I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 2 5 ,   p p .   1 3 8 ~ 1 5 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 . i1 . p p 1 3 8 - 150       138     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   M ethods  f o r e nsu ring  stability  of o pera ting co nditio ns o a elect ric  power  sy stem wi th  dis tribu ted  g enera tion pl a nts       I liy a   I liev 1 ,   Andrey   K ry uk o v 2, 3 ,   Yuri  B ula t o v 4 ,   K o ns t a nti n Sus lo v 5, 6 ,   I v a n B elo ev 7 ,   Yu liy a   Va leev a 8   1 D e p a r t me n t   o f   H e a t ,   H y d r a u l i c a n d   En v i r o n m e n t a l   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   A g r i c u l t u r e   a n d   I n d u s t r y   A n g e l   K a n c h e v   U n i v e r si t y   o f   R u se,   R u se,   B u l g a r i a   2 D e p a r t me n t   o f   Tr a n sp o r t   El e c t r i c   P o w e r ,   I r k u t s k   S t a t e   Tr a n s p o r t   U n i v e r s i t y ,   I r k u t sk ,   R u ss i a   3 D e p a r t me n t   o f   P o w e r   S u p p l y   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   I r k u t s k   N a t i o n a l   R e se a r c h   T e c h n i c a l   U n i v e r si t y ,   I r k u t s k ,   R u ssi a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c   P o w e r   a n d   El e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n e r g y   a n d   A u t o ma t i o n ,   B r a t s k   S t a t e   U n i v e r si t y ,   B r a t s k ,   R u ss i a   5 Zh e j i a n g   B a i ma   L a k e   L a b o r a t o r y   C o . ,   Lt d ,   H a n g z h o u ,   C h i n a   6 D e p a r t me n t   o f   H y d r o p o w e r   a n d   R e n e w a b l e   En e r g y ,   N a t i o n a l   R e s e a r c h   U n i v e r si t y   M o s c o w   P o w e r   En g i n e e r i n g   I n st i t u t e ,     M o s c o w ,   R u ss i a   7 D e p a r t me n t   o f   Tr a n sp o r t ,   F a c u l t y   o f   Tr a n s p o r t ,   A n g e l   K a n c h e v   U n i v e r si t y   o f   R u se,   R u se ,   B u l g a r i a   8 D e p a r t me n t   o f   Tr a n sp o r t   El e c t r i c   P o w e r ,   R u ss i a n   U n i v e r si t y   o f   C o o p e r a t i o n ,   K a z a n ,   R u ssi a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   1 6 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  2 3 ,   2 0 2 4       M o d e r n   e lec tri c   p o we sy ste m ( EP S s)  e x p e rien c e   a n   in c re a se   in   t h e   n u m b e o d istr ib u ted   g e n e ra ti o n   p lan ts.   Th e se   p lan ts  c a n   b e   lo c a ted   fa r   fro m   th e   c e n ter  o c o n su m p t io n ,   wh ich   " n a rro ws "   t h e   a re a o sta ti c   a p e rio d ic   sta b il it y ,   d e term in in g   th e   p o ss ib i li ty   o f   t h e   e x iste n c e   o f   t h e   o p e ra ti n g   m o d e   o t h e   e lec tri c   p o we s y ste m .   S i n c e   th e re   c a n   b e   v a riatio n i n   t h e   o p e ra ti n g   c o n d i ti o n o d istri b u te d   g e n e ra ti o n   p lan ts  a n d   c h a n g e in   th e   a re a o sta ti c   a p e rio d ic   sta b il it y ,   it   is   n e c e ss a ry   t o   u se   a d a p ti v e   c o n tro l   a lg o rit h m s.  T h e   p re se n ted   m e th o d s   a re   b a se d   o n   th e   e q u a ti o n o li m it   c o n d it i o n s .   Re li a b le   c o n v e rg e n c e   o it e ra ti v e   p r o c e ss e is  e n su re d   b y   s p e c ify i n g   i n it ial   a p p ro x ima ti o n b a se d   o n   t h e   p ro p o se d   sta rti n g   a lg o rit h m s.  M o d e li n g   o tran sie n p r o c e ss e in   th e   stu d ied   EP S   wa p e rfo rm e d   f o v a ri o u s   p o i n ts  in   th e   sp a c e   o c o n tr o ll e d   o p e ra ti n g   p a ra m e ters   in   th e   M ATLAB   sy ste m .   It  sh o we d   th e   e ffe c ti v e n e ss   o t h e   f u z z y   c o n tro l   sy ste m   wh e n   u se d   t o   a d ju st   th e   se tt in g o a u t o m a ti c   re g u lato rs  o d istri b u ted   g e n e ra ti o n   p lan ts.  T h e   g re a tes e ffe c is  o b se rv e d   fo r   g e n e ra to v o lt a g e t h e   tran si ti o n   p ro c e ss   ti m e   fo t h e   first  d istr ib u ted   g e n e ra ti o n   in sta ll a ti o n   is  re d u c e d   b y   fo u r   t ime s,  a n d   fo r   th e   se c o n d   in sta ll a ti o n     by  2 . 3   ti m e s th e re   a re   n o   g e n e ra to v o lt a g e   fl u c tu a ti o n in   tran sie n m o d e .   K ey w o r d s :   Ar ea s   o f   s tatic  ap er io d ic  s tab ilit y   Dis tr ib u ted   g en er atio n   p lan ts   E lectr ic  p o wer   s y s tem s   E q u atio n s   o f   lim it c o n d itio n s   Fu zz y   co n tr o l sy s tem   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   I liy I liev   Dep ar tm en t o f   Hea t,  Hy d r a u lics   an d   E n v ir o n m e n tal  E n g in ee r in g ,   Facu lty   o f   Ag r ic u ltu r an d   I n d u s tr y   “An g el  Kan ch ev   Un iv er s ity   o f   R u s e   7 0 1 7   R u s e,   B u lg ar ia   E m ail:  ik i@ u n i - r u s e. b g       1.   I NT RO D UCT I O N   C a l c u l a t i o n s   o f   l i m i t   c o n d it i o n s   i n   t e r m s   o f   s t at i c   a p e r i o d i c   s t a b i li t y   ( SA S )   [ 1 ]   a r e s s e n t i a l   f o r   d e s i g n i n g   a n d   o p e r a ti n g   e l ec t r ic   p o w e r   s y s te m s   ( E P Ss ) .   T h e y   a r e   o f   i n d e p e n d e n t   s i g n i f ic a n c a n d   a r e   a n   i n t e g r a p a r t   o f   o t h e r   e le c t r i p o w e r   ta s k s   a i m e d   t o   e n s u r t h e   r e q u i r ed   l e v e l   o f   r el i a b il i t y   a n d   e c o n o m i c   e f f i ci e n c y   o f   t h s y s te m s   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   St a t ic   s t a b il i ty   d e t e r m i n es   t h a b i li t y   o f   a n   e l e c t r ic a l   p o we r   s y s t e m   t o   r e t u r n   t o   i ts   o r i g i n a l   o r   c l o s e   t o   i t   m o d e   a f t e r   m i n o r   d i s t u r b a n c es   u n d e r   c u r r e n t   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s .   C l ass ic a l   a p p r o a c h e s   t o   d e t e r m i n i n g   s ta t i c   s ta b i l it y   m ar g i n s   a r e   g i v e n   i n   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   T h e   w o r k s   [ 1 ] ,   [ 2 ] ,   [ 6 ]   p r e s e n t   th e   d e v e l o p m e n t   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Meth o d s   fo r   en s u r in g   s ta b ilit o f o p era tin g   co n d itio n s   o f a n   elec tr ic  p o w er sy s tem  w ith     ( I liya   I liev )   139   m e t h o d s   f o r   a s s e s s i n g   s t a b il i t y   b a s e d   o n   t h e   e q u a t i o n s   o f   l i m i ti n g   m o d e s   p r o p o s e d   i n   [ 3 ] .   F o r   e x a m p l e ,   i n   a r ti c l [ 1 ] ,   t h e   a u t h o r s   p r o p o s e   a   n o n - i t e r a t i v e   m et h o d   f o r   d e t e r m i n i n g   t h e   b o u n d a r i e s   o f   s t at i c   a p e r io d i c   s t a b il i t y .   In   r esear ch   [ 7 ] ,   p o wer   s er ies  ar u s ed   to   d ef i n th r eg i o n s   o f   ex is ten ce   o f   th E PS   m o d e .   Ar ticle  [ 8 ]   p r esen ts   th r esu lts   o f   an   an al y s is   o f   th s ta te  o f   th E PS   b ased   o n   th tr o p ical  g eo m etr y   o f   p o wer   b alan ce   eq u atio n s   o v er   c o m p lex   m u lti p o les.  T h is   cir cu m s tan ce   is   v er y   im p o r tan w h en   s tu d y in g   s u ch   s y s tem s .   T h s tu d y   [ 9 ]   p r esen ts   th r esu lts   o f   s tu d ies o f   s tatic  s tab ilit y   m ar g in s   in   s y s tem s   with   DC   tr an s m is s io n   lin es.   T h s o lu tio n   to   th p r esen te d   p r o b lem s   is   esp ec ially   r elev an in   m o d er n   p o wer   s y s t em s   with   d is tr ib u ted   g e n er atio n   ( DG)   i n s tallatio n s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   wh ich   ar lo ca ted   in   clo s p r o x im ity   to   co n s u m er s .     Ar ticle  [ 1 2 ]   p r o p o s es  m eth o d   f o r   ass ess in g   th s tab ilit y   o f   E PS   with   d is tr ib u ted   g e n er atio n   u n d er   c o n d itio n s   o f   r a p id ly   c h an g in g   lo a d s .   I n   p ar ticu lar ,   DG  p lan ts   ca n   b im p lem en te d   o n   th e   b asis   o f   n o n - tr ad itio n al   r en ewa b le  en e r g y   s o u r ce s   ( R E S)  [ 1 3 ] - [ 1 5 ]   u s in g   elec tr icity   s to r ag d e v ices  [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   T h r en ewa b le  e n er g y   s o u r ce s   em p lo y ed   ca n   b lo ca ted   f ar   f r o m   c o n s u m p tio n   ce n ter s ,   wh ich   n ar r o ws”  th e   SAS  r eg io n s   a n d   h as  a   s ig n if ican im p ac o n   em er g en cy   co n tr o th at  e n s u r es  s tab ilit y   in   p o s t - em er g en cy   c o n d itio n s   o f   th E PS   [ 1 8 ] .   T h s tu d y   p r esen ted   in   [ 1 9 ]   ex am in es  th p r o b lem s   o f   th s tab ilit y   m ar g in   o f   elec tr i ca n etwo r k s   with   d is tr ib u ted   g en e r atio n   p la n ts .   C h en   et  a l.   [ 2 0 ]   f o c u s   o n   p r ed ictin g   th s tab ilit y   o f   elec tr ic  p o wer   s y s tem s   with   lar g s h ar o f   win d   g en er ati n g   p lan ts .   C h an g in g   th p o wer   o f   th DG  p lan g en er ato r s   to   en ab le  th E PS   o p er atin g   co n d itio n s   t o   m ee th s tab ilit y   r eq u ir em e n ts   s h o u ld   b ca r r ie d   o u with   an   ac ce p t ab le  q u ality   o f   d y n am ic   p r o c ess es.  T h is   ca n   b e   ac h iev ed   th r o u g h   t h u s o f   a u to m atic  r eg u lato r s   o f   e x citatio n   ( AE R )   an d   s p ee d   ( ASR )   o f   th s y n ch r o n o u s   g en er ato r   r o to r s   o f   th DG  p la n ts .   I t is also   wo r th   n o tin g   th at   o p tim al  co n tr o l r eq u ir es a d ju s tin g   th s ettin g s   o f   th AE R   an d   ASR   o f   th e   D p lan ts   in   th e v en o f   s ig n if ican ch a n g es  in   o p e r atin g   co n d itio n s .   T h ese   r eq u ir em e n ts   ca n   b m et  b y   u s in g   in tellig en co n tr o alg o r ith m s ,   f o r   ex a m p le  u s in g   g en etic   alg o r ith m s   [ 2 1 ]   o r   f u zz y   in f er e n ce   s y s tem s   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   Similar   s tu d ies  [ 2 4 ] - [ 2 7 ]   co n s id er   th is s u es  o f   an aly zin g   s tatic  s tab ili ty   an d   ass ess in g   th s tab ilit y   m a r g in   o f   E PS   with in   th f r am e wo r k   o f   th u s o f   in tellig en t   co n tr o alg o r ith m s   an d   ac tiv n etwo r k   elem en ts .   Fo r   ex am p le,   in   ar ticle  [ 2 4 ]   it  is   p r o p o s ed   to   e n s u r th e   s tab ilit y   o f   a   m u lti - m ac h in E PS   u s in g   a   s tatic  s y n ch r o n o u s   c o m p e n s ato r   c o n tr o lled   b ased   o n   th e   an t   co lo n y   alg o r ith m .   I n   [ 2 5 ] ,   th s u s tain ab ilit y   o f   th e   E PS   i s   in cr ea s ed   b y   cr ea tin g   an   in t ellig en h y b r id   win d - s o lar   p o wer   p lan t   as  a   s tatic   co m p en s ato r .   I n   ar ticle  [ 2 6 ] ,   t h au th o r s   co n s id er   th p r o b le m s   o f   in cr ea s in g   th s tatic  ap e r io d ic  s tab ilit y   in   a   two - m ac h in E PS   b y   u s in g   f u el  ce ll  as  ST AT C OM .   R e al - tim ass e s s m en o f   v o ltag s tab ilit y   in   lar g e - s ca le  E PS   b ased   o n   s p ec tr u m   ass es s m en o f   v ec to r   m ea s u r em en u n it  d ata  is   g iv en   i n   [ 2 7 ] .   Ar ticle  [ 2 8 ]   p r esen ts   h y b r i d   m eth o d   f o r   ca lcu latin g   th v o ltag s tab ilit y   m ar g in   i n   th p o wer   s u p p l y   s y s tem ,   tak in g   in to   ac co u n th u n ce r tain ty   o f   lo a d   ch an g es  an d   p o s s ib le  u n f o r e s ee n   m o d es.  T o   ass ess   th v o ltag s tab ilit y   o f   an   elec tr ical  n etwo r k ,   ar ticle  [ 2 9 ]   p r o p o s es to   u s th E u clid ea n   d is tan ce   b etwe en   b u s   v o ltag v ec to r s .   T o   im p r o v th e   s tab ilit y   o f   t h p o wer   s y s tem   u n d er   r an d o m   d is tu r b an ce s   [ 3 0 ] ,   s tr ateg ie s   b ased   o n   ad ap tiv co n tr o [ 3 1 ] ,   f r e q u e n cy   d o m ain   a p p r o ac h   [ 3 2 ] ,   a n d   p a r ticle  s war m   o p tim izati o n   m eth o d s   [ 3 3 ]   a r u s ed .   Ass ess in g   s tab ilit y   in   t h tr an s ien t   p r o ce s s   f o r   E PS   with   DG  i n s tallatio n s   is   an   im p o r tan task   in   co n n ec tio n   with   p o s s ib le  f lu ct u atio n s   in   th p o wer   o f   s o u r ce s .   Pre v io u s   s tu d ies   [ 3 4 ] - [ 3 6 ] ,   t h au th o r s   p r o p o s m eth o d   f o r   esti m atin g   th s tab ilit y   m ar g in   d u r in g   tr a n s ien p r o ce s s es  o n lin e.   T h p r o p o s ed   m eth o d   u s es  n eu r al  n etwo r k   to   d e p ict  th r elatio n s h ip   b etwe en   s tead y - s tate  p o wer   f lo an d   g en er at o r   s tab ilit y   in d ices  u n d er   a n   ex p ec ted   s et  o f   u n ex p ec ted   co n d itio n s .   I n   ar ticle   [ 3 7 ] ,   m eth o d   f o r   an aly zin g   th tr an s ien s tab ilit y   o f   E PS   is   p r o p o s ed ,   wh ich   al lo ws  illu s tr atin g   th s tr u ctu r a ch ar ac ter is tics   o f   th d y n am ic  s tab ilit y   r eg io n .   T h wo r k   also   p r esen ts   r esu lts   th at  allo d is p lay in g   t h b o u n d ar y   o n   th g l o b al  p h ase  p lan e.   I is   v er y   im p o r tan t th at  th s tab ilit y   b o u n d ar y   an d   p h ase  p o r tr aits   ar e   s tu d ied   in   th r ee - d im en s io n al  s p ac [ 3 8 ] .   Pap er   [ 3 9 ]   p r esen ts   h y b r id   an aly tical  ap p r o ac h   co m b in in g   th d ir ec L y a p u n o v   s tab ilit y   m eth o d   an d   tim e   d o m ain   m o d elin g   f o r   r a p id   an aly s is   o f   p o wer   s y s tem   tr an s ien ts .   Pap er   [ 4 0 ]   p r esen ts   p r e d ictiv co n tr o m o d el  b ased   o n   s en s itiv ity   an aly s is   th at  aim s   to   im p r o v e   tr an s ien s tab ilit y   b y   r ec o n f i g u r in g   th e   tr an s m is s io n   s y s tem .   Me th o d s   f o r   d ete r m in in g   lim itin g   m o d es  ca n   b d iv i d ed   in t o   th r ee   g r o u p s   [ 3 ] - [ 5 ] :   d is cr ete  weig h tin g ,   c o n tin u o u s   weig h tin g ,   an d   th o s b ased   o n   lim itin g   m o d e   eq u atio n s .   T h r esu lts   o f   th eir   co m p ar is o n   b ased   o n   tab u lar   a n aly s is   ar g iv en   b el o w.   T h p r esen te d   r esear ch   aim s   t o   d ev el o p   e f f ec tiv m eth o d s   f o r   en a b lin g   t h o p er atin g   co n d itio n s   o f   E PS   with   D p lan ts   to   m ee t h r eq u ir em e n ts   o f   s tatic  ap er io d ic  s tab ilit y   an d   to   test   th ef f ec tiv en ess   o f   th f u zz y   co n tr o s y s tem   u s ed   to   ad ju s th s ettin g s   o f   a u to m at ic  r eg u lato r s   o f   DG  p lan ts   to   en s u r ap p r o p r iate  d y n am ic   b eh a v io r   o f   th E P S.  T h is   ef f icien c y   lies   in   im p r o v in g   th e   q u ality   o f   r e g u la tio n   o f   E PS   m o d p ar am eter s .   T h u s ,   th m ai n   r esu lt  o f   th is   wo r k   is   th ap p l icatio n   o f   m eth o d s   f o r   in t r o d u cin g   th o p er atin g   m o d o f   E PS   with   DG  p lan ts   in to   th r eg io n   o f   s tatic  ap er io d ic  s tab ilit y   b ased   o n   th ca lcu latio n   o f   lim itin g   m o d es,  as  well  as  th u s o f   f u zz y   lo g ic  in f er e n ce   s y s tem   to   co n tr o th r e g u lato r s   o f   g en er ato r s   o f   DG   p lan ts   an d   en s u r i n g   h ig h - q u a lity   d y n am ic  tr an s itio n   at  s h u td o wn s   o f   lo ad ed   n etwo r k   elem en ts .   T h p ap er   p r esen ts   th f o r m u latio n   o f   t h p r o b lem   in   d etail,   d escr ib es   alg o r ith m s   f o r   e n ter in g   th E PS   m o d in to   th s tab ilit y   r eg io n ,   as  well  as  m e th o d s   f o r   s o lv in g   th f ar   b o u n d ar y   p r o b lem   wh e n   en ter i n g   th m o d i n to   th e   s tab ilit y   r eg io n .   I n   ad d itio n ,   t h r esu lts   o f   m o d elin g   em er g en cy   co n tr o o f   DG  p lan ts   w ith   en s u r in g   h ig h - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   1 Ma r c h   20 25 138 - 150   140   q u ality   d y n am ic  tr a n s itio n   ar e   p r esen ted .   T h s tr u ct u r o f   th ar ticle  co n s is ts   o f   th e   s tatem en o f   th p r o b lem ,   m eth o d s   f o r   en s u r i n g   th s tab ilit y   o f   E PS ,   m eth o d s   f o r   s o lv in g   th p r o b lem   o f   th f ar   b o u n d ar y   wh e n   in tr o d u cin g   th E PS   m o d in t o   th s tab ilit y   ar ea ,   m o d elin g   r esu lts   o f   th p r o p o s ed   em er g en cy   co n tr o s y s tem   f o r   d is tr ib u te d   g en e r atio n   in s tallatio n s   with   en s u r in g   h i g h - q u ality   d y n am ic  tr an s itio n   an d   co n clu s io n   wh er th m ain   c o n clu s io n s   ar p r esen ted .       2.   P RO B L E M   ST A T E M E NT   E q u ilib r iu m   s tate  o f   an   au to n o m o u s   s y s tem   o f   d if f er en tial  eq u atio n s   is   asy m p to tically   s t ab le.   T h is   s tatem en is   b ased   o n   th e   L y a p u n o v   s tab ilit y   th e o r em   if   th e   lin ea r   s y s tem   o f   th e   f ir s a p p r o x im atio n .   W h er e   = 0 0     co o r d in ates  co r r esp o n d i n g   to   th eq u atio n s   ( 10 , 20 , . . . , 0 ) = 0 = 1 . . . L in ea r izatio n   ca n   b e   d o n u s in g   f u n ctio n   e x p an s io n   ( 1 , 2 , . . . , ) , = 1 . . . ( 1 , 2 , . . . , ) = ( 10 , 20 , . . . , 0 ) + ( ) | = 0 + = 1 1 2 ! ( 2 ) = 1 = 1 + . . .   an d   eq u atin g   n o n lin ea r   ter m s   to   ze r o ,   i.e .   1 2 ! ( 2 ) = 1 = 1 + . . . 0 .   T h s o lu tio n   to   ( 1 )   an d   ( 2 )   is   s tab le  if   th r ea p ar ts   o f   all  r o o ts   o f   th c h ar ac ter is tic  eq u atio n   a r n eg ati v e,   as in   ( 3 ) .      = ( 1 , 2 , . . . , ) = 1 . . .   ( 1 )      =   ( ) = 1 | = 0 = 1 . . .   ( 2 )     ( ) =  (    ) = 0   ( 3 )     W h er   is   th J ac o b ian   m atr ix   o f   ( )   = [  1  1  1      1   ] .   W h en   an aly zin g   s tead y - s tate  E PS   m o d es,  L y ap u n o v   s tab ilit y   is   ca lled   s tatic .   I n   th is   ca s e,   two   ty p es  o f   in s tab ilit y   ar d is tin g u is h ed ap er io d ic  an d   o s cillato r y .   T h f ir s ty p a r is es  in   th e   p r ese n ce   o f   r ea p o s itiv r o o ts   > 0 ,   th s ec o n d   -   wh en   c o m p lex   r o o ts   = +   with   p o s itiv r ea p ar ap p ea r ,   i.e .   > 0 .   T h m eth o d s   an d   alg o r ith m s   p r esen ted   b elo ar ap p licab l to   th an aly s is   o f   o n ly   s tatic   ap er io d ic  s tab ilit y .   C h ar ac ter is tic  ( 3 )   ca n   b p r ese n ted   in   ex p an d e d   f o r m   as in   ( 4 ) .     ( ) = + 1 1 + . . . + 0 = 0   ( 4 )     I n   o r d e r   f o r   th is   eq u atio n   n o to   h av p o s itiv r ea r o o ts   ,   it  is   n ec ess ar y   an d   s u f f icien th a all  it s   co ef f icien ts   b g r ea ter   th a n   0 .   I n   p r ac tice,   th e   p o in ts   co r r es p o n d in g   to   th b o u n d ar y   o f   a p er io d ic  s tab ilit y   in   th p ar am eter   s p ac ar d eter m in ed   b y   weig h tin g   th in itial  s tab le  m o d e.   I n   th is   ca s e,   y o u   d o   n o n ee d   to   m o n ito r   t h s ig n s   o f   all  co ef f icien ts .   T h is   is   d u to   t h f ac t   th at  th f r ee   ter m   will  b th e   f ir s 0   to   c h an g e   s ig n .   T h is   co n clu s io n   f o llo ws   = 0   f r o m   r elatio n s   ( 3 )   a n d   ( 4 )   at   ( 5 ) .     0 = ( 1 )    =0   ( 5 )     T h u s ,   if   th s ig n   o f   r ea r o o ch an g es  f r o m   n eg ativ to   p o s itiv e,   s ig n   ch an g o cc u r s   0 .   T h is   p r o p er ty   f o r m s   th b asis   f o r   m eth o d s   u s ed   in   p r ac tice  f o r   d eter m in i n g   th lim itin g   m o d es  o f   s tatic  ap er io d ic   s tab ilit y ,   i.e . ,   m o d es  th at  m ee th co n d itio n   0 .   T h s tead y - s tate  co n d itio n s   o f   th E PS   ar d ef i n ed   b y   n o n lin ea r   eq u atio n s   o f   th f o r m   as in   ( 6 ) .     ( , ) = 0   ( 6 )     W h er = [ 1 2 . . . ]     v ec to r   f u n ctio n   o f   p o wer   o r   cu r r e n b alan ce   eq u at io n s   in   elec tr ical  n etwo r k   n o d es .   = [ 1 2 . . . ]     v ec to r   o f   a d ju s tab le  p ar a m eter s ,   wh ich   ar u s ed   as  ac tiv an d   r ea ctiv e   p o wer s   o f   g en er ato r s   an d   lo ad s ,   as  well  as  v o ltag e   m o d u les  f ix ed   in   in d iv id u al  n etwo r k   n o d es .   = [ 1 2 . . . ]     v ec to r   o f   u n r eg u lated   p a r am et er s ,   wh ich   ar e   tak en   as  r ea a n d   im ag i n ar y   co m p o n en ts   o r   m o d u les  an d   p h ases   o f   n o d al  v o ltag es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Meth o d s   fo r   en s u r in g   s ta b ilit o f o p era tin g   co n d itio n s   o f a n   elec tr ic  p o w er sy s tem  w ith     ( I liya   I liev )   141   T h lim itin g   m o d es  o f   E PS   in   ter m s   o f   s tatic  ap er io d ic   s tab ilit y   ar t h m o d es  th at   co r r esp o n d   to   t h p o in ts     o f   th p ar am eter   s p ac e   =   in   wh ich   ( 6 )   an d   co n d itio n   in   ( 5 )   a r s atis f ied .   T h ex p r ess io n   f o r   0   ca n   b o b tain ed   d ir ec tly   f r o m   th s tead y   s tate  eq u atio n s   as in   ( 7 ) .     ( , ) = 0   ( 7 )     W h ich   ar wr itten   tak in g   in to   ac co u n t h c h ar ac ter is tics   o f   E PS   elem en ts   u n d e r   s m all  d is tu r b an ce s .   I s h o u ld   b n o ted   th at  to   s o lv p r ac tic al  p r o b lem s   wh en   d eter m in i n g   0 ,   y o u   ca n   u s ( 6 ) .   I n   th is   ca s e,   p ar am eter   0   ca n   b d e f in ed   as  in   ( 8 ) .     0 = ( 1 )    ( 8 )     I n   s p ac e,   p o in ts   Y L   f o r m   h y p er s u r f ac e   L F ,   as  s ee n   in   Fig u r e   1 ,   lim itin g   th e   r eg io n   o f   s tatic  s tab ilit y .   I n   th e   p r o ce s s   o f   m an ag in g   m o d es,  it is   n ec ess ar y   to   en s u r th at  th p o in ts   o f   th cu r r e n t m o d es  ar lo ca ted   with in   th s tab ilit y   r eg io n .   Ap p r o ac h in g   th L b o u n d ar y   is   p o s s ib le  at  d is tan ce   d eter m i n ed   b y   th s tan d ar d   v alu e   o f   th s tab ilit y   m ar g i n .       i y j y = 0 d et X F F L ( ) 1 LP Y ( ) 2 LP Y ( ) 3 LP Y ( ) n LP Y 0 det X F 0 det X F     F i g u r e   1 .   P r o j e ct i o n s   o f   t h e   r e g i o n s   o f   s t a b i l it y   a n d   e x i s te n c e   o f   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   o n t o   t h e   c o o r d i n a t e   p l a n e       3.   M E T H O DS F O E N SUR I N G   T H E   ST AB I L I T O F   T H E   E P S O P E RAT I NG   CO ND I T I O N S   E n s u r in g   s tatic  s tab ilit y   o f   p o s t - em er g en cy   c o n d itio n s   ( PA C )   is   o n o f   th m ain   task s   o f   em er g en c y   co n tr o o f   E PS .   T h in p u o f   t h PAC   in to   th s tab ilit y   r eg io n   is   ca r r ied   o u alo n g   ce r ta in   tr ajec to r y   i n   th e   s p ac o f   ad ju s tab le  p ar am eter s   [ 3 ] ,   wh ich   is   ch o s en   to   b lin ea r .   T h is   tr ajec to r y   ca n   b s et  b ased   o n   p r elim in ar y   ca lcu latio n s co r r esp o n d   t o   th e   s h o r test   d is tan c to   th e   L F   b o u n d a r y   o r   b s el ec ted   b y   m in im izin g   th d am ag ass o ciate d   with   d is co n n ec tin g   elec tr icity   co n s u m er s .   T o   d eter m in e   lim itin g   m o d es  with o u t   u s in g   m u lti - s tep   co m p u tatio n al  p r o ce d u r es,  a n d   also   to   a v o i d   d if f icu lties   ass o ciate d   with   s o lv in g   p o o r ly - co n d itio n e d   s y s tem s   o f   lin ea r   eq u atio n s ,   o n ca n   u s lim itin g   m o d in   [ 3 ] ,   b ased   o n   r e p lacin g   co n d itio n   ( 2 )   with   an   eq u iv ale n t r elatio n s h i p ,   wh ich   ca n   b wr itten   in   two   f o r m s   as in   ( 9 )   an d   ( 10 ) .     =   = 0   ( 9 )     =   = 0   ( 10 )     W h er is   an   n - d im en s io n al  v ec to r   f u n ctio n = [ 1 2 . . . ] [ 1 2 . . . ]   ar eig e n v ec to r s   o f   m atr ices  , ( ) th at  co r r esp o n d   to   ze r o   eig en v alu e.   Un d er   th em er g en c y   o p er atin g   co n d itio n s   o f   th E PS ,   f o r   e x am p le,   wh en ,   as a   r esu lt o f   p o wer   lin s h u td o wn ,   th s tab ilit y   r eg io n   “n ar r o ws”  an d   it   is   n ec ess ar y   to   en s u r e   th at  th o p er atin g   co n d itio n s   ar e   with in   th s tab ilit y   r eg io n ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   2 ,   s u ch   a   p r o ce d u r e   ca n   b p er f o r m ed   alo n g   th e   g iv en   p ath s .   I n   th is   ca s e,   th eq u atio n s   o f   lim it c o n d itio n s   ar u s ed ,   as in   ( 1 1 ) .     [ , ( ) ] = 0 ; [ , , ( ) ] = (   ) ( ) = } }   (1 1 )     W h er = 0 +    is   v ec to r   o f   co n tr o lled   p ar am eter s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   1 Ma r c h   20 25 138 - 150   142   T h m o d elin g   r esu lts   an d   ca lcu latio n s   o f   th s tab ilit y   m ar g in   f o r   th r ee - n o d s ch em e,   as   s h o wn   in   Fig u r 3 ,   ar e   p r esen ted   i n   T ab le  1   an d   Fig u r 4 .   W h e n   s ettin g   th u n l o ad in g   d ir e ctio n ,   wh ich   d i f f er s   s ig n if ican tly   f r o m   th e   s h o r tes o n t o   th e   lim it  s u r f ac e,   it  b ec o m es  im p o s s ib le  to   r ea ch   th s tab ilit y   r eg io n   p ar am eter s .   I n   th is   ca s e,   th e   u n lo ad in g   p o in in   s p ac c an   b ca lc u lated   in   two   s tag es,  as  d is p lay ed   in   Fig u r 5 .   T h ey   a r e,   in   th e   f ir s s tag e,   th lim it  h y p e r s u r f ac e   is   r ea ch ed   in   t h d ir ec tio n   Δ an d   in   th e   s ec o n d   s tag e,   u n lo ad in g   is   p er f o r m e d   in   th d ir ec tio n   o f   v ec to r   R ,   wh ich   co in cid es with   th d ir ec tio n   o f   n o r m al  to   th e   lim it h y p er s u r f ac e .           Fig u r 2 .   Nar r o win g   o f   th s tab ilit y   r eg io n   wh e n   th lin e   is   d is co n n ec ted       1 2 3 D G   1 Р n o m = 2 4   M W D G   2 Р n o m = 2 4   M W E P S O hm 4 . 1 034 . 0 12 j Z + = Ohm 75 . 1 04 2 . 0 13 j Z + = O h m 1 . 2 05 . 0 23 j Z + = 4 6 5 kV 6 = 1 U kV 6 = 2 U kV 3 . 6 = 3 U       Fig u r 3 .   Netwo r k   s ch em e     Fig u r 4 .   E n s u r in g   t h o p e r atin g   co n d itio n s   with in   th s tab ilit y   r eg io n   al o n g   th g iv e n   p ath s       T ab le  1 .   DG  p o wer   an d   s tab ilit y   m ar g in s   No   P 1 0 ,   M W   P 2 0 ,   M W   P L1 ,   M W   P L2 ,   M W   P Z1 ,   M W   P Z2 ,   M W   ,   M W   , %   1   15   15   9 . 2 3   9 . 2 3   8 . 3 5   8 . 3 5   1 . 2 4   15   2   15   15   1 0 . 4 0   8 . 1 0   9 . 7 5   7 . 1 3   1 . 1 7   15   3   15   15   8 . 1 0   1 0 . 4 0   7 . 1 3   9 . 7 5   1 . 1 7   15   N o t e :   = (   ) 2 2 = 1 = 100 (    ) 2 2 = 1   i s s t a b i l i t y   mar g i n       Vec to r   R   is   ca lcu lated   wh en   s o lv in g   th eq u atio n s   o f   lim i co n d itio n s   ( 1 0 ) .   An   ex a m p l o f   s u ch   u n lo ad in g   is   illu s tr ated   in   Fi g u r 5 .   I is   co n v e n ien to   d eter m in th m ar g in   o f   s tatic  ap er io d ic  s tab ilit y   th r o u g h   th n o r m   o f   th v ec to r   K,   co r r esp o n d in g   to   th d is tan ce   f r o m   t h p o in o f   th an aly ze d   m o d t o   th e   b o u n d ar y   L F   ( 1 2 ) :     = ( ) 1 2 = ( 2 = 1 ) 1 2 = ( 2 = 1 (  0 ) 2 ) 1 2 = 1     (1 2 )     * Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Meth o d s   fo r   en s u r in g   s ta b ilit o f o p era tin g   co n d itio n s   o f a n   elec tr ic  p o w er sy s tem  w ith     ( I liya   I liev )   143   E ac h   d ir ec tio n   o f   th lo a d   in c r ea s   will  co r r esp o n d   to   its   v alu i   an d   f o r   r elia b le  ass ess m en o f   th e   s tab ilit y   m ar g in ,   it  is   n ec ess ar y   to   s ea r ch   f o r   th cr itical  d ir ec tio n   o f   lo a d   in cr ea s ( ) = 0 +    co r r esp o n d in g   to   th e   least  len g th     o f   v ec to r   K.   Stab ilit y   ca n   b p r o v id ed   al o n g   th s h o r test   p ath   b y   m o d if y in g   th eq u atio n s   o f   lim it  co n d itio n s .   T h is   m o d if ica tio n   aim s   to   s ea r ch   f o r   th lim it  co n d itio n s   in   th cr itical  d ir ec tio n   o f   lo ad   in c r e ase   ( 1 3 ) .     ( , 0 2 (   ) ( ) ) (   ) } }   (1 3 )     W h er 0   is   th v alu o f   th v ec to r   o f   co n tr o lled   p ar am eter s   in   th o p er atin g   co n d itio n s  = [ 1 2 ]   is   th v ar iab le  in cr em en v ec to r   0   en ab lin g   th o p er atin g   co n d itio n s   to   r ea ch   th lim it  h y p er s u r f ac e;  =   .   T h e   m o d elin g   s h o ws  th at  u s in g   ( 1 3 ) ,   it  is   p o s s ib le  to   en s u r e   th e   E PS   o p e r atin g   co n d itio n s   r ea c h in g   th s tab i lity   r eg io n   b o u n d ar y   alo n g   t h s h o r test   p at h .   T h r e q u ir ed   m ar g in   ca n   b e   ac h iev ed   b y   ad d itio n al  u n l o ad in g ,   as d is p lay ed   i n   Fig u r 6.   An   alg o r ith m   t h at  p r o v id es  d ir ec in p u o f   m o d to   th b o u n d ar y   o f   an   ad m is s ib le  r eg io n   co r r esp o n d in g   to   g iv e n   s tab ilit y   m ar g in   ca n   b im p lem en ted   b ased   o n   m o d if icatio n   o f   th lim it  m o d e   eq u atio n s   as in   ( 1 4 )   u s in g   th s u m m atio n   o f   th d ir ec t a n d   tr an s p o s ed   J ac o b ian   m at r ices o f   ( 6 ) .     ( , 0 +  ) = 0 ; (   +   ) =   1 = 0 , }       (1 4 )     W h er   is   th m in im u m   eig en v alu o f   m atr ix   =   +     is   th ei g en v ec to r   c o r r esp o n d in g   to   th e   eig en v alu   o f   m atr i x   А.   Af ter   s im p le  tr an s f o r m atio n s ,   we  ca n   wr ite  ( 1 5 ) .     ( , 0 +  ) = 0 ;   +   =   1 = 0 . }   ( 1 5 )     T h ca lcu latio n   r esu lts   th at  d em o n s tr ate  an   ex a m p le  o f   en s u r in g   s tab ilit y   o f   th e   o p e r atin g   co n d itio n s   u s in g   ( 1 4 )   a r p r esen ted   in   Fig u r e   7   an d   T ab le  2 .       T ab le  2 .   DG  p o wer   No   P 1 0 ,   M W   P 2 0 ,   M W   P Z1 ,   M W   P Z2 ,   M W   1   18   18   4   1 0 . 5   2   18   18   7 . 3   7 . 3   3   18   18   1 0 . 5   4             F i g u r e   5 .   U s e   o f   v e c t o r   R   t o   e n s u r e   t h e   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   a r e   wi t h i n   t h e   s t a b i l it y   r e g i o n   a l o n g   g i v e n   p a t h s     Fig u r 6 .   E n s u r in g   t h o p e r atin g   co n d itio n s   ar with in   th s tab ilit y   r eg io n   al o n g   th s h o r test   p ath   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   1 Ma r c h   20 25 138 - 150   144       Fig u r 7 .   E n s u r in g   t h o p e r atin g   co n d itio n s   ar with in   t h s tab ilit y   r eg io n   u s in g   ( 1 4 )       4.   M E T H O DS  O F   SO L V I NG   T H E   F AR  B O UNDA R P RO B L E M   WH E E NSU RING   T H A T   T H E   O P E R AT I NG   CO NDI T I O NS  L I E   WI T H I T H E   ST A B I L I T R E G I O N   T o   o b tain   r eliab le  s o lu tio n   u s in g   th ab o v e - d escr ib e d   alg o r ith m s ,   th in itial  ap p r o x im a tio n s   m u s b s p ec if ied   n ea r   th lim it  h y p er s u r f ac th at  b o u n d s   th SAS  ar ea .   I n itial  ap p r o x im atio n s   th at  en s u r r eliab le  co n v er g en ce   o f   iter ativ p r o c ess es   ca n   b o b tain ed   b ased   o n   th s tar tin g   alg o r ith m s   d escr ib ed   in   [ 3 ] .   I n   ad d itio n ,   th er e   is   p r o b lem   with   r ea ch in g   th e   “f ar   b o u n d ar y ”  o f   th e   s tab ilit y   r e g io n th p o i n (  )   in   Fig u r e s   8 ( a)   an d   8 ( b ) .   I n   th is   ca s e,   th r esu ltin g   s o lu tio n ,   w h ich   d if f er s   in   t h r ev er s o f   th s ig n s   o f   p o wer   in jectio n s ,   ca n n o b u s ed   in   p r ac tice.   T h is   p r o b lem   is   s o lv ed   b y   th m eth o d   p r o p o s ed   in   [ 2 ] ,   wh ich   is   ap p licab le  o n l y   in   s p ec ial  ca s es.       ( a)     ( b )       Fig u r 8 .   T o   th “f a r   b o u n d ar y p r o b lem :   ( a )   w h e n   d eter m i n in g   th lim it c o n d itio n s   an d   ( b )   w h en   en s u r in g   th at  o p er atin g   co n d itio n s   ar with in   th s tab ilit y   r eg io n       T o   p r ev e n th co m p u tatio n al   p r o ce s s   f r o m   r ea c h in g   t h “f ar   b o u n d ar y ”,   s tar tin g   alg o r ith m s   ca n   b e   u s ed   th at  tak in to   ac co u n th n o n lin ea r   ter m s   o f   th T ay l o r   s er ies  ex p an s io n   o f   th r esid u al  v ec to r   f u n ctio n   o r   ar b ased   o n   m in im izin g   th f o llo win g   f u n ctio n al  as in   ( 1 6 )   [ 4 1 ] .     ( ) = ( , 0 ) ( , 0 )   (1 6 )     I n   th is   ca s e,   0   s h o u ld   b s et  s o   t h at  th co r r esp o n d in g   p o i n in   th s p ac o f   c o n tr o lled   p ar a m eter s   lies   o u ts id th s tab ilit y   r eg io n .   T h is   co n d itio n   is   m et  in itially   wh en   th e   co n tr o ac tio n s   o f   em e r g en c y   co n tr o s y s tem s   ar ch o s en ,   a s   s ee n   in   Fig u r e   8 ( b ) .   I n   th ca s s h o wn   in   Fig u r e   8 ( a ) ,   s u ch   p o in 0 ( )   is   d eter m in ed   b ased   o n   th e   f o llo win g   r elatio n   as in   ( 1 7 ) .     0 ( ) = 0 + 0     ( 1 7 )       ( ) db L Y ( ) nb L Y i y j y 0 Y   ( ) nb L Y ( ) db L Y i y j y 0 Y Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Meth o d s   fo r   en s u r in g   s ta b ilit o f o p era tin g   co n d itio n s   o f a n   elec tr ic  p o w er sy s tem  w ith     ( I liya   I liev )   145   T h u s e   o f   p a r a m et e r s   X   c alc u la te d   b y   m i n i m i zi n g   t h e   f u n cti o n al   ( 1 6 )   as   i n i tial   a p p r o x i m at io n s   t o   s o l v e   t h e   eq u a ti o n s   o f   li m i t   c o n d iti o n s   a n d   t h ei r   m o d i f i ca t io n s   en s u r es   r el ia b l e   c o n v er g en ce   t o   th e   d esir e d   p o i n ts   (  )   ly i n g   o n   t h e   " n e ar b o u n d a r i es   o f   t h e   s ta b i lit y   r eg io n ,   as  s ee n   i n   F ig u r e   2 .   P o i n (  )   i n   t h e   Fi g u r e   is   o b t ai n e d   u s i n g   a   " f l at   s ta r t ( n o m i n a v o lta g es   a n d   ze r o   a n g l es) .   Desi r e d   p o i n t   (  )   is   f o u n d   b y   s o l v i n g   th (1 8 ) .     [ , 0 2 (   ) ( 1 + ) [ ] ; ] ( , ) = (   ) ; ( ) = (  ) 2 (  ) 1 2   (1 8 )     W h e n   u s i n g   i n i tial   a p p r o x i m at io n s   b as ed   o n   t h e   m i n i m i za t io n   o f   t h e   f u n c ti o n al   ( 1 6 ).   F o r   t h s t ar t in g   al g o r it h m ,   y o u   c an   u s e   t h e   al g o r it h m   o f   V .   A .   Ma tv ee v ,   w h i ch   i m p le m e n ts   t h e   f o ll o wi n g   i te r at iv p r o ce d u r e   ( 1 9 ) .     ( + 1 ) = ( ) ( ) [   ( ( ) ) ] 1 ( ( ) )     ( 19)     W h er ( )   is   ca lcu lated   lik th is   ( 2 0 ) .     ( )   { 1 ,    > 1 1 ,    1 = 1 2  | ( ( ) ) |  | 2 ( ( ) ) ( ) ( ) ( ) ( ) |   ( 2 0 )     Pro ce d u r ( 1 9 )   en s u r es  th c alcu latio n   o f   a n y   ex is tin g   m o d es  th at  m ee th co n d itio n      > 0 .   W h en   tr y in g   to   d eter m in u n s tab le  m o d es  ( at     < 0 ) ,   th c o m p u tatio n al  p r o ce s s   “g ets  s tu ck ”  at  th b o u n d ar y   p o i n L F ,   c o r r esp o n d in g   to   th e   g iv en   weig h tin g   tr aj ec to r y   a n d   co n d itio n      = 0 .   Fo r   th e   s tar tin g   alg o r ith m ,   y o u   ca n   u s an   ite r ativ p r o ce s s   th at  u s es  n o n li n ea r   ter m s   in   th T a y lo r   s er i es  ex p an s io n   o f   th e   v ec to r   f u n ctio n   = ( )   in v er s to   ( ) in   th is   ca s e,   th e   v ec to r   o f   th e   r eq u ir ed   p ar a m eter s   is   r e p r esen ted   in   th f o r m   = 0 + 1 (  ) + 2 ( 2 ) + . . . + ( ) + . . . ,   w h er e   ( )     co r r e ctio n s   th at  ar ca lcu lated   lik t h is   1 ( ) = [   ( ( ) ) ] 1 ( ( ) ) ;   2 ( ) = [   ( ( ) ) ] 1 2 ( ) ;   3 ( ) = [   ( ( ) ) ] 1 3 ( ) , . . .   wh er k   is   iter atio n   n u m b er ( )   is   v ec to r   o f   t h r - th   co r r ec tio n s r =1 . . . 3 . . . .   C o m p o n e n t s   o f   v e c t o r s   ( ) = [ 1 ( ) 2 ( ) . . .  ( ) . . .  ( ) ]   ,   c a l c u l a t e d   u s i n g   e x p r e s s i o n s   2 ( ) = [ 1 ( ) ]   ( ) 1 ( ) 3 ( ) = [ 1 ( ) ]   ( ) 2 ( ) ,   w h e r e   ( )   i s   H e s s i a n   m a t r i x   o f   t h e   f u n c t i o n   ( )   c a l c u l a t e d   a t   p o i n t     ( ) .   I f   t h e   i n i t i a l   a p p r o x i m a t i o n s   a r e   s p e c i f i e d   f a r   f r o m   t h e   L F   b o u n d a r y ,   t h e n   t h e   c o n v e r g e n c e   o f   t h e   s e r i e s     ( ) = 0 +   m a y   n o t   b e   p r o v i d e d .   T o   i m p r o v e   i t ,   a   c o r r e c t i o n   f a c t o r   s h o u l d   b e   i n t r o d u c e d ;   i n   t h i s   c a s e   t h e   s e r i e s   i s   t r a n s f o r m e d   t o   t h e   f o r m   = 0 + .   B y   s e l e c t i n g   t h e   c o e f f i c i e n t ,   y o u   c a n   e n s u r r e l i a b l e   c o n v e r g e n c e   o f   t h e   s e r i e s   a n d   d e t e r m i n e   t h e   i n t e r m e d i a t e   p o i n t   ,   a n d   t h e n   p r o c e e d   t o   s e a r c h   f o r   a   s o l u t i o n   .   T h e   c o m p u t a t i o n a l   e x p e r i m e n t s   c a r r i e d   o u t   s h o w e d   t h a t   t h e   p a r a m e t e r   s h o u l d   b e   c a l c u l a t e d   a s   ( 2 1 ) :     = 1 ( ) ( )     ( 2 1 )     wh er 0 < < 1 1 ( ) = { [ 1 ( ) ] 2 = 1 } 1 2 ( ) = { [  ( ) ] 2 = 1 } 1 2   ar v ec to r   n o r m s   o f   th f ir s t - o r d er   an d   h ig h er - o r d er   co r r e c tio n s .   Nex t,  th e   f o llo win g   ap p r o x im atio n   o f   th e   v ec to r   o f   d ep en d e n v a r iab les  s h o u ld   b ca r r ied   o u t.  I n   th is   c ase,   it is   ca lcu lated   as  s h o wn   in   Fig u r 9   ( 2 2 ) .     ( ) = ( ) + 1 ! = 1 ( )   ( 2 2 )     T o   co m p a r e   th e   p r o p o s e d   a p p r o a ch   wit h   d is c r e te   an d   co n t in u o u s   wei g h ti n g   m et h o d s   [ 3 ] [ 5 ] .   T a b l e   3   s h o ws  t h e   r esu lts   o f   t h e ir   c o m p a r is o n   a cc o r d in g   to   t h r ee   m a i n   c r i te r ia .   T h e y   a r e i )   T h p r e s en ce   o f   m u lti - s te p   co m p u tati o n a l   p r o c ed u r es   t h a s i g n i f i ca n tl y   i n c r e ase   t h e   c alc u l ati o n   ti m e   a n d   li m it   th e ir   a p p li ca b il it y   i n   em e r g e n c y   c o n tr o p r o b le m s ii)   T h n e e d   t o   s o l v s y s t em s   o f   e q u at io n s   w it h   il l - co n d i ti o n e d   m at r i ce s ;   a n d   iii)   T h e   d i f f i c u lt y   o f   t ak in g   i n t o   ac c o u n t   r es tr icti o n s   i n   t h e   f o r m   o f   in e q u ali ties   i n   t h e   p r o ce s s   o f   i n cr ea s i n g   t h e   s ev er it y   o f   th r eg im e.   F r o m   th e   T a b l 3   it   is   c lea r   t h at   t h p r o p o s e d   a p p r o a c h   d o es   n o t   r e q u ir m u lti - s t e p   co m p u tati o n a p r o c e d u r es  a n d   en s u r es  t h r e lia b il it y   o f   o b t a in i n g   t h e   r es u lt  d u t o   t h n o n - d e g e n e r a cy   o f   th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   1 Ma r c h   20 25 138 - 150   146   J ac o b ia n   m a tr ix   o f   s y s te m s   ( 1 1 ) ,   ( 1 3 )   a n d   ( 1 5 )   a th s o l u t i o n   p o i n t.   H o w ev e r ,   a cc o r d i n g   t o   cr ite r i o n   3 ,   i is   in f e r i o r   t o   t h e   d is cr ete   w ei g h ti n g   m et h o d .   T h is   is   d u e   t o   t h e   f a ct   t h at   t a k i n g   i n t o   a c co u n t   r est r ic ti o n s   -   in e q u a liti es   at   ite r a ti o n s   o f   s o l v i n g   n o n li n e ar   e q u ati o n s   ( 1 1 ) ,   ( 1 3 ) ,   ( 1 5 )   ca n   le ad   to   a n   in c r ea s in   th e   n u m b e r   o f   ite r at io n s   a n d   c alc u l ati o n   ti m e .   T o   el im i n ate   t h is   d r aw b ac k ,   p o s t - it er ati o n   a p p r o a c h   ca n   b e   u s e d   t o   ta k e   i n t o   ac c o u n t t h r est r i cti o n s   o f   i n e q u al iti es  o n   t h e   p a r a m e te r s   t h at  c h an g i n   t h p r o ce s s   o f   i n c r e asi n g   t h s ev e r it y   o f   t h r eg im e.   T o   d o   t h is ,   t h l im it   m o d e   is   ca l cu lat e d   wi th o u ta k i n g   i n t o   ac c o u n r es tr ict i o n s .   P a r a m et er s   t h at   ar o u ts i d e   t h e   r a n g es   s et   ( 23 )   a r e   f i x e d   a n d   t h e   c alc u l ati o n   o f   t h e   lim it   m o d e   is   r ep ea t ed .   T h e   u s e   o f   t h is   p r o ce d u r s l ig h t ly   r e d u ce s   t h e   p e r f o r m a n c o f   t h al g o r i th m ,   an d   it   ca n   b e   e f f ec t iv el y   u s ed   i n   th is   p r o b l em .     ( m in ) ( max ) .   ( 23 )       T ab le  3 .   R esu lts   o f   co m p a r ativ an aly s is   M e t h o d   C r i t e r i a   1   2   3   D i scret e   w e i g h t i n g   Y e s   Y e s   No   C o n t i n u o u s we i g h t i n g   No   Y e s   Y e s   B a se d   o n   l i m i t i n g   m o d e   e q u a t i o n s   No   No   Y e s       5.   M O DE L I NG   R E SU L T F O E M E RG E NCY  CO N T RO L   SYS T E M   O F   DI ST R I B U T E G E NE R AT I O P L ANT  I P O ST - E M E RG E NCY  CO NDIT I O NS  WI T H   AP P RO P RIAT E   DYNA M I CO ND I T I O NS  E NSUR E D   Nu m er o u s   c o m p u tatio n al  ex p er im en ts   in d icate   th at  b ased   o n   th e   eq u atio n s   o f   lim it  co n d itio n s ,   th e   o p er atin g   co n d itio n s   o f   E PS   with   DG  p lan ts   ca n   r ea ch   th e   b o u n d ar y   o f   t h s tab ilit y   r e g io n .   T o   ac h ie v th e   r eq u ir ed   s tab ilit y   m ar g in ,   ad d itio n al  u n lo ad in g   is   r eq u ir ed .   Un lo ad in g   in   th s elec ted   d ir e ctio n   ( )   s h o u ld   b p e r f o r m ed   u n d er   ac ce p tab l q u ality   o f   d y n am ic   p r o ce s s es,  wh ich   ca n   b ac h iev ed   with   AE R   an d   ASR   o f   s y n ch r o n o u s   g e n er ato r s   o f   th DG  p lan ts .   E m er g e n cy   c o n tr o s y s tem s   o f   DG  p lan t   m u s en s u r s tab le   o p er atio n   o f   g e n er ato r s   in   t h p o s t - em er g en c y   co n d itio n s .   A t th s am tim e,   f o r   th e   o p e r atin g   co n d itio n s   to   b e   with in   th s tab ilit y   r eg io n ,   th g en er ato r s   ar u n lo a d ed   an d   th s ettin g s   o f   AE R   an d   AS R   ar ad ju s ted .   T h two - s tep   p r o ce d u r u s in g   th v ec to r   R   is   in ten d ed   o n ly   to   f i n d   th p o in ( ) .   T h d y n a m ic  tr an s itio n   is   m ad d ir ec tly   to   t h is   p o in t ,   as  r ev ea led   in   Fig u r e   9 .   T o   en s u r h ig h   q u ality   o f   th is   tr an s itio n ,   y o u   ca n   u s e   o p tim izatio n   o f   th AE R   an d   ASR   s e ttin g s   [ 2 3 ] .   T h m o d elin g   was  p er f o r m ed   f o r   th n etwo r k   s ch em s h o w n   in   Fig u r 3 .   T h s h u td o w n   o f   lin 1 was  co n s id er ed   as  em er g en c y   co n d itio n s .   E n s u r in g   th e   s tab ilit y   o f   p o s t - em er g en cy   o p er atin g   co n d itio n s   alo n g   a   g iv e n   p ath   is   illu s tr at ed   in   Fig u r es  1 0 ( a)   an d   1 0 ( b ) .   T h e   p o in t   with   c o o r d i n ates  0 = [ 20 20 ]   is   co n s id er ed   as  in itial  lo a d in g   c o n d itio n s   o f   DG  p lan t   g en e r ato r s .   E n s u r in g   th at  t h o p er atin g   co n d itio n s   r ea ch   th b o u n d ar y   o f   t h s tab ilit y   r eg io n   alo n g   g iv en   p ath   is   r ep r esen ted   b y   p o in 2 = [ 15 . 8 13 . 6 ] .   Dy n am ic  p r o ce s s es  in   th s ch em u n d e r   s tu d y ,   as  s ee n   in   Fig u r 3   ar m o d elled   i n   th MA T L AB   s y s tem ,   co n s id er in g   th AE R   an d   ASR ,   wh ich   ar d esc r ib ed   in   [ 2 3 ] .   Usi n g   th m et h o d   o f   c o o r d in ated   ad ju s tm en o f   th AE R   an d   A SR   s ettin g s   [ 2 3 ] ,   th eir   p ar am e ter s   wer d eter m in e d   f o r   th r ee   k in d s   o f   o p er atin g   co n d itio n s   o f   th g en e r ato r   ( m in im u m ,   av er a g e,   an d   m a x im u m   lo ad ) .   B ased   o n   th o b t ain ed   s ettin g s   o f   th r eg u lato r s   f o r   th co n s id er e d   o p er atin g   co n d itio n s ,   th r u le  b ase  o f   th f u zz y   co n tr o s y s tem   was  cr ea ted   [ 2 3 ] .   I n   th e   ev en t h at  o n e   o f   th c o n n ec tio n s   is   d is co n n ec ted   d u r in g   th e   o p e r atio n   o f   DG  p lan ts ,   th s y s tem   lo s es  s tab ilit y .   T o   en s u r th PEOC  s tab ilit y ,   it  is   n ec es s ar y   to   u n lo ad   th g en e r ato r s .   I n   th is   ca s th co o r d in ated   ad ju s tm en o f   th e   AE R   an d   A SR   s ettin g s   an d   th eir   ch an g b y   f u zz y   co n tr o s y s tem   ca n   i m p r o v e   th e   q u ality   in d icato r s   o f   tr a n s ien ts .   T h g r ea test   ef f ec is   o b s er v ed   f o r   th v o ltag o f   th g e n er ato r s ,   an d   f o r   th e   p ar am eter s   o f   th e   g e n er ato r   h av in g   a   d ir ec t   co n n ec tio n   with   th e   d is co n n ec ted   lin e.   C o r r esp o n d in g   o s cillo g r am s   o f   v o ltag e,   d e v i atio n s   o f   r o t o r   s p ee d ,   an d   p o wer   o f   th DG  p lan g en e r ato r s   in   ca s o f   s h o r cir cu it a n d   d is co n n ec tio n   o f   li n 1 - 3   b y   t h r elay   p r o tectio n   ar s h o wn   in   Fig u r es 1 1 ( a )   an d   1 1 ( b ) .   Fo r   th v o ltag o f   th g en er a to r   o f   th DG1   p lan t,  th u s o f   f u zz y   s y s tem   f o r   co n t r o llin g   th s ettin g s   o f   th r eg u lato r s   m ad it  p o s s ib le  to   r ed u ce   th tim o f   th tr an s ien p r o ce s s   b y   4   tim es,  as  in   Fig u r 1 1 ( a) ,   an d   f o r   th DG2   p la n -   b y   2 . 3   tim es,  as in   Fig u r 1 1 ( b ) .   T h is   also   m ad it p o s s ib le  to   elim in ate  v o ltag e   f lu ctu atio n s   o f   DG  p lan ts   in   tr an s ien m o d e.   Fo r   DG1 ,   th m ax im u m   d ev iatio n   o f   th g e n er ato r   r o t o r   s p ee d   f r o m   t h s tead y   v alu e   is   r ed u ce d   d u e   to   th u s o f   f u zz y   c o n tr o o f   t h co n tr o ller   s ettin g s .   Fo r   th e   p o wer   o f   th g en e r ato r   o f   th e   DG1   p lan t,  d ec r ea s in   th e   am o u n o f   o v e r r eg u latio n   b y   3 0 is   als o   o b s er v ed   ( Fig u r e   1 1 ( a) )   wh en   u s in g   th is   s y s tem .   T h e   r esu lts   o b tai n ed   d ete r m in th e   ef f ec tiv e n ess   o f   u s in g   a   f u zz y   s y s tem   co n tr o an d   a u to m atic  co n tr o l sy s tem s   o f   g en er ato r s   o f   DG  p lan ts ,   wh ich   p r o v id es  b etter   d y n am ic  tr an s itio n   wh en   th r e g im en ter s   th s ta b ilit y   r eg io n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Meth o d s   fo r   en s u r in g   s ta b ilit o f o p era tin g   co n d itio n s   o f a n   elec tr ic  p o w er sy s tem  w ith     ( I liya   I liev )   147   1 2 0 d e t = X F c o n s t = М В т , i P М В т , j P 0 Y ( ) 1 L Y ( ) R Y Z R   P i ,   M W P j ,   M W 3     Fig u r 9 .   Ad d itio n al   u n lo ad in g   in   th d ir ec tio n   o f   v ec to r   R       ( a)     ( b )       Fig u r 1 0 .   E n s u r in g   th at  o p er a tin g   co n d itio n s   ar with in   th s tab ilit y   r eg io n : ( a)   b o u n d ar ie s   o f   th s tab ilit y   r eg io n   a n d   ( b )   in c r ea s ed   s ca le  o f   tr an s itio n   to   t h ar ea   o f   s u s tain ab ilit y       ( a)         ( b )           Fig u r 1 1 .   Oscill o g r am s   o f   v o ltag e,   r o to r   s p ee d   g e n er ato r ,   a n d   p o we r   o f   DG  p lan ts   in   ca s o f   s h o r t c ir cu it  an d   d is co n n ec tio n   o f   lin 1 - 3:   (a w ith   n o   ch an g es in   th AE R   an d   ASR   s ettin g s   ( f o r   DG1 )   an d   ( b f u zz y   co n tr o l o f   AE R   an d   ASR   s etti n g s   ( f o r   DG2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.