I n t ern a t i o n a l   J o u rn a l   o f   A d v a n ces   i n   A p p l i ed   S ci en ces   ( I J A A S )   V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S ep t em b er   201 8 ,   p p .   22 6 ~ 23 2   I S S N 225 2 - 88 14 ,   D O I 10. 115 91 /ij a a s . v7 . i 3 . p p 22 6 - 2 32             2 26       Jo u r n al   h om e pa ge h t t p : / / i a e s co r e . c o m/ o n l i n e / i n d e x . p h p / I J A A S   C os t   A l l oc at i on  of  R e a ct i ve   P o w e U s i n g M at ri x  M et h od o l og i n   T r a ns mi s s i o n N et w or k         G a ur a v   G up t a ,   M a ni s h a   D ube y ,   A n o o p   A y r a   D e pa rt m e nt  o El e ct r i ca l   E ngi n e e ri ng,   M au l an a A zad   N a tio n a Ins t i t ut e  of  T e c hnol og y Bhopa l ,  Ind i a       A rt i cl I n f o     A BS TR A C   Ar t i c l e   h i s t o r y :   R ecei v ed   No 2 3,   2 017   R e v is e d   Ma r   20 ,  20 18   A c c e p te d   Ma 1 5,   2 018       In t he  d e re gul a t e d m a rke t  e nv i ronm e nt  a s  ge ne ra t i on,   t ra ns m i s s i on a nd  di s t ri but i on  a re  s e pa ra t e   e nt i t i e s ;   re a c t i ve  pow e r f l ow  i n t ra ns m i s s i on l i ne s  i s   a  que s t i on  of gr e a t   i m por t an c e.   D u e t o  i n d u ct i v e  l o ad   ch ar act er i s t i c , r e ac t i v e   pow e r i s  i nhe re nt l y  f l ow i ng i n t ra ns m i s s i on l i ne .  H e nc e  unde re s t ruc t ur e d   m a rke t  t h i s  re a c t i v e  pow e a l l oc a t i on i s  ne c e s s a r y .  In t h i s  w ork a ut hor s   pre s e nt s  a  pow e r fl ow  t ra c i ng b a s e d a l l o c a t i on m e t hod  for r e a c t i v e  pow e r t o   l oa ds .  MVAr - m i l e  m e t hod i s  us e d for a l l o c a t i o n of re a c t i ve  po w e r c os t .  A   s a m pl e  6 bus  a nd IE E E  14 bus  s y s t e m  i s  us e d fo r s how i ng t he  fe a s i bi l i t y  of   de ve l op e d m e t h od.   Ke y wo r d s :   K i rc h h o f m a t ri x     R eact i v p o w e r   a l l o c a t i o n   T ra c i n g  o f re a ct i v p o w er  f l o w   p r i c i n g   o f   e l e c t r i c i t y   Copy r i ght  ©  201 8 Ins t i t ut e  o f   A d v anc e d  E ngi n e e r i ng and S c i e nc e .     A l l  ri g h t s re se rv e d .   C or r e s po n di n A u t h or :   G a u ra v   G u p t a ,     D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l     E n g i n e e r i n g ,   M a ul a na   A z a Na t i ona l   I ns t i t ut e   o f   T e c h nol ogy ,   B h op a l,   Ma d hya   P r a d e s h,   I nd ia .   E m a i l :   g a u r a v m i t s @ g m a i l . c o m       1.   I N T R O D U C T I O N     A  f a i r  t r a n s m i s s i on p r i c i n g m e t ho dol ogy  s h oul d r e c ove r  a l l  t he  c os t  of  t he  t r a ns m i s s i on s y s t e m  a nd  pr o vi de   pr of i t  t o t he  t r a ns m i s s i on ut i l i t y.  S o m a ny  m e t ho dol ogi e s   ha ve   de ve l o pe i pa s t  y e a r s  f or   t r a n s m i s s i o n   c o s t   a l l o c a t i o n   i n   t r a n s m i s s i o n   s y s t e m .   T he  a c t i ve  p o w e r   pr od uc t i o n c a pa bi l i t y  of  ge ne r a t or  w i l l  r e duc e d d ue  t m or e  r eac t i v e p o w er .   H e nc e ,   pr o vi s i on of   p r i c i n g of  r e a c t i ve   po w e r  be c om e s   a n im por t a nt  i s s ue  t o be  a d dr e s s e d i e l e c t r i c i t y   m ar k et   as   s i m i l ar   t o   r eal   p o w er   p r i ci n g   [ 1 ].   T he   v ol t a ge   of  t he  s y s t e m   m us t  be  c o nt r ol l e d a s  a n  c om po ne nt   o f   r eact i v p o w e r   s u p p o r t s   s o ,   the   r e l i a b i l i t y   c a a c hi e ve b ut   m or e   pr i c i n opt i o ns   r e q ui r e d ue   t un r e c ove r e obt a i ne d c os t    wi t h i nc l u s i o of  c a pi t a l  c os t  u n de r  s c h e m e  pr op os e d i n   [ 2] .   R eact i v e p o w e r   t r a n s a c t i o n   de pe n ds  o n i n de f i ni t e  s ou r c e s  s uc h a s   su s cep t an ce  o f  l i n e,  cap aci t o r  b an k s  r at i n g ,  g en e r at o r  ca p aci t y ,   i ns t a l l e F AC T   de vi c e s   c a pa c i t y   a nd  s o w hi l e   r e a l   p ow e r   f l o w s   de pe n ds   o n   s o u r ce  a n d   d i r ect i o n ,   R eact i v e   po w e r  f l o w i s  c ont i n uo us l y  c ha n gi n g d ue   t o va r i a bl e  s y s t e m  ope r a t i ng  c on di t i on .   F u r t he r   t r a ns m i s s ion of   r e a c t i ve  p ow e r  doe s   not  c a r r y  ove r  l o nge r  di s t a nc e s  be c a us e  i t  ne e de d t f ul f i l l  l oc a l  r e q ui r e m e nt s .   So   w h i l e   l o c a t i n g  r eact i v e s i n k s ,  s o u r c es  o f  r eact i v p o w e r   i d en t i f i cat i o n  b ecam e   a b i g  ch al l en g e.  T h s ch em e b as ed   on  pr opo r tiona l s h a r ing   pr i nc i pa l   [3 - 4]  o f f e r  a n e f f e c t ua l  c om put a t i ona l  t o ol   b ut  t ha t  c onc e pt  ne i t he r   di s c o ve r a bl e   n or   ve r i f i a bl e  f or  l os s  a l l oc a t i on .   P o w e r f ac t o r   b as ed  r eac t i v e p o w e r  co s t i n g  m et h o d s  ar e i n   t r a d i t i o n a l   u s e  b u t  t h e s e   m e t h o d s   ar i na p pr o pr ia te   fo t h e  re s t ru c t u re d  p o w e r s y s t e m s ,  b ecau s e   th e s ep ar at el y  ch ar g ed  t h e c o s t  o f  r eact i v e p o w e r  s u p p o r t .   I a ddi t i o n,   t h e  t a r i f f  i n   c ur r e nt   s cen ar i o  o n l y  c ons i de r   l o cal  ch ar g es   a nd c o ns um pt i on   o r eact i v e  p o w er  cal c u l at e d  w i t h   r es p e ct   t o   t hos e  v a r i a bl e s  w hi c h d n o t   j udg e  th e   c o m p l e t e   c us t om e r s  us a ge   [3 - 6 ].   R el at i v e el ect r i cal  d i s t an ce  ( R E D )  i d ea  f o r  t r an s m i s s i o n   ch ar g a l l o c a t i o n   ba s e o n no da l  pr i c i ng  m e t hod i nf l ue nc e s  t he   ope r a t i o n c o n d i t i on a n d s y s t e m  va r i a bl e  h a s  be e di s c us s e i n [ 7 ] .   T h e  m a j o r i t y   of  t he  a bo ve  r e f e r r e d s ol ut i o ns  [ 3 - 7]  s h ow   t h a t   t r a ns m i s s i on us a ge  c ha r ge   a l s o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14     Co s t   A l l o c a t i o n   o f  R e a c t i v e   P o we r   U s i n g   M a t r i x   M e t h o d o l o g y   i n   T r a n s m i s s i o n   Ne t wo r k   ( Gau r av   G u pt a )   2 27   ha vi ng c os t   of  l os s e s  i n t r a n s m i s s i on l i ne   a s   i n f or m  of   t he i r   i n t e g r a l  p a r t  s o i t  d oe s   not   r e q ui r e d s e pa r a t e   cal cu l at i o n .  T h e n o n - a c c e p t a b i l i t y  o f  t h e s e   m e t h o d s  i s   d u e  t o  t h e  l o n g  c o m p u t a t i o n a l  t i m e  a n d  n o n l i n e a r i t y   t owa r ds  c o nve r ge nc e .   T h e Z - b us  m a t r i x a nd m odi f i e d   Y - bus  m a t r i x m e t hods  t r e a t e d a s   ci r cu i t - b as ed   a l l o c a t i o n  m e t h o d s,   a l l  t he  c om put a t i on i n t he s e   m e t hods  a r e  ba s e d o a d m i t t a n c e  m a t r i x   t o   s ol ve d po w e r   f low   [8 ],   [ 9] . T he  c os t  a l l oc a t i on t o w a r ds  l i ne  l os s e s   ba s e d o n c om pl e po w e r  i n j e ct i o n  h as   b ee n  ad d r es s ed   i n  [1 0 ] .  T h e  v i rt u a l  fl o w m e t h o d o l o g y  fo r a s s e s s m e n t  o f fl o w   o f re a c t i ve   po we r  i n t r a ns m i s s i on ne t w o r k d u e   t di f f e r e nt   s o u r c e s   a n pa r t i c ul a r   l oa i n v ol ve m e nt   wi t c ons i de r a t i o of   c ou nt e r   a n l o op  f l o ws   w i t ho ut   a ny   d i f f i c u l t y  h as   b een  ad d r es s e d  i n  [ 1 1 ] .  F l o w   o f  el ect r i cal  p o w e r   b as ed  o n  t r aci n g  a p p r o ach  s h o w s  t h ei r   i m p or t a nc e   d u e   t i t s   e xpl a na t or y   a n c om pr e he n s i bi l i t y   i t r a ns m i s s i on  n e t wo r pr oc e s s .   m e t hod  ba s e o t r aci n g   o f  el ect r i cal  p o w er   h a s  b een   r ep o r t ed  i n   [1 2 ],  [1 3 ]  wh i c h ,   ha vi ng  a s s um pt i on t ha t  out f l o w a nd i nf l ow   on  n ode s  a r e   p r o p or t i o na l l y  s ha r e d.  T hi s  p e r m it s  one  t o ut l i ne  p owe r  f l ow i n m e s he d s t r uc t u r e .    A  t r a c i n g   ba s e d r e a c t i ve   po w e r  f l o w i s  r e p or t e d by  B i a l e k wi t h u p w a r d a nd  do w n w a r d l o oki ng  pr i nc i pl e .  T he  up w a r d   l oo ki n g p r i nc i pl e  l oo k a t  t h e  ba l a nc i n g o f  i nc om i ng f l o ws  t o w a r ds  t h e  no de s  a nd t he  d o w n w a r d l oo ki n pr i nc i pl e  l oo a t  t he  ba l a nc i n g of   out goi ng  f l o w s  f r om  t he  no de s  ,  t he n c om put e  t he  po w e r   s p r e a d a m ong  di f f e r e nt  l oa ds  [ 1 5] . P ow e r  f l ow t r a c i n g m e t ho ds  d om i na t e   m a r gi na l  pa r t i c i pa t i on m e tho d a s  t he r e  i s  f ul l   r e c ov e r of  c os t b y tr a c ing   f lo w   [1 6 ] .   I t  a l s de pe n ds   on  t he   Ki r c h h of f  c ur r e nt  l a ws  a n d e a s y  t o  i m ple m e nt s   on l a r ge r   po w e r  s y s t e m s .  M or e ove r  i t  ha s  ve r y  l e s s  vol a t i l i ty  a s  c o m pa r e t m a r gi na l  pa r t i c i pa t i on m e tho ds .   I t  a l s p r o vi de s  u ni f or m i t y  a nd  f a i r ne s s  i n   c ha r ge  a l l oc a t i on  d ue  t de pe nd s  on   a c t ua l  us a ge  of  s y s t e m   [ 17] .   T he  l oc a t i o na l   m a r gi na l   pr i c i ng  f o r  c on ge s t i on c os t  wi t F AC T  c ont r ol l e r  by   r e a l  p o we r   r e s c he d ul i ng  f or   po ol  ba s e d t r a ns a c t i o n ha s   b e e n di s c us s e i n [ 1 8] .  De t e r m i na t i on of   ge ne r a t or  c ont r i b ut i on c a n be   u s e d f or   c on ge s t i o m a na ge m e nt  a s   pr op os e i [ 1 9] .     I t hi s   pa pe r   r eact i v p o w er   f l o w   al l o cat i o n   m et h o d   ha s   b e e p r op os e d .  A f t er   al l o cat i o n   o f  r eact i v po w e r ,   t he   t ot a l   c os t   t be   r e c ove r e f r om   i ndi vi d ua l   pa r t i c i pa nt   t o wa r ds   t r a ns a c t i o o f   r e a c t i v e   p o w e r   i s   a ls al l o cat ed   t o   d i f f e r e n t   p a r t i c i p a n t .   F o r   a l l o c a t i o n   p o w e r   f l o w   t r a c i n g   t e c h n i q u e   i s   u s e d   w h i l e   f o r   c o s t   a l l o c a t i o n   MV A r - M i l e   m e t h o d   i u se d .   R e su l t a r e   sh o w n   f o r   6   b u s y st e m   a n d   I EE 1 4   b u sy st e m .       2.   D EV ELO P E D   M ETH O D O LO G Y   2 . 1 .     M o d el   f o R e a ct i v P o w er  F l o w   A l l o c a t i o n   T he  e l e c t r i c a l  po we r  s y s t e m   ne t w or k c ons i s t s  wi t h di f f e r e nt  c om pone nt   s o t he i r   be ha vi or s  t owa r d s   t r a c i ng  of   po we r  f l ow   be c om e   t opol o gi c a l ,  s o p owe r  f l ow by  t r a c i n g t he o r y  i s  ba s e d o n t r ue   f l ow s  i n   t r a n s m i s s i o n  s y s t e m  w i t h  c o n s i d e r a t i o n  o f  p r o p o r t i o n a l   s ha r i ng  p r i nc i pl e .  I t   ha ndl e s  t he  c om m on i s s ue   r e ga r di ng  di s t r i but i o o f   V A R   ( r e a c t i ve   po we r )   f l ow s   i a   m e s he s y s t e m   [ 12 - 1 4 ] .   T o   d e t e r m i n e   e l e c t r i c i t y   a t   t he  n ode s ,  t h e  no da l  p ow e r  f l o w ba s e on t r a c i ng  w h i c h ge ne r a l l y  us e  i m pl e m e nt a t i on of  t he  K C L   (K i r c h h o ff ’s   c u r re n t   l a w) .   T de t e r m i ne  t he  c o r r e l a t i o n  i n c on j unc t i o wi t h i nc om ing  a n o ut g oi ng  f l o ws  t he   pr o po r t i ona l   s ha r i ng a nd  n oda l  m e t hod i s  a do pt .  He nc e  t hi s  pr i nc i pl e  i s  s im i l a r  f or  t he  va l i da t i o n o f  t r ue  p o w e r  a n d   r e a c t i ve   po w e r  f l ows .  T he   m ode l  pr o p os e d a nd  i m pl e m e nt e d i n t hi s   pa pe r  c o ns i de r e ne t w or k  i s  a s   l o ssl e ss  [ 1 5 ] ,   [ 16] .   L e t   ln   =   1 . . . . . . . . e     s h o w s  e n t i r e  t r a n s m i s s i o n  l i n e  i n  t h e  p o w e r  s y s t e m  s t r u c t u r e d ,   G n   =   1 . . . . . . . . g   i e nt i r e   qua nt i t y  of  ge n e r a t i n g  u n i t s  a n d   D = 1 . . . . . . d   i s  t he  e nt i r e  q ua nt i t y  of   us e r s   i n t he  s t r uc t ur e .  A ga i n   P GG = d i a g   ( P G1 , P G2 , . , P Gg   )   r e p r es e n t s   g en er at i o n   i di a g ona l   m a t r i x.   T hus   f r om   [ 1 6 ]       U = K m 1 P L                   ( 1)     U T P GG = ( P G ) T   or     P G = P GG U               ( 2)     B y   c om bi ni ng  e qua t i o ( 1)   a n ( 2 )     P G = P GG K m 1 P L                   ( 3)     O bt a i ne m a t r i x   P GG K m 1   i s   cal l ed   g en er at i o n   p r o d u ct i o n   m a t r i x .   T h e   ge ne r a t i o p r od uc t i o m a t r ix  i s   i n d i c a t e d   b y   G P M = t ij , i . e . ,   Wh e re ,     GP M = P GG K m 1                   ( 4)     R i j = t ij R Lj                   (5 )     H e re   t ij R Lj   r ep r es en t   t h r eact i v f l o w   c o nt r i but i o of   ge ne r a t or   s i t ua t e a t   bu s     t t he   l oa a t   bus   j .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN 2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e pt e m be r   2 0 18 :     226     2 32   2 28   R eact i v p o w e r   al l o cat ed   t o  g en er at o r   p l ace d   a bu s     s h a r t h l i n s b   ca n  b cal cu l at e b y,     RP i s b = t is r f s b                 ( 6)     T o bt a i ni n t he   c ont r i b ut i on   o f   r e a c t i v e   po we r   by   l oa ds   s i m i l a r   pr oc e d ur e   i s   r e pe a t .   W he r e  t he  di a go na l  m a t r i P LL = d i a g   ( P L1 , P L2 , . . , P Ld )   a n EF M =   P LL ( K m 1 ) T   i s  t h e ex t r act i o n   f act o r   m a t r i of   l oa ds   t ge ne r a t o r s   [ 1 6 ].     2 . 2 .     C os t   Al l o c at i on   M od e l   f or   R e ac t i ve   F l ow s     F o r   a l l o c a t i o n   o f   r e a c t i v e   p o w e r   c o s t   f o l l o w i n g   a l g o r i t h m   i s   d e v e l o p e d .   F o r   t h i s   p u r p o s e   M V A r - m i l e   m e t hod  i s  us e d.   I n  t h i s  m o d el ,  r eact i v p o w er  c h a r g e i s   al l o cat ed  w i t h  r es p ect  t o  t h e  r eact i v p o w e r  b a s e   cap aci t y   o f   t h e   t r a n s m i s s i o n   l i n e .   I f   t he   c os t   of   t h e   l i ne   i s   de n ot e a s   T C s b   ( i n   Rs / h r )   t h e n   Re a c t i v e   p o w e r   c o s t   a l l o c a t e d   t o   u s e r s   i s   g i v e n   b y :   F o r   ge n e r a tor     f ul l   t r a ns m i s s ion   us a ge   c os t   a l l oc a t i on  i s   gi v e by ,   FT RC s b G i     FT RC s b G i = RP i s b         rf   b a se   s b   × TC s b                                                 ( 7)     T o t a l   t r a n s m i s s i o n   Re a c t i v e   p o w e r   c o s t   b y   TR C f G i   al l o cat ed   t o   g e n er at o r     i s   g i v e n   b y :       TR C f G i = FT RC ln G i   e ln = 1                                                                                                                                            ( 8)     S i m i l a r l y   f o r   L o a d   L h   f u l l   t r a ns m i s s i on  u s a ge   c os t   a l l oc a t i o i s   gi ve by ,   F T UC s b L h     FT RC s b L h = RP j s b   rf   b a se   s b × TC s b                                                                               ( 9)     T o t a l   t r a n s m i s s i o n   U s a g e   c o s t   TR C f L h   al l o cat ed   t o   L o ad   L h     TR C f L h = FT RC ln L h e ln = 1                                                                                                        ( 10 )     2 . 3 .     P a r t i a l   R e c ove r M od e l   P ar t i al  r eco v e r y   m o d el  p r o v i d e co s t  r eco v er y  w i t h  r es p ect  t o  r at ed  r eact i v e p o w er  cap aci t y  o f   t r a n s m i s s i o n   l i n e .     I f  t h e  c o s t  o f  t h e  l i n e  i s  d e n o t ed  as   TC s b   ( i n   R s / h r )   t h en  r eact i v e p o w e r  co s t  al l o cat ed   t o  u s er s   i s     gi ve by :   F o r   ge n e r a tor   G i ,   p a r t i a l   t r a n s m i s s i o n   u s a g e   c o s t   a l l o c a t i o n   i s   g i v e n   b y   P TR C s b G i     P TR C s b G i = RP i s b         rf r c ap   s b × TC s b                                                                                                                                                            ( 11 )     T o t a l   t r a n s m i s s i o n   r e a c t i v e   p o w e r   c o s t   b y   p a r t i a l   r e c o v e r y   m o d e l   TR C p G i   a l l o c a t e d   t o   g e n e r a t o r   G i     TR C p G i = P TR C ln G i   e ln = 1                                                                                                                                                        ( 12 )     S i m i l a r l y   f o r   l o a d   L h ,   p a r t i a l   t r a n s m i s s i o n   r e a c t i v e   p o w e r   c o s t   a l l o c a t i o n   i s   g i v e n   b y P TR C s b L h     P TR C s b L h = RP j s b   rf r c ap   s b × TC s b                                                                                                        ( 13 )     T o t a l   t r a n s m i s s i o n   r e a c t i v e   p o w e r   c o s t   TR C p L h   a l l oc a t e t l oa L h     TR C p L h = P TR C ln L h e ln = 1                                                                                                                                                                              ( 14 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14     Co s t   A l l o c a t i o n   o f  R e a c t i v e   P o we r   U s i n g   M a t r i x   M e t h o d o l o g y   i n   T r a n s m i s s i o n   Ne t wo r k   ( Gau r av   G u pt a )   2 29   T h e  m a t h e m a t i c a l  f o r m u l a t i o n  i n  E qua t i o 4 s h ows  t he  c o nt r i b ut i o of  a c t i ve  p ow e r   o f  ge ne r a t or s   t o l oa d i n  ne t w o r k .  C ont r i b ut i on  o f   r e a c t i ve  f l ow  i n l i n e  by   ge ne r a t o r  c a b e o b t ai n ed  b y   m at h e m a t i c a l   f o r m ul a t i on  gi ve n   i E qu a tion  5 .       3.   R ES U LTS   A N A NA L Y S I S     T he   p r e s e nt e m ode l   i s   im pl e m e nt e o s t a n da r 1 b us e s   I E E E   ne t w or a nd  b us   s a m pl e   ne t w o r k   s h o w n  i n  F i g . 1  t o  t e s t  t h e i r   f e a s i b i l i t y  a n d  e f f ect i v en es s .  T h e p r o g r am m i n g  co de  i s  de ve l ope d i n M A T L A B   t ool   a nd r e s ul t s   a r e  obt a i n e d .   U nd e r  M AT L A B  t o ol  f i r s t l y  po w e r  s y s t e m  c o m pone nt s  s uc h a s   ge ne r a t or ,   t r a ns m i s s i on l i ne  a n d l oa ds  a r e  m ode l ed   fo t h e   t e s t  s y s t e m .   N e w ton - R a phs o n m e t hod   i s  us e d t o   d e t e r m i n e   p o w e r fl o w .  T h e  l i n e  f l o w   l i m i t s  w e r e  a l s o c he c ke d o ut  d ur i ng t he   po w e r  f l o w.  A s  t he  r e s t r uc t ur i ng  p r oc e s s   i n p owe r  s y s t e m  goi n on  f r om  a  de c a de ,  t r a di ng  o f  r e a l   po we r  i po w e r  m a r ke t  a r e  c a r r i e d  o ut  w hi l e  a s  a   r e s p o n s i b i l i t y   o f  s y s t e m  o p e r a t o r  t o w a r d  m a i n t a i n i n g  s y s t e m  s e c u r i t y ,   s t a b i l i t y  a n d  r e l i a b l e  o p e r a t i o n  p l a y  a n   im por t a nt   r ol e .  T o a c hi e ve  s y s t e m  ope r a t or  i m por t a nc e ,   v o l t ag e an d  r eact i v e p o w er  c o m es  t o  t h p i ct u r e.   I n   t hi s  pa pe r ,  t he  r e a c t i ve  p o w e r  c ont r i b ut i on s  o f   de m a nds   ha ve   be e n  de t e r m i ne d us i ng  p o we r fl o w   t ra c i n g   m e t hod s .  I n  t h i s   p er s p ect i v e,  t h e i n f l u en ce o f   t o t a l   r e a c t i v e  p o w e r  f l o w  t h r o u g h  t h e  l i n e  i s   t a k en     f o r   t h e   a n a l y s i s .     T he   pr o pos e m ode l  i s  im ple m e nt e d o n t e s t  ne t w or w i t 6 b us e s  a n d  1 4 b us e s  t s ho w  t he i r   f e a s i b i l i t y .   F i r s t  o f  a l l   r eact i v e p o w e r  f l o w s   ar e   al l o c a t e d  t o l oa ds  a t   n or m a l  pow e r  f l o w c on di t i on   by u s ing   m odi f i e d K i r c hh o f f  m a t r i c e s   m e t hod ol o gy   gi ve n i n T a bl e  I  f o r  6  b us  s y s t e m .  F or  t hi s   pu r pos e  e q ua t i on  5   i s   u s ed .   A l l oc a t i o of  t he  c os t  t be   r e c o ve r e d  f r om  i ndi vi du a l  pa r t i c i pa nt  t ow a r d r e a c t i ve  p ow e r  f low   thr oug t h e   t r a n sm i ssi o n   n e t w o rk   un de r   no r m a l   ope r a t i ng  c on di t i o n   i s   a l s d one .     3 . 1 .     S a mp l 6   B u s   S y s t em     T h e s i n g l e l i n e d i a g r am  o f  t h e s am p l 6 bu s  s ys te m  is  s h own  in F i g ur e   1 .  I t  c on ta ins  3 g e n e r a tor   bus e s  a n 3 l o a d b us e s .  T he   da t a  i s  a t  10 M V A  b as e .   T ab l e   1 s h ow s  a bo ut   l i ne  f l ow s  a n d c os t   f o r   6 b us   sy st e m .   T ab l e 2   s h ow s  a bou a l l oc a t e d r e a c t i ve   p owe r  of  di f f e r e nt   l oa ds   f o r  6 b us   s y s t e m .   T ab l 3   sh o w s   a bo ut   c o s t   a l l o c a t e d   t o   d i f f e r e n t   l o a d s   f o r   6   b u s   s y s t e m .       G 2 L 4 L 6 L 5 G 1 G 3     F i gu r e   1.   S i n gl e   l i ne   di a gr a m   of   s a m pl e   b u s   s y s t e m   T ab l 1 .   L i ne   F l ows   a nd  C o s F or   6   B us  S y s te m   Li n e   Flo w( p u )   Co st  ( Rs/ h r )   1 - 2   0. 142   223. 61   1 - 4   0. 227   206. 16   1 - 5   0. 149   310. 49   2 - 3   0. 075   254. 95   2 - 4   0. 496   111. 8   2 - 5   0. 185   316. 23   2 - 6   0. 153   211. 9   3 - 5   0. 269   286. 36   3 - 6   0. 645   101. 98   4 - 5   0. 023   447. 21   5 - 6   0. 063   316. 23   T o tal   2786. 9 2         T ab l 2 .   A l l o c at ed   R eact i v P o w er   o f  D i f f e r en t   L o a d s   f o r   6   B u s   S y s t em   Allo cated  R eactiv e   P ow e r  t o L oa d4 ( p u)   Allo cated  R eactiv e   Po w e r  t o L oa d5 ( p u)   Allo cated  R eactiv e   P ow e r  t o L oa d6 ( p u)   0. 0846   0. 0771   0. 0169   0. 1353   0. 1232   0. 0270   0. 0888   0. 0809   0. 0178   0. 0212   0. 0130   0. 0213   0. 1403   0. 0860   0. 1412   0. 0523   0. 0321   0. 0527   0. 0433   0. 0265   0. 0435   0. 0000   0. 0793   0. 1862   0. 0000   0. 1902   0. 4465   0. 0198   0. 0012   0. 0000   0. 0000   0. 0612   0. 0015             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN 2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e pt e m be r   2 0 18 :     226     2 32   2 30   T ab l 3 .   C o s t   A l l o c a t e d   t o   D i ffe re n t   L o a d s   fo 6   B u S y st e m   C h ar g e allo cated  t o   L oa d4( R s / hr )   C h ar g e allo cated   t o L oa d5( R s / hr )   C h ar g e allo cated  t o   L oa d6( R s / hr )   133. 22 12   121. 41 08   26. 612 74   122. 87 86   111. 88 95   24 . 521 23   185. 04 37   168. 58 15   37. 092 09   72. 065 87   44. 191 33   72. 405 8   31. 624 07   19. 384 68   31. 826 94   89. 399 08   54. 870 18   90. 082 82   59. 969 08   36. 701 63   60. 246 08   0   84. 417 65   198. 21 65   0   30. 072 24   70. 595 46   384. 98 95   23. 332 7   0   0   307. 19 49   7. 5292 86       3 . 2 .     I EE  1 4   Bu s   S y s t e m     Th e   s i ngl e   l i ne   di a g r a m   of   t he   I E E E   1 4   bu s   s ys te m   is   s h own   in  F ig ur e   2 .   I t   c ont a i n s   ge ne r a t or   bus e s   a nd   1 l oa d   b us e s .   T he   da t a   i s   a t   1 00   M V A   ba s e .   T a b le   s h ow s   a b out   lin e   f l o w s   a n c os f o r   14  bu s   sy st e m .   T ab l 5   s h ow s   a bou a l l oc a t e r e a c t i ve   po w e r  of   di f f e r e nt   l oa ds   f o r   1 bus   s y s t e m .   T ab l e   s how s   a bo ut   c os t   a l l o c a t e t di f f e r e nt   l oa ds   f o r   1 bus   s y s t e m .       G 1 L 8 L 7 L 4 L 3 G 2 L 12 L 14 L 9 L 6 L 5 L 10 L 11 L 13 Generator                       Load   F ig ur e   2 .   S i n gl e   l i ne   di a gr a m   of   I E E   1 4   b u s   sy st e m   T a b l e   4 .   L i ne   F l ows   a n d   C os t   f or   1 Bu s   S y s t e m   S. No .   Flo (MV A R )   Co st   (R s / h r)   S. No .   Flo (MV A R )   Co st   (R s / h r)   1   63. 774   62. 26   11   6 .4   220. 41   2   39. 797   229. 49   12   2. 918   283. 81   3   28. 848   203. 47   13   8. 821   146. 1   4   19. 862   185. 65   14   0   176. 15   5   17. 173   182. 97   15   13. 065   110. 01   6   0. 359   183. 69   16   1. 531   90. 29   7   8. 641   44. 18   17   1. 961   298. 77   8   15. 371   209. 12   18   4. 378   208. 86   9   10. 438   556. 18   19   1. 111   297. 92   10   33. 236   252. 02   20   3. 528   387. 73           T ab l 5 .   A l l o c a t e d   R eact i v P o w er   o D i ffe re n t   L o a d s   f or   1 Bu s   S y s t e m   L3   L4   L5   L6   L7   L8   L9   L1 0   L1 1   L1 2   L1 3   L1 4   24. 039 5   12. 888 8   2. 185   3. 22   0   0   7. 9544   2. 526   1. 0205   1. 776   3. 9481   4. 2157   15. 001 4   8. 043   1. 3635   2. 0094   0   0   4. 9638   1. 5763   0. 6368   1. 1083   2. 4637   2. 6308   14. 795 7   5. 5619   0. 4933   0. 727   0   0   3. 4325   0. 8517   0. 2304   0. 401   0. 8914   1. 4631   10. 186 9   3. 8294   0. 3397   0. 5005   0   0   2. 3633   0. 5864   0. 1586   0. 2761   0. 6137   1. 0073   8. 8078   3. 3109   0. 2937   0. 4328   0   0   2. 0434   0. 507   0. 1372   0. 2387   0. 5306   0. 8709   0. 359   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   1. 7808   3. 5804   0   0   0   0   2. 2097   0. 3799   0   0   0   0. 6902   3. 1677   6. 369   0   0   0   0   3. 9307   0. 6758   0   0   0   1. 2278   2. 1511   4. 325   0   0   0   0   2. 6692   0. 4589   0   0   0   0. 8338   3. 6432   7. 325   2. 2603   3. 331   0   0   4. 5207   1. 9757   1. 0557   1. 8373   4. 0843   3. 2028   0   0   0   1. 6032   0   0   0   0. 5768   0. 5081   0. 8843   1. 9657   0. 8619   0   0   0   0. 731   0   0   0   0. 263   0. 2317   0. 4032   0. 8963   0. 393   0   0   0   2. 2097   0   0   0   0. 795   0. 7003   1. 2188   2. 7093   1. 1879   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   8. 8022   1. 5133   0   0   0   2. 7496   0   0   0   0   0   0   1. 0315   0. 1773   0   0   0   0. 3222   0   0   0   0   0   0   1. 3212   0. 2271   0   0   0   0. 4127   0   0   0   0   0   0   0   4. 378   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0. 8653   0. 1708   0. 0749   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   2. 4527   1. 0753             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14     Co s t   A l l o c a t i o n   o f  R e a c t i v e   P o we r   U s i n g   M a t r i x   M e t h o d o l o g y   i n   T r a n s m i s s i o n   Ne t wo r k   ( Gau r av   G u pt a )   2 31   T ab l 6 .   C o s t  A l l o c a t e d   t o   D i ffe re n t   L o a d s   f or   1 B u S y st e m   L3   L4   L5   L6   L7   L8   L9   L1 0   L1 1   L1 2   L1 3   L1 4   23. 468   12. 582   2. 133   3. 143   0   0   7. 765   2. 466   0. 996   1. 733   3. 854   4. 115   86. 505   46. 380   7. 862   11. 587   0   0   28. 623   9. 089   3. 672   6. 391   14. 206   1 5. 170   104. 35 6   39. 229   3. 479   5. 127   0   0   24. 210   6. 007   1. 625   2. 828   6. 287   10. 319   95. 216   35. 793   3. 175   4. 678   0   0   22. 089   5. 481   1. 482   2. 580   5. 736   9. 415   93. 842   35. 276 03 639   3. 1292 3 1293   4. 6112 74 442   0   0   21. 771 4 3761   5. 4018 3 9516   1. 4617 9956 9   2. 5432 3 2924   5. 6532 8 6089   9. 27 9 01 7819   183. 69   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   9. 104   18. 305   0   0   0   0   11. 297   1. 942   0   0   0   3. 528   43. 096   86. 649   0   0   0   0   53. 476   9. 194   0   0   0   16. 704   114. 61 9   230. 45 3   0   0   0   0   142. 22 6   24. 452   0   0   0   44. 428 3   27. 625   55. 543   17. 139   25. 258   0   0   34. 279   14. 981   8. 005   13. 931   30. 970   2 4. 286   0   0   0   55. 212   0   0   0   19. 864   17. 498   30. 454   67. 696   29. 683   0   0   0   71. 098   0   0   0   25. 579   22. 535   39. 215   87. 175   38. 223   0   0   0   36. 598   0   0   0   13. 167   11. 598   20. 186   44. 873   19. 674   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   74. 116   12. 742   0   0   0   23. 152   0   0   0   0   0   0   60. 832   10. 456   0   0   0   19. 001   0   0   0   0   0   0   201. 29 2   34. 600   0   0   0   62. 877 2 9679   0   0   0   0   0   0   0   208. 86   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   232. 03 4   45. 800   20. 084   0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   269. 55 3   118. 17 6       I n O pp or t uni t y   c os t   m e t hod   t h e  t o t a l  c o s t   o f  r e a c t i v e  p o w e r  i n c l u d i n g  c a p a c i t o r   c os t   i s  7 . 3 $/ hr  o r   46 7. 8 4 R s / h r  a nd  i n c a s e   of   T r i a n gl e  m e t hod  t ot a l  c os t   o f  r e a c t i ve  p o we r   i nc l udi ng  c a pa c i t or  c os t  i s   26 $/ h r   or   16 0 20 R s / h r  r e p o r t e d i n [ 20]  w hi l e  t he  t ot a l  c os t  a l l oc a t e d o bt a i ne f r om  pr op os e d   m ode l  a s  s ho wn  i n   Ta b l e  V I  f o r   I EEE 1 4   b us  s y s t e m  i s  69. 2 1 $/ h r   o r  4 15 2. 94 R s /   hr   w hi c h i s  m or e  a c c e pt a bl e  t o a t t r a c t  t he   i nve s t or   i de r e gul a t e d   p o w e r   m a r ke t   a s   c om pa r e t O p p or t uni t y   c os t   m e t h o d   a n T r i a n g l e   m e t hod.       4.   C O N CL U S I O N     T he  m a i n obje c t i ve  of  t he  m ode l   pr op os e i n t hi s  pa pe r  i s  t al l o cat e r eact i v e p o w e r   fo r   each  l o a d   ba s e d u po n t h e  pr op or t i on  o f  r e a c t i ve  p o w e r  f l o t hr o ug h t he   t r a n s m i s s i on l i ne  a s  pe r  de m a nd by  t he  l oa d .   T h r eact i v e p o w e r   f l o w   t r aci n g   i s   d o n e   by   c ons t r uc t i n re a c t i v e   p o we fl o m a t ri x .           T he  m a i n r e a s on  be hi nd  t he   r e a c t i ve   po we r  f l o w i s  t he  i n duc t i ve  l oa di n g a t  t he  l oa d  e nd;   he nc e   by   us i n g M V A r - M i l e   m e t h o d  t h e  c o s t   o f  t h i s  r e a c t i v e  p o w e r  f l o w i n g  i s  a l l o c a t e d  t o  l o a d s .   P o w e r  s y s t e m   ne t w or k i s  ve r y  l a r ge  s o t h i s  ne e d t o h a ve  a d di t i ona l   i nf or m a t i on r e ga r di n g r e a c t i v e  po w e r  inj e c te d  b di f f e r e nt  s o ur c e s  a s  w e l l  a s  s hu nt  a dm i t t a nc e  of  t he  t r a ns m i s s i on l i ne ,  t he  t r a c i n of   po w e r  f l o w s c he m e   b eco m es  as  ef f ect i v e t o o l  t o  ach i ev e t h at .   F o r   r el i ab l e a n d  s t a b l e o p er at i o n  o f  p o w e r  s y s t e m  t h e r eact i v po w e r  e c on om i c s  pl a y  a   vi t a l  r o l e .  By  a l l o c a t i n g  t h e  r e a c t i v e  p o w e r   f l o w  c o s t   by  pr op os e m ode l ,  t o t a l   e m be dde d  c os t  a s s oc i a t e wi t h t he  t r a ns m i s s i on l i ne  c a be  r e c ove r e d   an d   t h e   s i z e o f   r ea ct i v p o w er  s o u r ce s   i n s t a l l a t i o n s   s u ch   as   cap aci t o r   b a n k ,   S V C   a n d   F A C T S   d e v i ces   can   b e   eas i ly  d on e .         R EF ER E N C ES     [1]   A b d o r r eza R ab i ee , H ai dor A l i s ha y a nfe r ,  N i b a m j a d y  Ie e ,   P owe r  A nd E n gi ne r i ng Maga z i ne    pp. 18 - 3 2   J a nua r y / F e brua r y  20 09.   [2]   P et er  W . S au e r W h at  i s  R ea ct i v e p o w er ?  P o w er  s y s t em s  E n g i n e er i n g  R es e ar ch   C en t er , D ep ar t m en t  o f   E l e ct r i c a l   a nd C om put e r  E ngi n e e r i ng  ,  uni v e rs i t y  of   I l l i no i s  a t  U rba na -   Cha m pa i gn,  S e pt e m be r 16, 2003 .   [3]   H a ri nde r P a l  S i ngh,  Y a dw i nde r S i ngh Bra r,  D .  P .  K ot ha ri ,  “ Com bi ne d A c t i v e  a n d Re a c t i v e  P ow e r D i s pa t c h U s i ng  P a r tic l e   S w a r m  O p tim iz a tio n ,   P r oc e e d i ngs  of  I nf or m i ng Sc i e nc e   &  I T  E duc at i o n Conf e r e n c e   (In S IT E ) 2014.   [4]   W ood,  A . J . ,  a nd  W ol l e nbe rg,  B . F . ,  “  P ow e r ge ne ra t i on,  ope ra t i o n,  a nd c on t rol  ” ,  (W i l e y ,  N e w  Y ork,  1996,  2nd   E dn. ).   [5]   F e rdi na nd  G ubi na ,  D a vi d  G rgi c ,  Ivo Ba ni ,  “     M e t hod for D e t e rm i ni ng t he  G e n e r a t ors  S ha re  i n a  C ons u m e r L oa d ”   IE E E  T r ans ac t i o ns  on P owe r  Sy s t e m s ,  vol .  15 ,  n o .  4 ,  N ove m be r 2 000.     [6]   Y . D ai , X .D . L i u , Y .X . N i , F .S W en , Z .X . H an ,  C .M . S h en , F el i x  F . W u , “   A  c os t  a l l oc a t i on m e t hod for re a c t i ve   pow e r s e rvi c e  b a s e d on pow e r  fl o w  t ra c i ng    ,   E l e ct r i c  P o w er  S ys t em s  R es ea r ch ,   vo l . 64  ,  pp . 59 - 65,  2003 .   [7]   D .  T huka ra m  C.  V y j a y a nt h i ,  “ Re l a t i v e  e l e c t ri c a l  di s t a nc e  c onc e p t  for e va l ua t i on of ne t w ork re a c t i v e  pow e r a nd l os s   c ont ri but i ons  i n   a  de r e gul a t e d  s y s t e m : ,   I E T  Ge n e r.  T ra n sm.  Di st ri b . ,   vol .  3 ,  no . 11,  pp.  1000 1019 , 2 009.   [8]   S e y e d  M oha m m a d H os s e i n N a b a vi ,  S om a y e h  H a j foroos h,  S a j a d  H a j foros h,  N a z a n i n A l s a da t  H os s e i ni poor,  “  U s i ng  T ra c i ng M e t hod  for Ca l c ul a t i on  a nd A l l o c a t i on  of Re a c t i ve  P o w e r Cos t  ” ,   Int e r nat i onal   J our nal  of  Com put e r   A ppl i c a t i ons   , v o l . 1 3  n o.   2 pp. 1 4 - 1 7,   2011 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN 2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e pt e m be r   2 0 18 :     226     2 32   2 32   [9]   H us s a i n S ha re e f,  M ohd.  W a z i M us t a fa ,  S a i ful n i z a m  A bd K ha l i d,  A z ha r K ha i ru ddi n,  A kht a r K a l a m ,  A m a nul l a h   M a ung T ha n O o ,  “ Re a l   a nd Re a c t i ve  P ow e T ra n s fe r A l l oc a t i on  U t i l i z i ng M odi fi e d N oda l   E qua t i ons   Int e r nat i on al   J our nal  of  E m e r gi ng E l e c t r i c  P o we r S y st e ms vol .   9,   n o.   6 ar t i cl e  4 ,   2008   [10]   H e rm a ga s a nt os   Z e i n ,  E rw i n  D e r m a w a n “ Cos t  A l l oc a t i on o f T r a ns m i s s i on L os s e s  i n E l e c t r i c  M a rke t  M e c ha ni s m   T E L KO MNIKA ,  vol . 10,   n o . 2,   ,  pp .  211 - 218 ,   J une  2012 .   [11]   H oga n,  W  ,  “   M ar k et s  i n  R eal  E l ec t r i c N e t w orks  Re qui re  Re a ct i v e P r i ces  ” T he  E ne r gy  J ou r nal ,  vol . 14 ,  no. pp. 171 - 200 ,  199 3 .   [12]   J . W . L am o n t   a n d  J . F u , “   Cos t  a na l y s i s  of  re a c t i ve  pow e r s upport     I E E E  T r ans ac t i ons  on P o we r  Sy s t e m s ,  v ol .   14,  no .  3 ,  pp .  89 0 898,  A ug.  199 9.   [13]   Ba ughm a n,  M L . an d   S i d d i q i   ,  S . N ,  "R e a l   T i m e  P ri c i ng of R e a c t i ve  P ow e r :   T he or y  a nd  Ca s e  S t ud y  Re s ul t s " ,   IE E E  T r ans .  on  P owe r  Sy s t e m s , vo l .   6 ,  n o. 1 ,  pp.   23 - 29 ,  1991   [14]   S ch w ep p e, F . C . , M . C . C ar am an i s , R D .  T a bor s ,  a nd R.  E .  Bohn  ,  S pot  P ri c i ng  of E l e c t ri c i t y ,  K l uw e r A c a de m i c   P ubl i s he rs ,  Bos t on .   1998   [15]   Bi a l e k J . W . ,  K a t t um a n P . A . ,  P roport i ona l  s ha ri ng a s s um pt i on i n t ra c i ng  m e t hodol og y ,   I E E  P r o ce ed i n g s   G e ne r at i on t r ans m i s s i on  D i s t r i but i on ,  vol . 151,  n o. 4,   pp. 526 - 532 ,   J ul y  2004.   [16]   Ka i gui  X i e ,  J i a q i  Z hou,  W e n y ua n L i    A na l y t i c a l  m ode l  a nd a l gori t hm  for t ra c i ng a c t i ve  pow e r fl ow  ba s e d on   ex t en d ed  i n ci d en ce m at r i x   ”,   E l ec t r i P o w er  S ys t e m s  R es ea r ch ,   vo l . 79,  pp.  399 40 5,  2009   [17]   E ns ha e e  A . ,  E ns ha e e  P . ,  “  N e w   re a c t i ve  pow e r f l ow  t ra c i ng  a nd l os s  a l l oc a t i on a l gori t hm  for gri ds  us i ng m a t ri x   cal cu l a t i o n  ”  E l e ct r i c  P o w er   and E ne r gy   S y s t e m ,   vol . 87, pp . 89 - 98, 2017   [18]   S . K .  G upt a ,  R . B a ns a l ,  P a rt i bha  S ha rm a ,  M uke s S a i ni  “ P ow e r T r a di ng  a nd Cong e s t i on M a n a ge m e nt   t hrough   R e al   P ow e r Re s c he d ul i ng U s i ng U ni fi e d P ow e r F l ow  Cont rol l e r ,   I ndone s i an J our nal  of  E l e c t r i c al  E ngi ne e r i ng and   Inf or m at i c s v ol .  2 , n o.  4,  pp.  151 - 160 ,   D e c e m be r 2014.   [19]   S a w a n S e n,  P ri y a nk a  Ro y ,  A bhi j i t  Ch a kra b a rt i ,  S a m a rj i t  S e ng upt a  “   G e ne r a t o r Cont ri but i on  Ba s e d Conge s t i on  M an ag em en t   us i ng M ul t i obj e c t i v e  G e ne t i c  A l gori t hm   ,   T E L KO MNIKA , v o l .9 , n o . 1 , p p . 1 - 8 ,   A pri l  2011   [20]   A b b as  K et ab i  ,  A h m ad  A l i b ab a ee  , R .  F eu i l l et     A ppl i c a t i on of  t he   a nt   c ol on y   s e a rc a l gori t hm  t o re a c t i ve  pow e r   pri c i ng  i a n op e n e l e c t r i c i t y  m a r ke t   E l ec t r i ca l  P o w er   a n d  E n er g S ys t em s ,  vol . 32,   pp . 622 - 628,   2 010 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.