I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8 ,   p p .   5 3 0 ~5 3 7   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 1 . p p 5 3 0 - 5 3 7          530       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   M o th  Fla m O pt i m i z a tion  Metho for Uni fied  Pow er  Q ua lity  Co ndition er  Allo c a tion         M .   L a x m idev i R a m a na ia h M .   Da m o da Reddy   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   E lec tro n ics   E n g in e e rin g ,   S . V.  Un iv e rsity ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   2 8 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   1 2 ,   2 0 1 8     T h is  p a p e in tr o d u c e a   n e w   o p ti m iz a ti o n   m e th o d   t o   d e term in e   th e   o p ti m a a ll o c a ti o n   o f   Un if ied   P o w e Qu a li ty   Co n d it i o n e (U P QC)  i n   t h e   d istri b u t io n   s y ste m s.  UP QC i s a v e rsa ti le Cu sto m   P o w e De v ic e   (CP D) t o   so lv e   p ro b lem s   re late d   to   v o lt a g e   a n d   c u rre n b y   th e   se ries   a n d   sh u n c o m p e n s a to in   th e   d istri b u ti o n   sy ste m s.  T h e   tas k   o f   UP QC  h ig h li g h te d   i n   t h is  p a p e is  th e   re q u ired   lo a d   re a c t iv e   p o w e is  p ro v id e d   b y   b o t h   t h e   se ries   a n d   sh u n t   c o m p e n sa to rs.  T h e   UP QC’s   ste a d y   sta te  c o m p e n sa ti o n   c a p a b il it y   h a g iv e n   a   so lu ti o n   f o p ro v id i n g   re a c ti v e   p o w e c o m p e n sa ti o n   in   larg e   d istri b u t io n   s y ste m s.  T h e   o p ti m iz a ti o n   m e th o d   a d o p ted   is  M o th   F lam e   Op t im iza ti o n   (M F O).  T h e   b e st  lo c a ti o n   a n d   se ries   c o m p e n sa to v o lt a g e   a re   d e ter m in e d   u sin g   M F O.   T h e   v o lt a g e   in jec ted   b y   th e   se ries   c o m p e n sa to a n d   re a c ti v e   p o w e in jec ted   b y   th e   sh u n c o m p e n sa to is  in c o rp o ra ted   in   t h e   lo a d   f lo m e th o d .   T h e   e ffe c ti v e n e s o th e   p ro p o se d   m e th o d   is  v a li d a ted   w it h   sta n d a rd   d istri b u ti o n   sy ste m s.   K ey w o r d :   Mo th   f la m o p ti m izatio n   Un i f ied   p o w er   q u alit y   c o n d itio n er     R ea cti v p o w er   co m p en s atio n   d is tr ib u tio n   s y s te m s   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M.   L ax m id e v i Ra m a n aia h ,   Dep ar te m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   Sri  Ven k ates w ar U n i v er s it y ,   T ir u p ati,   A n d h r P r ad esh - 5 1 7 5 0 2 ,   I n d ia .   E m ail:  m . lax m id e v i @ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Fo r   p r o d u ctiv o p er atio n   o f   th elec tr ic  u tili t y   t h n ec es s ar y   co n d itio n   is   to   o p er ate  th s y s te m   at  it s   m ax i m u m   ef f icie n c y .   T h lo s s es  in   t h s y s te m   ca n   b cu r tailed   b y   m in i m iz in g   th to ta f lo w   o f   r ea ctiv e   p o w er .   R ea cti v p o w er   is   ess e n tial  to   m ai n tai n   t h q u alit y   o f   s u p p l y .   So m o f   t h i n d u s tr i al  lo ad   i m p o s es   o n   th s u p p l y   lar g d e m an d   f o r   r ea ctiv e   p o w er .   He n ce   r ea ctiv p o w er   co m p e n s ato r s   as s u m e   k e y   p ar in   m ee ti n g   th r ea cti v p o w er   n ee d s   o f   t h s y s te m .   T h co m p e n s ato r s   in cl u d s h u n ca p ac ito r s   an d   s e r ies   v o ltag r eg u lato r s .   S h u n ca p ac ito r s   ca n n o cr ea te  v ar iab le  r ea ctiv p o w er   co n s ta n t l y .   Ser ies  v o lta g e   r eg u lato r s   d r iv th e   s o u r ce   to   p r o d u ce   r ea ctiv e   p o w er .   He n ce ,   to   o v er co m t h e s d is ad v an ta g e s   t h s tatic   co m p e n s ato r s   u tili z in g   p o w er   elec tr o n ic  d ev i ce s   ar e m p lo y ed   f o r   ef f ec ti v o p er atio n   o f   th s y s te m .     T h s tatic  co m p en s ato r s   i n cl u d Dis tr ib u ted   Fle x ib le  A lt er n atin g   C u r r en T r an s m is s io n   S y s te m   ( DFAC T S).   T h ese  d ev ices  ca n   p r o v id co n tin u o u s l y   v ar i ab le  r ea ctiv p o w er .   T h m o s g en er all y   u s ed   DF A C T d ev ices  f o r   r ea cti v p o w er   co m p e n s atio n   is   DST A T C OM   [ 1 ]   an d   Un i f i ed   P o w er   Qu a lit y   C o n d itio n er   ( UP QC ) .     UP QC   [ 2 ]   is   d ev ice  w h ic h   c o n s is ts   o f   DVR  a n d   DST A T C OM .   DVR  i s   s er ies  co n n ec ted   d ev ice   w h ic h   h an d le s   all  th v o lta g e   r elate d   p r o b lem s   i n   t h s y s te m .   U n i f ied   P o w er   Q u alit y   C o n d itio n er   [ 2 - 4 ]   h as  th p o ten tial  to   in j ec th n e ce s s ar y   a m o u n o f   r ea ctiv p o w er   in to   th n et w o r k   w h e n   th n et w o r k   is   in   s h o r tag o f   th r ea cti v p o w e r   an d   v ice  v er s a.   An o th er   ad v an tag o f   th is   d ev ice  i s ,   its   o u tp u r ea ctiv p o w er   ca n   b co n tin u o u s l y   v ar ied .   Hen ce ,   th s h o r tag e s   o f   ca p ac ito r s ,   w h ic h   ca n n o m ee th n et w o r k   d e m an d s   a s   r eq u ir ed ,   ar ab o lis h ed .   T h a p p licatio n   o f   UP QC   f o r   t w o   b u s   s y s te m s   a n d   f o r   s e n s iti v l o ad s   to   ad d r ess   th e   p r o b lem s   o f   p o w er   q u alit y   is   p r ac tical   as  d etailed   in   [ 5 - 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       Mo th   F la me  Op timiz a tio n   Meth o d   fo r   Un ified   P o w er  Qu a lity Co n d itio n er …  ( M.  La xmid ev i   R a ma n a i a h )   531   T h m o s co m m o n   cla s s i f ica tio n   o f   UP QC   is   b ased   o n   v o ltag e   co m p en s atio n   m et h o d s .   T h ese   in cl u d UP QC - P   ( ac tiv p o w e r   in j ec tio n ) ,   UP QC - ( r ea cti v p o w er   i n j ec tio n ) ,   UP QC - ( ac tiv a n d   r ea ctiv p o w er   in j ec tio n )   an d   UP QC - VAm i n   ( m in i m u m   ap p a r en p o w er   in j ec tio n ) .   A n o t h er   class if icatio n   is   b ased   o n   th p h y s ical  s tr u ct u r e.   T h ese  in clu d UP QC - R   ( r ig h s h u n t) ,   UP QC - L   ( lef s h u n t) ,   UP QC - I   ( in ter li n e )     UP QC - M C   ( m u lt i - co n v er ter ) ,   UP QC - M ( m o d u lar ) ,   UP Q C - M L   ( m u lti - le v el) ,   UP QC - ( d is tr ib u ted )   an d   UP Q C - DG  ( d is tr ib u ted   g e n er ato r   in teg r atio n ) .     I n   th is   p ap er ,   th ap p licatio n   o f   UP QC   f o r   i m p r o v in g   th v o ltag is   r ea lized   f o r   lar g d is tr ib u tio n   s y s te m   b y   w a y   o f   u til izin g   th s er ies  co m p e n s ato r   i.e .   DVR.  T h p r o b lem   w ith   UP QC   p lace m en h as  b ee n   s o lv ed   b y   n u m er o u s   m et h o d s   as d etailed   in   [ 8 - 12 ].   B o u teb el  et  al.   [ 8 ]   h as  u s ed   th h y b r id   o p tim izat io n   tech n iq u co m b in i n g   d if f er en tial  e v o lu tio n   a n d   P SO  f o r   d eter m i n i n g   t h o p ti m al  s izi n g   a n d   lo ca tio n   o f   t h UP QC   d ev ice  i n   r ad ial  d i s tr ib u tio n   s y s te m s .   Gan g u l y   et  a l.  [ 9 ]   h as  i n tr o d u ce d   th p h ase   an g le  co n tr o m o d el  o f   UP QC   k n o w n   as  UP Q C P A C   to   v alid ate   th co n ce p o f   m ax i m a u tili z atio n   o f   s er ies  in v er ter .   T h s er ies  in v er ter   also   s h ar e s   th l o ad   r ea ctiv p o w er   alo n g   w it h   t h s h u n i n v er ter   in   s tead y   s tate  co n d itio n s ,   lea d in g   to   d ec r ea s in   th r ati n g   o f   s h u n i n v er ter .   A t m R a m   G u p ta  et  al.   [ 1 0 ]   h as  m o d eled   th s h u n co m p e n s ato r   as  th s o u r ce   o f   1   MV A r   r ea ctiv p o w er   an d   b y   a s s u m i n g   th v o lta g at  t h ca n d id ate  b u s   a s   1   p . u .   T h v al u o f   s er ies  r ea cti v p o w er   co m p e n s atio n   i s   ca lcu lated   in   t h s tead y   s ta te.   T h to tal  p o w er   lo s s e s   ar ca lcu lated   b y   p lacin g   t h ac q u ir e d   s ize  o f   UP QC   at   th r esp ec tiv b u s es.  T h b u s   h av i n g   t h m in i m u m   v al u o f   lo s s es  is   s elec ted   as  ca n d i d ate  b u s   f o r   UP QC   in s ta llatio n .   M.   Ho s s ei n i   et. a [ 1 1 ]   h as  d e m o n s tr ated   t h ef f ec tiv e n e s s   o f   UP QC   to   i m p r o v s tead y   s tate  v o ltag e.   S.  A .   T ah er   et. al  [ 1 2 ]   h as  u s ed   Di f f er en tial  E v o lu ti o n   ( DE )   alg o r ith m   to   d ec id th o p ti m al  lo ca tio n   o f   u n if ied   p o w er   q u alit y   co n d itio n er   f o r   d if f er e n lo ad in g   co n d itio n s   a n d   al s o   th s a v i n g s   w it h   UP QC   ar o b tain ed .   DE   r esu lts   ar co m p ar ed   w ith   Ge n etic  Alg o r it h m   ( GA )   a n d   I m m u n A l g o r ith m   ( I A ) .     T h is   p ap er   also   ex p lo r es  th e   ca p ab ilit y   o f   s er ies  a n d   s h u n t   co m p en s a to r   o f   UP QC   to   p a r ticip ate  in   lo ad   r ea ctiv p o w er   co m p e n s atio n   i n   s te ad y   s tate   b y   n e w   Op ti m iza tio n   m et h o d   k n o w n   as   Mo th   Fla m e   Op ti m izatio n   m e th o d .   T h lo s s es  a n d   v o lta g es  f o r   th n et w o r k   ar o b tain ed   w it h   th l o ad   f lo w   m eth o d   d escr ib ed   in   th f o llo w i n g   s ec t io n       2.   RADIA L   DI ST R I B UT I O SYST E M   L O AD  F L O W   L o ad   f lo w   is   a n   i m p o r ta n to o to   ass ess   t h p er f o r m a n ce   o f   th d is tr ib u tio n   s y s te m .   S.  D.   C h ia n g   et. al  [ 1 3 ]   h as d ev elo p ed   d ec o u p led   an d   f ast   d ec o u p led   lo ad   f lo w   m et h o d .   S.  Gh o s h   et  a l.  [ 1 4 ]   h as d ev elo p ed   lo ad   f lo w   m et h o d   b ased   o n   e s ti m atio n   o f   e f f ec t iv r ea a n d   r ea cti v p o w er   lo ad s .   J .   H.   T en g   et. al  [ 1 5 ]   h as   p r o p o s ed   t w o   m atr ices  B u s   I n j ec tio n   to   B r an ch   C u r r en ( B I B C )   an d   B r an ch   C u r r en to   B u s   Vo lta g ( B C B V)   to   s o lv th lo ad   f lo w   eq u at io n s .   Her th ac ti v p o w er   lo ad   an d   r ea ctiv p o w er   lo ad   at  t h m t h   b u s   is   d e n o ted   b     (   )   an d       (   )   r esp ec tiv el y .     (   )   : V o ltag at  th m t h   b u s           : B r an ch   cu r r en t a n d         :   L o ad   cu r r en t       (   ) ,       (   )   ar th r ec eiv in g   en d   n o d v o ltag an d   s e n d in g   en d   n o d v o ltag r esp ec tiv el y .       (   ) ,       (   )   an d         (   )   ar th i m p ed an ce ,   r esis tan ce   an d   r ea ctan ce   f o r   th it h   b r an ch   r esp ec tiv e l y .     C alcu latio n   o f   lo ad   cu r r en ts :         (   )   (     (   )        (   )   (   ) )                   ( 1 )     Fo r m atio n   o f   B I B C   m a tr ix :   B y   ap p l y in g   t h Kir ch h o f f s   C u r r en L a w   to   t h d is tr ib u tio n   n et w o r k ,   B I B C   m atr ix   ca n   b f o r m ed .   C o n s id er   s ix   b u s   n et w o r k   wh ich   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   1.         Fig u r 1 Six   b u s   s y s te m   n e t wo r k   co n f i g u r atio n   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.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   5 3 0     5 3 7   532   T h B I B C   m atr ix ,   w h ic h   g i v e s   th r elatio n   b et w ee n   lo ad   an d   b r an ch   cu r r en t s ,   f o r   Fig u r 1   is   g iv e n   as      [                                       ]               [                                                                                           ]                   [                                       ]             [     ]   [        ] [     ]                   ( 2 )     B us   vol ta ge   is  ob ta i n e b E q ua tion   ( 4 )         (   )       (   )       (   )                 ( 3 )         (   )       (   )       (   )                 ( 4 )     T h er r o r   in   v o ltag i s   ca lcu lat ed .   I f   th er r o r   is   less   th a n   to le r an ce   th e n   th lo ad   f lo w   co n v er g es.   T h p o w er   lo s s e s   in   d is tr ib u t io n   s y s te m   ar g i v en   b y   ( 5 )   an d   ( 6 )                   (     (   ) )         (   )                         ( 5 )                   (     (   ) )         (   )                         ( 6 )     Her n   is   t h to tal  n u m b er   o f   b r an ch es.       3.   UP Q S T RUC T UR E   A   UP QC   a s   th e   co m b i n atio n   o f   s er ies a n d   s h u n t c o m p e n s ato r   is   d is p la y ed   in   Fi g u r 2   [ 3 ] .           Fig u r e   2 .   E q u iv ale n t c ir cu it o f   UP QC       Her       is   th s en d in g   en d   v o ltag e,         is   th s o u r ce   i m p ed an ce ,   P C C   is   th p o n o f   co m m o n   co u p lin g ,          is   th v o ltag in j ec ted   b y   s er ies  co m p en s ato r ,          is   th s h u n co m p e n s ati n g   cu r r en an d         i s   th lo ad   b u s   v o lta g e.   T h s er ies  co m p e n s ato r   g e n er ates  v o ltag a n d   in j ec ts   it  in   s er ies  w it h   th li n n ea r   to   th e   r ec eiv in g   en d   s u c h   t h at  th v o lta g at  th l o ad   s id is   al w a y s   m ai n tai n ed   at  d esire d   v o ltag m a g n i tu d e.   T h n e w   lo ad   b u s   v o ltag         ,   af ter   in j ec tin g   v o lta g b y   t h s er ies  co m p en s ato r   is   ca lcu lated   as  g iv e n   i n   E q u atio n   ( 7 )                                          ( 7 )     T h co m p lex   p o w er   o b tain ed   b y   t h s er ie s   co m p en s ato r   is   o b tain ed   as f o llo w s                                           ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo th   F la me  Op timiz a tio n   Meth o d   fo r   Un ified   P o w er  Qu a lity Co n d itio n er …  ( M.  La xmid ev i   R a ma n a i a h )   533   Her       is   th b r an ch   c u r r en t i n   w h ic h   s er ies co m p e n s ato r   is   i n clu d ed .   T h f u n c tio n   o f   s h u n t c o m p en s ato r   is   to   p r o v id lo ad   VA r   s u p p o r t.   Fig u r 3   s h o w s   t h p h a s o r   d iag r a m   f o r   s er ies v o lta g i n j ec tio n .           Fig u r 3 .   P h aso r   d iag r a m   f o r   s er ies v o ltag i n j ec tio n       T h UP QC   s er ies  co m p en s a t o r   is   m o d eled   as  s o u r ce   o f   r ea an d   r ea ctiv p o w er   w h e r ea s   s h u n t   co m p e n s ato r   is   m o d eled   as  th e   s o u r ce   o f   r ea ctiv p o w er .     W ith   th i n j ec tio n   o f   v o ltag b y   t h s er ies  co m p e n s ato r ,   th e   r ec eiv in g   en d   v o lta g is   ch a n g ed   to         T h r ea ctiv p o w er   to   b in j e cted   is   ca lcu lated   as  g iv e n   i n   E q u atio n   ( 9 ) .                                              ( 9 )             co m p e n s ati n g   cu r r en t a f ter   s e r ies co m p en s a tio n   w h ic h   is   ca l cu lated   as g iv e n   i n   [ 1 6 ] .       4.   M O T H   F L AM E   O P T I M I Z AT I O N   T h in s p ir atio n   o f   t h is   al g o r ith m   [ 1 7 ]   is   th n av ig at io n   m et h o d   o f   m o th s   k n o w n   as  tr an s v er s e   o r ien tatio n .   Mo t h s   f l y   at  n i g h t   u s i n g   t h m o o n li g h t.  B y   k ee p in g   c o n s tan an g le  co n ce r n i n g   t h m o o n ,   m o t h s   f l y   in   s tr aig h li n to   ac h ie v e   th g o al.   T h co n v er g e n ce   o f   m o t h s   i s   to w ar d s   th li g h t.  Si m i lar   to   m o th s ,   f la m es  ar th k e y   ele m e n ts   o f   th is   o p ti m izat io n   b ased   o n   wh ich   t h m o t h s   u p d ate  th eir   p o s itio n s .   Fla m es  ar e   th b est  s o lu tio n s .   I n   ea ch   ite r atio n   th f la m e s   ar s o r ted   b ased   o n   f it n ess .   T h m o t h s   u p d ate  th eir   p o s itio n s   w it h   r esp ec to   th eir   co r r esp o n d in g   f la m e s .   T h p r in cip al  m o th   d ep en d ab l y   u p d ates  its   p o s itio n   co n ce r n i n g   th b est f la m e.   T h n u m b er   o f   f la m es d ec r ea s es a d ap tiv el y   o v er   th co u r s o f   iter atio n s .     4. 1.   A l gori t h m   f o f i nd i ng  t he  L ocat i on an d S e ri es  C o m pensat o r V ol t age  o f  U PQ C     Ste 1 :   I n itialize  th m o t h   p o p u latio n   s ize,   m ax i m u m   iter at io n s ,   d i m e n s io n s   o f   t h s ea r ch   s p ac e,   m in i m u m   an d   m a x i m u m   li m it s   o f   t h m o th   p o s itio n s .     Ste p 2 :   R u n   t h lo ad   f lo w   a n d   f in d   t h r ea l p o w er   lo s s   b ef o r o p tim iza tio n .   Ste 3 :   Gen er ate  r an d o m l y   th m o th   p o s it io n s   o f   t h o r d er   [       ]   w it h i n   th l i m i ts ,   w h er m   d en o tes  t h e   m o th   p o p u latio n   s ize  a n d   n   d en o tes  t h d i m e n s io n .   T h d im en s io n s   ar lo ca tio n ,   r ea an d   i m a g in ar y   p ar o f   s er ies in j ec ted   v o lta g e,   f o r   o n e   UP QC . Hen ce ,   n   i s   ass u m ed   as 3 .     Ste p 4 :   Set th iter at io n   co u n t to   1 .   Ste p 5 :   Fin d   th n u m b er   o f   f la m es  u s i n g   E q u atio n   ( 1 0 ) .     Nu m b er   o f   f la m es            (       )               ( 1 0 )     Her is   th m a x i m u m   n u m b er   o f   f la m es,  m   is   t h cu r r en iter atio n   n u m b er   an d   T   is   th m a x i m u m   n u m b er   o f   iter atio n s .   Ste 6 :   R u n   t h lo ad   f lo w   b y   in j ec tin g   th v o lta g at  th co r r esp o n d in g   lo ca tio n   as  g i v en   i n   E q u atio n   ( 7 )   an d   b y   i n j ec tin g   th r ea cti v p o w e r   as g iv e n   i n   E q u atio n   ( 9 ) .     Ste 7 E v alu ate  t h f itn e s s .   Dis ca r d   th m o th s   w h ich   v io late  th co n s tr ai n th a th v o lta g a th e   co r r esp o n d in g   lo ca tio n   s h o u ld   n o t e x ce ed   1   p . u .   So r t th m o t h s   b ased   o n   f itn e s s   v al u es.    Ste 8 I n it ialize  t h ese   m o t h s   as  f la m es  a n d   f it n ess   v al u e s   as  f la m e   f i tn e s s e s .   I f   c u r r en t   i ter atio n   n u m b er   is   g r ea ter   th an   1   th e n   s o r th m o th s   b ased   o n   f it n es s   v al u e s   o f   th m o t h s   i n   th p r ev io u s   iter atio n   a n d   th 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.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   5 3 0     5 3 7   534   cu r r en iter atio n   an d   a s s i g n   t h ese  to   f la m es.   Select   t h b est   f la m f it n e s s   a n d   i ts   co r r esp o n d in g   f la m e   p o s itio n   k n o w n   as b est  f la m p o s itio n .   Ste p 9 I n itialize      g iv e n   b y   E q u atio n   ( 1 1 )         (     )       (       )                 ( 1 1 )     Ste p 1 0 :   C alcu late  t h d is ta n c o f   th p th   m o t h   f o r   th q th   f la m u s i n g   E q u at io n   ( 1 2 )                                                     ( 1 2 )     Ste p 1 1 Up d ate  th p o s itio n   o f   th m o t h   u s in g   E q u atio n   ( 1 3 )                      (                       )               ( 1 3 )     W h er S=Sp ir al  f u n ct io n . T h Sp ir al  Fu n ctio n   i s   g i v e n   in   E q u atio n   ( 1 4 )     (                       )                           (      )                      ( 1 4 )     W h er     (       )                                ( 1 5 )     b   is   co n s tan w h ic h   d ef in e s   t h s h ap o f   th s p ir al  f u n ct io n   ( lo g ar ith m ic  s p ir al) .   I is   ass u m ed   as  1   in   th is   p ap er .   Ste p 1 2 I n cr ea s th iter atio n   n u m b er .   Ste p 1 3 R ep r is th s tep s   f r o m   5 - 1 2   u n til t h iter atio n s   r ea ch   th eir   m a x i m u m   li m it.   Ste 1 4 Dis p lay   t h b est  f la m f i tn e s s   an d   th co r r esp o n d in g   b est  f la m p o s itio n   w h ich   g iv e s   th e   lo ca tio n   o f   UP QC   an d   v o ltag e   i n j ec ted   b y   t h s er ie s   co m p e n s ato r . P r in th r e s u l ts   f o r   r ea a n d   r ea ctiv i n j ec ted   b y   t h e   s er ies co m p en s ato r   an d   r ea ctiv p o w er   in j ec ted   b y   th s h u n t   co m p e n s ato r .       5.   RE SU L T   T h test   s y s te m s   co n s id er ed   f o r   ch ec k in g   t h ef f ec t iv e n es s   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d   ar 1 0 - b u s ,     34 - b u s   a n d   3 3 - b u s   s y s te m s .   T h lo s s es,  v o lta g p r o f ile,   l o ca tio n   an d   r ea a n d   r ea ctiv e   p o w er   in j ec ted   b y   UP QC   ar d eter m i n ed .     5 . 1 .   R es ult s o f  10 - bu s S ys t e m     10 - b u s   s y s te m   is   2 3   k s y s te m .   T h d ata  o f   th s y s te m   i s   tak e n   f r o m   [ 2 0 ] .   T h r ea a n d   r ea ctiv lo ad   o n   th s y s te m   is   1 2 3 6 8   k W   an d   4 1 8 6   k V A r   r esp ec tiv el y .   6   b u s e s   o u t   o f   1 0   b u s e s   h av u n d er   v o lta g e   p r o b lem .   Fro m   T ab le  1 ,   it  ca n   b co n clu d ed   th at  b u s   7   h a s   t h least  l o s s   in   r ea p o w er   w h ic h   is   5 9 9 . 6 4 5 7   k W .   T h v o ltag to   b i n j ec ted   b y   th s er ies  co m p e n s ato r   is   0 . 0 1 3 4   0 . 3 9 2 9 p . u .   T h v o ltag i m p r o v e m e n i s   f r o m   0 . 8 3 7 5   p . u .   @ b u s   1 0   to   0 . 9 3 7 7   p . u .   @ b u s   1 0   w h ic h   is   s h o w n   in   F ig u r 4 .       T ab le  1 .   R esu lts   o f   1 0   b u s   S y s te m     D e scri p t i o n   W i t h o u t   U P Q C   W i t h   U P Q C         B u s   N o   -   7   T o t a l   r e a l   p o w e r   l o ss   ( k W )   7 8 3 . 7 7 8 5   5 9 9 . 6 4 5 7   T o t a l   r e a c t i v e   p o w e r   l o ss  ( k V A r )   1 0 3 6 . 5   7 9 3 . 8 0 4 6   C o mp l e x   V o l t a g e   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( p . u . )   -   0 . 0 1 3 4   +   . 3 9 2 9 i   R e a l   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( k W )   -   6 0 7 . 5 0   R e a c t i v e   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( k V A r )   -   1 7 5 1 . 6   R e a c t i v e   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   sh u n t   c o mp e n sa t o r   ( k V A r )   -   4 9 9 . 7 6 8 6   M i n i m u m   v o l t a g e   ( p . u . )   0 . 8 3 7 5 @ b u 1 0   0 . 9 3 7 7 @ b u 1 0   N o d e s w i t h   u n d e r   v o l t a g e   p r o b l e m (<0 . 9 5 )   6   2     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       Mo th   F la me  Op timiz a tio n   Meth o d   fo r   Un ified   P o w er  Qu a lity Co n d itio n er …  ( M.  La xmid ev i   R a ma n a i a h )   535       Fig u r 4   Vo ltag P r o f ile  f o r   1 0   b u s   s y s te m   w it h o u t a n d   w i th   co n s id er atio n   o f   UP QC       5 . 2 .   Resul t s   o f   3 4 - bu s   S y s t e m   34 - b u s   s y s te m   is   1 1   k s y s te m .   T h d ata  o f   th s y s te m   i s   tak e n   f r o m   [ 1 8 ] .   T h r ea a n d   r ea ctiv lo ad   o n   th e   s y s te m   i s   4 6 3 6 . 5   k W   an d   2 8 7 3 . 5   k VA r   r esp ec ti v el y .   6   b u s e s   o u o f   3 4   b u s es  h av u n d er   v o lta g e   p r o b lem .       T ab le  2 R esu lts   o f   3 4   b u s   S y s te m   D e scri p t i o n   W i t h o u t   U P Q C   W i t h   U P Q C   B u s   N o   -   26   T o t a l   r e a l   p o w e r   l o ss   ( k W )   2 2 1 . 7 2 3 5   1 4 9 . 5 9 0 1   T o t a l   r e a c t i v e   p o w e r   l o ss  ( k V A r )   6 5 . 1 1 0 0   4 3 . 9 2 7 2   C o mp l e x   V o l t a g e   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( p . u . )   -   0 . 3 0 2 1 i   R e a l   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( k W )   -   3 0 2 . 7 5   R e a c t i v e   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( k V A r )   -   2 3 . 4 1 2   R e a c t i v e   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   sh u n t   c o mp e n sa t o r   ( k V A r )   -   1 1 6 3 . 1   M i n i m u m   v o l t a g e   ( p . u . )   0 . 9 4 1 7   @ b u 2 7   0 . 9 5 6 3 @   b u 2 5   N o d e s w i t h   u n d e r   v o l t a g e   p r o b l e m (<0 . 9 5 )   6   0       Fro m   T ab le  2 ,   it  ca n   b co n clu d ed   th at  b u s   2 6   h a s   th lea s lo s s   in   r ea p o w er   w h ic h   is   1 4 9 . 5 9 0 1 k W .   T h v o ltag to   b i n j ec ted   b y   th s er ies  co m p e n s ato r   is   0 . 0 0 0 0   0 . 3 0 2 1 p . u .   T h v o ltag i m p r o v e m e n i s   f r o m   0 . 9 4 1 7   p . u .   @ b u s   2 7   to   0 . 9 5 6 3   p . u .   @ b u s   2 5   w h ic h   is   s h o w n   in   F ig u r 5 .           Fig u r 5 .   Vo ltag P r o f ile  f o r   3 4   b u s   s y s te m   w it h o u t a n d   w i th   co n s id er atio n   o f   UP QC       5 . 3 .   Resul t s   o f   3 3 - bu s   s y s t e m   33 - b u s   s y s te m   is   a   1 2 . 6 6   k s y s te m .   T h d ata  o f   t h s y s te m   is   ta k en   f r o m   [ 1 9 ] .   T h r ea l a n d   r ea ctiv lo ad   o n   th s y s te m   is   3 7 1 5   k W   an d   2 3 0 0   k VA r   r esp ec ti v e l y .   2 1   b u s es   o u o f   3 3   b u s es   h av u n d er   v o lt a g p r o b lem .   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.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   5 3 0     5 3 7   536   T ab le  3 R esu lts   o f   3 3   b u s   S y s te m   D e scri p t i o n   W i t h o u t   U P Q C   W i t h   U P Q C   B u s   N o   -   31   T o t a l   r e a l   p o w e r   l o ss (k W )   2 0 2 . 6 7 7 1   1 2 3 . 4 2 3 7   T o t a l   r e a c t i v e   p o w e r   l o ss  ( k V A r )   1 3 5 . 1 4 1   8 3 . 6 2 9 8   C o mp l e x   V o l t a g e   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( p . u . )   -   0 . 3 0 8 0 i   R e a l   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( k W )   -   2 5 6 . 3 9   R e a c t i v e   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   se r i e s c o mp e n sa t o r   ( k V A r )   -   5 9 . 2 4 1   R e a c t i v e   p o w e r   i n j e c t e d   b y   t h e   sh u n t   c o mp e n s a t o r   ( k V A r )   -   9 5 4 . 2 6 8 5   M i n i m u m   v o l t a g e   ( p . u . )   0 . 9 1 3 1 @ b u 1 8   0 . 9 2 7 3   @ b u 1 8   N o d e s w i t h   u n d e r   v o l t a g e   p r o b l e m (<0 . 9 5 )   21   10       Fro m   T ab le  3 ,   it  ca n   b co n c lu d ed   th at   b u s   3 1   h a s   t h lea s lo s s   i n   r ea p o w er   w h ich   is   1 2 3 . 4 2 3 7   k W .   T h v o ltag to   b i n j ec ted   b y   t h s er ies  co m p e n s ato r   is   0 . 0 0 0 0   0 . 3 0 8 0 p . u .   T h v o ltag i m p r o v e m en t   is   f r o m   0 . 9 1 3 1   p . u .   @ b u s   1 8   to   0 . 9 2 7 3   p . u .   @ b u s   1 8   w h ic h   is   s h o w n   i n   Fi g u r 6 .           Fig u r 6 .   Vo ltag p r o f ile  w it h o u t a n d   w it h   co n s id er atio n   o f   UP QC   in   3 3   b u s   s y s te m       T ab le   4   s h o w s   t h co m p ar is o n   o f   UP QC   p lace m en r es u lts   f o r   3 3 - b u s   d is tr ib u tio n   s y s te m .   T h m et h o d   p r o p o s ed   in   R ef er e n ce   [ 1 2 ]   is   Dif f er en t ial  E v o l u tio n   o p ti m izatio n   m et h o d .   T h co r r esp o n d in g   r ed u ctio n   in   r ea p o w er   lo s s   i s   2 5 . 8 4   %.  T h m et h o d   p r o p o s ed   in   R e f er en ce   [ 1 0 ]   is   b ased   o n   p lace m e n o f   UP QC   at  ea ch   an d   ev er y   b u s   i n   th d is tr ib u t io n   s y s te m   an d   o b tain i n g   th r ea p o w er   lo s s e s .   T h e   r e d u ctio n   in   r ea l p o w er   lo s s es i s   2 7 . 9 9   %.  T h m e th o d   p r o p o s ed   in   th is   p ap er   is   p lace m en t o f   UP QC   b y   u s i n g   Mo th   F la m e   Op ti m izatio n   m e th o d .   T h r ed u ctio n   i n   r ea l p o w er   lo s s e s   is   3 9 . 1 0 %.       T ab le  4 R esu lts   o f   3 3   b u s   S y s te m   D e scri p t i o n   R e f   [ 1 2 ]   R e f   [ 10 ]   P r o p o se d   me t h o d   O p t i mal   l o c a t i o n   29   30   31   R e a l   p o w e r   l o ss   ( k W )   1 5 0 . 3   1 5 1 . 9 4   1 2 3 . 4 2 3 7   M i n i m u m   v o l t a g e   ( p . u . )   -   0 . 9 1 7 7   0 . 9 2 7 3   R e a l   P o w e r   L o ss re d u c t i o n   ( %)   2 5 . 8 4   2 7 . 9 9   3 9 . 1 0     S i z e   o f   sh u n t   c o mp e n s a t o r                                                                                                                       S i z e   o f   se r i e s c o mp e n sa t o r                                     9 1 4 . 1   k V A r     0 . 0 0 1 5   k V A r     1 0 0 0   k V A r     3 8 5 . 4 4   k V A r   9 5 4 . 2 6 8 5   k V A r     2 5 6 . 3 9 + j 5 9 . 2 4 1   k V A       6.   CO NCLU SI O N   A   n e w   o p ti m izatio n   m eth o d   k n o w n   as   Mo th   Fla m Op ti m izatio n   m et h o d   is   u s ed   to   d et er m in e   th e   o p tim a allo ca tio n   o f   Un i f ie d   Po w er   Qu a lit y   C o n d itio n er   in   th d is tr ib u tio n   s y s te m .   UP QC s   s er ies   co m p e n s ato r   p r o v id es  b o th   r ea an d   r ea ctiv p o w er   an d   s h u n co m p en s ato r   p r o v id es  th r eq u ir ed   lo ad   r ea ctiv p o w er .   T h is   f u n ctio n alit y   o f   UP QC   allo w s   th s er ies  co m p e n s ato r   to   ta k p ar in   r ea cti v p o w er   co m p e n s at io n .   T h b est lo ca tio n   an d   co m p lex   v o lta g in j ec t ed   b y   s er ies co m p en s ato r   o f   U P QC   is   o b tain ed   b y   u s i n g   MFO.   MFO   h as  s tr o n g   co n v er g e n ce   c h ar ac ter is tics   f o r   s o lv in g   t h p r o b lem   o f   UP Q C   p lace m e n t.  T h 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       Mo th   F la me  Op timiz a tio n   Meth o d   fo r   Un ified   P o w er  Qu a lity Co n d itio n er …  ( M.  La xmid ev i   R a ma n a i a h )   537   r esu lt s   p r o v th ef f ec ti v en e s s   o f   th p r o p o s ed   m et h o d   to   r ed u ce   r ea p o w er   lo s s e s   an d   im p r o v th v o lta g e   p r o f ile.   C o m p ar ativ r es u lt s   d e m o n s tr ate  th e f f ec ti v en e s s   o f   th p r o p o s ed   m e th o d .       RE F E R E NC E S     [1 ]   A .   R.   G u p ta ,   e a l. ,   Op ti ma D - S T AT COM   Pl a c e me n in   R a d ia Distrib u ti o n   S y ste Ba se d   o n   P o we L o ss   In d e x   Ap p ro a c h ,   I n tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   En e rg y ,   P o w e a n d   En v i ro n m e n t:   T o w a rd S u sta in a b le  G ro w th   (ICE P E )   2 0 1 5 ,   p p . 1 - 5 .   d o i :1 0 . 1 1 5 5 /2 0 1 2 / 8 3 8 6 2 9   [2 ]   V .   Kh a d k ik a r ,   e a l. En h a n c i n g   El e c tri c   P o w e Qu a li t y   Us in g   UP QC:  A   Co m p re h e n siv e   O v e rv ie w ,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Po we r E lec tro n i c s ,   v o l.   2 7 ,   p p .   2 2 8 4 2 2 9 7 ,   2 0 1 2 .   [3 ]   V .   Kh a d k ik a r ,   e a l. ,   Co n c e p tu a S tu d y   o Un if ied   Po we Qu a l it y   Co n d it io n e ( UPQC) ,”   2 0 0 6   IEE In tern a ti o n a l   S y m p o siu m   o n   In d u strial  El e c tro n ics , M o n trea l,   Qu e b e c , 2 0 0 6   [4 ]   V .   Kh a d k ik a r ,   e a l. , U P QC - S :   A   n o v e c o n c e p o f   sim u lt a n e o u v o lt a g e   sa g /s w e ll   a n d   lo a d   re a c ti v e   p o we c o m p e n sa ti o n u ti li z i n g   se ries   in v e rter  o f   UP QC,”   IEE T ra n s a c ti o n o n   Po we El e c tro n ics ,   v o l.   2 6 ,   p p .   2 4 1 4 2 4 2 5 ,   2 0 1 1 .   [5 ]   K.Ra m a li n g e s w a r a   Ra o ,   e t   a l. ,   Im p ro v e m e n o f   P o w e Qu a li ty   u sin g   F u z z y   L o g ic   Co n tro ll e In   G rid   Co n n e c ted   P h o t o v o lt a ic  Ce ll   Us in g   UP QC ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS ) ,   v o l.   5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 0 1 - 1 1 1 ,   2 0 1 4 .   [6 ]   K.  S a T e ja,  e a l. ,   P o w e Qu a li ty   I m p ro v e m e n Us in g   Cu sto m   P o w e D e v ic e in   S q u irrel  Ca g e   In d u c ti o n   G e n e r a to W in d   F a rm   to   W e a k - G rid   Co n n e c ti o n   b y   u sin g   Ne u ro - f u z z y   Co n tro l ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ) ,   v o l .   5 ,   n o .   4 ,   p p .   4 7 7 - 4 8 5 ,   2 0 1 5 .   [7 ]   R.   S a ra v a n a n ,   e a l . ,   Ne u ro   F u z z y   B a se d   Un if ied   P o w e Qu a li t y   Co n d it io n e f o P o w e Qu a li t y   I m p ro v e m e n F e d   In d u c ti o n   M o to r   Driv e ,   IAE S   I n t e rn a ti o n a l   J o u r n a l   o f   Arti fi c i a In telli g e n c e   ( IJ - AI)   ,   v o l.   4 ,   n o .   1 , p p .   1 - 7 ,   2 0 1 5 .   [8 ]   M . Bo u teb e l e a l . Op ti m a S tea d y   S tate   Op e ra ti o n   o f   Un if ied   P o w e Qu a li t y   Co n d it i o n e f o P o w e L o ss e Re d u c ti o n   a n d   V o l tag e   Re g u latio n   Im p ro v e m e n t,   J o u rn a o f   El e c t ric a En g in e e rin g ,   v o l .   1 4 ,   p p . 1 1 4 - 1 2 1 ,   2 0 1 4 .   [9 ]   S .   G a n g u ly ,   e a l. Un if ied   p o w e q u a li ty   c o n d it io n e a ll o c a ti o n   f o re a c ti v e   p o w e c o m p e n s a ti o n   o f   ra d ia l   d istri b u ti o n   n e tw o rk s, ”  IET   Ge n e ra ti o n ,   T r a n sm issio n   a n d   Distrib u ti o n ,   v o l .   8 ,   p p .   1 4 1 8 1 4 2 9 ,   2 0 1 4 .   [1 0 ]   A .   R.   G u p ta ,   e a l. P e rf o r m a n c e   A n a l y sis  o f   R a d ial  Distrib u ti o n   S y ste m s   w it h   UP QC  a n d   D - S TAT COM,   J o u rn a o In sti tu ti o n   o f   En g in e e r s,  In d i a   S e r.  B ,   p p . 1 - 8 ,   2 0 1 6 .     [1 1 ]   M .   Ho ss e in i ,   e a l. M o d e li n g   o f   u n if ied   p o w e q u a li ty   c o n d it io n e (UP QC)  i n   d istri b u ti o n   sy ste m lo a d   f lo w ,   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l.   5 0 ,   p p .   1 5 7 8 1 5 8 5 ,   2 0 0 9 .   [1 2 ]   S .   A .   T a h e r ,   e a l. Op ti m a L o c a ti o n   a n d   S izin g   o f   UP QC  in   Dis tri b u t io n   Ne tw o rk Us in g   Diff e r e n ti a Ev o l u ti o n   A l g o rit h m ,   M a th e ma ti c a Pro b le ms   in   e n g in e e rin g ,   v o l. 2 0 1 2 ,   p p . 1 - 2 0 ,   2 0 1 2 .     [1 3 ]   H.  D.  Ch ian g ,   e a l. A   d e c o u p l e d   lo a d   f lo w - m e th o d   f o d istr ib u ti o n   p o w e n e tw o rk s:   A lg o rit h m s,  a n a ly sis  a n d   c o n v e rg e n c e   stu d y ,   El e c tric P o w e r a n d   En e rg y   S y ste ms ,   v o l.   1 3 ,   p p .   1 3 0 1 3 8 ,   1 9 9 1 .   [1 4 ]   S .   G h o sh ,   e a l. M e t h o d   f o l o a d   so l u ti o n   o f   ra d ial  d istri b u ti o n   n e tw o rk s ,   IEE   Pro c e e d i n g o n   Ge n e ra t io n ,   T ra n sm issio n   a n d   Distrib u ti o n ,   v o l.   1 4 6 ,   p p .   6 4 1 6 4 8 ,   1 9 9 9 .   [1 5 ]   J.  H.  T e n g ,   e a l. A   d irec a p p r o a c h   f o d istri b u ti o n   sy ste m   lo a d   f lo w   so lu ti o n s,”  IEE E   T r a n sa c ti o n o n   Po we r   De li v e ry ,   v o l.   1 8 ,   p p .   8 8 2 8 8 7 ,   2 0 0 3 .   [1 6 ]   M . H.Ha q u e ,   e a l. ,   C a p a c it o p la c e me n in   r a d i a d istri b u ti o n   sy ste ms   fo lo ss   re d u c ti o n ,   IE P r o c e e d in g s - G e n e r a ti o n   T ra n sm issio n ,   Distrib u ti o n ,   v o l .   1 4 6 ,   p p . 5 0 1 - 5 0 5 ,   1 9 9 9 .   [1 7 ]   S .   M irj a li li ,   e a l. M o t h - f la m e   o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m n o v e n a tu re - in s p ired   h e u r isti c   p a ra d ig m ,   Kn o wled g e - Ba se d   S y ste ms ,   v o l.   8 9 ,   p p .   2 2 8 2 4 9 ,   2 0 1 5 .   [1 8 ]   M .   Ch is ,   e a l. ,   C a p a c i to p la c e me n in   d istrib u ti o n   sy ste ms   u sin g   h e u ristic  se a rc h   str a teg ies ,   IE p ro c e e d i n g s   o n   G e n e ra ti o n ,   T ra n s m issio n   a n d   Distrib u ti o n ,   v o l.   1 4 4 ,   p p .   2 2 5 - 2 3 0 ,   M a y   1 9 9 7 .   [1 9 ]   M . E.   Ba ra n   ,   e a l. Ne tw o rk   re c o n f ig u ra ti o n   i n   d istri b u t io n   sy ste m f o lo ss   re d u c ti o n   a n d   lo a d   b a lan c in g ,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Po we r De li v e ry ,   v o 4   n o . 1 ,   p p .   1 4 0 1 - 1 4 0 7 ,   1 9 8 9 .   [2 0 ]   C. T .   S u ,   e a l . ,     Op ti m a Ca p a c it o P lac e m e n in   Distrib u ti o n   S y st e m E m p lo y in g   A n Co lo n y   S e a r c h   A lg o rit h m ,   El e c tric P o we r Co mp o n e n ts  a n d   S y ste ms ,   v o l.   3 3 ,     p p .   9 3 1 - 9 4 6 ,   2 0 0 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.