ad   m a n ag e m e n t  w a s   d ev elo p ed .   T h e  s ch e m e  u s e d   th e  p r o g r a m m ab le  lo g ic  co n tr o ller   ( P L C )   f o r     th e  d ec is io n - m ak i n g   p r o ce s s .   Un d er   f r eq u en c y ,   th e  r ela y   w a s   ap p lied   t o   p e r f o r m   t h e  I L S.  I n   [ 6 ] ,   an   in tellig e n t   ad ap tiv e  lo ad   s h ed d in g   s ch e m e  w a s   d ev elo p ed   th a t  p r o v id es   s tr ateg ie s   t h at  d ea l  w i th   ev e n t s   w h e n   t h e  s y s te m   ap p r o ac h es  ex tr e m e  d is tu r b a n ce s .   T h e  r ate  o f   f r eq u en c y   d ec lin e  m et h o d   w as  u s ed .   T h e  co m p lete  p o w er   s y s te m   n et w o r k   w a s   d iv id ed   i n to   co n tr o lled   is lan d s .   So m e  o f   th e  is lan d s   w er e  lo ad ed   r ich   w h i le  th e  o t h er s   w er e  g e n er atio n   r ich .   T h e  s ch e m e  w a s   s i m u lated   u s i n g   th e  DYNRED  p r o g r a m   in   a  P SAP A C   p ac k a g e  an d   test ed   o n   a  1 7 9 - b u s   s y s te m .   T h e  m et h o d   p r o d u ce s   r esu lts   s h o w i n g   a  s tab ilit y   i m p r o v e m e n t   w h e n   co m p ar ed   to   th e  co n v en t io n al  lo ad   s h ed d i n g   s c h e m e s .   I n   [ 7 ]   th e  au th o r s   f o cu s ed   o n   ad ap tiv e  UFLS   in te g r at ed   w it h   a  f r eq u e n c y   est i m a tio n   n u m er ical   alg o r ith m .   T h eir   p r im ar y   o b j ec tiv es  w er e  to   p r o tect  th e  elec tr ic  p o w er   s y s te m s   f r o m   d y n a m ic  in s tab ilit y   a n d   f r eq u en c y   co llap s e.   No n - r ec u r s iv e  Ne w to n - t y p e   alg o r it h m   f o r   f r eq u en c y   a n d   th e  r ate  o f   c h an g e  o f   f r eq u en c y   e s ti m atio n   w as  u s ed .   A   g e n e r ato r   s w in g   eq u atio n   f o r   o b tain i n g   t h e  m ag n it u d e  o f   d is tu r b an ce s   w as  u s ed .   P in ce ti  [8 ]  p r esen ted   a  p ap er   t h at  f o cu s ed   o n   a  f o r m al  ap p r o ac h   th a t  is   b ased   o n   a  f i n ite  s t ate  tr an s it io n   m o d el   to   d ef in e  th e  lo ad - s h ed d in g   ac tio n s   f o r   a  m ed i u m - lar g e  s ize  in d u s tr ial  p lan t.  A   m et h o d   th at  is   b ased   o n   a  cy cl ic  alg o r ith m   t h at  an al y ze s   th e  p lan t  co n f i g u r atio n   an d   d ef in e s   th e  n ec e s s ar y   ac ti o n s   f o r   an y   p o s s ib l e   ev en t  th at  m a y   lead   to   a  f r e q u en c y   cr is is   w as  p r o p o s ed .   A   S C A D A   s y s te m   w as  u s e d   to   m o d el  is la n d   d etec tio n   lo g ic  an d   ca lcu late  th e  av er ag e  lo ad   f r o m   t h e  r a w   m ea s u r e m e n ts .   I t  w as  p r o v en   th at  th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   is   m o r e  ef f icien t  f o r   em er g e n c y   L o ad - S h ed d in g   in   in d u s tr ial  p lan ts .   I n   [ 9 ]   th e  r esear ch er s   f o cu s ed   o n   au to m atic  lo ad   s h ed d in g   in   p o w er   s y s te m s .   Un d er   f r e q u en c y   m et h o d   f o r   lo ad   s h e d d in g   s c h e m e  w a s   p r o p o s ed .   A   s o f t w ar e  s i m u la ti o n   w a s   i m p le m en ted   as  th e  test   b en ch   f o r   th i s   s c h e m e.   T h e  s i m u latio n   r es u lt s   w er e  o b tain ed   u s in g   P SC AD/ E MT DC   s o f t w ar e  to   p r o v e  th e  ef f u s iv e n es s   o f   t h e  s y s te m .   In   [ 1 0 ]  p r esen ted   a  p ap er   th at  d ea ls   w it h   ce n tr alize d   ad ap tiv e  lo ad   s h ed d in g   m eth o d s   t o   en h an ce   p o w er   s y s te m   v o ltag e   s tab ilit y   m ar g in s .   T w o   d if f er e n t  p o w er   n et w o r k s   w h er e  co n s id er ed   o n e  f o cu s ed   o n   UFLS   an d   t h e  o th er   o n e  o n   v o ltag e  s tab ilit y .   T h e  p er f o r m a n ce s   o f   t h ese  ad ap ti v e  m et h o d s   w er e  co m p ar ed   w it h   o n e  a n o th er   a n d   also   w i th   th e  co n v e n tio n al  m e th o d .   I n   [ 1 1 ]   th e  au th o r s   m o d eled   an d   r e - d ev elo p ed   an   ad ap tiv e  an d   o p ti m al  UF L S  s ch e m e.   T h e  m o d el  u s ed   a  s y s te m   f r eq u en c y   r esp o n s e  ( S FR )   m e th o d .   SF R   an d   UFLS  w er e  u s ed   to   m o n ito r   th e  esti m ated   d is tu r b an ce s   a n d   id en tify   th e  ch a n g es  o f   th e   s y s te m   f r eq u e n c y .     T h e  o p tim al  lo ad   s h ed d in g   s c h e m e  t h at  w as  d e v elo p ed   w a s   test ed   o n   th e  I E E E   3 9 - b u s   i n   Ne w   E n g la n d   to   s h o w   th e  p er f o r m a n ce   ag ai n s t   th e  r an d o m   lo ad   s h ed d in g   s c h e m e.   In   [ 1 2 ]   th e  r esear ch er s   p r o p o s ed   a   n o v el   ap p r o ac h   f o r   an   ad ap tiv e  lo ad   s h ed d in g   s c h e m e.   T h e  n o v e lt y   w as  b ased   o n   r eg io n a l  co o r d in atio n   f o r   UF L S   f o r   f o u r   s u b - ar ea s   co n n ec ted   t o   an   ex ter n al  s y s te m   u s in g   ad a p tiv e  UF L S .    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       A n   a p p r o a ch   fo r   a   mu lti - s ta g e   u n d er - fr eq u en cy   b a s ed   …  ( Mkh u lu li E lvis   S iya n d a   Mn g u n i )   6073   I n   [ 1 3 ]   a  m o d eled   an d   s i m u l ated   an   ad ap ti v e  lo ad   s h ed d i n g   s ch e m e  w a s   d esi g n ed .   T h e  p r o p o s ed   d is tr ib u ted   lo ad   s h ed d in g   s c h e m e  w as  b ased   o n   a n   I E E E   3 9   b u s   s y s te m .   P o w er   s y s te m   s i m u lato r   ( P SS )   w as   u s ed   f o r   s i m u latio n .   T h e  ad ap tiv e  lo ad   s h ed d in g   s c h e m e  w as  co m p ar ed   w it h   t h e  co n v e n tio n al  U F L S .     T h e  r e s u lts   p r o v e  t h at  t h e  ad ap tiv e  lo ad   s h ed d i n g   s ch e m e   p er f o r m an ce   i s   b etter   t h an   c o n v e n tio n al   UF L S   p er f o r m a n ce .   T h e  o p er atio n   p er f o r m an ce   u n d er   d is t u r b an ce s   w as  i m p r o v ed   w h e n   t h e  ad ap tiv e  lo ad   s h ed d in g   s ch e m e  w as  i m p le m e n ted .   Kar i m i  [ 1 4 ]   p r esen ted   a  n e w   UF L S  s c h e m e  f o r   an   is lan d ed   d is tr ib u tio n   n et w o r k .   T h e  UFLS  s c h e m e  w as  b a s ed   o n   an   ad ap ti v e  a n d   I L S   tech n iq u e s .   I t  w as  ab le  to   co n s er v e  th e  p o w er   s y s te m   co llap s e  ev e n   f o r   lar g e  d is t u r b an ce   an d   e v en ts   i n   t h e  s y s te m .   T h e  p r o p o s ed   s ch e m e   w as   ev al u ated   t h r o u g h   s i m u lat io n   in   P S C A D/E MT DC   s o f t w ar e.   Ma n s o n   [ 15 ]   d ev elo p ed   an   ad ap tiv e  m et h o d   o f   h o w   to   o v er co m e   u n d er   f r eq u e n c y   s c h e m e  p r o b le m s .   T h e  m et h o d   u s ed   co m m u n icat io n   b et w ee n   r e m o te  p r o tectiv e  r ela y s   a n d   ce n tr alize d   u n d er   f r eq u e n c y   d ev ices.  T h is   m e t h o d   co n ti n u o u s l y   k ep t  tr ac k   o f   d y n a m i ca ll y   c h an g i n g   lo ad   lev els,  s y s te m   to p o lo g y ,   an d   l o ad   co m p o s itio n .   I n   [ 1 6 ]   a  m et h o d   o n   h o w   to   im p le m e n t  a  d y n a m ic  co r r ec tio n   f o r   th e  UF L S  s c h e m e  w a s   d esig n ed .   T h e  m et h o d   f ir s tl y   d eter m in e s   a  co m p r eh e n s iv e  w ei g h t  i n d ex   th a t  in cl u d es  lo ad   ch ar ac ter i s tics   a n d   in er tia s   o f   g en er ato r s .   T h en   t h e  ac tiv e - p o w er   d ef icit  w a s   ca lcu la ted   b ased   o n   th e  lo w - o r d er   f r eq u e n c y   r esp o n s e  m o d el,   co n ce r n i n g   th e  e f f ec t  o f   v o lta g e.   On ce   th e   ab o v e  w as  co m p leted   a  d y n a m ic  co r r ec tio n   o f   t h e  lo ad   s h e d d in g   w a s   m o d i f ied .   T h e  p r o p o s ed   m et h o d   p r o v id ed   a  n e w   r ef er en ce   an d   an   id ea   f o r   th e  o n li n e  ap p licatio n   o f   f r eq u en c y - co n tr o l  f o r   l o ad   s h ed d in g   s c h e m e.   L a g h ar i  [ 1 7 ]   d ev elo p ed   a  tech n iq u e  f o r   UFLS  th a t  u s ed     a  co m b i n atio n   o f   f i x ed   an d   r an d o m   p r io r it y   o f   lo ad s .   T h e  o b j ec tiv e  w a s   to   i m p le m en t  t h is   s ch e m e  i n     th e  s m ar t  g r id .   T h e y   m ad e  u s e  o f   Di f f er e n t  s ce n ar io s   co n s id er ed   to   p r o v e  th e  f le x ib ilit y   o f   t h e  p r o p o s ed   s ch e m e.   T h e  tech n iq u e  u s ed   th r ee   m o d u le s   w h ic h   w er e  th e  ce n ter   o f   in er tia  f r eq u e n c y   ca lcu lato r   m o d u le   ( C OI FC M) ,   lo ad   s h ed   a m o u n t  ca lcu lato r   m o d u le  ( L S AC M ) ,   an d   o p tim u m   lo ad   s h ed d in g   m o d u le  ( O L SM) .   An   1 1 - k V  Ma la y s ia  d is tr ib u ti o n   n et w o r k   co n s is ti n g   o f   h y b r id   DG  r eso u r ce s   h av i n g   th r ee   DG  u n its ,   t w o   Min i   h y d r o   DG  u n its ,   a n d   o n e   B io - Ma s s   DG  u n i t  w er e  c o n s id er e d .   T h is   n et w o r k   was  m o d eled   u s i n g   P SC AD/E MT DC   an d   Ma tlab   s o f t w ar e.   I t  w as  co n cl u d ed   th at  a  co m b i n atio n   o f   r an d o m   a n d   f ix ed   lo ad   p r io r ity   ca n   h elp   to   p er f o r m   o p ti m al  lo ad   s h ed d in g .     T o f is   [ 1 8 ]   p r o p o s ed   p lu g - an d - p la y   s e lecti v e  an   ad ap tiv e  lo ad   s h ed d in g   s ch e m e  t h at  u s e d   a  s in g le   m ea s u r e m e n t  o f   t h e  elec tr ic  f r eq u en c y   o f   t h e  p o w er   s y s te m .   T h e  alg o r ith m   u s ed   f o r   th e  s c h e m e   ap p r o x i m ate s   th e  o n lin e   s tr u ctu r e  o f   t h e  n o n li n ea r ities   o f   t h e  s w i n g   eq u a tio n   a n d   ad ap tiv el y   b o u n d s   th e  lo ad   d is tu r b an ce s   an d   th e  f u n ctio n al  a p p r o x i m atio n   er r o r s   o f   th e  n o n li n ea r i ties .   T h e  m eth o d   u s ed   a  co n tr o l  lo w   to   ca n ce l     th e  n o n li n ea r ities   to   r esp o n d   s u f f icie n tl y   to   th e  lo ad   d is t u r b an ce s ,   t h er ef o r e  ac h ie v i n g   t h e   f r eq u en c y   s tab ili t y   o f   th e  s y s te m   s u cc e s s f u ll y .     Mo llah   [ 1 9 ]   d ev elo p ed   an   ad ap t iv e  lo ad   s h ed d in g   s ch e m e.   T h e  alg o r ith m   u s ed   w as  b as ed   o n   lo a d   p r io r ity   in d e x   ( L P I )   w h er e  it  w a s   i m p le m e n ted   in   a  1 5 - b u s   s y s te m .   A n   OP AL - R T   r ea l - ti m e  s i m u latio n   w a s   u s ed   to   i m p le m e n t  th e  ad ap ti v e  lo ad   s h ed d in g   s c h e m e.   T h e  d r a w b ac k   o f   t h e  ad ap tiv e  s ch e m e   is   a  n et w o r k   u s ed   w as   s m all  a n d   it  o n l y   co n s i s ted   o f   o n e  g e n er ato r .   W h er e  [ 2 0 ]   p r o p o s ed   a  UFL S  s c h e m e  th at   u s ed     th e  r ate  o f   c h a n g e  o f   f r eq u en c y   ( R O C OF)   to   es ti m ate  t h e  av er ag e  f r eq u e n c y   d u r i n g   d i s tu r b an ce s .   A n   I E E E   3 9   b u s   p o w er   s y s te m   w as  d ep lo y ed   to   v alid a te  t h e  al g o r ith m .   T h e  s ch e m e  u s ed   t h e  d ec en tr alize d   m et h o d   w h er e   co o r d in atio n   o f   lo ad   s h ed d in g   s ch e m e  an d   p lan t  p r o tectio n   w er e  i m p le m e n ted   s u cc e s s f u ll y   [ 21 ]   d ev elo p ed     a  d y n a m ic  m u l ti - s ta g e  UF L S   b ased   o n   th e  u n ce r tai n t y   o f   g e n er atio n   lo s s .   T h e  p r o p o s ed   m e th o d   w a s   b ased   o n   u s i n g   th e  B ONM I N  lo v er   al g o r ith m   w h ich   u s ed   t h e  Mo n te  C ar lo   s i m u latio n   tech n iq u e .   An   I E E E   3 9   b u s   p o w er   s y s te m   w a s   u s ed   f o r   s i m u lat io n s .   UF L S  co n s id er e d   a  p r ac tical  s etti n g   u n d er   d i f f er en t  h o r izo n s   o f   u n ce r tai n t y   i n   g e n er atio n   lo s s .   A  f o r m u la ted   m i x ed - in te g er   lin ea r   p r o g r a m m i n g   o p ti m iz atio n   p r o b le m   w as   u s ed   f o r   a  p r o b a b ilis tic  UF L S   s ch e m e  to   m in i m ize  t h e  ex p ec ted   am o u n t  o f   lo ad   cu r tailm en t.  [ 2 2 ]  P r o p o s ed     a  t w o - s ta g e  lo ad   s h ed d in g   s c h e m e  t h at  w a s   u s ed   as  t h e  s e co n d ar y   co n tr o l  in   th e  Hier ar c h ical  o p er atio n   o f   I s lan d ed   m icr o g r id .   T h e  m e th o d   w as  b ased   o n   th e  co o r d in ated   r esp o n s e  o f   in v er te r - b ased   d is tr ib u ted     en er g y   r eso u r ce s   ( DE R s )   w h er e  a  6 - b u s   s y s te m   w it h   f iv e  DE R s   an d   s i x   ag g r e g at e  lo ad s   w as  u s ed .   P SC AD/E MT DC   s o f t w ar e  was  u s ed   f o r   s i m u la tio n s .   T h e  m et h o d s   d ea lt  w ith   th e  p o w er   d ef icits   ca u s ed   b y     th e  m icr o g r id   is la n d in g .   I n   [ 2 3 ]   d ev elo p   a  ce n tr alize d ,   ad ap tiv e  lo ad   s h ed d in g   s ch e m e  t h at  is   b ased   o n   t h e  co m b in atio n   o f   v o ltag e  an d   f r eq u e n c y   s tab ili t y   is s u es.  A   ce n tr alize d ,   ad ap tiv e  lo ad - s h ed d i n g   alg o r it h m   t h at  u s es  g lo b al  v o ltag e  s tab ili t y   in d e x   an d   SFR ,   m o d el  w as  p r o p o s ed .   T h e  s tr u ctu r e  u s ed   w as  th e  I E E E   3 9 - B u s   s y s te m .     T h e  co n s tr ain   is   t h at   th e   al g o r ith m   u s ed   i s   s o p h is ticate d   an d   co m p lex .   I n   [ 2 4 ]   p r o p o s ed   an   in telli g en t   UFLS/UV L S  m et h o d   th at  is   b ased   o n   th e  ac tiv e  p ar ticip at io n   f o r   s m ar t  ap p lian ce s .   T h ey   u s ed   VQ  m ar g i n   m o d e  al g o r ith m   is   u s ed   in   P S A T   ( p o w er   s y s te m   an a l y s is   to o lb o x )   s im u lato r .   T h e  p r o p o s ed   m et h o d   s h o w s   th at  t h e  s y s te m   f r eq u en c y   w as   ab le  to   r ec o v er   alth o u g h   i t to o k   lo n g er   th a n   it  w as e x p ec ted .   I n   [ 25 ]   p r o p o s ed   an   i m p r o v ed   UFL S  s ch e m e  t h at  ca n   d et ec t  p o w er   d ef icit  d u r i n g   t h e  s h ed d in g   p r o ce s s   an d   ac co r d in g l y   ad j u s t  th e  a m o u n t  o f   lo ad   s h ed d i n g .   T h e y   u s ed   an   al g o r ith m   b ased   o n   co n tin u o u s   m o n ito r i n g   o f   th e  o v er s h o o tin g   s i g n a l  o f   th e  s ec o n d   f r eq u en c y   d er iv a tiv e  o f   th e  ce n ter   o f   in er tia.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 2 0   :    6 0 7 1   -   6 1 0 0   6074   P SC AD/E MT DC   s o f t w ar e  was  co n s id er ed   f o r   th is   s t u d y .   I n   [ 2 6 ]   P r o p o s ed   a  to p o lo g y   b ased   o n   tr ac k in g     th e  c h an g es   o f   t h e  p o w er   s y s te m   to   i m p le m e n t  t h e  ad a p tiv e  u n d er   f r eq u e n c y   lo ad s   s h ed d in g   s ch e m e.     T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   is   b a s ed   o n   id en ti f y i n g   is la n d   co n d itio n s   i n   a n   i n ter co n n ec ted   p o w er   n e t w o r k   t h at   co m p r is e  o f   s e v er al  tr an s m i s s i o n   p o w er   s y s te m s .   P SS /E  an d   L ab VI E W   w er e  co n s id er ed   f o r   th is   s t u d y .   T h e  d r aw b ac k s   o f   t h e  c u r r en t   liter atu r e  i n   d e v elo p m e n t  L S Ss   ar e  t h at  t h e  r esear c h er s   f o cu s ed   o n     th e  th eo r y   a n d   s tatic  s i m u lati o n s   an d   o v er lo o k   th e  p lan n i n g   an d   d ig ital  s i m u latio n   to   p r ep ar e  f o r   th e  s y s te m   f o r   p r ac tical  im p le m e n tatio n s .   T h e  u tili ties   an d   in d u s tr y   p r ef er   th e  f ea s ib ili t y   s t u d y   to   en d   u p   w i th   a  p r ac tical  i m p le m en ta tio n   f o r   test in g   a n d   v alid atin g   th e  r es u lt s .   T h e  s tr u ctu r e   o f   th e  p ap er   is   p r esen ted   as  f o llo w s :  P r o p o s ed   ca s e  s tu d ies  ar e  p r esen ted   in   p ar t  3 .     P ar t  3 . 1   c o v er s   ca s e  s tu d y   1   an d   r esu lt s   f o r   th e  in v e s ti g ati o n   o f   th e  p er f o r m a n ce   o f   th e  1 0   g en er ato r s   w h en     th e  lo ad s   ar e  in cr ea s ed .   P ar t  3 . 2   co v er s   a  ca s e  s tu d y   2   an d   r esu lts   w h er e  co m p ar is o n   o f   t h e  u n d er     f r eq u en c y   ( UF)   an d   th e  R O C OF   alg o r it h m s   o f   th e  UF L S  ele m en ts   o f   a  DI g SI L E N T   p r o tectiv e  r elay .  I m p lan tat io n   o f   a  m u lti - s tag e  UFL S  s c h e m e s   in   DI g SI L E NT   p o w er   f ac to r y   p latf o r m   is   d o n e.   P ar t   3 . 3   p r o v id es  a  ca s e  s tu d y   3   an d   r esu lt s   w h er e  t h e  i m p la n tatio n   o f   a  m u lti - s tag e  U FLS   s c h e m es  i n   DI g SI L E NT   p o w er   f ac to r y   p lat f o r m   f o r   a  w o r s t - ca s e  s ce n ar io   is   d o n e.   P ar t  4   p r esen ts   t h e  d is c u s s io n s   a n d   p ar t  5     th e  co n cl u s io n   o f   t h e  p ap er   is   co v er ed .   UFLS  s ch e m e s   h av e  b ee n   p r o p o s ed   in   th e  p ast  an d   s till   h av e  n o t  f o u n d   a  g o o d   s o lu tio n   w h en     th e  co r r ec t  a m o u n t  o f   lo ad   t o   b e  s h ed   h a s   to   b e  d eter m i n ed ,   to   s elec t  th e  lo ad   to   b e  s h ed ,   an d   t o   r ed u ce     th e  ex ec u tio n   ti m e  o f   th e  lo ad   s h ed d in g   o p er atio n .   T h e  o b j ec tiv e  o f   th is   p ap er   is   t o   d ev elo p   an d   im p le m e n t     a  UFLS  s ch e m e  f o r   d is tr ib u ti o n   p o w er   n et w o r k   b y   ap p lica tio n   o f   th e  p r o p o s ed   u n d er   f r eq u en c y   a lg o r it h m   b ased   o n   s o f t  in te lli g en t  elec tr o n ic   d ev ices  ( I E Ds)  in   DI g SIL E NT   p o w er   f ac to r y   s o f t war e.   T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   s p ee d s - u p   t h e  o p er atio n   o f   t h e  UF L S sc h e m e.     Deliv er ab les   o f   t h e  p ap er   ar e  a s   f o llo w s :    -   A   m o d el  o f   t h e  m o d if ied   I E E E   3 9   b u s   s y s te m   i s   d ev elo p ed   in   th e  DI g SIL E NT   p o w er   f a cto r y   s o f t w ar e,   an d   lo ad   f lo w   s i m u lat io n   is   p e r f o r m ed .   -   A   s y s te m   f o r   f r eq u e n c y   s tab ili t y   an al y s is .     -   Ne w   m o d els o f   t h e  ele m en t s   o f   t h e  p o w er   s y s te m   ar e  u s ed   f o r   th e  d ev elo p m e n t o f   t h e  I E E E   3 9   b u s   s y s te m   an d   i m p le m en tatio n   o f   t h e  U F L S   s ch e m es.    -   A  T o   co m p ar e   th e  UF   a n d   th e  R O C O F  alg o r it h m s   o f   th e   UFLS  ele m en ts   o f   a  DI g SI L E NT   p r o tectiv e   r ela y   an d   s elec t o n e  w i th   t h e  b etter   p er f o r m a n ce   -   Ne w   UF L S  alg o r ith m s   b ased   o n   m u lti - s ta g e  lo ad   s h ed d in g   o p er atio n   an d   p r io r itizatio n   o f   th e  am o u n t,   o r d er ,   an d   lo ca tio n   o f   th e  lo ad s   to   b e  s h ed   ar e  d ev elo p ed .   -   So f t I E Ds ar e  d ev elo p ed   to   b e  i m p le m en ted   i n   th e  DI g SI L E NT   p o w er   f ac to r y   e n v ir o n m e n t.   -   Mu lti - s tag e  d ec i s io n - m ak i n g   alg o r ith m s   lo ad   s h ed d in g   i n   th e  e n v ir o n m e n t  o f   t h e  DI g S I L E NT   p o w er   f ac to r y   p lat f o r m   ar e  d ev elo p ed .   -   T o   in v esti g ate  an d   an al y ze   t h e  p er f o r m an ce   o f   th e  UF L S  s ch e m e  an d   th e  b eh a v io r   o f   th e  w h o le  n et w o r k   u n d er   th e  s ev er e  co n t in g e n c y   o f   lo s s   o f   4   g e n er ato r s       2.   UNDER - F R E Q UE NCY  L O AD  SH E DD I N G   AL G O R I T H M   T h e  b asic  co n ce p ts   o f   f r eq u e n c y   d r o p p in g   ar e  t h at  i t  ca n   b e  s to p p ed   eith er   b y   i n cr ea s i n g   o u tp u t   m ec h a n ical   to r q u es  o f   t h e  t u r b in es  o r   b y   r ed u ci n g   t h e  lo ad   d em a n d .   T h e  in cr ea s e  o f   o u tp u t  m ec h an ical  to r q u es  o f   t h e  t u r b in e s   i s   n o t  l ik el y   d u e  to   th e   s lo w   r ea ctio n   o f   t h e  t u r b in e  g o v er n o r .   T h e  s ec o n d   w a y   s ee m s   to   b e  th e  lo g ical  s o lu tio n .   T h is   m et h o d   ca n   u s e  th e  s y s te m   f r eq u en c y   d ec li n e  as  t h e  in d ica to r   to   s h ed   th e  p ar t  o f   th e  lo ad   t h r o u g h   ac ti v ati n g   th e  UF L S   s c h e m e.   Du r i n g   a  s itu a tio n   w h er e  t h e  f r eq u e n c y   is   d r o p p in g   d u e  to   s o m e  co n t in g e n cies,  t h e  ac ti v atin g   o f   t h e  U FLS  s c h e m e  s h o u ld   d is co n n e c t  a  s u f f ic ien t  v o lu m e  o f   t h e  lo ad .   T h is   is   d o n e  to   p r ev en t  th e  s y s te m   f r eq u e n c y   f r o m   d r o p p i n g   b elo w   t h e  lev el  w h ic h   is   h az ar d o u s   f o r   p o w er   s y s te m   eq u ip m en t.  T h e  s h ed d in g   o f   lo ad s   d u e  to   f r eq u e n c y   d ec lin in g   ca n   b e  d o n e  i n   m u lt ip le  s tag e s .   T h is   i s   d o n e  to   r ed u ce   th e  o v er   s h e d d in g   an d   u n d er   s h ed d in g   o f   lo ad s .   T h e  s tag e s   co r r esp o n d   to   th e  ch an g e  o f   f r eq u en c y   a s   it   d ec lin e s .   T h is   m ea n s   th at   th e   s ta g es   h a v e  d if f er e n t  f r eq u e n c y   th r e s h o ld s .   E v er y   ti m e  t h ese   th r es h o ld s   ar e  r ea ch ed ,   a  ce r ta in   a m o u n t  o f   lo ad   n ee d s   to   b e  s h ed .   Fi g u r e  1   r ep r esen ts   a  g r ap h ical  ex p la n atio n   o f   th e  f r eq u en c y   v ar iatio n   d u r i n g   t h e  o p er atio n   o f   th e  U F L S  s ch e m e.   T h e  x - ax is   o n   t h e  g r ap h   ab o v e  r ep r esen ts   th e  ti m e  ta k en   wh en   t h e  f r eq u e n c y   d r o p s   an d   th e  y - a x is   r ep r esen t  th e  s y s te m   f r eq u en c y .   T h e  g r ap h   ab o v e  s h o w s   th at  at     th e  s y s te m   i s   s tab le  an d   o p er ates  in     a  n o r m al  co n d itio n .   A t  a  p o in t  w h er e  th e  s y s te m   f r eq u e n c y   is   le s s   t h a n      th e  s y s te m   w il l  b e  n o   lo n g er   s tab le.   W h en   it r ea ch e s   s ett in g    1   th e  f ir s t  lev el  o f   lo ad   is   s h ed .   I f   th e   s y s te m   i s   s t ill e x p er ien c in g   in s tab ilit y   co n d itio n ,   th e  n ex t  p o r tio n   o f   th e  lo ad   is   s h ed   at    2 .   T h e  m et h o d   co n tin u es  u n t il  a  b alan ce   b et w ee n     th e  g en er at io n   an d   lo ad   d em a n d   is   ac h iev ed .   I n   th is   ca s e,   th e  g r ap h   s h o w s   t h at  f i v e  s tep s   w er e  u s ed   to   s h ed       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A n   a p p r o a ch   fo r   a   mu lti - s ta g e   u n d er - fr eq u en cy   b a s ed   …  ( Mkh u lu li E lvis   S iya n d a   Mn g u n i )   6075   th e  lo ad s ,   an d   w h en   s ta g e  f iv e  w a s   r ea ch ed   t h e  s y s te m   f r e q u en c y   w as  ab le  to   r ec o v er .   T h e  co r r esp o n d in g   lo ad - s h ed d in g   al g o r ith m   is   s h o w n   in   Fi g u r e  2 .   T h is   t y p e  o f   lo ad   s h ed d in g   o p er atio n   is   i m p le m en ted   i n   p o w er   sy s te m   u til ities   [ 1 ] .           Fig u r e  1 .   T h e  p o w er   s y s te m   f r eq u en c y   v ar iatio n s   a n d   th e  UF L S o p er atio n   [ 1 ]           Fig u r e  2 .   T h e  f lo w c h ar t o f   th e   UFLS  alg o r it h m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 2 0   :    6 0 7 1   -   6 1 0 0   6076   2 . 1 .   I m ple m ent a t io n o f   t he  UF L S sche m e   W h en   d ev elo p i n g   a  UF L S  s c h e m e  v ar io u s   p r o b le m   ar e  co n s id er ed .   T h e  f ir s t  p r o b le m   i s   to   k n o w   w h ic h   co n d itio n   is   cr ed itab le  as  th e  in d icato r   w h en   th e  UF L S  s ch e m e  is   r eq u ir ed   o r   tr ig g er ed .   On ce   th is   p o in t   is   ac h ie v ed ,   it is   i m p o r ta n t to   co n s id er   th e  f o llo w in g   co m p o n en t s   o f   t h e  lo ad - s h ed d in g   alg o r ith m :   a.   L o w er   f r eq u e n c y   s etti n g s   T h e  f ir s t  p ar t  is   to   id en ti f y   t h e  s y s te m   f r eq u en c y   t h at  t h e  g r id   o r   s u p p l y   is   o p er atin g .   I n   th is   ca s e,     th e  g r id   u s es 6 0 Hz.   On ce   t h is   p ar t is co m p leted   lo w er   f r eq u e n c y   s etti n g   le v el  i s   co n f ig u r ed .   b.   I n ter v al s   b et w ee n   f r eq u en c y   s ettin g s   T h is   p ar t  d ep en d s   o n   th e  p r o t ec tio n   d ev ice  u s ed   f o r   u n d er   f r eq u en c y   p r o tectio n .   T h e  ti m e  in ter v a l  b et w ee n   th e  f r eq u e n c y   le v el s   s ettin g   d ep en d s   o n   t h e  p ick u p   ti m e  an d   t h e  b r ea k er   tr ip p in g   ti m e.   c.   Ma x i m u m   ca p ac it y   o f   lo ad s   c o n n ec ted   W h en   d ev elo p in g   t h e  UF L S   s ch e m e  th e  m a x i m u m   ca p ac it y   o f   t h e  lo ad   co n n ec ted   t o   th e  lo ad   s h ed d in g   s y s te m   n ee d s   to   b e  d eter m in ed .   I t  i s   n ec ess ar y   to   k n o w   ex ac t l y   h o w   m u ch   lo a d   is   s h ed   to   r etai n     th e  s y s te m   b alan ce   a n d   s tab ilit y .   d.   Step s   f o r   th e  lo ad   s h ed d in g   T h e  n u m b er   o f   s tep s   d ep en d s   o n   th e  a m o u n t  o f   lo ad   th at  n ee d s   to   b e  s h ed .   A ll  t h e  ab o v e     co m p o n e n t s   n ee d   to   b e  em b ed d ed   in   th e  alg o r ith m   w h en   d ev elo p in g   t h e  UF L S  s c h e m e.   Sin ce   th e  p o w er   s y s te m   is   i n ter co n n ec ted   an d   h as  d i f f er e n t  d y n a m ics.  I t  i s   i m p o r tan t  to   ca r r y   o u t  f u ll   r esear ch   w o r k   to   d eter m in e  th e  p o s s ib le  p r o b le m s   th a t  m a y   o cc u r .   All  th e  ab o v e  d ep en d s   o n   th e  d iv er s ity   o f   t h e  n u m b er   o f   s tep s ,   th e  f r eq u en c y   le v els a n d   th e  a m o u n t o f   lo ad   to   b e  s h ed   at  ea ch   s tep   [ 1 ] .     2 . 2 .   T he  esta bli s h m e nt  o f   t he  us ed  po w er   ne t w o rk   s y s t e m   T o   d es ig n   a   l o ad - s h e d d in g   s ch em e  f o r   a  p o w er   n etw o r k   s y s tem ,   a   m o d el   th at   r e p r esen ts   th e  d if f e r en t   g en er a tin g   m ac h in es  is   d ef in e d .   On c e  th a t  is   d o n e   th e   l o a d   p ar am eter s   an d   th e  c r ite r i a  f o r   s ettin g   th e  f r eq u en cy   r el ay s   n ee d   to   b e   d ef in e d   as   w e ll.  I n   th is   p a p e r ,   th e  I E E E   3 9   b u s   p o w er   s y s tem   m o d el  i s   u s e d   to   illu s t r at e     th e  p r o p o s e d   l o ad - s h e d d in g   s ch em e.   T h e   I E E E   3 9   b u s   s y s tem   is   d iv i d ed   in t o   f o u r   a r e as  f o r   th e  r es ea r ch   in v esti g ati o n s ,   b et te r   u n d er s t an d in g   an d   an aly s is ,   s im p li ci ty ,   an d   as  w ell  as   to   est ab li s h   an d   im p lem en t     th e  p r o p o s e d   ca s e  s tu d i es.   T h e   n etw o r k   is   d iv i d e d   in to   4   in te r co n n e cte d   a r ea s ,   as   s h o w n   in   Fig u r e  3 .   T h e  in v esti g atio n   is   b ased   o n   th e  ass u m p tio n   th a t  th e  g e n er ato r   u n its   ar e  elec tr icall y   co n n ec ted   w it h   n eg l ig ib le  o s cil latio n s   b et w ee n   th e m   an d   w it h   a  u n i f o r m   f r eq u en c y   ac r o s s   th e  w h o le  s y s te m .   T h e  lo ad s   in     th e  n et w o r k   ar e  r ep r esen ted   as   a  co n s ta n t  p o w er ,   w h ic h   s u g g ests   t h at  t h er e  is   n o   r ed u ctio n   in   lo ad   b ec au s e  o f   th e  v o lta g e  an d   f r eq u e n c y   d r o p s   af ter   a  co n tin g en c y   s it u ati o n .   T h e  s im u lat io n s   w er e  i m p le m e n ted   b ased   o n   th e  f o llo w in g   as s u m p tio n s ,   t h e  m ec h a n ical  p o w er   ar r iv i n g   at  th e  g en er ato r s   d o es  n o t  v a r y   a n d   is   eq u al  to   elec tr ical  p o w er   m a g n it u d e  b ef o r e  th e  co n tin g e n c y ,   an d   th e  m ag n it u d e  o f   th e  lo ad s   d o es  n o t  v ar y   w it h   ti m e,   v o lt ag e,   o r   f r eq u e n c y .   I t  is   o n l y   r ed u ce d   b y   d is co n n ec ti n g   p ar t  o f   th e  lo ad   b ec au s e  o f   th e  lo ad - s h ed d in g   s ch e m e.   A ll t h e  ab o v e  w as i m p le m en ted   o n   DI g SI L E NT   p o w er   f ac to r y   s o f t w ar e.           Fig u r e  3 .   T h e  I E E E   3 9   b u s   s y s te m   d iv id ed   in to   f o u r   ar ea s   [ 2 7 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A n   a p p r o a ch   fo r   a   mu lti - s ta g e   u n d er - fr eq u en cy   b a s ed   …  ( Mkh u lu li E lvis   S iya n d a   Mn g u n i )   6077   3.   P RO P O SE D  CAS E   S T UDI E S    T h e  p ap e r   aim s   to   d ev elo p   an d   i m p le m en t  i n   t h e  DI g SI L E NT   en v ir o n m e n t  a  m u lti - s t ag e  UF L S   s ch e m e  to   s tab ilize  t h e  s y s te m   w h en   it  i s   o v er lo ad ed   o r   ex p o s ed   to   a  d r asti c  lo s s   o f   g e n er atio n .     I n   th e  co n s id er ed   ca s e  s tu d ie s ,   th e  i m p le m en ta t io n   o f   th e  lo ad - s h ed d in g   s c h e m e  is   an al y s ed .   W h en   p o w er   s y s te m   n e t w o r k   i s   e x p o s ed   to   v ar io u s   co n ti n g en cie s   s u c h   a s   o v er lo ad   o r   lo s s   o f   g e n er ato r s   an d   s o   o n .   A  w ell - co - o r d in ated   p r o tectio n   s ch e m es  is   r eq u ir ed   to   m o n ito r   an d   co n tr o l  th e  s y s te m .   W h en   th e  p r o t ec tio n   s ch e m e s   ar e  ap p lied   an d   th e  s y s te m   c o n tin u es  to   b e  u n s tab le,   a  lo a d - s h ed d in g   s c h e m e  is   d ep lo y ed .   T h is   m eth o d   is   u s ed   as  th e  last   r eso r t  to   s tab ilize  th e  s y s te m   t h r o u g h   s h ed d in g   th e  lo ad s   th at  ar e  ca u s i n g   th e  s y s te m   to   b e   u n s tab le.   I t  m u s t  b e  n o ted   t h at  t h e  p o w er   s y s te m   n et w o r k   ch o s e n   i s   as s u m ed   t h at  a l l  1 0   g en er ato r s   ar e  s y n ch r o n o u s .   T h e  p en etr atio n   o f   n o n - s y n c h r o n o u s   g e n er ati o n   s o u r ce s   is   n o t  co n s id er ed   in   th e  ca s e  s t u d ies.   T h r ee   ca s e  s tu d ies  w er e  i m p le m en ted   in   th i s   p ap er .   T h e  f lo w c h ar t  th at  r ep r es en t s   th e  p er f o r m ed   ca s e  s t u d ies   ai m s   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e  4   an d   T ab le  1   ( s ee   A p p en d ix )   r ep r esen ts   t h e  s u m m ar y   o f   all  o f   th e m .           Fig u r e  4 .   C ase  s t u d ies a n d   th ei r   ai m       3 . 1 .     Ca s e  s t ud y   1   a nd   re s ults   T h is   ca s e   s tu d y   ai m ed   to   f in d   o u t  at  w h at  p o in t  th e  g e n er at o r s   b ec o m e  o u t  o f   s tep .   T h e  c ase  s tu d y   co n s id er ed   w as  b ased   o n   t h e  ass u m p tio n   th at  al l  th e  d ev ice s   to   s tab ilize  th e  s y s te m   w er e  u tili ze d .   C r ed ib le  co n tin g e n cies  w er e  d e v elo p ed   w h e n   lo ad   f lo w   s i m u latio n s   w er e  i m p le m en ted .   T h ese  co n tin g en cie s   w er e  to   ass is t  th e  I E E E   3 9   b u s   s y s te m   to   r ea ch   th e  p o w er   s tab ilit y   m ar g i n .   T h e  co m p o n e n ts   t h at  w er e  m o n ito r ed   d u r in g   th i s   in v es tig a tio n   w e r e  all  1 0   s y n c h r o n o u s   m ac h in e s   t h at  ar e  in   th e  n et wo r k   s y s te m .   B asic   s y n ch r o n o u s   m a c h i n es   h a v e  m an y   d i f f er en t   v ar iab le s ,   b u t  o n l y   cr i tical  v ar iab les  w er e   s e lecte d   f o r   m o n ito r i n g   s u c h   as  th e  f o llo w i n g :  t h e  ac tiv e  p o w er   ( m :P :b u s 1 )   th e  s p ee d   ( s :x s p ee d ) ,   th e  ex citatio n   v o ltag e  ( s :v e)   an d     th e  ter m in al  v o lta g e  ( s : u t)   r es p ec tiv el y .   I t  m u s t  b e  n o ted   t h at  th e  s : u t  w a s   o n l y   co n s id er ed   f o r   th e  s i m u latio n   ex p er i m e n t  alt h o u g h   i n   th e  r e al  w o r ld   s ce n ar io   it  is   n o t  p o s s ib le  to   ac ce s s   it.  A   DI g SI L E NT   p latf o r m   to o lb o x   k n o w n   a s   “ T r an s m is s io n   Net w o r k   T o o ls ”  w a s   s elec ted   f o r   th is   ca s e  s t u d y .   T h e  o v er all  lo ad   s ca lin g   tech n iq u e   w a s   co n s id er ed   s o   th at  th e  s y s te m   lo ad ab ilit y   w o u ld   b e  c alcu lated .   T h e  alg o r ith m   i s   b ased   o n   f in d i n g   o u t     th e  cr itical  p o in t  w h er e  th e  g en er ato r s   b ec o m e  o u t  o f   s tep   ( p o le  s lip ) .   T h is   is   d o n e  b y   in cr ea s in g   th e  p o w er   d em a n d   u n til  t h e  lo ad   f lo w   c alcu latio n   ca n   n o   lo n g er   co n v er g e.   I n   t h is   ca s e,   all  lo ad s   in   th e  s y s te m   w er e   s ca led   s i m u lta n eo u s l y   u s i n g   iter atio n   co n tr o l  f o r   th e  lo ad   f lo w .   Du r i n g   th i s   p r o ce s s ,   an   in itial  lo ad   s ca lin g   w it h   a  m u l tip licatio n   f ac to r   o f   o n e  w as  i m p le m en ted .   T h e  l o ad   s ca lin g   u s ed   an   ad ap tiv e  s tep   s ize  alg o r it h m   w h er e  th e  s tep   s ize  w a s   d ef i n ed   as  th e  in itial  s tep   s ize  o f   1 %  f o r   th e  in itial  ac tiv e  an d   r ea ctiv e  p o w er   o f     th e  lo ad s .   T h e  m a x i m u m   s tep   s ize  s elec ted   to   b e  1 %  a n d   t h e   m i n i m u m   s tep   s ize   is   0 . 0 1 %  o f   th e   in itial  a cti v e   an d   r ea ctiv e  p o w er .   A ll  w a s   d o n e  o n   m a x i m u m   iter atio n s   o f   1 0 0   f r o m   th e  i n itia l a ctiv e  a n d   r ea ctiv e  p o w er .     Fo r   th e  e x p er i m e n t ,   t h e  lo ad s   w er e  g r ad u all y   i n cr ea s ed   o n c e  ag ai n   b y   an   i n cr e m e n t  o f   1 %  at  e v er y   s ec o n d   u n til  t h e  m ax i m u m   lo ad   m ar g i n   w as  r ea ch ed   a n d   p ass ed   to   a  p o in t  w h er e  t h e  g e n er ato r s   b ec a m e  o u t   o f   s tep   ( p o le  s lip )   d ep lo y in g   t h e  ad ap tiv e  s tep   s ize  alg o r it h m .   Si n ce   t h er e  w a s   n o   p r o tectio n   s c h e m e  ap p lied       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 2 0   :    6 0 7 1   -   6 1 0 0   6078   th e  s y s te m   ev e n t u all y   s h u t s   d o w n .   W h en   t h e  co n ti n g e n c y   s u ch   as  s i m u l tan eo u s l y   in cr ea s i n g   t h e  ac tiv e  p o w er   o f   all  th e  lo ad s   i n   th e  s y s te m   w as  i m p le m e n ted ,   g en er ato r s   at  A r ea   A ,   A r ea   B ,   A r ea   C ,   an d   A r ea   D  w er e  m o n ito r ed   an d   th e  r es u lt s   w er e  r ec o r d e d   as sh o w n   i n   Fi g u r e  5 .           Fig u r e  5 .   T h e  m a g n i tu d e  o f   t h e  g en er ato r s   ex c itatio n   v o ltag e s ,   Sp ee d   in   p u ,     th e  ter m in al  v o ltag e s   i n   p u   an d   ac tiv e  p o w er ,   in   MW   f o r   all  1 0   g en er ato r s       W h en   th e  s i m u lat io n   w as  i m p le m e n ted   th e  r esu lts   i n d icate d   th at  a  lo ad   ev en t  w a s   ex ec u t ed   at  1 5 th   s ec o n d   o f   t h e  s y s te m   o p er atio n   w it h   an   i n cr e m en t  c h a n g e  o f   ac tiv e  p o w er   b y   1 %  at  e v er y   1   s ec o n d .   A t  a  ti m e   o f   1 0 7 . 1 8 th   s ec o n d   th e  g e n er ato r ,   G0 1   b ec am e  o u t  o f   s tep ,   m ea n i n g   t h e  p o le  s li p   an d   it  w as  lo s t.    T h e  g en er ato r   G0 5 ,   G0 9 ,   G0 8   at  th e1 0 7 . 2 1 th   s ec o n d s ,   la te r   f o llo w ed   it.  A s   t h e  lo ad s   co n ti n u ed   to   i n cr ea s e,   g en er ato r s   t h at  w er e  s till   i n   th e  s y s te m   w er e  ex p er ien c in g   a n   o v er lo ad .   T h e  s y s te m   s tr ess ed   to   a  p o in t  w h er e   th e y   w er e  n o   lo n g er   ab le  to   co n tain   th e  lo ad s .   T h er ef o r e,   th e  g en er ato r   G0 4   s tar ted   to   ex p er ien ce     o v er lo ad in g   as  w ell  an d   its   p o le  s lip p ed   at   1 0 7 . 2 2 th   s ec o n d .   T h e  s y s te m   w a s   o n   its   w a y   to   a   co m p lete  s h u t   d o w n   b ec au s e  th e  g en er ato r s   th at  w er e  lef t  w er e  all  o u t  o f   s y n c h r o n izatio n .   T h e  g en er ato r   1 0   w h o s e  p o le  s lip p ed   at  1 0 7 . 2 4 th   s ec o n d s   l ater   f o llo w ed .   At  th is   p o in t  o n l y   th e   g e n er ato r   G6   an d   G7   w er e  i n   o p er atio n .   T h ese  g en er ato r s   w er e  h ea v y   s tr ess   a n d   g e n er ato r   G0 6   o n l y   last ed   1   s ec o n d   a f ter   th e  g en er ato r   G1 0   h ad   co llap s e d .   T h e  last   g en er ato r   th at  w a s   lo s t  d u e  to   h ea v y   lo ad in g   o f   th e  s y s te m   w a s   th e  g en er ato r   G0 7   th at   to o k   1 0 7 . 2 7   s ec o n d s   to   s h u t d o w n .     T h e  n ex t  tas k   w a s   to   u s e  t h e  s p ee d   ( s :x s p ee d )   an d   f r eq u en c y   ( n :f e h z:b u s 1 )   v ar iab les,  as  t h e  in d icato r   w h e n   th e  g e n er ato r s   a p p r o ac h ed   a  co llap s ed   c o n d itio n   as   s h o w n   i n   Fig u r es  6   an d   7 .   T h e  last   r eso r t  to   m ai n tai n   s tab ilit y   w as  n o w   to   u s e  UF L S   s c h e m e.   F ig u r es   6   an d   7   r ep r esen t  th e  b eh a v i o r   o f   th e  g e n er ato r s   w h e n   t h e  n et w o r k   w as  lo ad e d .   I t  ca n   b e  s ee n   th at   w h en   th e  s y s te m   w a s   g r a d u all y   lo a d ed   th e  f r eq u en c y     ( n :  f eh z :  b u s 1 )   an d   th e  s p ee d   ( s :x s p ee d )   also   d r o p p ed .   I n   t h ese  ca s es,  as  th e  f r eq u e n c y   d r o p s   th e  c o n tr o ller   d ev ices  w er e  i n tr o d u ce d   to   co m p e n s ate  t h e  s y s te m   u n til   a  p o in t  w h er e  it  ca n   n o   lo n g er   o p er ate.   A t  th i s   p o in t ,   a  lo ad   s h ed d in g   s c h e m e  w as r eq u ir ed   to   s tab ilize  th e  s y s te m .     T r a d itio n all y   w h e n   th e  s y s te m   ex p er ien ce   in s tab ilit y   d u e  to   v ar io u s   co n ti n g en c ies  it  w a s   d is co v er ed   th at  t w o   co m p o n e n ts   ar e  u s e d   as  th e  id ea l  in d icato r s .   I n   a  ca s e  w h er e  th e  p ar tial  lo s s   o f   g e n er atio n   o cc u r s   w it h i n   t h e  n e t w o r k   s y s te m .   T h e  f ir s t  i n d icato r   w o u ld   b e  a  d r o p   in   b u s   v o lta g es  a n d   th e  s ec o n d   in d icato r   is     th e  s y s te m   f r eq u e n c y .   Ho w e v er ,   w h e n   th e  n et w o r k   s y s te m   w as  lac k i n g   th e  r ea cti v e  p o w er ,   th e  v o lta g 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       A n   a p p r o a ch   fo r   a   mu lti - s ta g e   u n d er - fr eq u en cy   b a s ed   …  ( Mkh u lu li E lvis   S iya n d a   Mn g u n i )   6079   d r o p s   ca u s es  th e  s y s te m   to   m a l - o p er ate.   On   th e  o t h er   h a n d ,   it  is   g e n er all y   r ec o g n ized   t h at  a  d r o p   in   f r eq u en c y   is   a  m o r e  r eliab le  in d icatio n   w h e n   th e  lo s s   o f   g en er atio n   o cc u r s .   I n   a  ca s e  w h er e  a  co n ti n g e n c y   s u c h   a s     a  s u d d en   lo s s   o f   g e n er atio n   ap p ea r s ,   th e  s y s te m   f r eq u e n c y   w il l  h av e  a  d r asti c  r ed u ctio n .   T h e  s y s te m   f r eq u en c y   w ill  b e  r ed u ce d   at  a  r ate  o f   ch an g e  t h at  d ep en d s   o n   th e  m a g n itu d e  o f   t h e  r esu lta n t  o v er lo ad ,     an d   th e  i n er tia  co n s ta n t o f   th e  s y s te m .           Fig u r e  6 .   T h e  s p ee d   ( s :x s p ee d )   v ar iab le  b eh av io r   f o r   all  g e n er ato r s           Fig u r e  7 .   Fre q u e n c y   ( n : f eh z:b u s 1 )   v ar iab le  b eh a v io r   f o r   all  g en er ato r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 2 0   :    6 0 7 1   -   6 1 0 0   6080   3 . 2 .     Ca s e  s t ud y   2   a nd   re s ults   T h e  ca s e  s t u d y   ai m ed   to   co m p ar e  th e  t w o   al g o r ith m s   o f   UF L S   ele m e n t s   t h at  ar e  u s ed   b y   th e  I E Ds   i n   th e  DI g SI L E NT   p o w er   f ac to r y .   O n e  alg o r ith m   u s ed   an   u n d er - f r eq u en c y   ( UF)   F8 1   f r eq u en c y   ele m e n t  as     th e  lo ad   s h ed d in g   s o l u tio n .   T h e  s ec o n d   alg o r it h m   u s ed   t h e  F8 1 R   R O C OF   ele m en t   as   th e  lo ad   s h ed d in g   s o lu tio n .   T h e  t w o   alg o r it h m s   w er e  ap p lied   s ep ar atel y   d u r i n g   th is   ca s e  s tu d y   an d   t h e  r esu lts   w er e  co m p ar ed .   A r ea   A   w a s   u s ed   f o r   t h e  ca s e  s tu d y .   On ce   t h e  b est  a lg o r it h m   w as  d eter m i n ed ,   it  w as  ap p l ied   to   all  o th er   ar ea s   o f   th e  p o w er   s y s te m   n e t w o r k .   T h e  in v est ig at io n s   w er e  d o n e   b y   cr ea ti n g   v ar io u s   co n d itio n s   o n   th e   s y s te m   to   f u ll y   u n d er s tan d   an d   v alid ate  t h e  p er f o r m a n ce   o f   th e  t w o   al g o r ith m s .   T h e  R OC O F  alg o r it h m   o p er ates  in   s u ch   a  m a n n er   t h at  m o n ito r s   s y s te m   f r eq u en c y   f lu ct u atio n .     T h e  f r eq u en c y   f l u ct u atio n   is   ca u s ed   b y   th e   o s cillat io n   o f   t h e  m ac h in e s   w h en   a  n e w   lo a d   co n d itio n   o cc u r s .     T h e  n e w   lo ad   co n d itio n   o cc u r s   in   a n   ev e n t  w h er e  a  s u d d en   lo s s   o f   co n n ec tio n   f r o m   a  s o u r ce   h ap p en s .     A   s i m p li f ied   b lo ck   d iag r a m   o f   th e  u n d er   f r eq u e n c y   I E D  u s i n g   th e  U F  o r   R OC OF  al g o r ith m   i s   s h o w n   i n   Fig u r e  8 .   B o th   alg o r ith m s   ( UF  an d   R O C OF)   w er e  in te g r ated   an d   a  s i m u latio n   w a s   i m p le m e n ted   in     th e  DI g SIL E NT   p latf o r m   to   v alid ate  th e  d y n a m ic  b eh av io r   o f   th e  UF L S sc h e m e.     3 . 2 . 1 .   Sta rt ing   f re qu ency   o f   t he  lo a d sh eddi ng   s y s t e m   T h e   d is co n n ec tio n   o f   lo ad s   f r o m   th e   n et w o r k   s y s te m   s h o u l d   b e  s et  in   s u c h   a  m a n n er   t h a t  it  w o u ld   in itiate  t h e  cir c u it  b r ea k er   to   o p er ate  at  a  v alu e  o f   f r eq u en c y   t h at  i s   b elo w   t h e  n o r m al  w o r k i n g   s y s te m   f r eq u en c y .   T h e  v al u e  is   n o r m all y   s elec ted   at  ap p r o x i m atel y   9 5 %  o f   t h e  n o m i n al  s y s te m   f r eq u e n c y .     T h e  f r eq u en c y   lev el  f o r   in i tia tin g   lo ad   s h ed d in g   s h o u ld   b e  b elo w   an y   f r eq u en c y   at  w h ic h   th e  s y s te m   co u ld   co n tin u e  to   o p er ate.     3 . 2 . 2 .   M ini m u m   per m i s s ibl e  f re qu ency   A  s tea m   tu r b i n e  is   d es ig n ed   i n   s u ch   a  m a n n er   th at  w h e n   it  o p er ates  at  a  n o m i n al  m ec h a n ical  s p ee d ,     it  g en er ates  a  n o m in al   s y s te m   f r eq u e n c y .   W h ile  it  o p er ates  u n d er   n o r m al  co n d itio n s ,   th er e  ar e  ex ce s s i v e  v ib r atio n s   an d   s tr es s es i n   its   c o m p o n en t s .   Ho w e v er ,   in   an   ab n o r m al  co n d itio n   w h er e  it o p er ates b elo w   n o r m a l   th e  s p ee d   ca u s ed   b y   a  r ed u ce d   s y s te m   f r eq u e n c y ,   c u m u lativ e  d a m a g e  co u ld   b e  p r o d u ce d   b y   ex ce s s i v e   v ib r atio n s .   T h er ef o r e,   it  is   r e co m m e n d ed   th at  th e  ti m e  li m it s   g i v en   i n   T ab le   2   s h o u l d   n o t  b e   ex ce ed ed .   Ho w e v er ,   d u r i n g   tr an s ien t   o p er atio n   an d   w it h   a  lo ad   b elo w   n o m in al,   th e   f r eq u en c y   i s   u s u al l y   r ed u ce d   to   9 3 %   o f   r ated   f r eq u en c y   an d   it  ca n   s till   b e  ac ce p ted   w it h o u t  ca u s in g   d a m ag e  eit h er   to   th e  tu r b in e  o r   to   th e  tu r b o   g en er ato r   au x iliar y   lu b r icatio n   an d   co o lin g   s y s te m s   [ 1 ] .           Fig u r e  8 .   A   s i m p li f ied   b lo ck   s t r u ctu r e  o f   t h e  r ela y   w i th   U F a n d   R O C OF lo ad   s h ed d in g   al g o r ith m s       T ab le  2 .   T y p ical  ti m e s   f o r   th e  o p er atio n   o f   tu r b in es ( f u l l lo ad )   %  o f   r a t e d   f r e q u e n c y   a t   f u l l   l o a d     M a x i mu m  p e r mi ssi b l e   t i me   i n   ( m i n )   9 9 . 0   C o n t i n u o u sl y   9 7 . 3   90   9 7 . 0   9 6 . 6   10   1       T h e   L SS s   m u s t  b e  p r o p er ly   co o r d in ated   w i th   all  t h e  eq u ip m en t  o p er atin g   i n   th e  s y s te m .   E s p ec iall y   d u r in g   th e  ti m e  w h er e  t h e  s y s t e m   is   o p er atin g   at  i ts   m ax i m u m   li m it s .   T h e  li m i tatio n s   r elat e  to   th e  o p er atio n   o f   th e  p o w er   p lan t  au x il iar ies.  A  s tu d y   o n   p o w er   p lan t  au x iliar ies  f o r   a  6 0 Hz  n et w o r k   s y s te m   s h o w ed   t h at  th eir   p er f o r m a n ce s   s tar t  to   f all  o f f   an d   p o w er   o u tp u t  d ec r ea s es  at  a  f r eq u en c y   b elo w   5 9 Hz  an d   r ea ch es  a  li m itatio n   co n d itio n   b et w ee n   5 3 Hz  to   5 5 Hz.   T h e  UFLS   s c h e m e  n ee d s   to   p r o v id e  a  m ar g in   wh er e  th e  m a x i m u m   fr eq u en c y   d ec a y   i s   li m ited .   T h is   li m it  i s   co n s id er ed   b ef o r e  th e  eq u ip m e n t  s u c h   a s   t h e  t u r b in e  is   d a m a g ed   o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.