Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 ,  Decem ber   201 8 , p p.   5472 ~ 5483   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp5472 - 54 83          5472       Journ al  h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Optimi zation  of t he Thyr i stor Con trolled P hase Sh ifting  Tra ns for mer Usi ng PSO Alg or ith m       Ha di  Su yono 1 ,  R ini   Nu r  Has anah 2 , P ar ami ta D w i Pu tri  P ranyat a 3   1,2 Depa rtment   of   Elec tr ical  Engi n ee ring ,   Fa cul t y   o f  Engi n ee ring ,   Brawij a y a   Univ er sit y ,   Indon esia   3 PT.   Infin eon Technologies,  Indo nesia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Dec   2 9 , 201 7   Re vised  Ju l   2 8 ,  201 8   Accepte d  Aug   21 , 201 8       The   inc r ea se  of  power  s y stem  demand  le ads  to  the   cha nge  in  voltage  profile ,   rel i abi l ity   req ui rement   and  s y stem  robustness   aga inst  distur banc e .   Th e   volt ag e  profi le  ca n  b e  improved  b y   provid ing  a  source   of  react iv e  powe r   through  the   a ddit ion  of  ne w  power  plants,  ca p ac i tor   banks,   or  implementa t ion  of  Flexi ble   AC  Tra nsm ission  Sy stem  (FA CTS)   d evi c es  such  as  Stat i c  VA R  Com pensa tor  (SV C),   Unifie d  P ower  Flow  Control   (UP FC ),   Th y r istor  Contr oll ed  Serie s  Ca pac i tor  (TCSC),   Th y ristor  Cont roll ed  Phase  Shifti ng  Tr ansform er  (TCPS T),   and  m an y   o the r s.  Dete rm in a ti on   of  opti m al  loc a ti on  and  si z ing  of  d evi c e  i nje c ti on  is  par a m ount  to  produ ce   the  best  improvem ent   of  volt age   prof il e   and  power  losses  red uct i on.   In   thi s  pape r ,   opti m iz ation  of  the   combined  a dvant ag es  of  T CP ST  and  TCSC  has  bee n   inve stigated  usi ng  Parti c l e  Sw arm  Optimiza tion  (PS O)  al gorit hm ,   bei ng   appl i ed  to  the   30 - bus  sy stem  IEE E  stand ard .   The   eff e ct iv en ess  of  the   pla c ement  and  s iz ing  of  TCPS T - TCSC  combinat ion  has  be en  c om par ed  to   the   implement a ti on  of  c apa c itor  banks.   The  result   show ed   tha t  th e   combinat ion   of  TCPS T - TCSC  result ed   in  m ore   eff e ctive  improvem ent   o f   s y stem  power  lo ss es  condi ti on  t han  the  implementation  of  ca p a ci tor  b anks.     The   power  losses  red uct ion  of  46. 47%  and  42. 0 3%  have   bee n  obta in ed  using  of  TCPS T - TCSC c om bina ti on   a nd  ca p ac i tor  ban ks re spec t ive l y .   The   TCPS T - TCSC  and  Cap a ci tor  B ank  impl ementa t ions  b y   using  PS O  al gorit hm   have  al so  be en  comp are d  wi th  th e  i m ple m ent at ion   of  Stat i c  VA R  Com pensa tor  (SV C)  using  Art ifi cial  B ee   Colo n y   (ABC)  Algor it hm .   The   imple m ent at ion  of   the   TCSC - TCP ST  compensat io n  with  PS O  algorithm  have  g ave   a  be tt er   result   tha n  using   the   ca p ac i tor  bank  with  PS O  a lgori thm  and  SV C  with  the  ABC a lgorithm .     Ke yw or d:   Ca pacit or  Ba nk   Loss es  r e duct ion   PSO al gorithm   TCPST   TCSC     Vo lt age  pr of il e  i m pr ovem ent   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Had i  Su y ono,   Dep a rtm ent o f El ect rical  En gi neer i ng, F ac ulty  o f  Enginee ri ng,    Brawijaya  U niv ersit y, Ma la ng - Ind on e sia   Jl. MT.  Har y ono 1 67 Mal an g 6 5145  Ind on e sia .   Em a il : had is@ ub.ac.id       1.   INTROD U CTION   The  inc rease  in  el ect ric  pow er  dem and   is   in  ge ner al   pro portio nal  to  th e  popula ti on   gro wth  of   a   country.  T he  load  inc rease  usual ly   req ui res   the  add it ion   of  new   powe r  pl ants,  both  in  te rm s  of   the  num ber   of   un it s  an d  the  gen e rated  pow er   capaci ty .   Con s eq ue ntly ,  fu rt her   ad diti on   and   ex pa ns io n  of  transm issio n  a nd  distrib ution   syst e m s  infr ast r uctu re  are  require d.   T he  sys tem   beco m es  m or e  com plex  and   s us ce ptible  to   interfe ren ce .  C on ti nuit y  of  se rv ic e  m us t  al so   sat isfy  te c hni cal   and  eco no m ic al   req uire m ents .  Lo ad   c hanges ,   com po sit ion   of  ge ne rati ng   unit s  in  op e rati on   as  well   as  t he  c hanges  i n  netw ork  c onfi gurati on  ha ve  a   gr eat   i m pact  on  the  ov e rall   var ia ti on of volta ge  le vels and  power l os ses  in the  s yst e m .  V oltage  p r of il e  im pr o vem ent  to  f ulfill   the  assigne d  op e rati on   sta ndar d  of   the  entire  syst e m   has  so m e  i m pacts  to  decre ase  powe r  los s es   in  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Op ti miz atio n o f t he  T hyristor   Con tr olled P hase  Shif ti ng  Tr an sf ormer  Usi ng P SO Alg or i thm   ( H adi  Su y ono )   5473   the  syst e m   [1 ] - [ 2].  V oltage  f luctuat io n  can   al so   be  co ntr olled  thr ough  powe r  syst e m   com pen sat ion.  Th e   com pen sat ion  bo t h  in  tra nsm issi on   an d  di stribu ti on  syst e m s   can  be  pe rfor m ed  us i ng  ei the r  c onve ntion al   capaci tor   ba nk s  or  Fle xib le   A lt ern at ing  Cu rrent  Tra ns m issio n  Syst em s  (F ACTS)  dev ic e s  [ 3 ] - [ 6].  T he  FA CT S   dev ic es  im plem entat ion s  in cl ud e  Stat ic   VA R  C om pen sat or   (S VC )   [7 ] - [ 9] ,  T hyristor  C on t ro ll ed   Serie s   Ca pacit or   (TC SC)   [ 10 ] ,  Thyr ist or   Co ntr olled  P hase  S hiftin g  Tra nsfo rm er  (TCPST )   [ 11] ,  Un i fied  P ower  Flow  Con tr ol  ( UP F C)   [12] ,  Dyn a m ic   Vo lt age  Re store r  (DVR)   [13]  and   m any  oth ers   [ 14] .  So m e  research  resu lt s   al so   showe d  that  the  us e  of  distrib uted  ge ne rati on   c ou l d  ov e rc om e  the  vo lt age  prof il e   pr oble m   and   powe r   losses  i n  distribu ti on  syst e m ,  an d  al s o   cl ai m ed  to  im pr ov e  the  distrib ution  syst em   per f or m ances  in  te rm s   of  powe r qu al it y   [ 13 ] ,  r e li abili ty   [15 - 16] , a nd stabil it y [ 17 ] - [ 18 ].   This  pa per   pr e sents  the  in ve sti gation  res ults  on   the  us e  of   c om bin at ion   of  two  F AC TS  de vices,   wh ic h  are  a  TCPST  an d  a  TCSC ,  to  ov e rc om e  the  vo lt ag e  pr ofi le   pro ble m .  The  TCSC   is  sp eci fical ly   us e d  to   com pen sat e  th e   reacta nce   of  the  tra ns m issi o n  li ne  a nd  c om m on ly   us ed   on  lo ng  tra nsm issi on   li ne.   T he  m ai n   issues  e xp l or e d  in   the  st udy  wer e  t he  optim al   locat ion   a nd  siz ing  for  the   place m ent  of   TCP ST - TCSC   com bin at ion .   Com par ison  to   the  us e  of  c onve ntio nal  ca pa ci tor  banks   h as  bee n  pe rform ed  to  justi fy.   The re  hav e  bee n  m a ny  m et ho ds   propose d  to  s olve   the  op ti m iz a ti on   pro blem ,  i nclu ding  the  he ur ist ic   pro babi li sti c   and   a rtific ia l  i ntell igent  m eth ods.  Ge netic   Algorithm   (AG)   m et ho d  wa s  exp l or e d  to  determ ine  the  op ti m a l   locat ion   of   m ul ti - ty pe  FA CTS   [19]  an d  t o  c ontr ol  the  vo lt ag e  an d  reacti ve   powe r  [ 20 ] - [ 21] .  Ther e   we re  m any   oth e r  arti fici al   intel li gen t  m e thods  su c h  as  Ar ti fici al   Be e  Colo ny  al go rit hm   [8 ] ,  [2 2],  Si m ulate d  Anneali ng  [23],  F uzzy  E P  al gorithm   [24],  an d  oth e rs  popula ti on   al gorithm   [25],  be ing   st ud ie d.   I n  this  pa per ,   P arti cl e   Sw arm   O pti m iz at ion   ( PS O)  al gorithm   is  us e d  t o  s olve   the  optim izati on   pro blem .   H ow e ve r,   t he   PS O   al gorithm   has  been   us e d  in  m any  app li cat ion s  i nclu ding  the  SV C  locat i on   op ti m iz ation   [ 26 ] .  PS O  al gorithm   is  a  m et ho d  ad op ti ng  the  s oci al   beh a vio r  of   bir ds   w he n  fly ing   t og et her   in  search  of   foo d.  Perfor m ance  of   th e   PSO   al gorithm   to  con tr ol  the  vo lt age  prof il e   and   po wer   los ses  hav e  been   te ste d  on   the  30 - bus  syst e m   I EEE   sta nd a rd d at a.       2.   POWER  S YST EM COM P ENSA TI ON   2.1.   Thyrist or C ontrolle d P hase  Shift in g  Tr ansfo r mer (T CP ST)   TCPST  is  a   dev ic e  with  ch aracte risti cs  sim il ar  to  con ve ntion al   P hase   Angle  Re gu l at or s  (PAR) ,  bein g  co nn ect e d  in  series  to  netw ork .  T he  m ai n  diff ere nc e  li es  in  the  fact  that  the  ta p  change r  is  cont ro l le d  us in g  thyrist or   to  achieve  fas te r  op e rati on  [ 14 ] .  T he  volt age  on  the  pri m ary  side  is  inj e ct ed  thu s  the  phase   sh ifte d,  an d  th eref or e  the  t ransm issi on   an gle  can  be  c on t ro l le d.   The  m od el ing   of   power   i nj ect io n  at   the  i th   and  j th   bus es   is s hown in Fi gure  1.       P s i   +   j Q s i P s j   +   j Q s j     Figure  1. Mo de li ng   of TCPS T in j ect ion       The   P si ,  Q si ,  P sj , and  Q sj   par am et ers  can  b e  de te rm ined  as  f ollow s:     Si =  s i j sin ( ij + )   (1)     Si = 2 s i 2 −  s i j cos ( ij + )   (2)     Sj = −  s i j sin ( ij + )   (3)     Sj = −  s i j cos ( ij + )   (4)     wh e re        = | S | | i |   ,  s = 1 s ,  and  γ   is  the  ang le   to  be  co ntr olled  by  TCPS T.  The  volt age  phase - a ngle   wh ic h  ca n  be  con t ro ll ed   by  TCPST  is  i n  t he  range  betw een  - 5°  a nd  5° .  Fig ure  2  in di cat es  the  m od e li ng   of   TCPST i n  the  tra ns m issi on  li ne  [14 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8  :   5472   -   5483   547 4   j i Z L i n e Ū T C P S T Ū T C P S T     =   V m i n   ∠ ± 9 0 °   ~   V m a x   ∠ ± 9 0 °     Figure  2. The   TCSC  m od el  in  tra ns m issi on   li ne       2.2.   Thyrist or C ontrolle d  Seri es  Capa ci to r  ( T CSC)   TCSC   is  one  t ype  of  F ACTS   de vices  wh ic h  com bin es  a  T hyristo r  Co ntr olled  Re act or  ( TCR )  wit h  capaci tor  [14].   The  TCR   consi sts  of   in du ct or   bein g  co nnect ed  in  series   with  thyrist or.   TCSC   is  capab le   to   adjust  reacta nc e  of   tra ns m issio n  li ne  by  cont ro ll ing   the  t hy ristor  firi ng - a ng le .  Fi gure  3  rep re sents  a  s i m ple   m od el ing   of  s eries  TCSC .  T o  av oid  over  com pen sat ion,   the  in j ect ion   of   TC SC  is  s et   on   20%  in du ct iv e   (0.2 X line )  up t o 70% ca pacit ive ( - 0.7 X line )  of t he  li ne react an ce [ 28 ] , suc h  t hat:     r TCSC m in = - 0. 7  a nd  r TCSCm a x = 0. 2    (5)       i X c R i j   + j X i j T C S C j     Figure  3. The   m od el ing  of  T CSC       The  TCSC   m od el ing   w hich  e nab le s  t he  reac ta nce  co ntr ol  of  the  tra ns m issio n  li ne  is  s how n  in  Fi gur e   4 [28]. T he rel at ion s hip   betw een th e  TCSC  rati ng to  t he  tra ns m issi on  li ne react ance is  express ed  as  fo ll ow s:     tot a l = lin e + TC S C   (6)     TC S C = TC S C   ×   lin e     ( 7)     wh e re  X line   is t he  li ne react an ce an d  r TCSC   is  the co m pen sat i on r at in g of T CSC .     i j X T C S C Z L i n e X T C S C     =   X m i n   -   X m a x     Figure  4. The   TCSC  m od el ing  in  the t ran sm issi on  syst em       3.     PAR TI CLE S WA RM OPTI MIZ ATION ( PSO)   Partic le   Sw ar m   Op tim iz ation   (PSO )  al gori thm   is  an  op ti m iz at ion   te chni qu e  within  a  pro blem   sp ace  wh ic h  ad op ts  the  be hav i or   of   bird s  or  fishe s   in  find in g  f ood.   I n  ge ner al ,  the  PSO   al go rithm   pr ocess  to  so lv e   an  op ti m iz ation   prob le m   can   be  re pr ese nte d  us in g  a   flo wch a rt  s how n  in  Fi gure  5.  The  ste ps   t o  f ind   t he  op ti m u m  v al ue  u si ng the  PS O  algorit hm  can be  descr i bed as  foll ow s:    1.   In it ia li ze the pa rtic le  p os it io ns ra ndom ly  w ith in a  pr ob le m  sp ace.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Op ti miz atio n o f t he  T hyristor   Con tr olled P hase  Shif ti ng  Tr an sf ormer  Usi ng P SO Alg or i thm   ( H adi  Su y ono )   5475    _  =  _  + (   _  −   _  ) ×     ( 1 ,   _  )     (8)     2.   In it ia li ze the ve locit y of  eac h partic le :     max = (  _     −   _   )   (9)      _   = ( max − min ) ×   ( 1 ,  _  ) + min   (10)     3.   Evaluate t he o bj ect iv e f unct ion o f  eac h part ic le .   4.   Ca lc ulate  the best  posit ion /l oc at ion   ( P best )  a nd the  b e st gl obal  p osi ti on   ( G be st ).   5.   U pdat e  vel ocity   and   posit io n  of   a  pa rtic le ,  as  sh ow n  in   Equ at io n  ( 13 )  an d  ( 14).   In  this  sta ge,   th e  acce le rati on   c oe ff ic ie nt  c 1   an d  c 2   being   us e d  are  ge ner al ly   within  the  valu es  of   0  to  4.   A  weig ht  functi on   (w),  in  the  ra nge  of  0.4  to  0.9,  is  al so   us e d  to  con tr ol  the  exp l or at io n  of  global  an d  loc al   par ti cl es.  Th e   i m pr ovem ent o f  the  w e i gh t  functi on can  be  done  usi ng E quat ion   (11).   6.     ( t ) = ( max − min ) × (  m ax −    ( t )  m ax ) + min   (11)     id ( t + 1 ) = ( t ) × id ( t ) + 1 × 1d ( t ) × ( best   id ( t ) − id ( t ) ) + 2 × 2d ( t ) × ( bestd ( t ) − id ( t ) )   (12)     id ( t + 1 ) = id ( t ) + id ( t )   (13)     wh e re  t   is  the  i te rati on   ste p,  V id   (t)  is  the  current  vel ocity   of   the  pa rtic le   i   in  the  dim ensi on   d   at   it erati on   ste p  t ,  V id   (t  +  1)   is  t he  vel ocity   of   the  par ti c le   i   in  the  dim ensio n  d   at   it erati on   ste p  t  +  1 ,  X ID   (t)  is  th e   current posit io n  of  pa rtic le   i  in  the   dim ensio n  d   at   th e  it erat i on  step  t ,  X ID   ( t  +  1)  is  th e p osi ti on  o f  pa rtic le  i   in  di m ension  d   at   it erati on   t  +  1 ,  c 1   is  the  acce le rati on  co ns ta nt  1  ( cogniti ve  co nst ant),   c 2   is  the  acce le rati on   c onsta nt  2  (s ocia l  con sta nt)  ,   T 1D   (t)  an d  T 2D   (t)  are  ra ndom   nu m ber s  unif orm ly   distribu t ed   betwee n  0  an d  1,   P bestid   (t)   is  the  local   best  posit ion   of  pa rtic le   i   in  dim ension   d   at   it erati on  t ,  a nd  G bestid ( t)   is t he  local   bes t posi ti on   of th e g lo bal at i te r at ion   t .   7.   Evaluate t he o bj ect iv e f unct ion val ue on t he  n e xt it erati on.   8.   Determ ine the  final  of   P best   an d  G best     9.   Evaluate  wh et her   t he  so l utio n  is  opti m a l,  i f  a  co nver gence  has  be en  a chieve d  the n  it   com es  to  end,   oth e rw ise   goin g back  to st ep 3.           Figure  5. Steps  to follo w usin g  the  PSO al gorithm       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8  :   5472   -   5483   5476   The  fl ow c har t   of   the  PS O  a lg ori thm   i m pl e m entat ion   is  sh ow n  in  Fig ure  6,   wh e reas  the  co ntro l   par am et ers  us e d  is  giv e n  Ta bl e 1 .           Figure  6. PS O soluti on       Table  1.  T he  P SO  c ontr ol p a r a m et ers   Para m eter   V alu e   Nu m b e r  o f  Par ti cle   50   Maxi m u m  I te ratio n   20   Nu m b e r  o f   V ari ab le   3   c 1  an d   c 2   4   weig h t ( w )   0 ,4   r T C SC   m ax i m u m     0 ,2  X lin e   r T C SC   m in i m u m   -   0 ,7  X li n e   δ T C P S T   m ax i m u m   5°   δ T C P S T   m in i m u m   -   5°   Ob jectiv e Fun ctio n   Min F = m in   P lo s s       4.     RESU LT S  AND DI SCUS S ION   In   this  st ud y,   the  pro po se d  so luti on  has  been   sim ulate d  an d  te ste d  us in g  30 - bus  syst e m   IEEE  sta nd a rd  data.   The  res ults  of  the  po wer   flo w  a naly sis  ha ve   bee n  ob ta ine d  f r om   so m e  scenari os   incl uding   t he   conditi ons  without  a ny  in j ec ti on   of  com pen sat io n,   t he  c onditi on  with  i nject ion  of  opti m u m   capaci tor  ba nk  com pen sat ion, and  the c on diti on   with inj ect i on   of  opti m u m  TCPST - TCSC  co m pen sat ion .  Th e PSO  alg ori thm   i m ple m entat io n  to  determ ine  the  op ti m u m   l ocati on   a nd   siz ing   of  the  com pensat ion   us in g  the  TCPST - TCSC   com bin at ion  has bee n  com par ed  t o  that usi ng capacit or  bank.  In a dd it io n,   the PS O  al gori thm  p erf orm ance h as   al so   been com par e d wit h  t he im ple m entat io n of A rtific ia l B ee Colo ny (A BC )  Al gorithm  [8].     4.1.   IEE E 30 Bus  Sy s tem  Dat a   The  perf or m ance  of  the  PS O  al gorithm   has  been  te ste d  us i ng  the  30 - bus  syst e m   IEEE  s ta nd a rd  data   as  f ollow s:  B us  N u m ber :  30,   Slac k  bus:  Bu s  no#1,   Ge ne r at or :  Bu s  no #  2,   5,  8,  11,  a nd  13,  T otal  de m and :  201.4 3  M W   and   137.8 0  MVAR.  T he  PS O  al gorithm   will   determ ine  the  best  locat ion   an d  siz in g  of   the   reacti ve  power  require d  i n  th e  syst e m   by  pe rfor m ing   the  l oa d  fl ow  analy s is  for  eac h  it er at ion .  The re  ar e  fou r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Op ti miz atio n o f t he  T hyristor   Con tr olled P hase  Shif ti ng  Tr an sf ormer  Usi ng P SO Alg or i thm   ( H adi  Su y ono )   5477   (4)  cases   of  t he  syst em   that  will   be  pe rfo rm ed  to  sho w   the  perform a nce  of  the  PS O  al go rithm   a nd  the   i m ple m ented  of the  co m pen sa tor de vices i.e.:     -   Ca se#1 :  with out any i nj e ct io n of com pen sat ion ,     -   Ca se#2 :  with i nj ect io n o f  c a pa ci tor bank c om pen sat ion   -   Ca se#3 :  with i nj ect io n TC PS T - TCSC  c om pen sat io n   -   Ca se#4 :  with  inj ect io n  S VC   com pen sat ion  by  us in g  a nother  opti m iz a tio n  m et ho d  i.e .   Ar ti fici al   Be e   Colo ny (ABC )  A lg ori thm  [ 8].   Fo r  Ca se #2  an d  #3,  the  l oad   f low  a naly ses  ha ve  bee n  pe rfo rm ed  after  the  determ inati on   of   op ti m u m   locat ion   a nd   c apacit y  of   reac ti ve  power   c om pen sat ion   re qu i red   in  t he  s yst e m   us ing   th e  PSO   al go rith m .  In   add it io n,  t he P SO   Algorit hm   is al so  c om par ed wit h ABC  a lgorit hm  as g iv en  in  Case# 4.      4.2.   Results  of  C ase #1:  w ith out   any in jecti on   of  co m pens at i on   In   t his  a naly sis,  the  30 - bus   IEEE   syst em   has  bee n  te s te d  un der  the   co nd it io n  without  any   com pen sat ing   dev ic e.  Ba se d  on   the  loa d  f low  analy sis,  the  powe r  flo w   as  well   as  po wer   los ses  on   each   br a nc h,   an d  th e  vo lt age  on  each  sys te m   b us   co uld   be  de te rm ined.   Ne wton  Ra phs on  al go rithm   has   bee n  adopted   to  s ol ve  the  loa d  flo w  pro blem   base d  on  t he   fo ll owin g  pa ram et ers:  base  powe r = 10 0  MVA,  accuracy = 0.00001,  an d  m axim u m   it erati on   num ber = 20.  The  res ults  of   load   fl ow  an al ysi s  fo r   this   case  i s   sh ow n  in  Ta ble 2 .   Ba sed  on   Tabl e  2,   t otal  act ive  an d  reacti ve   powe r  ge ne rated  wer e  a rou nd  205.4 89   M W  a nd   118.4 01   MVAR  res pecti vely .  In  ad diti on,  the   total   ac ti ve  an d  reacti ve  power  losse s  in  the   syst em   wer e   ap pro xi m at ely   4.061  M W  an d  - 19. 399  MV AR.  T her e   we re  thre e  buses  exp e rienci ng   unde r  vo lt age  pro blem ,  being   lowe r   than  t he  al lowa ble  m ini m u m  vo lt a ge,   i.e.   0. 95   p.u.  The   bu ses  with  volt age  le vel  beyo nd  the  li m i ts  occu r re d  on   bus #  18, b us#19,  and  bu s #20. T he  pe rce nt age of  the act i ve  po wer  l os se s is about  2.02% wit h  re sp ect  to  the  act ive pow e r  l oad.       Table  2.  L oa d flo w  re su lt s Ca se# 1   Bu s#   Vo ltag e   Load   Gen eration   | V |  ( p u )     P ( M W )   Q  (M V AR)   P ( M W )   Q  (M V AR)   1   1   0   0   0   2 4 .81 9   - 1 .74 2   2   1   - 0 .33 4   2 1 .7   1 2 .7   6 0 .97   3 0 .37 1   3   0 .98 3   - 1 .35 3   2 .4   1 .2   0   0   4   0 .97 9   - 1 .59 7   7 .6   1 .6   0   0   5   0 .98 3   - 1 .76 7   0   0   0   0   6   0 .97 1   - 2 .05   0   0   0   0   7   0 .96 7   - 2 .49 4   2 2 .8   1 0 .9   0   0   8   0 .95 8   - 2 .53 1   30   30   0   0   9   0 .96 3   - 2 .53 1   0   0   0   0   10   0 .96   - 2 .78 9   5 .9   2   0   0   11   0 .96 3   - 2 .53 1   0   0   0   0   12   0 .97 5   - 1 .34 6   1 1 .2   7 .5   0   0   13   1   1 .7   0   0   37   1 8 .85 5   14   0 .96 2   - 2 .05 5   6 .2   1 .6   0   0   15   0 .96 2   - 1 .89 8   8 .2   2 .5   0   0   16   0 .96   - 2 .26 3   3 .5   1 .8   0   0   17   0 .95 4   - 2 .88 2   9   5 .8   0   0   18   0 .91 4   - 2 .13 3   3 .2   0 .9   0   0   19   0 .88 9   - 2 .02 7   9 .5   34   0   0   20   0 .90 5   - 2 .33   2 .2   0 .7   0   0   21   0 .97 1   - 2 .87 7   1 9 .66 9   1 1 .2   0   0   22   0 .98   - 2 .70 8   0   0   3 1 .59   3 6 .95 4   23   1   - 1 .60 3   3 .2   1 .6   2 2 .2   2 0 .46 3   24   0 .97 5   - 2 .75 2   15   6 .7   0   0   25   0 .98 4   - 2 .01 5   1   0   0   0   26   0 .96 6   - 2 .46 4   3 .5   2 .3   0   0   27   1   - 1 .15 4   0   0   2 8 .91   1 3 .5   28   0 .97 3   - 2 .12 2   0   0   0   0   29   0 .97 6   - 2 .80 8   3 .65 9   0 .9   0   0   30   0 .96 4   - 3 .80 3   12   1 .9   0   0   Total   2 0 1 .428   1 3 7 .8   2 0 5 .489   1 1 8 .401   Total Los ses     4 .06 1   MW   - 1 9 .39 9   MVAR   % o f  L o ss es   2 .02 %   MW   - 1 6 .4%   MVAR         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8  :   5472   -   5483   5478   4.3.   Results  of  C ase #2:  w ith  inje ction  of c apac itor ba nk  c om pensatio n   IEEE  sta nd a r d  syst e m   has  be en  te ste d  for  t he  c onditi on   w it h  the  placem ent  of  ca pacit or  ba nk.  T he  nu m ber   of  ca pa ci tor  banks   re qu i red  in  t he  s yst e m   was  3  locat ions  with  capaci ty   value s  bet ween  0  up  to   50   MVAR.  T he  optim u m   locat i on   a nd  capaci t y  of   capa ci tor  b an k  us ed  a re  sh ow n  in  Ta bl e  3.   F ro m   the  ta ble  it  can  be  see n  t hat  the  res ulted  locat io n  an d  capaci ty   of   c apacit or   ba nk   after  opti m iz ation   us in g  the  PS O   al gorithm   were  12. 5433  M V AR  ( 0.2 502  p. u.)  locat e d  at   bu s #17,  25. 5432  MV AR  (0. 5105  p.u.)  l oc at ed  at  bu s #7 , a nd  28. 2801 MV AR  ( 0.566 4 p.u. )  lo cat ed  at   bu s #3 1.         Table  3.  Ca pac it or   bank o ptim iz at ion  r es ults f or  Cas e# 2 us ing  t he  P SO al gorithm     Co m p en satio n     Bu s No #  L o catio n     Ratin g  ( p .u.)   Ratin g  ( MVAR )   Cap acito r  Ban k   17   0 .25 0 2         1 2 .54 3 3   Cap acito r  Ban k   7   0 .51 0 5         2 5 .54 3 2        Cap acito r  Ban k   31   0 .56 6 4   2 8 .28 0 1       Table  4  show s   the  si m ulatio n  res ult  of   the   syst e m   after  t he  optim u m   place m ent  of   the  capaci tor  banks  with  t he   m ini m u m   power   l os ses .  It  c an  be  see n  that   the  total   po we r  ge ne rated  we re  ar ound  213.83 M W  for  act ive po w er and  14 9.91   MVAR fo r  rea ct ive p owe r.  T he  total  acti ve  and   reacti ve power  lo sses fo r C ase# 2  wer e  9.9 01  M W  an d 16.00 9 M VA R re sp ect ively . Th e re is n o v oltage  vio l at ion  for  t he  C ase# 2  since al l  of   bus  vo lt age   val ues   wer e  i n  the  r ang e   of  0.9 5  p.u.  t o  1.05   p.u .  The  volt age  prof il e  f or  eac h  bus  is  de pic te d  in   Figure 8. Th e  vo lt age le vel of buses which e xp e rience d  un der   vo lt age c onditi on in  Ca se  #  1  h a s b ee n  ri sing  to   m eet  the all owable v oltage  level.       Table  4.  L oa d flo w  re su lt s  for  Case# 2   Bu s#   Vo ltag e   Load   Gen eration   | V |  ( p u )   P ( M W )   Q ( MVAR)   P ( M W )   Q ( MVAR)   1   1   0   0   0   2 3 .11 2   - 1 0 .15 6   2   1   - 0 .28 8   2 1 .7   1 2 .7   6 0 .97   6 .64 1   3   0 .99 8   - 1 .52   2 .4   1 .2   0   0   4   0 .99 7   - 1 .81 3   7 .6   1 .6   0   0   5   0 .99 1   - 1 .79 6   0   0   0   0   6   0 .98 7   - 2 .22 4   0   0   0   0   7   0 .98   - 2 .60 2   2 2 .8   1 0 .9   0   0   8   0 .97 4   - 2 .68   30   30   0   0   9   0 .99 7   - 2 .74 3   0   0   0   0   10   0 .98 9   - 3 .01 8   5 .9   2   0   0   11   0 .99 7   - 2 .74 3   0   0   0   0   12   0 .98 9   - 1 .37 3   1 1 .2   7 .5   0   0   13   1   1 .62 8   0   0   37   8 .64 5   14   0 .97 9   - 2 .07 7   6 .2   1 .6   0   0   15   0 .98 2   - 2 .01 5   8 .2   2 .5   0   0   16   0 .98 1   - 2 .40 1   3 .5   1 .8   0   0   17   0 .98 1   - 3 .05 9   9   5 .8   0   0   18   0 .96 9   - 3 .08   3 .2   0 .9   0   0   19   0 .96 5   - 3 .50 3   9 .5   34   0   0   20   0 .97   - 3 .45   2 .2   0 .7   0   0   21   0 .99 4   - 2 .94 4   1 9 .66 9   1 1 .2   0   0   22   1   - 2 .73   0   0   3 1 .59   2 6 .99 8   23   1   - 1 .13 4   3 .2   1 .6   2 2 .2   6 .70 3   24   0 .98 5   - 2 .54 8   15   6 .7   0   0   25   0 .98 8   - 1 .87   1   0   0   0   26   0 .97   - 2 .31 5   3 .5   2 .3   0   0   27   1   - 1 .05 1   0   0   2 8 .91   8 .48 8   28   0 .98 8   - 2 .23 6   0   0   0   0   29   0 .97 6   - 2 .70 5   3 .65 9   0 .9   0   0   30   0 .96 4   - 3 .7   12   1 .9   0   0   Total   2 0 1 .428   1 3 7 .8   2 0 3 .782   4 7 .31 9   Total Los ses     2 .35 4   MW   - 2 4 .11 4   MVAR   % o f  L o ss es   1 .17 %     - 1 7 .5%         The  process  i n  achievi ng   t he  m ini m u m   po w er  losse s  us i ng   the  PS O  al gor it h m   is  sh own   in  Fig ur e   7.   The  m ini m u m  power   lo ss  on  each  it erati on  as  the  ob j ec ti ve  functi on   has  bee n  rec orde d.   It  is  onl y  after  reachi ng   the  c onve rg e nce  cri te ria  that  the  PSO   al go rithm   ste ps   co uld   be   end e d.   T he  m axi m u m   i te rati on s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Op ti miz atio n o f t he  T hyristor   Con tr olled P hase  Shif ti ng  Tr an sf ormer  Usi ng P SO Alg or i thm   ( H adi  Su y ono )   5479   perform ed  for  the  te st  wer e   20  it erati ons.  B ased  on   t he  fi gure ,  it   al so   s howed   t hat  the  m ini m u m   act ive  powe r  losses ca n be  r eached  on t he 5 th   it erati on w it h  the  v al ue of   2.354 M W.             Figure  7. The  c onve rg e nce   c ri te ria for  Ca se #2       4.4.   Result  of  Case #3:  w ith  injec t ion TCSC - TC PST co mpens at i on     In  this  par t,   th e  sta ndar d  IE EE  30 - bus  syst e m   has  bee n  te ste d  in  a   co nd it io n  with  T CSC - TCP S T   bein g  i m ple m e nted  in the s yst e m . Based  on  the r es ults, the o ptim u m   locat i on  a nd   siz e o f  t he  TCSC - TCP ST is  are  show n  in  Table  5.   The  optim u m   place  of   TCSC   was  on  the  li ne#15   wh ic h  was  co nnect ed  to  bus #27  a nd  bu s #29  wit h  a  rati ng  of  - 0,5 535 X line   an d  li ne #31  w hich  was   co nn ect e d  t o  bu s #27  a nd  bu s# 30  with   the  r at ing  of  - 0,5 343 X li ne .  In   a dd it ion ,  the  TCPST  ha s  al so   bee n  im plem ented  in  the  li ne#2 6  w hich  was  c onnec te d  to   bu s #10 a nd bu s# 20  with  the i nj ect e d phase - ang le   of  - 2.6 839° .   The  sim ulati o n  res ults  of   t he  syst em   after  the  placem ent  of   TC SC  and   TC PST  f or   the  m os t   m ini m u m   po w er  loss  is  s how n  in  Ta ble  6.  It   can  be  seen  t ha t  the  total   power   ge ner at e d  by  the  ge ne rator   was   equ al   to  203.6 02  M W  an d  40. 891  M V AR  for  act ive   po w er  a nd  reacti ve   powe r  res pecti vely .  The   tota l  act ive   and  reacti ve   powe r  l os ses  for  Ca se #3   we re   2.1 74  M W   a nd  - 25.04 1  M VA R  res p ect ively .  T her e  w as  no   vo lt age   vi olati on   f or   t he  Ca s e#3   since  t he  volt age  of   al l  buses  wer e  i n  th e  range  of   0.9 5  p.u .  –   1.0 5  p.u.  Th e   per ce ntage  of t he powe r  los se s is abo ut 1.07 % w it h res pect  to  the  acti ve p ow e r  l oad.    The  proce ss  in   achievin g  the  m ini m u m   po w er  losses  f or   C ase# 3  with  TCSC - TCPS T  co m pen sat ion  us in g  t he  P SO  al gorithm   is  giv en   in   Fig ur e   8.  T he  m ini m um   active  powe r  los ses  c ould  be  reache d  on  t he  14 th   it erati on   with t he value  of  2.1 74 M W.           Figure  8. The  c onve rg e nce c ri te ria for  Ca se #3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8  :   5472   -   5483   5480   Table  5.  TC SC & TCP ST  opti m iz at ion  r es ults usi ng the  PS O  al go rithm  f or  Case #3   Co m p en satio n   Locatio n   (L in e)   Fro m  Bu s   To Bu s   Ratin g   TCSC   15   27   29   - 0 ,55 3 5 X lin e   TCSC   31   27   30   - 0 ,53 4 3 X lin e   TCPST   26   10   20   - 2 ,68 3 9 °       Table  6.  L oa d flo w  re su lt s  for  Case# 3   Bu s#   Vo ltag e   Load   Gen eration   | V |  ( p u )   P ( M W )   Q ( MVAR)   P ( M W )   Q ( MVAR)   1   1   0   0   0   2 2 .93 2   - 8 .16   2   1   - 0 .28 4   2 1 .7   1 2 .7   6 0 .97   5 .87 6   3   0 .99 5   - 1 .46 7   2 .4   1 .2   0   0   4   0 .99 3   - 1 .74 6   7 .6   1 .6   0   0   5   0 .99 3   - 1 .81   0   0   0   0   6   0 .99 1   - 2 .26 9   0   0   0   0   7   0 .98 3   - 2 .63 3   2 2 .8   1 0 .9   0   0   8   0 .98 8   - 2 .88 7   30   30   0   0   9   0 .99   - 2 .75 3   0   0   0   0   10   0 .98 9   - 3 .00 9   5 .9   2   0   0   11   0 .99   - 2 .75 3   0   0   0   0   12   0 .99 3   - 1 .39 3   1 1 .2   7 .5   0   0   13   1   1 .59 7   0   0   37   5 .97 8   14   0 .99 3   - 2 .44 5   6 .2   1 .6   0   0   15   0 .98 9   - 2 .10 9   8 .2   2 .5   0   0   16   0 .98 3   - 2 .39 8   3 .5   1 .8   0   0   17   0 .98 2   - 3 .05 4   9   5 .8   0   0   18   0 .98 3   - 3 .36 6   3 .2   0 .9   0   0   19   0 .98 3   - 3 .90 4   9 .5   34   0   0   20   0 .98 3   - 3 .73 9   2 .2   0 .7   0   0   21   0 .99 4   - 2 .93   1 9 .66 9   1 1 .2   0   0   22   1   - 2 .71 4   0   0   3 1 .59   2 6 .71 2   23   1   - 1 .06 8   3 .2   1 .6   2 2 .2   3 .30 2   24   0 .98 5   - 2 .52 4   15   6 .7   0   0   25   0 .98 8   - 1 .88 4   1   0   0   0   26   0 .97   - 2 .32 9   3 .5   2 .3   0   0   27   1   - 1 .08 8   0   0   2 8 .91   7 .18 3   28   0 .99 3   - 2 .30 3   0   0   0   0   29   0 .97 6   - 2 .74 3   3 .65 9   0 .9   0   0   30   0 .96 4   - 3 .73 8   12   1 .9   0   0   Total   2 0 1 .428   1 3 7 .8   2 0 3 .602   4 0 .89 1   Total Los ses     2 .17 4   MW   - 2 5 .04 1   MVAR   % o f  L o ss es   1 .07 %     - 1 8 .2%           4.5. Resul t of   Ca se #4:  wi th  i nj ecti on   SVC  using Ar tifici al  Bee C olo n y ( ABC ) Alg orit hm [8]   To  s how  t he  pe rfor m ance  of  the  PS O  al gorithm ,  the  com par iso n  with  Art ific ia l  Be e  Colon y  ( ABC)   Algorithm   [8 ]   resu lt   has  be en   m ade.  The  sam e  si m ula ti on   us in g  IEE E  30 - bus  syst em   as  a  base - case data  hav e   been   m ade  and   com par ed  in   te r m s  of   vo lt age  pro file   and   the  best  act ive  power   loss  re ached.  Ba sed  on   th e   ABC  al gorith m   resu lt   sh ow s  that  the  num ber   of  S VCs  r equ i red   i n  the   syst e m   was  two  ( 2)   l ocati ons  with   capaci ty  v al ues  36.996 M VAR  at  bus#5 a nd  36.971 M VAR  at b us #1 9 re sp ect ively .    The  sim ulati on   resu lt s  of  the  syst e m   after  the  placem ent  of   SV C  f or   t he  m os t  m ini m u m   power   l os s   is  sh ow n  in  Ta ble  7.   It  can  be   seen  that  the  t otal  powe r  ge ne rated  by  the  ge ner at or   was  e qu al   to  204.2 1  M W  and   48 . 40  MV AR  f or   act ive   powe r  an d  rea ct ive  powe r.   T he  total   act ive  and   reacti ve  powe r  los ses  ob ta ined  for  this  case  w ere  2.792 7   M W   a nd  - 15. 2076  M VA R   resp ect ively .   T her e   was   no  volt age  vio la ti on  in   this   case  since  the  vo lt age  of  al l  bu s es  we re  in  t he  acce pta ble   r ang e .  T he  pe rc entage  of   th e  powe r  losse s  is  about  1.37% wit h  re s pect to t he  act i ve powe r  loa d.        Table  7.  L oa d flo w  re su lt s  for  Case# 4: w it h i nj ect io n SVC   us in g ABC  A l gorithm  [ 8]   Bu s#   Vo ltag e   Load   Gen eration   | V |  ( p u )   P ( M W )   Q ( MVAR)   P ( M W )   Q ( MVAR)   1   1   0   0   0 .00   2 3 .54   - 5 .64   2   1   - 0 .36 9   2 1 .7   1 2 .70   6 0 .97   1 .60   3   0 .98 8 3   - 1 .53 5   2 .4   1 .20   0 .00   0 .00   4   0 .98 6   - 1 .78 6   7 .6   1 .60   0 .00   0 .00   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Op ti miz atio n o f t he  T hyristor   Con tr olled P hase  Shif ti ng  Tr an sf ormer  Usi ng P SO Alg or i thm   ( H adi  Su y ono )   5481   Table  7.  L oa d flo w  re su lt s  for  Case# 4: w it h i nj ect io n SVC   us in g ABC  A l gorithm  [ 8]   Bu s#   Vo ltag e   Load   Gen eration   | V |  ( p u )   P ( M W )   Q ( MVAR)   P ( M W )   Q ( MVAR)   5   1 .02 2 3   - 2 .47 2   0   0 .00   0 .00   0 .00   6   0 .98 1 5   - 2 .24 6   0   0 .00   0 .00   0 .00   7   0 .98 8 5   - 2 .84 6   2 2 .8   1 0 .90   0 .00   0 .00   8   0 .96 9 4   - 2 .70 9   30   3 0 .00   0 .00   0 .00   9   0 .97 9   - 2 .82 5   0   0 .00   0 .00   0 .00   10   0 .97 7 6   - 3 .12 9   5 .9   2 .00   0 .00   0 .00   11   0 .97 9   - 2 .82 5   0   0 .00   0 .00   0 .00   12   0 .98 6   - 1 .41 5   1 1 .2   7 .50   0 .00   0 .00   13   1   1 .59 6 6   0   0 .00   3 7 .00   1 0 .95   14   0 .97 7 5   - 2 .14   6 .2   1 .60   0 .00   0 .00   15   0 .98 1 5   - 2 .10 6   8 .2   2 .50   0 .00   0 .00   16   0 .97 4 5   - 2 .47 2   3 .5   1 .80   0 .00   0 .00   17   0 .97 0 8   - 3 .18 1   9   5 .80   0 .00   0 .00   18   0 .97 3 3   - 3 .42 6   3 .2   0 .90   0 .00   0 .00   19   0 .97 2 7   - 3 .99   9 .5   3 4 .00   0 .00   0 .00   20   0 .97 2 7   - 3 .83 4   2 .2   0 .70   0 .00   0 .00   21   0 .97 4 6   - 3 .50 7   1 9 .66 9   1 1 .20   0 .00   0 .00   22   1   - 2 .07 2   0   0 .00   3 1 .59   2 4 .64   23   1   - 0 .96 2   3 .2   1 .60   2 2 .20   6 .94   24   0 .98 4 8   - 2 .15 9   15   6 .70   0 .00   0 .00   25   0 .98 8   - 1 .64 8   1   0 .00   0 .00   0 .00   26   0 .97   - 2 .1   3 .5   2 .30   0 .00   0 .00   27   1   - 0 .92 8   0   0 .00   2 8 .91   9 .92   28   0 .98 3 1   - 2 .29 1   0   0 .00   0 .00   0 .00   29   0 .97 6 2   - 2 .53 1   3 .65 9   0 .90   0 .00   0 .00   30   0 .96 3 7   - 3 .53 8   12   1 .90   0 .00   0 .00   Total   2 0 1 .428   1 3 7 .80   2 0 4 .21   4 8 .40   Total Los ses     2 .79 2 7   MW   - 1 5 .20 7 6   MVAR   % o f  L o ss es   1 .37 %     - 3 1 .42 %         4.6. C ompari s on  re sults  betw een cases   The  res ults  of  syst e m   si m ulatio n  on  IEEE   30 - bus  syst em   with  fou r  case s  ha ve   bee n  c om par ed  i n  te rm s   of   vo lt a ge   pr ofi le   and   t he  best  act ive  powe r  loss  rea ched   f or  each  case  by  us in g  the  PS O  al gorithm   and   ABC  al gorith m   [8 ] .  Figure  8  sho ws  the  volt age  pro file s   com par ison.  The  w orst  volt age  pro file   ha s  been  exp e rience d  in   Ca se#1   w he r e  the  avail abili ty   of   the  reacti ve  power   w as  ver y  lim it e d  de pendin g  on  the  gen e rati ng  un it . T her e a re t hr e e buses  we re  be low  t he  al lo w able m ini m u m   vo lt age  of  0.9 5 p.u.   Howe ver,  the  s upply  of  the  r eact ive  powe r  dep e nded  on  the  outp ut  of  th e  act ive  power  loading  f or   each  unit .  O n  the  oth e r  ha nd,  the  vo lt age   pr ofi le s  ha ve  bee n  im pr ov e d  i n  Ca se#2  a nd  Ca se# 3  by  usi ng  PSO  al gorithm   and   Ca se#4   by  usi ng   ABC  al gori thm ,  since  the  reacti ve  po wer   so urces  ha ve  been   im ple m e nted  t o  su pp or t  the  defi ci ency  of   the  reacti ve  powe r .  All  of   the  bus es  vo lt age  was   above  0.9 5  p.u.,   si nce  the  re act ive  powe r  com pensat ion s  re quire d  in  the  syst e m   wer e  sat isfie d  us i ng   ca pac it or   ba nk   f or   C ase# 2,   TCSC - TCPST   for  Ca se # 3, a nd S VC  for  Ca s e#4. T he  Ca se #3 sho wed a  be tt er volta ge pr of il e c om par ed  to  the  o t her ca ses.            Figure  8. V oltage  prof il e c omparis on for ea c h  case   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.