I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l . 1 ,   N o . 1 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 1 ,   p p .   2 1 ~ 3 0   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8             2 1       R e c e i v e d   J u l y   2 4 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   A u g   2 5 th ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   S e p   1 3 th ,   2 0 1 1   C o m p a r i s o n   o f   P e r f o r m a n c e   o f   S S S C   a n d   T C P S   i n   A u t o m a t i c   G e n e r a t i o n   C o n t r o l   o f   H y d r o t h e r m a l   S y s t e m   u n d e r   D e r e g u l a t e d   S c e n a r i o       K . S u b b a r a m a i a h ,   V . C . J a g a n   M o h a n ,   V . C . V e e r a   R e d d y   Y o g a n a n d a   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   a n d   S c i e n c e   ,   T i r u p a t h i ,   I n d i a   Re s e a r c h   S c h o l a r ,   S . V . U n i v e r s i t y ,   T i r u p a t h i ,   I n d i a   E E E   D e p a r t m e n t ,   S . V . U n i v e r s i t y ,   T i r u p a t h i ,   I n d i a   s u b b a r a m a p h d @ g m a i l . c o m       A b s t r a c t     T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   t h e   m o d e l l i n g   a n d   s i m u l a t i o n   o f   S t a t i c   S y n c h r o n o u s   S e r i e s   Co m p e n s a t o r   ( S S S C)   i n   a   t w o   a r e a   s y s t e m   f o r   A u t o m a t i c   G e n e r a t i o n   Co n t r o l   ( A G C)   u n d e r   d e r e g u l a t e d   e n v i r o n m e n t .   T h e   m o d e l l i n g   o f   T h y r i s t o r   Co n t r o l l e d   p h a s e   S h i f t e r   ( T CP S )   i s   a l s o   c a r r i e d   o u t   a n d   c o m p a r i s o n   i s   m a d e   b e t w e e n   S S S a n d   T CP S .   A   t w o   a r e a   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m   u n d e r   d e r e g u l a t e d   e n v i r o n m e n t   h a s   b e e n   c o n s i d e r e d   f o r   t h i s   p u r p o s e .     T h e   d e v i c e s   a r e   m o d e l e d   a n d   a t t e m p t   h a s   b e e n   m a d e   t o   i n c o r p o r a t e   t h e s e   d e v i c e s   i n   t h e   t wo   a r e a   s y s t e m   t h u s   i m p r o v i n g   t h e   d y n a m i c   r e s p o n s e   o f   t h e   s y s t e m .   T h e   e f f e c t   o f   t h e s e   p a r a m e t e r s   o n   t h e   s y s t e m   i s   d e m o n s t r a t e d   wi t h   t h e   h e l p   o f   c o m p u t e r   s i m u l a t i o n s .   A   s y s t e m a t i c   m e t h o d   h a s   a l s o   b e e n   d e m o n s t r a t e d   f o r   t h e   m o d e l i n g   o f   t h i s   c o m p o n e n t   i n   t h e   s y s t e m .   Co m p u t e r   s i m u l a t i o n s   r e v e a l   t h a t   d u e   t o   t h e   p r e s e n c e   o f   S S S C   a l o n g   wi t h   T CP S ,   t h e   d y n a m i c   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   s y s t e m   i n   t e r m s   o f   s e t t l i n g   t i m e ,   o v e r s h o o t   i s   g r e a t l y   i m p r o v e d   t h a n   t h a t   o f   wi t h o u t   S S S C.         Ke y wo r d s :   S t a t i c   S y n c h r o n o u s   S e r i e s   Co m p e n s a t o r ,   T h y r i s t o r   Co n t r o l l e d   p h a s e   S h i f t e r ,   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m ,   AG C         1 .   I n t r o d u c t i o n     S u c c e s s f u l   o p e r a t i o n   o f   a   p o w e r   s y s t e m   i s   t h e   p r o c e s s   o f   p r o p e r l y   m a i n t a i n i n g   s e v e r a l   s e t s   o f   b a l a n c e s .   T w o   o f   t h e s e   b a l a n c e s   a r e   b e t w e e n   l o a d - g e n e r a t i o n   a n d   s c h e d u l e d   a n d   a c t u a l   t i e   l i n e   f l o w s .   T h e s e   t w o   b a l a n c e s   a r e   p r e d o m i n a n t   f a c t o r s   t o   k e e p   f r e q u e n c y   c o n s t a n t .   C o n s t a n t   f r e q u e n c y   i s   i d e n t i f i e d   a s   t h e   p r i m a r y   i n d e x   o f   h e a l t h y   o p e r a t i o n   o f   s y s t e m   a n d   t h e   q u a l i t y   o f   s u p p l i e d   p o w e r   t o   c o n s u m e r   a s   w e l l .   B o t h   o f     t h e s e   b a l a n c e s   a r e   m a i n t a i n e d   b y   a d j u s t i n g   g e n e r a t i o n   k e e p i n g   l o a d   d e m a n d   i n   v i e w .   I f   f r e q u e n c y   i s   l o w ,   g e n e r a t i o n   i s   i n c r e a s e d   a n d   i f   t h e   a c t u a l   o u t f l o w   i s   g r e a t e r   t h a n   t h e   s c h e d u l e d   o u t f l o w ,   g e n e r a t i o n   i s   d e c r e a s e d .   S i n c e   s y s t e m   c o n d i t i o n s   a r e   a l w a y s   c h a n g i n g   a s   l o a d   c o n s t a n t l y   v a r i e s   d u r i n g   d i f f e r e n t   h o u r s   o f   a   d a y ,   p r e c i s e   m a n u a l   c o n t r o l   o f   t h e s e   b a l a n c e s   w o u l d   b e   i m p o s s i b l e .   A u t o m a t i c   G e n e r a t i o n   C o n t r o l   ( A G C )   w a s   d e v e l o p e d   t o   b o t h   m a i n t a i n   a   ( n e a r l y )   c o n s t a n t   f r e q u e n c y   a n d   t o   r e g u l a t e   t i e   l i n e   f l o w s   [ 1 - 2 ] .   U n d e r   o p e n   m a r k e t   s y s t e m   ( d e r e g u l a t i o n )   t h e   p o w e r   s y s t e m   s t r u c t u r e   c h a n g e d   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   w o u l d   a l l o w   t h e   e v o l v i n g   o f   m o r e   s p e c i a l i z e d   i n d u s t r i e s   f o r   g e n e r a t i o n   ( G e n c o ) ,   t r a n s m i s s i o n   ( T r a n s c o )   a n d   d i s t r i b u t i o n   ( D i s c o ) .   A   d e t a i l e d   s t u d y   o n   t h e   c o n t r o l   o f   g e n e r a t i o n   i n   d e r e g u l a t e d   p o w e r   s y s t e m s   i s   g i v e n   i n   [ 3 ] .   T h e   c o n c e p t   o f   i n d e p e n d e n t   s y s t e m   o p e r a t o r   ( I S O )   a s   a n   u n b i a s e d   c o o r d i n a t o r   t o   b a l a n c e   r e l i a b i l i t y   w i t h   e c o n o m i c s   h a s   a l s o   e m e r g e d   [ 4 - 5 ] .   T h e   a s s e s s m e n t   o f   A u t o m a t i c   G e n e r a t i o n   c o n t r o l   i n   a   d e r e g u l a t e d   e n v i r o n m e n t   i s   g i v e n   i n   d e t a i l   i n   [ 6 ]   a n d   a l s o   p r o v i d e s   a   d e t a i l e d   r e v i e w   o v e r   t h i s   i s s u e   a n d   e x p l a i n s   h o w   a n   A G C   s y s t e m   c o u l d   b e   s i m u l a t e d   a f t e r   d e r e g u l a t i o n .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t h e   c o n c e p t   o f   u t i l i z i n g   p o w e r   e l e c t r o n i c   d e v i c e s   f o r   p o w e r   s y s t e m   c o n t r o l   h a s   b e e n   w i d e l y   a c c e p t e d   i n   t h e   f o r m   o f   F l e x i b l e   A C   T r a n s m i s s i o n   S y s t e m s   ( F A C T S )   w h i c h   p r o v i d e   m o r e   f l e x i b i l i t y   i n   p o w e r   s y s t e m   o p e r a t i o n   a n d   c o n t r o l   [ 7 , 8 ] .   A   S t a t i c   S y n c h r o n o u s   S e r i e s   C a p a c i t o r   i s   e x p e c t e d   t o   b e   a n   e f f e c t i v e   a p p a r a t u s   f o r   t h e   t i e - l i n e   p o w e r   f l o w   c o n t r o l   o f   a n   i n t e r c o n n e c t e d   p o w e r   s y s t e m   i n   t h e   a n a l y s i s   o f   a n   i n t e r c o n n e c t e d   p o w e r   s y s t e m .   T h e   p r o p o s e d   c o n t r o l   s t r a t e g y   w i l l   b e   a   n e w   a n c i l l a r y   s e r v i c e   f o r   t h e   s t a b i l i z a t i o n   o f   f r e q u e n c y   o s c i l l a t i o n s   o f   a n   i n t e r c o n n e c t e d   p o w e r   s y s t e m .   S t a t i c   S y n c h r o n o u s   S e r i e s   C o m p e n s a t o r   i s   o n e   o f   t h e   i m p o r t a n t   m e m b e r s   o f   F A C T S   f a m i l y   w h i c h   c a n   b e   i n s t a l l e d   i n   s e r i e s   w i t h   t h e   t r a n s m i s s i o n   l i n e s .   W i t h   t h e   c a p a b i l i t y   t o   c h a n g e   i t s   r e a c t a n c e   c h a r a c t e r i s t i c   f r o m   c a p a c i t i v e   t o   i n d u c t i v e ,   t h e   S S S C   i s   v e r y   e f f e c t i v e   i n   c o n t r o l l i n g   p o w e r   f l o w .   T h i s   p a p e r   a d d r e s s e s   t h e   A G C   w i t h   i n t e r c o n n e c t e d   s y s t e m s   a l o n g   w i t h   t h e   i n c o r p o r a t i o n   o f   F A C T S   d e v i c e s .   T h e   t r a n s i e n t   p e r f o r m a n c e   o f   t h e s e   s y s t e m s   a r e   c o m p a r e d   t o   e s t a b l i s h   t h e i r   e f f e c t i v e n e s s   o n e   o v e r   a n o t h e r   t o   s u p p r e s s   t h e   a r e a     f r e q u e n c y   o s c i l l a t i o n   a n d   t i e - l i n e   p o w e r   e x c h a n g e   a f t e r   t h e   s t e p   l o a d   p e r t u r b a t i o n .   I n   t h e   v i e w   o f   t h e   a b o v e ,   t h e   o b j e c t i v e s   o f   t h e   p a p e r   a r e   a s   f o l l o w :   ·   T o   m o d e l   a   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m   u n d e r   d e r e g u l a t e d   s c e n a r i o   ·   T o   i n v e s t i g a t e   t h e   i m p a c t s   o f   d e v i c e s   l i k e   S t a t i c   S y n c h r o n o u s   S e r i e s   C a p a c i t o r   a n d   T h y r i s t o r   c o n t r o l l e d   p h a s e   s h i f t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     2 1     3 0   2 2 g T s + 1 1   t T s + 1 1   r r r T s T s K + + 1 1   1 1 R   ) ( 1 s P D D   +   -   +   -   -   1 1 1 p p T s K + s K 1 1   B +   +   s T 1 2 2 p   -   +   3 1 R - 1   2 2 1 P P T s K +   ) ( 2 s P D D +   -   +   B s K 1 2   - 1   +   +   -   1 1 1 T s +   2 1 1 T s s T R + +   w w T s T 5 . 0 1 1 + s -   -   p . u   l o a d   o f   D i s c o   1   C p f 1 1   p . u   l o a d   o f   D i s c o   2   +   +   C p f 1 2   C p f 2 1   C p f 2 2   +   +   C p f 3 1   C p f 3 2   +   +   C p f 4 1   C p f 4 2   +   +   2 1 R g T s + 1 1   t T s + 1 1   r r r T s T s K + + 1 1   -   -   a p a p +   -   1 1 1 T s +   2 1 1 T s s T R + +   w w T s T 5 . 0 1 1 + s -   -   a p a p +   p . u   l o a d   o f   D i s c o   3   C p f 1 3   p . u   l o a d   o f   D i s c o   4   +   +   C p f 1 4   C p f 2 3   C p f 2 4   +   +   C p f 3 3   C p f 3 4   +   +   C p f 4 3   C p f 4 4   +   4 1 R D e m a n d   o f   d i s c o s   i n   a r e a   1   t o   G e n c o s   i n   a r e a   2     D e m a n d   o f   d i s c o s   i n   a r e a   2   t o   G e n c o s   i n   a r e a   1     +   +   +   +   +   +   +   +   +   +   T h e r m a l   a r e a   H y d r o   a r e a   T C P S   s t r a t e g y   +   +   -     +   S S S C P D   +   2 .   D y n a m i c   M a t h e m a t i c a l   M o d e l   T h e   A u t o m a t i c   G e n e r a t i o n   C o n t r o l   s y s t e m   i n v e s t i g a t e d   i s   c o m p o s e d   o f   a n   i n t e r c o n n e c t i o n   o f   t w o   a r e a s   u n d e r   d e r e g u l a t e d   s c e n a r i o .   A r e a   1   c o m p r i s e s   o f   a   r e h e a t   s y s t e m   a n d   a r e a   2   c o m p r i s e s   o f   h y d r o   s y s t e m .   F i g .   1   i s   t h e   b l o c k   d i a g r a m   o f   t w o - a r e a   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m   u n d e r   d e r e g u l a t e d   s c e n a r i o   w h e r e   A C E   o f   e a c h   a r e a   i s   f e d   t o   t h e   c o r r e s p o n d i n g   c o n t r o l l e r .   T h e   a c c u r a t e   c o n t r o l   s i g n a l   i s   g e n e r a t e d   f o r   e v e r y   i n c o m i n g   A C E   a t   t h a t   p a r t i c u l a r   l o a d   c h a n g e .   A   p e r f o r m a n c e   i n d e x   g i v e n   b y ( ) D + D × + D × = t t i e P f f J 0 2 1 2 2 2 2 1 b a   h a s   b e e n   c o n s i d e r e d   t o   c o m p a r e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   S S S C   a n d   T C P S .                                                                                                               F i g u r e 1 .   T w o   a r e a   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m   u n d e r   d e r e g u l a t e d   s c e n a r i o         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   2 3   3 .     M o d e l i n g   o f   S S S C   a n d   T C P S   A   S S S C   e m p l o y s   s e l f - c o m m u t a t e d   v o l t a g e - s o u r c e   s w i t c h i n g   c o n v e r t e r s   t o   s y n t h e s i z e   a   t h r e e - p h a s e   v o l t a g e   i n   q u a d r a t u r e   w i t h   t h e   l i n e   c u r r e n t ,   e m u l a t e s   a n   i n d u c t i v e   o r   a   c a p a c i t i v e   r e a c t a n c e   s o   a s   t o   i n f l u e n c e   t h e   p o w e r   f l o w   i n   t h e   t r a n s m i s s i o n   l i n e s .   T h e   c o m p e n s a t i o n   l e v e l   c a n   b e   c o n t r o l l e d   d y n a m i c a l l y   b y   c h a n g i n g   t h e   m a g n i t u d e   a n d   p o l a r i t y   o f   i n j e c t e d   v o l t a g e ,   s V a n d   t h e   d e v i c e   c a n   b e   o p e r a t e d   b o t h   i n   c a p a c i t i v e   a n d   i n d u c t i v e   m o d e .   T h e   s c h e m a t i c   o f   a n   S S S C ,   l o c a t e d   i n   s e r i e s   w i t h   t h e   t i e - l i n e   b e t w e e n   t h e   i n t e r c o n n e c t e d   a r e a s ,   c a n   b e   a p p l i e d   t o   s t a b i l i z e   t h e   a r e a   f r e q u e n c y   o s c i l l a t i o n s   b y   h i g h   s p e e d   c o n t r o l   o f   t h e   t i e - l i n e   p o w e r   t h r o u g h   i n t e r c o n n e c t i o n   a s   s h o w n   i n   F i g u r e .   2 .   T h e   e q u i v a l e n t   c i r c u i t   o f   t h e   s y s t e m   s h o w n   i n   F i g u r e   2   c a n   a l s o   b e   r e p r e s e n t e d   b y   a   s e r i e s   c o n n e c t e d   v o l t a g e   s o u r c e   s V   a l o n g   w i t h   a   t r a n s f o r m e r   l e a k a g e   r e a c t a n c e s X .   T h e   S S S C   c o n t r o l l a b l e   p a r a m e t e r   i s   s V ,   w h i c h   i n   f a c t   r e p r e s e n t s   t h e   m a g n i t u d e   o f   i n j e c t e d   v o l t a g e .   F i g u r e   3   r e p r e s e n t s   t h e   p h a s o r   d i a g r a m   o f   t h e   s y s t e m   t a k i n g   i n t o   a c c o u n t   t h e   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   o f   S S S C .           F i g u r e   2 .   S c h e m a t i c   o f   S S S C   a p p l i e d   t o   A G C     F i g u r e   3 .   P h a s o r   d i a g r a m   a t V s = 0   a n d   V s   l a g g i n g   I   b y   9 0 o       B a s e d   o n   t h e   a b o v e   f i g u r e   w h e n   0 = s V ,   t h e   c u r r e n t   o I o f   t h e   s y s t e m   c a n   b e   w r i t t e n   a s                                           T n m o j X V V I - =   ( 1 )     w h e r e   S L T X X X + = .   T h e   p h a s e   a n g l e   o f   t h e   c u r r e n t   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s                       - - = - n n m m m m n n c V V V V q q q q q s i n s i n c o s c o s t a n 1   ( 2 )     B u t   E q n   ( 1 )   c a n   b e   e x p r e s s e d   i n   a   g e n e r a l i z e d   f o r m   a s                                             I I j X V j X V V j X V V V I o T s T n m T n s m D + = - + - = - - =   ( 3 )     T h e   t e r m   I D i s   a n   a d d i t i o n a l   c u r r e n t   t e r m   d u e   t o   S S S C   v o l t a g e   s V .   T h e   p o w e r   f l o w   f r o m   b u s   m t o   b u s   n   c a n   b e   w r i t t e n   a s   m n m n o m m n S S I V S D + = = *   w h i c h   i m p l i e s     R e f   m V   n V T j X   x   w o I   y   c q   o I   R e f   m V   n V I j X T   I   y   c q   s V           R e h e a t       U n i t     A r e a   1   m m V q Ð   I   1 X   A r e a   2           H y d r o       U n i t       +   C   m n m n j Q P +   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     2 1     3 0   2 4 ) ( ) ( m n m n o m n m n o m n m n Q Q j P P j Q P D + + D + = +               ( 4 )     W h e r e   m n o P a n d   m n o Q   a r e   t h e   r e a l   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   f l o w   r e s p e c t i v e l y   w h e n   0 = s V .   T h e   c h a n g e   i n   r e a l   p o w e r   f l o w   c a u s e d   b y   S S S C   v o l t a g e   i s   g i v e n   b y           ) s i n ( a q - = D m T s m m n X V V P   ( 5 )     W h e n   s V l a g s   t h e   c u r r e n t   b y   o 9 0 ,   m n P D   c a n   b e   w r i t t e n   a s               ) c o s ( c m T s m m n X V V P q q - = D     ( 6 )     F r o m   E q n   ( 2 )   t h e   t e r m   ) c o s ( c m q q - c a n   b e   w r i t t e n   a s                 ) c o s ( ) c o s ( c n m n c m V V q q q q - = -   ( 7 )     R e f e r r i n g   t o   F i g   3   i t   c a n   b e   w r i t t e n   a s                   x y y w c n = - ) c o s ( q q   ( 8 )   a n d   i t   c a n   b e   s e e n   a s       m n m V y w q s i n =   ( 9 )     A l s o m n n m n m V V V V x y q c o s 2 2 2 - + =   a n d   n m m n q q q - =   ( 1 0 )     U s i n g   t h e s e   r e l a t i o n s h i p s   E q n   ( 6 )   c a n   b e   m o d i f i e d   a s   f o l l o w s     m n n m n m s m n T n m m n V V V V V X V V P q q c o s 2 s i n 2 2 - + ´ = D   ( 1 1 )     F r o m   E q n   ( 4 )   i t   c a n   b e   w r i t t e n   a s   m n m n o m n P P P D + =   w h i c h   i m p l i e s     ) c o s 2 s i n ( s i n 2 2 m n n m n m s m n T n m m n T n m m n V V V V V X V V X V V P q q q - + ´ + =             ( 1 2 )     L i n e a r i z i n g   E q n   ( 1 2 )   a b o u t   a n   o p e r a t i n g   p o i n t   i t   c a n   b e   w r i t t e n   a s     ) c o s 2 s i n ( ) ) ( c o s ( 2 2 m n n m n m s m n T n m n m n m T n m m n V V V V V X V V X V V P q q q q q q - + D ´ + D - D - = D     ( 1 3 )   S S S C t i e m n P P P D + D = D   w h i c h   i m p l i e s             ) c o s 2 s i n ( 2 2 m n n m n m s m n T n m S S S C V V V V V X V V P q q - + D ´ = D   ( 1 4 )     B a s e d   o n   E q n   ( 1 4 )   i t   c a n   b e   o b s e r v e d   t h a t   b y   v a r y i n g   t h e   S S S C   v o l t a g e   s V D ,   t h e   p o w e r   o u t p u t   o f   S S S C   c a n   b e   c o n t r o l l e d   w h i c h   w i l l   i n   t u r n   c o n t r o l   t h e   f r e q u e n c y   a n d   t i e   l i n e   d e v i a t i o n s .   T h e   s t r u c t u r e   o f   S S S C   t o   b e   i n c o r p o r a t e d   i n   t h e   t w o   a r e a   s y s t e m   i n   o r d e r   t o   r e d u c e   t h e   f r e q u e n c y   d e v i a t i o n s   i s   p r o v i d e d   i n   F i g u r e   4   s h o w n   b e l o w .   T h e   f r e q u e n c y   d e v i a t i o n   o f   a r e a   1   c a n   b e   s e e n   a s   i n p u t   t o   t h e   S S S C   d e v i c e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   2 5     F i g u r e   4 :   S t r u c t u r e   o f   S S S C       M o d e l i n g   o f   T C P S   F i g u r e   5   s h o w s   t h e   s c h e m a t i c   o f   t h e   t w o - a r e a   i n t e r c o n n e c t e d   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m   c o n s i d e r i n g   a   T C P S   i n   s e r i e s   w i t h   t h e   t i e - l i n e .   T C P S   i s   p l a c e d   n e a r   a r e a   1 .   A r e a   1   i s   t h e   t h e r m a l   a r e a   c o m p r i s i n g   o f   t h r e e   r e h e a t   u n i t s   a n d   a r e a   2   i s   t h e   h y d r o   a r e a   c o n s i s t i n g   o f   t h r e e   h y d r o   u n i t s .   W i t h   T C P S ,   t h e   i n c r e m e n t a l   t i e - l i n e   p o w e r   f l o w   f r o m   a r e a   1   t o   a r e a   2   u n d e r   o p e n   m a r k e t   s y s t e m   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s   [ 1 6 ]       F i g u r e . 5 .     S c h e m a t i c   o f   T C P S   i n   s e r i e s   w i t h   T i e   l i n e     T h e   p h a s e   s h i f t e r   a n g l e f D ( s )   c a n   b e   w r i t t e n   a s                                                       ) ( 1 ) ( 1 s E r r o r s T K s p s D + = D f f                   ( 1 5 )   W h e r e   f K   a n d   p s T a r e   t h e   g a i n   a n d   t i m e   c o n s t a n t s   o f   t h e   T C P S   a n d   ) ( 1 s E r r o r D   i s   t h e   c o n t r o l   s i g n a l   w h i c h   c o n t r o l s   t h e   p h a s e   a n g l e   o f   t h e   p h a s e   s h i f t e r .     T h u s ,   i t   c a n   b e   w r i t t e n   a s   [ ] ) ( 1 ) ( ) ( 2 ) ( 1 ' 1 2 2 1 ' 1 2 1 2 s E r r o r s T K T s F s F s T s P p s t i e D + + D - D = D f p                                   ( 1 6 )   1 E r r o r D   c a n   b e   a n y   s i g n a l   s u c h   a s   t h e   t h e r m a l   a r e a   f r e q u e n c y   d e v i a t i o n   1 f D o r   h y d r o   a r e a   f r e q u e n c y   d e v i a t i o n   2 f D   4 .     R e s u l t s   a n d   D i s c u s s i o n s   T h e   p r o p o s e d   t e c h n i q u e s   a r e   a p p l i e d   t o   a   t w o   a r e a   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m   u n d e r   d e r e g u l a t e d   s c e n a r i o .   T h e   s i m u l a t i o n   h a s   b e e n   c o n d u c t e d   S i m u l i n k   i n   M A T L A B   7 . 1   T h r e e   g e n e r a t o r s   i n   e a c h   a r e a   h a v e   b e e n   c o n s i d e r e d   f o r   t h e   s t u d y .   E a c h   G e n c o   p a r t i c i p a t e s   i n   A G C   a s   d e f i n e d   b y   f o l l o w i n g   a r e a   p a r t i c i p a t i o n   f a c t o r s   ( a p f s ) :   a p f 1   = 0 . 5 ,   a p f 2   = 0 . 2 5 ,   a p f 3   = 0 . 2 5 ,   a p f 4   = 0 . 5 ,   a p f 5   = 0 . 2 5 ,   a p f 6   = 0 . 2 5 .   C o e f f i c i e n t s   t h a t   d i s t r i b u t e   A C E   t o   s e v e r a l   G e n c o s   a r e   t e r m e d   a s   A C E   p a r t i c i p a t i o n   f a c t o r s   ( a p f s ) .   T h e   D i s c o s   c o n t r a c t   w i t h   t h e   G e n c o s   a s   p e r   t h e   f o l l o w i n g   D i s c o   p a r t i c i p a t i o n   m a t r i x .   T h e   d i s c o   p a r t i c i p a t i o n   m a t r i x ( D P M )   i n   t h i s   w o r k   i s   t a k e n   a s   f o l l o w s :                                                           D P M   =   2 . 0 4 . 0 2 . 0 2 . 0 1 . 0 0 . 0 3 . 0 2 . 0 1 . 0 2 . 0 0 . 0 2 . 0 0 . 0 1 . 0 4 . 0 3 . 0 2 . 0 0 . 0 1 . 0 0 . 0 4 . 0 3 . 0 0 . 0 1 . 0     A   s t e p   l o a d   d i s t u r b a n c e   o f   0 . 0 4   p u   M W   i s   c o n s i d e r e d   i n   e i t h e r   o f   t h e   a r e a s ( f i g   6 - 8 ) .   A l s o   a n   a d d i t i o n a l   c a s e   i s   a l s o   c o n s i d e r e d   w h e n   c o n t r a c t   v i o l a t i o n   o c c u r s   i n   e i t h e r   a r e a .   S o   i n   t h i s   c o n t a c t   v i o l a t i o n   a n   a d d i t i o n a l   l o a d   o f   0 . 0 3   p u   M W   i s   c o n s i d e r e d   i n   b o t h   t h e   a r e a s   a f t e r   t h e   t i m e   s p a n   o f   3 0   s e c   a n d   7 5   s e c   ( f i g   9 - 1 1 ) .   I n   t h i s   c o n t r a c t   v i o l a t i o n   t h e   G e n c o s   w h i c h   a r e   p r e s e n t   i n   t h a t   p a r t i c u l a r   a r e a   w h e r e   t h e   v i o l a t i o n   h a s   t a k e n   p l a c e   i n d e e d   t a k e   u p   t h a t   e x t r a   l o a d   w h i l e   t h e   r e m a i n i n g   g e n e r a t o r s   o f   o t h e r   a r e a   g e n e r a t e   t h e   p o w e r   w h i c h   t h e y   h a d   b e e n   g e n e r a t i n g   b e f o r e .   F i g     1 2   s h o w s   t h e   c o m p a r i s o n   o f   p e r f o r m a n c e   i n d e x   o f   h e   s y s t e m   d u r i n g   t h e   n o r m a l   c a s e .   T a b l e   1   s h o w s   t h e   c o m p a r i s o n   o f   d y n a m i c   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   s y s t e m   w i t h   S S S C   a n d   T C P S   a n d   w i t h o u t   S S S C .   T a b l e   2   s h o w s   t h e   p e r f o r m a n c e   i n d e x   o f   t h e   s y s t e m   d u r i n g   t h e   n o r m a l   c a s e .   I t   c a n   b e   o b s e r v e d   f r o m   t h e   t a b l e s   t h a t   t h e   s y s t e m   w i t h   S S S C   a n d   T C P S   h a s   b e t t e r   d y n a m i c   p e r f o r m a n c e   o v e r   t h e   s y s t e m   w i t h o u t   S S S C .       ) + ( 1 1 f d V           R e h e a t       U n i t     A r e a   1   1   1 1 d V A r e a   2     f Ð 1 : 1 T C P S   1   T i e - l i n e   2 2 d V 2   1 2 j X 1 2 i           H y d r o       U n i t     2 1 1 1 s T s T + +   4 3 1 1 s T s T + +   S S S C K   S S S C s T + 1 1 S S S C P D   ) ( 1 s f D Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     2 1     3 0   2 6 T a b l e 1 .   C o m p a r i s o n   o f   s y s t e m   p e r f o r m a n c e   w i t h   a n d   w i t h o u t   S S S C       T h e r m a l   A r e a   H y d r o   A r e a   P e a k   T i m e   ( s e c )   O v e r s h o o t   ( H z )   S e t t l i n g   T i m e   ( s e c )   P e a k   T i m e   ( s e c )   O v e r s h o o t   ( H z )   S e t t l i n g   T i m e   ( s e c )   W i t h   T C P S   0 . 5 7 5   0 . 0 0 7 9 3 6 8   3 . 9 9 5   0 . 7 6 5   0 . 0 1 1 0 7   3 . 6 7     W i t h   S S S C   a n d   T C P S   0 . 3 7 5   0 . 0 0 2 3 3 9 2 1   0 . 6 1 5   0 . 3 1   0 . 0 0 6 2 9 1 8   1 . 8 1 5     %   I m p r o v e m e n t   3 4 . 7 8   7 0 . 5 2   8 4 . 6 0   5 9 . 4 7   4 3 . 1 6   5 0 . 5 4       W h e r e   %   I m p r o v e m e n t   i s   g i v e n   b y       ( ) 1 0 0 ´ - w i t h T C P S i n p a r a m e t e r i n g C o r r e s p o n d S S S C w i t h i n p a r a m e t e r i n g c o r r e s p o n d T C P S w i t h i n p a r a m e t e r i n g c o r r e s p o n d       T a b l e   2 :   C o m p a r i s o n   o f   P e r f o r m a n c e   I n d e x   V a l u e s     P e r f o r m a n c e   I n d e x   V a l u e   W i t h   S S S C   a n d   T C P S   5 1 0 4 3 5 . 1 - ´   W i t h   T C P S   5 1 0 7 4 2 . 3 - ´               F i g u r e   6 .   F r e q u e n c y   a n d   t i e   l i n e   p o w e r   d e v i a t i o n s   d u r i n g   n o r m a l   c a s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   2 7         F i g u r e   7 .   G e n e r a t i o n   o f   G e n c o s   i n   a r e a   1               F i g u r e   8 . :   G e n e r a t i o n   o f   G e n c o s   i n   a r e a   2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     2 1     3 0   2 8       F i g u r e   9 .   F r e q u e n c y   a n d   t i e   l i n e   p o w e r   d e v i a t i o n s   d u r i n g     c o n t r a c t   v i o l a t i o n   c a s e             F i g u r e   1 0 .   G e n e r a t i o n   o f   G e n c o s   i n   a r e a   1 d u r i n g   c o n t r a c t   v i o l a t i o n   c a s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       T i t l e   o f   m a n u s c r i p t   i s   s h o r t   a n d   c l e a r ,   i m p l i e s   r e s e a r c h   r e s u l t s   ( F i r s t   A u t h o r )   2 9         F i g u r e   1 1 .   G e n e r a t i o n   o f   G e n c o s   i n   a r e a   2   d u r i n g   c o n t r a c t   v i o l a t i o n   c a s e         F i g u r e   1 2 . :   C o m p a r i s o n   o f   p e r f o r m a n c e   I n d e x       5 .     C o n c l u s i o n s   A   s y s t e m a t i c   m e t h o d   h a s   b e e n   s u g g e s t e d   f o r   t h e   d e s i g n   o f   a   s t a t i c   s y n c h r o n o u s   s e r i e s   c o m p e n s a t o r   f o r   a   t w o - e q u a l - a r e a   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m   u n d e r   d e r e g u l a t e d   s c e n a r i o .   T h i s   p a p e r   h a s   a l s o   i n v e s t i g a t e d   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   s y s t e m   w i t h   S S S C   a n d   w i t h   T C P S   w i t h   r e s p e c t   t o   r e d u c t i o n   o f   f r e q u e n c y   d e v i a t i o n s   a n d   t i e   l i n e   p o w e r   d e v i a t i o n s   d u r i n g   a   l o a d   c h a n g e   o n   a   t w o   a r e a   h y d r o t h e r m a l   s y s t e m .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   i n d e e d   s h o w   t h a t   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d   i n d e e d   s u c c e s s f u l l y   m i t i g a t e s   t h e   f r e q u e n c y   a n d   t i e   l i n e   p o w e r   d e v i a t i o n s   d u r i n g   a   l o a d   c h a n g e   a n d   a l s o   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   p e r f o r m a n c e   i n d e x   o f   t h e   s y s t e m   w i t h   S S S C   i s   l e s s   t h a n   t h e   s y s t e m   w i t h o u t   S S S C   w h i c h   i n d i c a t e s   t h e   s u p e r i o r i t y   o f   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d .       A p p e n d i x   A l l   t h e   n o t a t i o n s   c a r r y   t h e   u s u a l   m e a n i n g s   ( a )   S y s t e m   d a t a   2 1 , p p T T   =   2 0 s ;   2 1 , p p K K =   1 2 0   H z / p . u . M w ;   2 1 , r r P P =   1 2 0 0   M w ;   t T   =   0 . 3 s ;   g T =   0 . 0 8 s ,   w T =   1 s ;   s T r 5 = , s T 6 . 4 1 1 = , 2 T = 0 . 5 1 3 s ;   2 1 , R R =   2 . 4 H z / p u   M w ;   1 2 T   =   0 . 0 8 6 6 s ;     = 2 1 , B B 0 . 4 2 4 9 p . u   M w / H z ;   0 3 8 6 . 0 ; 1 8 0 8 . 0 ; 1 . 0 ; 4 1 1 . 0 ; 0 2 6 . 0 ; 2 7 9 . 0 4 3 2 1 = = = = = = S S S C S S S C T K T T T T   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     2 1     3 0   3 0 R e f e r e n c e s   [ 1 ]   C.   Co n c o r d i a   a n d   L . K . K i r c h m a y e r ,   T i e - L i n e   P o w e r   a n d   F r e q u e n c y   Co n t r o l   o f   E l e c t r i c     P o w e r   S y s t e m   -   P a r t   I I ,   A I E E   T r a n s a c t i o n ,   v o l .   7 3 ,   P a r t -   1 1 1 - A ,   p p .   1 3 3 - 1 4 6 ,   A p r i l   1 9 5 4 .   [ 2 ]   M . L . K o t h a r i ,   B. L . K a u l   a n d   J . N a n d a ,   A u t o m a t i c   G e n e r a t i o n   Co n t r o l   o f   H y d r o - T h e r m a l   s y s t e m ,   j o u r n a l   o f   I n s t i t u t e   o f   E n g i n e e r s ( I n d i a ) ,   v o 1 . 6 1 ,   p t   E L 2 ,   p p 8 5 - 9 1 ,   O c t   1 9 8 0 .   [ 3 ]   Ro b e r t   P .   S c h u l t e ,   A u t o m a t i c   g e n e r a t i o n   C o n t r o l   m o d i f i c a t i o n   f o r   p r e s e n t   d e m a n d s   o n   i n t e r c o n n e c t e d   p o w e r   s y s t e m s ,   I E E E   T r a n s .   O n   P o we r   S y s t e m s ,   A u g u s t   1 9 9 6 , p p .   1 2 8 6 -   1 2 9 1 .   [ 4 ]   J a y a n t   K u m a r ,   K a h - K o e n g   a n d   G e r a l d   S h e b l e ,   A G s i m u l a t o r   f o r   p r i c e   b a s e d               o p e r a t i o n   P a r t 1 ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o we r   S y s t e m s ,   v o l . 1 2 , n o . 2 ,   M a y   1 9 9 7 , p p .   5 2 7 - 5 3 2 .   [ 5 ]   J a y a n t   K u m a r ,   K a h - H o e n g   a n d   G e r a l d   S h e b l e ,   A G s i m u l a t o r   f o r   p r i c e   b a s e d       o p e r a t i o n   p a r t -   2 ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o we r   S y s t e m s ,   V o l . 1 2 ,   n o .   2 ,   M a y 1 9 9 7 ,       p p   5 3 3 - 5 3 8 .   [ 6 ]   Bj o r n   H . Ba k k e n   a n d   O v e s G r a n d e ,   A u t o m a t i c   g e n e r a t i o n   c o n t r o l   i n   a   d e r e g u l a t e d   e n v i r o n m e n t ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o we r   S y s t e m s ,   v o l . 1 3 ,   n o . 4 ,   N o v 1 9 9 8 , p p .   1 4 0 1 - 1 4 0 6 .   [ 7 ]   Ch u n - F e n g   L u ,   Ch u n - Ch a n g   L i u   a n d   Ch i - J u i   W u .   E f f e c t   o f   b a t t e r y   e n e r g y   s t o r a g e     s y s t e m   o n   l o a d   f r e q u e n c y   c o n t r o l   c o n s i d e r i n g   g o v e r n o r   d e a d   b a n d   a n d   g e n e r a t i o n     r a t e   c o n s t r a i n t s   I E E E   t r a n s a c t i o n s   o n   e n e r g y   c o n v e r s i o n s   V o l .   1 0   S e p t e m b e r   1 9 9 5 , p p . 5 5 5 -   5 6 1 .   [ 8 ]   P r a g h n e s h   Bh a t t ,   Ra n j i t   R o y ,   Co o r d i n a t e d   C o n t r o l   o f   S S S a n d   S M E S   i n   C o m p e t i t i v e   E l e c t r i c i t y   M a r k e t   f o r   L o a d   F r e q u e n c y   Co n t r o l ,   P r o c . ,   I n t e r n a t i o n a l   Co n f e r e n c e   o n   P r o b a b i l i s t i c   m e t h o d s   a p p l i e d   t o   P o w e r   s y s t e m s ,   P M A P S - 2 0 1 0 ,   p p 4 2 - 4 7 .   [ 9 ]   D y n a m i c   M o d e l s   f o r   s t e a m   a n d   H y d r o   T u r b i n e s   i n   P o w e r   s y s t e m   s t u d i e s , I E E E   c o m m i t t e e   r e p o r t .   T r a n s a c t i o n s   i n   P o we r   A p p a r a t u s   & S y s t e m s   V o l . 9 2 , N o . 6 , No v . / D e c . 1 9 7 3 , p p . 1 9 0 4 - 9 1 5 .       B i b l i o g r a p h y   o f   a u t h o r s   ( 1 0   p t )         K . S u b b a r a m a i a h   c o m p l e t e d   h i s   g r a d u a t i o n   i n   t h e   y e a r   1 9 9 6   a n d   o b t a i n e d   h i s   m a s t e r s   i n   t h e   y e a r   2 0 0 1 .   A t   p r e s e n t   h e   i s   p u r s u i n g   h i s   P h . D   a t   S . V . U n i v e r s i t y .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   p o w e r   s y s t e m   o p e r a t i o n   a n d   c o n t r o l ,   f u z z y   l o g i c ,   d e r e g u l a t e d   m a r k e t                       V . C. J a g a n   M o h a n   c o m p l e t e d   h i s   g r a d u a t i o n   i n   t h e   y e a r   2 0 0 4   a n d   o b t a i n e d   h i s   m a s t e r s   i n   t h e   y e a r   2 0 0 9 .   A t   p r e s e n t   h e   i s   p u r s u i n g   h i s   P h . D   a t   S . V . U n i v e r s i t y .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   p o w e r   s y s t e m   o p e r a t i o n   a n d   c o n t r o l ,   c o n t r o l   s y s t e m s ,   d e r e g u l a t e d   m a r k e t               D r . V . C . V e e r a   R e d d y   o b t a i n e d   h i s   P h . D   i n   t h e   y e a r   1 9 9 9   a n d   i s   p r e s e n t l y   w o r k i n g   a s   p r o f e s s o r   i n   S . V . U n i v e r s i t y .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   p o w e r   s y s t e m s ,   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n t   t e c h n i q u e s ,   F A C T S   d e v i c e s   e t c .                             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.