I AE I nte rna t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   201 8 ,   p p .   14 3 ~ 152   I SS N:  2252 - 8938 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ai. v 7 . i3 . p p 1 4 3 - 15 2          143       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA I   Ca Sw a rm   O p ti m i z a tion  t o  Shu nt  Capa citor Allo ca tion in  Alg eria n Radia Distribu tion Pow er Sys te m       A m a H a m zi Ra chi de  M ez i a ne   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   L a b o ra to ry ,   Un iv e rsit y   o f   S a i d a ,   A lg e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   30 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Ma y   26 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J u n   2 6 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p re se n ts  a   Ca S w a r m   Op ti m iza ti o n   (CS O)  A l g o rit h m   o p ti m iza ti o n   m e th o d   to   sh u n c a p a c it o p lac e m e n o n   d istr ib u ti o n   sy ste m s   u n d e c a p a c it o sw it c h in g   c o n st ra in ts.  T h e   o p t im u m   c a p a c it o a ll o c a ti o n   so lu ti o n   is  f o u n d   f o th e   sy ste m   o f   fe e d e rs  f e d   th ro u g h   th e ir  tra n s f o r m e a n d   n o f o a n y   in d iv id u a f e e d e r.   T h e   m a in   a d v a n tag e d u e   to   c a p a c it o in sta ll a ti o n ,   su c h   a c a p a c it y   r e lea se   a n d   re d u c ti o n   o f   o v e ra ll   p o w e a n d   e n e rg y   lo ss e s   a re   c o n sid e re d .   T h e   c a p a c it o a ll o c a ti o n   c o n stra i n ts  d u e   to   c a p a c it o r - sw it c h in g   tran sie n ts  a r e   tak e n   in to   a c c o u n t .   T h e se   c o n stra in ts  a re   e x tre m e l y   i m p o rtan if   p o le - m o u n ted   c a p a c it o rs  a re   u se d   t o g e th e w it h   sta ti o n   c a p a c it o b a n k .   Ca S w a r m   se a rc h   a lg o rit h m   is  u se d   a a n   o p ti m iza ti o n   t o o l .   A n   il lu stra t iv e   e x a m p le  f o A l g e rian   e x a m p le i p re se n ted .   K ey w o r d :   C ap ac ito r   allo ca tio n   C at  s w ar m   s ea r ch   Dis tr ib u tio n   s y s te m     Op ti m izatio n   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Am ar   H a m zi,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Dr   T ah er   Mo lay   Said A lg er   Un i v er s it y ,   A l g er ia .   E m ail:  h a m z i3 2 a m ar 2 0 @ y a h o o . f r       1.   I NT RO D UCT I O N   C ap ac ito r s   ar w id el y   u s ed   i n   d is tr ib u tio n   s y s te m s   f o r   r ea ctiv p o w er   co m p e n s atio n   t o   ac h iev e   p o w er   an d   en er g y   lo s s   r ed u cti o n ,   s y s te m   ca p ac it y   r elea s a n d   ac ce p tab le  v o ltag e   p r o f ile.   T h ex te n o f   t h es e   ad v an ta g es  d ep en d s   o n   th l o ca tio n ,   s ize,   t y p a n d   n u m b er   o f   th ca p ac ito r s   as  w e ll  as  o n   t h eir   co n tr o s etti n g s .   T h ca p ac ito r   allo ca t io n   p r o b lem   is   w ell - r esear c h ed   to p ic.   A ctu all y   a th ea r ly   s tag o f   r esear c h ,   th m ai n   ad v a n ta g es  th at   ca n   b d er iv ed   f r o m   ap p l y in g   s h u n ca p ac ito r s   to   th e   d is tr ib u tio n   f e ed er s   w er ev alu a ted .   T h p r o b lem   w as  s o lv ed   u s i n g   an al y tical  m et h o d s   f o r   s i m p li f ied   m o d els o f   t h f ee d er s   an d   th eir   lo ad   d is tr ib u tio n   [ 1 - 6 ] .   T h n ee d   to   f i n d   a   g e n er al  s o lu t io n   f o r   r e al  d is tr ib u t io n   s y s te m s   to g et h er   w ith   ad v a n ce s   i n   co m p u ter   tech n o lo g y   b r o u g h to   lif n e w   g e n er atio n   o f   m et h o d s   an d   tech n iq u e s   b ased   o n   co m p u ter   ap p licatio n s   in   [ 7 - 9 ] .   T h ese   m et h o d s   p r esen ted   th an n u al  r etu r n   t h at  ca n   b y ield ed   f r o m   ca p ac ito r   ap p licatio n   as  a n   e x p licit   f u n ctio n   o f   lo ca tio n   a n d   s ize  o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s .   Dif f er en t   n u m er ical   m et h o d s   w er u s ed   to   m a x i m ize  th r et u r n   an d   to   f i n d   o p tim u m   ca p ac ito r   allo ca tio n .   A ll  o f   t h ab o v e   m en tio n ed   ap p r o ac h es   co n s i d er ed   ca p ac ito r   ap p licatio n   to   an   i n d i v id u al   f ee d er .   I n   [ 1 0 - 1 3 ]   th a u th o r s   in co r p o r ated   th s tatio n   ca p ac it y   r elea s i n to   th eir   m o d el s .   I n   [ 1 1 ]   th lo s s es  e v al u atio n   e n e r g y   i n   tr an s f o r m er   s tatio n   w er in c lu d ed .   I s h o u ld   b n o ted   th a s tatio n   ca p ac it y   r elea s a n d   lo s s e s   r ed u ctio n   in   th e   tr an s f o r m er   co u ld   n o t b ca lcu lated   b ased   o n   ca p ac ito r   allo ca tio n   o n   an   i n d iv id u al  f ee d er .     T h ese  v al u es   s h o u ld   b e   d eter m i n ed   b y   th e   s tat io n   ca p ac ito r   b an k   ( i f   a n y ) .   W it h i n   t h p as ten   y ea r s   f u r t h er   r esear ch   h as  ta k e n   p lace   in   t h f ield   o f   o p ti m al   ca p ac ito r   p lace m en in   [ 1 4 - 1 5 ] .   L o ad - f lo w   o n   b alan ce d   o r   u n b ala n ce d   r ad ial  f ee d er s   h as   b ee n   e m p lo y e d   to   ev alu a te  t h f it n es s   o f   ar b itra r y   s o lu tio n s .   Op ti m u m   ca p ac ito r   p lace m en t   h as  b ee n   ac h iev ed   u s i n g   s o p h is ticated   m eth o d s   s u c h   a s   f u zz y   lo g ic,   s i m u lated   an n ea l in g   a n d   g e n etic  al g o r it h m s   r ec e n tl y   t h ca s w ar m   a lg o r ith m   ( C S O )   w il b ap p li ed   to   th i s   p r o b le m .   T h ab o v e - m e n tio n ed   m eth o d s   h a v b ee n   u s ed   f o r   ca p ac ito r   allo ca tio n   o n   an   i n d iv id u a f ee d er ,   w h ile   o n l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   3 Sep tem b e r   201 8   :   1 4 0     15 2   144   r ea l - p o w er   lo s s e s   i n   t h e   f ee d er   ar co n s id er ed .   T h ese  m et h o d s   e n ab le  o n e   to   f i n d   t h o p tim u m   ca p ac ito r   allo ca tio n   an d   co n tr o s o l u tio n   f o r   an   in d i v id u al  f ee d er   f r o m   t h v ie w p o i n o f   lo s s   r ed u ctio n   in   th f ee d er .   Sin ce   o v er all  s y s te m   ad v an ta g es  d u to   th ca p ac ito r   ap p licatio n   ar n o co n s id er ed ,   th is   s o lu tio n   ca n n o b e   tr ea ted   as  an   o p tim al  o n e.   B esid es,  d eter m i n i n g   ca p ac ito r   p lac e m en f r o m   t h s tan d p o in o f   in d i v id u al  f ee d er s   an d   n eg lecti n g   ca p ac ito r   s w i tch i n g   tr a n s ie n ts   m a y   lead   to   in s er tin g   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   clo s to   a   s tatio n   ca p ac ito r   b an k   o r   to   o th er   p o le - m o u n ted   ca p ac it o r s .   S w itch in g   p o le - m o u n t ed   ca p ac ito r   in   th e   vi ci n it y   o f   o t h er   ca p ac ito r s   m a y   s u b j ec th ca p ac ito r   to   ex tr e m el y   h i g h   in r u s h   c u r r en ts ,   w h ic h   ca u s f a ilu r e s   o f   ca p ac ito r s   an d   th eir   s w itc h - g ea r .   T h p r i m ar y   o b j ec tiv o f   th i s   w o r k   is   to   p r esen a n   an co lo n y   ap p r o ac h   to   th p r o b lem   o f   ca p ac ito r   allo ca tio n   o n   r ad ial  d is tr ib u ti o n   f ee d er s .   C ap ac ito r   allo ca t io n   is   tr ea ted   as  a   m ed iu m   v o lta g ( MT )   r ea ctiv p o w er   p lan n i n g   p r o ce d u r e,   w h ile   s p ec ial  co n ce r n   is   g iv e n   to   co n s tr ain t s   i m p o s ed   b y   ca p ac ito r   s w itc h i n g   tr an s ien ts .   An   a n t   co lo n y   a lg o r ith m   is   u s ed   to   d eter m i n e   o p ti m al  p lace m e n an d   co n tr o o f   ca p ac ito r s ,   s o   th at  t h ec o n o m ic  ad v an ta g es   ac h iev ed   f r o m   s y s te m   ca p ac it y   r elea s e,   o v er all   p ea k   lo ad   p o w er   an d   e n er g y   l o s s es  r ed u ct io n   i s   m ax i m ized .   T h r est  o f   t h i s   p ap er   is   o u t li n ed   as  f o llo w s .   W e   s tar in   Sectio n   2   w i t h   t h p r o b lem   f o r m u latio n   a n d   s y s te m   m o d el  d escr ip tio n .   Ne x t,  w d escr ib t h ad v an ta g o f   ca p ac ito r   i m p le m en tatio n   in   Sectio n   3 .   T h C ap ac ito r   allo ca tio n   co n s tr ai n ts   ar p r esen ted   in   Sectio n   4 .   I n   Sectio n   5 ,   w p r esen t a n   ill u s tr ati v e x a m p le  a n d   co n clu s io n .       2.   R   P RO B L E M   F O R M UL AT I O AND  SY ST E M   M O DE L   DE SCRI P T I O N   I n   th e   g e n er al  ca s e,   r ea cti v p o w er   co m p e n s atio n   o n   t h m ed iu m   v o lta g le v el  ca n   b ac h iev ed   b y   th co m b i n atio n   o f   s tatio n   ca p ac ito r   b an k   o n   th s ec o n d ar y   s id o f   t h s tatio n   tr an s f o r m er   w it h   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   o n   t h d o w n s tr ea m   d i s tr ib u tio n   f ee d er s .   Ma in   ec o n o m ic   ad v a n tag e s   t h at  ca n   b d er iv ed   f r o m   m ed iu m   v o lta g ca p ac ito r   ap p licatio n   ca n   b s u m m ar iz ed   in   [ 1 - 2 ]   an d   [ 1 6 ]   as:   ( i)   T r an s m i s s io n   an d   tr an s f o r m atio n   k V A   ca p ac it y   r elea s e.     ( ii)   R ed u c tio n   o f   o v er all  s y s te m   p ea k - lo ad   lo s s es.   ( ii)   R ed u ctio n   o f   a n n u al  s y s te m   en er g y   lo s s es.           Fig u r 1 .   Ser ies - p ar allel  Di s tr i b u tio n   S y s te m   Mo d el  f o r   C ap ac ito r   A llo ca tio n       T h s y s te m   ap p r o ac h   to   o p tim al  ca p ac ito r   allo ca tio n   o n   t h d is tr ib u tio n   le v el  i s   to   d eter m i n k V A r   r atin g s ,   p lace m en t   an d   co n tr o s etti n g s   o f   s ta tio n   ca p a cito r   b an k   a n d   o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   th at   m ax i m ize  th ab o v m e n tio n ed   s y s te m   ad v an tag e s   ag ai n s th co s o f   ca p ac ito r s .   T h o p tim al  ca p ac ito r   allo ca tio n   s o lu t io n   s h all  also   m ee t h r eq u ir e m e n ts   o f   an   ac ce p tab le  v o ltag p r o f ile  alo n g   f ee d er s   in   p ea k - lo ad   an d   o ff - p ea k   s tates  a n d   s h all  co n f o r m   to   p er m is s ib le  i n r u s h   c u r r en ts   d u r i n g   ca p ac ito r   s w itc h i n g .   Op ti m al  ca p ac ito r   allo ca tio n   is   co n s i d er ed   f o r   th g e n er al  s er ies - p ar allel  d is tr ib u t io n   s y s te m   m o d el  as  s h o w n   in   Fi g u r 1 .   L o ad s   ar s u p p lie d   th r o u g h   r ad ial  d is tr ib u tio n   f ee d er s   f ed   f r o m   o n o f   s tat io n   tr an s f o r m er s .   Si n ce   p ar allel  o p er atio n   o f   s tatio n   tr an s f o r m er s   is   g en er all y   u s ed ,   an   eq u iv ale n s c h e m o f   p o w er   s u p p l y   to   s o m e   d is tr ib u tio n   s y s te m   ca n   b p r esen ted   as  s er ies  co n n ec tio n   o f   tr an s m is s io n   s y s te m ,   s tatio n   tr an s f o r m er   an d   n et w o r k   o f   f ee d er s .     T h tr an s m is s io n   s y s te m   is   p r esen ted   b y   s er i es - p ar alle n et w o r k .   T h tr an s f o r m er   m o d el  is   co m p r is ed   o f   a n   e x cita tio n   b r an ch   a n d   o f   tr a n s f o r m er   s er i es  i m p ed a n ce   co n n ec ted   in   s er ies  w it h   a n   id ea tr an s f o r m er .   Si n ce   m o s tr a n s f o r m er s   ar eq u ip p ed   w it h   AC P ,   th tr an s f o r m atio n   f ac to r   is   ass u m ed   to   b Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       C a t S w a r Op timi z a tio n   to   S h u n t Ca p a cito r   A llo ca tio n   in   A l g eria n   R a d i a l ...  ( A ma r   Ha mzi )   145   ch a n g i n g   w it h   tr a n s f o r m er   lo a d in g ,   s o   as  to   k ee p   co n s ta n ( o r   lo ad - d ep en d en t)   v o lta g o n   th s ec o n d ar y   s id e   o f   th e   tr an s f o r m er .   T h d is tr ib u tio n   s y s te m   is   co m p r is ed   o f   n et w o r k   o f   r ad ial  d is tr ib u tio n   f ee d er s .   E ac h   f ee d er   in cl u d es  th r ee - p h ase  s y m m etr ical  m a in   f ee d er   an d   th r ee - p h ase  s y m m etr ical  later al  b r an ch es  h a v i n g   an y   co n f ig u r atio n ,   a n y   co n d u cto r   s izes  a n d   an y   n u m b er   o f   d is tr ib u tio n   tr an s f o r m er s   o f   d i f f er en k V A   r at in g .   L o ad s   ar tr ea ted   as  co n s ta n p o w er   s i n k s .   S h u n t   ca p ac ito r s   ar r ep r esen ted   as  s u s ce p t an c es,  w h o s e   r ea ctiv e   p o w er   in j ec tio n   is   p r o p o r tio n al  to   th s q u ar o f   v o ltag at  t h eir   n o d es.    T h ad v an tag e s   ca n   b ca lcu la ted   b ased   o n   lo ad - f lo w s   i n   th e   co n s id er ed   s y s te m   m o d el.   Sin ce   w ar e   in ter ested   i n   t h er m a ca p ac it y   r elea s an d   p ea k - lo ad   lo s s   r ed u ctio n ,   t h r ea d in g s   o f   p ea k - lo ad   lo ad in g   o f   t h e   f ee d er s ,   o f   t h f ee d i n g   tr an s f o r m er   an d   o f   th s tatio n   ar r eq u ir ed .   C alcu latio n   o f   a n n u al  e n er g y   lo s s   r ed u ctio n   n ec e s s i tates  u s i n g   An n u al  L o ad   D u r atio n   C u r v es  o f   t h w h o le   s tatio n   an d   o f   th co n s id er ed   tr an s f o r m er .   T h ese  c u r v e s   ar ap p r o x i m ated   b y   p iece w is lin ea r   f u n ctio n s .   T h y ea r   is   d i v id ed   i n to   n   in ter v a ls   d u r in g   w h ich   t h lo ad   p r o f iles   an d   lo ad   d is tr ib u tio n   b et w ee n   f ee d er s   ar ass u m e d   to   b c o n s tan as   in   [ 1 6 - 1 7 ] .   W e   s u p p o s th at  lo ad s   o n   ea ch   f ee d er   v a r y   in   co n f o r m al  w a y   p r o p o r tio n al  to   an n u al  lo ad   d em a n d   cu r v o f   th f ee d i n g   tr an s f o r m er   an d   to   th p o w e r   ( cu r r en t)   lo ad in g   o f   th f ee d er .   Fo r   ea ch   lo ad   lev el,   p o w er   f lo w   ca lcu latio n s   ar p er f o r m ed   to   d eter m i n e   p o w er   lo s s e s   an d   v o ltag v ar iatio n s   alo n g   th f ee d er s .   Op ti m u m   ca p ac ito r   p lace m en t o n   d i s tr ib u tio n   s y s t e m   i n cl u d es o p ti m u m   allo ca ti o n   o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   in   ad d itio n   to   i n s tallatio n   o f   s tatio n   ca p ac it o r   b an k   o n   th e   s ec o n d ar y   s i d o f   th e   f ee d in g   tr an s f o r m er .   W ass u m t h at   d u to   s tan d ar d i za tio n ,   u til i ties   g e n er all y   u s o n o r   t w o   s izes  o f   s tatio n   ca p ac ito r   b an k s   o n   t h s ec o n d ar y   s id o f   s p ec if ic  tr an s f o r m er   a n d   t w o   o r   th r ee   s izes   o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s .   Fo r   ca p ac ito r   in   s p ec if ied   r atin g   s tatio n .       3.   ADVA N T A G E   O F   CAP AC I T O I M P L E M E NT AT I O N   W co n s id er   th s er ies - p ar all el  d is tr ib u tio n   s y s te m   a s   d ep i cted   in   Fi g u r 1   w h ich   h as   t h s ta tio n   ca p ac ito r   b an k   w it h   CB Q KV A R   r atin g   a n d   p o le - m o u n te d   ca p ac ito r s   ar b itra r ily   allo ca ted   o n   th e   d o w n s tr ea m   f ee d er s .   E ac h   j - th   p o le - m o u n te d   ca p ac ito r   is   ch ar ac ter ized   b y   its   KV AR   r ati n g   j Q   b elo n g i n g   to   s p ec if ied   s et  o f   ca p ac ito r   r atin g s ,   b y   it s   co s j C   an d   b y   its   lo ca tio n j j l , f ,   w h er j f is   th n u m b er   o f   f ee d er   an d   j l is   th n u m b er   o f   t h s ec tio n   o n   w h ic h   th ca p ac it o r   is   in s talled .     3 . 1 .     Adv a nt a g O f   Sy s t e m   C a pa cit y   Un li k ca lcu la tio n s   o f   s y s te m   ca p ac it y   r elea s in   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ]   a n d   [ 1 3 ] ,   th p r o p o s ed   m et h o d   tak es  i n to   ac co u n p ar a m eter s   o f   t h s t atio n   tr an s f o r m er   an d   r ed u ct io n   o f   ac tiv an d   r ea ctiv p o w er   lo s s es  i n   th e   d is tr ib u tio n   s y s te m   an d   i n   t h f ee d in g   tr an s f o r m er   d u to   ap p licatio n   o f   m ed i u m   v o lta g ca p ac ito r s .   T h e   p r im ar y   lo ad in g   o f   tr an s f o r m er ,   1 S ca n   b ex p r ess ed   as a   f u n ctio n   o f   its   s ec o n d ar y   lo ad .     2 2 2 jQ P S 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 q P X q q P R P V S tr tr       ( 1 )     W h er e:      2 2 2 2 n FE n FE V V Q Q q A n d V V P P P ,     I n   E q u atio n   ( 1 ) :   tr R , tr X :   T h e   tr an s f o r m er   s er ie s   r esis t an ce   an d   leak a g r ea ctan ce .   FE P , FE Q :   T h n o - lo ad   tr an s f o r m er   ac ti v an d   r ea ctiv lo s s es,  r esp ec t iv el y .   V :   T h v o ltag m ai n tai n ed   o n   t h s ec o n d ar y   s id o f   t h tr an s f o r m er .   n V   T h r ated   s ec o n d ar y   v o lta g e   o f   t h e   tr an s f o r m er .   Un d er   t h e   p ea k   lo ad   co n d it io n s   w it h o u t   r ea ctiv p o w er   co m p e n s at io n   t h e   tr an s f o r m er   lo ad in g   o n   th e   p r i m ar y   s id i s   m a x 2 m a x 2 m a x 1 , Q P f S ,   w h er m ax 2 P   an d   m ax 2 Q   ar th m a x i m u m   ac ti v an d   r ea ctiv lo ad ,   r esp ec tiv el y   o n   th s ec o n d ar y   s id e.   T h ap p lic atio n   o f   th e   s tatio n   ca p ac ito r   b an k   a n d   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   r esu lt s   i n   th r ed u ct io n   o f   p ea k - lo ad   ac tiv p o w er   lo s s es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   3 Sep tem b e r   201 8   :   1 4 0     15 2   146   in   t h d is tr ib u tio n   s y s t e m   b y c P   an d   in   t h to tal  r ed u ctio n   o f   r ea ctiv p o w er   o n   t h s ec o n d ar y   s id o f   th e   tr an s f o r m er   b y c Q .   T h u s ,   th ad d itio n al  lo ad   m a x 2 m a x 2 , Q P g   ca n   b s er v ed   b y   th tr an s f o r m er   w it h o u in cr ea s i n g   i ts   p r i m ar y   s id lo ad in g m a x 1 S .   T h p er - u n it lo ad   in cr ea s g   ca n   b d eter m i n ed   f r o m   t h eq u atio n :     c c Q g Q p g P f S 1 , 1 m a x 2 m a x 2 m a x 1         ( 2 )     T h s y s te m   ca p ac it y   r elea s S C R   ca n   b ex p r ess ed   as a   f u n c tio n   o f   as f o llo w s :     m a x m a x m a x CR S g Q , g P f S 1 2 2 1 1             ( 3 )     T h an n u al  b en e f it  d u to   th e   r elea s ed   s y s te m   ca p ac it y   is CR S S C ,   w h er S C   th co s o f   s y s te m   th er m a l c ap ac it y   r elea s e s .     3 . 2 .     Adv a nt a g O f   P ea ck   L o a d L o s s   Red uct io n   T h co s t o f   p ea k - lo ad   lo s s   r ed u ctio n   PL C   ca n   b r ep r esen ted   as:     L m ax L c om p m ax L PL c . P P C                 ( 4 )     W h er m ax L P   is   s y s te m   p ea k - lo ad   lo s s es,  w h ic h   i n cl u d lo s s es   in   t h d is tr ib u tio n   s y s te m ,   i n   its   tr an s f o r m er   a n d   in   t h eq u i v al en t tr a n s m i s s io n   s y s te m   w it h o u t r ea cti v p o w er   co m p en s atio n m a x L c o m p P   co m p   i s   th s a m e   w h e n   th co n s id er e d   m ed iu m   v o lta g ca p ac ito r s   ar ap p lied L c   is   a n n u al  co s o f   p ea k - lo ad   r ea l   p o w er   lo s s es  KW / $ or KW DA / .   On $   Usa : B o u g h 100   Din ar   A l g er ia n       3 . 3 .     Adv a nt a g O f   E nerg y   L o s s   Reduct io n   An n u al   en er g y   lo s s   r ed u c tio n   d ep en d s   o n   co n tr o o f   th e   co n s id er ed   ca p ac ito r s   d u r in g   th e   y ea r .   I is   ass u m ed   th at   t h s tatio n   ca p ac ito r   b an k   e n er g izatio n   is   co n tr o lled   b y   its   r ea ctiv e   p o w er   r eg u la to r ,   w h ile   t h e   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   ar s w itc h ed   b y   t h eir   ti m e - co n tr o d ev ices.  I n   o r d er   to   ev alu at th f i tn e s s   o f   a n y   ar b itra r y   s o l u tio n ,   it  i s   as s u m ed   th at  all  p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   ar s w itc h ed   in   co n f o r m i n g   w a y   a ev er y   lo ad   lev el.   T h er ef o r e,   f o r   e ac h   lo ad   lev el  th f o llo w i n g   p o s s i b le  m o d es o f   ca p ac ito r s   ar co n s id er ed :   1 .   A ll  m ed i u m   v o lta g ca p ac it o r s   ar d is co n n ec ted .   2 .   A ll p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   ar s w itch ed   o n ,   w h ile  s tat i o n   ca p ac ito r   b an k   is   d is co n n ec ted .   3 .   A ll   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   as   w ell  a s   a   s ta tio n   ca p ac it o r   b an k   ar e   in   o p er atio n .   T h ass u m p tio n   o f   th e   co n f o r m i n g   co n tr o o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   is   s u itab le  f o r   d is tr ib u tio n   s y s te m s   w it h   c o n f o r m al  v ar iatio n s   o f   th eir   lo ad s ,   if   th ti m co n tr o lled   c ap ac ito r s   o f   20   KVAR  r atin g s   an d   h i g h er   ar u s ed .   T o   d eter m i n th e   o p tim u m   ca p ac ito r   co n tr o r esu lt in g   in   m ax i m u m   e n er g y   r ed u ctio n   at  i - th   lo ad   lev el ,   to tal  p o w er   lo s s   r ed u ctio n   f o r   all  t h ab o v e - m e n tio n ed   m o d es o f   ca p ac ito r   o p er atio n   s h o u ld   b ca lcu lated .           Fig u r 2 .   E q u iv ale n t Ci r c u it  f o r   C alcu lati n g   S w itc h i n g   T r an s ien C ap ac ito r   S y s te m       3 . 4 .     Ca pa ci t o S w it ching   Co ns t ra int   A   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   s h a ll  b allo ca ted   in   s u ch   w a y   a s   to   p r ev en h i g h   i n r u s h   cu r r e n ts   ca u s ed   b y   its   i n ter ac tio n   w it h   o t h er   ca p ac ito r s   o n   t h d is tr ib u tio n   s y s te m .   T h p ea k   v a lu e   o f   t h i n r u s h   cu r r e n i n   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   s h a l b less   t h an   t h e   m a g n it u d j I m a x d eter m i n ed   b y   th ac ce p tab le  v alu o f   p ea k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       C a t S w a r Op timi z a tio n   to   S h u n t Ca p a cito r   A llo ca tio n   in   A l g eria n   R a d i a l ...  ( A ma r   Ha mzi )   147   cu r r en f o r   its   ca p ac ito r s   in   [ 1 8 ]   o r   s w i tch g ea r .   T h t I 2   d u t y   o f   tr an s ien cu r r en in   th e   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   d u to   its   en er g izati o n   s h a ll  n o e x ce ed   th m ax i m u m   v al u m a x i m u m   p o w er   l o s s   r ed u ctio n   at  i - t h   lo ad   lev el  is   d eter m i n ed   as f o l lo w s :     n i i m a x Li E PL T P c C 1                 ( 6 )     W h er e E c   is   co s t o f   en er g y   lo s s es i T   is   ti m d u r atio n   o f   lo ad   lev e i .     3 . 5 .     Annu a l r et urn   T h an n u a r etu r n   o b tai n ed   f r o m   th ca p ac ito r   ap p licatio n   T o t C ca n   b p r esen ted   b y   E q u atio n s   ( 4 )   an d   ( 6 )   as:     k j j CB EL PL CR T o t C C C C C C 1             ( 7 )     W h er CB C   th an n u al  co s o f   t h s tat io n   ca p ac ito r   b an k j C   ca p ac ito r   j .   T h m ain   s y s te m   ad v an ta g es   d u to   ca p ac ito r s   ap p licatio n ,   as   w as   s h o w n   a b o v e,   d ep en d   o n   K V A R   r atin g s j Q ,   lo ca tio n   j l   an d   co n tr o o f   t h p o le - m o u n t ed   ca p ac ito r s .   So ,   if   th e   MV AR   o f   th s tatio n   ca p ac ito r   b an k   is   s p ec if ied ,   t h e   o p tim a l a llo ca tio n   a n d   co n tr o l o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   ca n   ac h ie v t h m a x i m u m   r et u r n .       4.   CAP ACI T O AL L O CA T I O CO NST RA I N T S   Dete r m i n i n g   s izes  an d   lo ca tio n s   o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   r eq u ir es  tak in g   i n to   ac co u n c o n s tr ain t s   i m p o s ed   b y   v o lta g v ar iatio n   at  th lo ad   n o d es a n d   b y   ca p ac ito r   s w itc h i n g   tr an s ien t s .     4 . 1 .     Vo l t a g C o ns t ra int   T h v o ltag co n s tr ain ts   ca n   b tak e n   in to   ac co u n b y   s p ec if y in g   u p p er   an d   lo w er   li m it s   o f   v o ltag e   v ar iatio n   a t h n o d es  o f   th d i s tr ib u tio n   s y s te m   [ 1 6 - 1 7 ] .   Fo r   ev er y   n o d i n   th e   d is tr ib u ti o n   s y s te m   a ev er y   lo ad   lev el  i ,   th ese  co n s tr ain ts   c an   b ex p r ess ed   as     n , . .., i , M , . .., m . V V V m a x mi m i n 1 1 2 2 2             ( 8 )     W h er th to tal  n u m b er   o f   n o d es in   th d is tr ib u tio n   s y s te m .       5.   ADVA N T A G E   O F   SYS T E M   CAP ACIT Y   A   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   s h a ll  b allo ca ted   in   s u ch   w a y   a s   to   p r ev en h i g h   i n r u s h   cu r r e n ts   ca u s ed   b y   its   i n ter ac tio n   w it h   o t h er   ca p ac ito r s   o n   t h d is tr ib u tio n   s y s te m .   T h p ea k   v a lu e   o f   t h i n r u s h   cu r r e n i n   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   s h all   b less   t h a n   t h e   m ag n it u d j m a x I   d eter m i n ed   b y   t h ac ce p tab le  v alu o f   p ea k   cu r r en f o r   its   ca p ac ito r s   [ 1 8 ]   o r   s w i tch g ea r .   T h t I 2   d u t y   o f   tr a n s ie n c u r r en t   in   th e   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   d u to   its   en er g izati o n   s h all  n o ex ce ed   th m a x i m u m   v alu m a x 2 t I   th at  th f u s e s   ca n   w it h s ta n d   w it h o u t sp u r io u s   m elti n g   [ 1 7 ] .   I n   g e n er al,   d eter m in in g   t h t r an s ie n s w i tch i n g   cu r r en o f   ca p ac ito r   en er g ized   in   d is tr ib u tio n   s y s te m   w h ic h   co n tai n s   o th er   ca p ac ito r s   r e q u ir es  u s o f   t h E le ctr o m ag n etic  T r an s ie n t   P r o g r a m   [ 1 9 ] .   T o   i m p o s t h cu r r en s w itc h i n g   co n s tr ain ts   o n   ca p ac ito r   allo c atio n ,   w p r o p o s s i m p lifie d   an al y tica m et h o d   to   d eter m i n t h p ea k   s w itc h i n g   c u r r en a n d   its   t I 2   v al u e.   T h is   m et h o d   is   b ased   o n   t h as s u m p tio n   t h at   d u r in g   s w itc h i n g   o f   ca p ac ito r   all  o th er   ca p ac ito r s   alr ea d y   co n s id er ed   as  s i n g le  ca p ac ito r   in   [ 1 9 ] .   T h er ef o r e,   th ca p ac itan ce s   o f   th alr ea d y   s w i tch ed   ca p ac ito r s   ca n   b l u m p ed   to g et h er .   T h s w itc h i n g   cu r r en t   o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r ,   d u e   to   its   in ter ac tio n   w it h   o th er   ca p ac ito r s ,   ca n   b ca lcu lated   u s i n g   th eq u iv a len t   cir cu it  o f   ca p ac ito r   b ac k - to - b ac k   s w itc h i n g   in   [ 2 0 ]   r ef er   to   F ig u r 2 .   B ac k - to - b ac k   s w itch i n g   c u r r en t I SW Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   3 Sep tem b e r   201 8   :   1 4 0     15 2   148   w h ic h   r esu l ts   f r o m   s w itc h i n g   ca p ac ito r   w it h   ca p ac itan ce   j C   ag ain s t h eq u iv a len s y s te m   ca p ac ito r   w i t h   ca p ac itan ce   T o t C ,   ca n   b ex p r ess ed   as:      4 1 3 2 2 eq eq eq eq eq t eq L eq R eq eq LL SW R C L IF t C L s i n . e . L C V . t I           ( 9 )     W h er t o t j eq T o t j C C C C c eq C .   is   eq u iv a len t   ca p ac itan ce   o f   th e   cir cu i t;  eq R   an d   eq L   ar alter n ati n g   cu r r en r esis ta n ce   an d   in d u ct an ce ,   r esp ec tiv el y ,   b et w ee n   th ca p ac ito r   b ein g   en er g ized   an d   th ca p ac ito r   alr ea d y   en er g ized LL V   is   p h ase - to - p h ase   m a x i m u m   s y s te m   v o ltag e.   T h p ea k   v alu e   o f   th e   in r u s h   cu r r e n t   m ax SW I   an d   it s   t I 2   v al u e   ca n   b ex p r es s ed   in   ter m s   o f   r ated   r ea ctiv e   p o w er   o f   th e   co n s id er ed   ca p ac ito r   j Q ,   r ated   r ea ctiv p o w er   o f   t h c o r r esp o n d in g   eq u i v ale n t s y s te m   ca p ac ito r   t o t Q   an d   th eir   m u t u al  i m p ed a n ce :     0 2 2 3 3 2 3 2 . R . Q Q . Q . Q dt t I t I X . Q Q Q . Q . L C . V . I eq t o t j t o t j SW j eq t o t j t o t j eq eq LL j m a x SW           ( 1 0 )     W h er eq eq L X .   th e   eq u i v ale n r ea cta n ce   b et w ee n   t h ca p ac ito r s   a n d   V   th f u n d a m e n tal   an g u lar   f r eq u en c y .   T h er ef o r e,   th ca p ac ito r   s w itc h i n g   co n s t r ain ts   i m p o s ed   o n   t h allo ca ti o n   o f   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   ca n   b p r esen ted   as     j j S j j SW t I t I I I m a x 2 m a x 2 m a x m a x             ( 1 1 )     I m p o s in g   th s w itc h in g   co n s tr ai n ts   o n   allo ca tio n   o f   ev er y   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   r eq u ir es   ca lcu latio n   o f   p ar a m e ter s   o f   t h eq u i v ale n cir c u it  o f   its   s witch i n g . , , eq eq t o t X R Q   T h ca lcu latio n   o f   t h ab o v p ar am eter s   is   ac h iev ed   b y   cir cu it  r ed u ctio n   w it h   r ef er en ce   to   th n o d o f   th co n s id er ed   p o le - m o u n te d   ca p ac i to r .   T h s tatio n   ca p ac it o r   b an k   p r esen t s   an   eq u i v alen ca p ac ito r   o n   th s tatio n   b u s   b ar s .   T h is   ca p ac ito r   in   i ts   t u r n   i s   p ar alleled   w it h   o th er   ca p ac ito r s   o n   t h f ee d er ,   w h er e   th e   co n s id er ed   ca p ac ito r   is   i n s talled .   P ar allelin g   b r an c h es  w it h   ca p ac ito r s   i m p lie s   l u m p in g   to g et h er   th eir   ca p ac itan ce s   alo n g   w it h   co n n ec ti n g   th ei r   i m p ed an ce s   i n   p ar allel.         6.   T H E   CA T   SW ARM   SE ARCH   AL G O R I T H M   T h p r o b lem   f o r m u lated   in   t h is   p ap er   is   co m p licated   c o m b i n ato r ial  o p ti m iza tio n   p r o b lem .   T h e   to tal  n u m b er   o f   d if f er e n s o lu tio n s   to   b ex a m in ed   is   v er y   lar g e,   ev en   f o r   r ath er   s m all  p r o b lem s .   A n   ex h a u s tiv e   ex a m i n atio n   o f   t h en o r m o u s   n u m b er   o f   p o s s i b le  s o lu tio n s   is   n o r ea li s tic,   co n s id er i n g   ti m li m ita tio n .   T h to tal  n u m b er   o f   d if f er en s o lu tio n s   to   b e   ex a m in ed   is   v er y   lar g e,   e v en   f o r   r ath er   s m al p r o b lem s .   T h u s ,   b ec a u s o f   th s ea r ch   s p ac s ize   o f   th e   r eliab ilit y   o p ti m iza tio n   f o r   MSS,  n e w   m e ta - h eu r i s tic  i s   d ev elo p ed   i n   t h is   s ec tio n .   T h is   m eta - h e u r is tic  c o n s is ts   i n   a n   ad ap tatio n   o f   t h e   C at  S w ar m   s ea r c h   alg o r ith m   ( C SO)   o p ti m izatio n   m e th o d   to   th i s   s p ec i f ic  p r o b le m .     6 . 1 .     T he  CSO   O v er v ie w   Op ti m izatio n   is   p r ev a len in   al m o s al eld   o f   s cien ce   a n d   en g in ee r i n g .   I n   r ec en y e ar s   s ev er a l   o p tim izatio n   m et h o d s   ar p r o p o s ed   an d   u s ed   s u c h   as  S w ar m   Op ti m izatio n   Alg o r it h m   ( C SO) . C h u   et  al. [ 2 1 ]   d iv id ed   C SO  al g o r ith m   i n to   t w o   s u b - m o d els  b ased   o n   t w o   o f   th m aj o r   b eh av io u r al  tr ait s   o f   ca ts .   T h ese  ar e   ter m ed   s ee k i n g   m o d e”   a n d   tr a cin g   m o d e” .   I n   C SO,  w e   f ir s d ec id h o w   m a n y   ca t s   w e   w o u ld   lik to   u s i n   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       C a t S w a r Op timi z a tio n   to   S h u n t Ca p a cito r   A llo ca tio n   in   A l g eria n   R a d i a l ...  ( A ma r   Ha mzi )   149   iter atio n ,   th e n   w ap p l y   t h ca ts   in to   C SO  to   s o l v t h p r o b l e m s .   E v er y   ca h as  it s   o w n   p o s itio n   co m p o s ed   o f   d i m en s io n s ,   v elo citie s   f o r   ea ch   d i m e n s io n ,   f itn e s s   v al u e,   w h ic h   r ep r esen ts   th ac co m m o d atio n   o f   th ca to   th f it n es s   f u n c tio n ,   a n d   a   f l ag   to   id en ti f y   w h et h er   t h ca is   in   s ee k i n g   m o d e   o r   tr ac in g   m o d e.   T h f i n a l   s o lu tio n   w o u ld   b th b est  p o s itio n   o f   o n o f   t h ca ts .   T h C SO  k ee p s   th b est  s o l u tio n   u n t il  it  r ea ch es  t h e   en d   o f   th iter atio n s   [ 2 2 ] .   W h en   ap p l y i n g   t h C SO  al g o r ith m   to   s o l v o p ti m izatio n   p r o b lem s ,   t h in i tial  s tep   is   t o   m a k a   d ec is io n   o n   t h n u m b er   o f   in d iv id u al s   o r   ca ts   to   u s e.   E ac h   c at  in   t h p o p u latio n   h a s   t h f o llo w i n g   attr ib u te s :   1 )   p o s itio n   m ad u p   o f   d i m en s io n s 2 )   v elo citie s   f o r   ea ch   d i m e n s io n   i n   th p o s it io n ;   3 )   f itn es s   v a lu o f   th ca ac co r d in g   to   t h f it n e s s   f u n c tio n a n d 4 f lag   to   in d icate   w h et h er   t h ca i s   i n   s ee k i n g   m o d o r   tr ac in g   m o d e.   T h C SO  a lg o r ith m   k ee p s   t h b est  s o lu ti o n   af ter   ea c h   c y cle  an d   w h en   t h ter m in at io n   co n d itio n   is   s atis f ied ,   th f i n al   s o lu tio n   i s   t h b est  p o s itio n   o f   o n o f   t h ca ts   i n   t h p o p u latio n .   C SO  h as  t w o   s u b - m o d es,  n a m el y   s ee k in g   m o d an d   tr ac in g   m o d an d   th m i x tu r r atio   MR  d ictates  th j o in in g   o f   s ee k i n g   m o d e   w it h   tr ac i n g   m o d e.   T o   en s u r t h at   th e   ca ts   s p e n d   m o s o f   t h eir   ti m e   r esti n g   a n d   o b s er v i n g   t h eir   en v ir o n m e n t,  t h M R   i s   i n iti alize d   w i th   a   s m all  v al u e.   T h C SO  a lg o r it h m   ca n   b d esc r ib ed   in   6   s tep s   a s   p r esen ted   in   [ 7 ] [ 9 ] .     Ste p 1 C r ea te  ca ts   in   t h p r o ce s s .     Ste 2 .   R an d o m l y   s p r in k le  t h ca ts   i n to   th M - d i m e n s io n al  s o l u tio n   s p ac an d   r an d o m l y   g i v e   v alu e s ,   w h ic h   ar in - ra n g o f   th m a x i m u m   v elo cit y ,   to   th v elo cities   o f   e v er y   ca t.  T h en   h ap h az ar d l y   p ic k   n u m b er   o f   ca ts   a n d   s et  th e m   i n to   tr ac in g   m o d ac co r d in g   to   MR,  an d   th o t h er s   s et  i n to   s e ek in g   m o d e.   Ste 3 .   E v alu ate  th f it n ess   v alu o f   ea ch   ca b y   ap p l y i n g   th p o s itio n s   o f   ca ts   in to   th f it n es s   f u n ctio n ,   w h ic h   r ep r esen ts   t h e   cr iter ia  o f   o u r   g o al,   an d   k ee p   th b est  ca in to   m e m o r y .   No te  th at  w o n l y   n ee d   to   r em e m b er   th p o s itio n   o f   th b est ca t ( x best )   b ec au s it r ep r esen t s   th b est  s o lu tio n   s o   f ar .     Ste p 4 .   Mo v t h ca t s   ac co r d in g   to   t h eir   f lag s ,   i f   ca t k   is   in   s e ek in g   m o d e,   ap p l y   t h ca t   to   t h s ee k i n g   m o d p r o ce s s ,   an d   o th er w i s a p p ly   it to   t h tr ac in g   m o d p r o ce s s .     Ste 5 .   Re - p ick   n u m b er   o f   ca ts   an d   s et  t h e m   i n to   tr ac in g   m o d ac co r d in g   to   MR,  th e n   s e th o th er   ca ts   in to   s ee k i n g   m o d e.     Ste 6 .   C h ec k   t h ter m in at io n   co n d itio n ,   if   s atis f ied ,   ter m i n ate  t h p r o g r a m ,   a n d   o th er wis r ep ea Step   3   to   Step   5       7.   T he  G SA P rinc ipl e   B asic f lo w ch ar t d ia g r a m   f o r   C SO a lg o r it h m   s h o w   i n   Fi g u r 3 .           Fig u r 3 .   B asic  Flo w c h ar t D ia g r a m   f o r   C SO  A l g o r ith m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   3 Sep tem b e r   201 8   :   1 4 0     15 2   150   8.   I L L US T RA T I V E   E X AM P L E   T h ca s w ar m   s ea r c h   al g o r ith m   p r o g r a m   d ev elo p ed   o n   t h b ase  o f   t h p r o p o s ed   n e w   m et a - h e u r is tic   alg o r ith m   h a s   b ee n   s u cc es s f u ll y   u s ed   f o r   o p tim al  allo ca t io n   o f   ab o u 25   p o le - m o u n te d   ca p ac ito r s   in   09   d is tr ib u tio n   s y s te m s   o f   A lg eri a n   C o mp a n o f   E lectricity  a n d   Ga z   ( E GA ) .   T h o p tim u m   c ap ac ito r   allo ca tio n   an d   co n tr o h a v b ee n   d eter m i n ed   f o r   r ea d is tr ib u tio n   s y s te m   m o d els   in c lu d i n g   50   o f   lo ad s   s u p p lied   th r o u g h   r ad ial  d is tr ib u tio n   f ee d er s   o f   r ea co n f i g u r atio n .   T h r ea A LDC   o f   th s tep - d o w n   tr a n s f o r m er s   h a v b ee n   u s ed .   I n   o r d er   to   g iv clea r   illu s tr atio n   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d   co n s id er   o p tim a ca p ac ito r   allo ca tio n   o n   th e   s i m p li f ied   d is tr ib u tio n   s y s te m   f ed   b y   t h 9 0 /3 0   KV   an d   3 * 3 0   MV A   s tatio n   tr an s f o r m er   s ee   Fi g u r 3 .   T h e   tr an s f o r m er   is   i n s ta lled   o n   s t atio n   w it h   th r ee   u n i f o r m l y   lo a d ed   tr an s f o r m er s .   L o ad in g   o f   ea ch   tr an s f o r m er   i n   p ea k - lo ad   co n d itio n   is   M V A r . j MW . S m a x 9 17 5 32 1 ,   i.e .   8 0 %   o f   th tr an s f o r m er   MV A   r a tin g .   A cc o r d in g   to   E GA   r eliab ili t y   r eq u ir e m e n ts   to   p o w er   s u p p l y ,   t h p ea k - lo a d   lo ad in g   o f   tr a n s f o r m er   o n   th r ee - tr a n s f o r m e r   s u b s ta tio n   s h all  n o e x ce ed   8 5 %   o f   th e   tr an s f o r m er   MV A   r atin g .   T h er ef o r e,   th e   f u r t h er   s tatio n   lo ad   g r o w t h   w il r eq u ir co n s tr u ctio n   o f   an   ad d itio n al  tr an s f o r m er   s u b s tat io n   an d   o f   HT   tr an s m is s io n   li n es  to   co n n ec it  to   th s y s te m   g r id .   T h co n s tr u c tio n   o f   n e w   s u b s tatio n   ca n   b d ef er r ed   b y   ap p l y i n g   m ed i u m   v o lta g p o w er   ca p ac ito r s .   T y p es  o f   30   k ca p ac ito r s   to   b u s ed   f o r   r ea ctiv p o w er   co m p e n s a tio n   a n d   t h eir   an n u al   co s t s   ar e   lis ted   in   T ab le  1 .   I is   ass u m ed   th at  th b o th   tr a n s f o r m er s   h av s i m ilar   A LDC   p r ese n te d   as  th f o llo w i n g   f u n ctio n   o f   ti m t :     5 3 2 0 3 6 3 5 0 1 5 4 0 4 3 0 34 0 1 t .. t . t . . t . . t AC     T h y ea r   i s   d iv id ed   in to   2 0   eq u al  in te r v als.  A p p ar en p o wer   o n   th p r i m ar y   s id o f   th co n s id er ed   tr an s f o r m er   d u r in g   i n ter v a i S 1 is   ass u m ed   to   b co n s ta n t a n d   is   ex p r es s ed   as:     ie ib m a x i t AC t AC . S . . S 1 1 5 0     W h er ib t an d   ie t ar th b eg i n n i n g   a n d   th e n d   o f   t h e   in te r v al  i .   T h d is tr ib u tio n   n et w o r k   co n s id er ed   is   p r esen ted   in   Fi g u r 3 .   I is   a s s u m ed   t h at  th lo ad   is   u n i f o r m l y   d is tr ib u ted   b et w ee n   f o u r   f ee d er s .   T o   s im p li f y   s y s te m   d escr ip ti o n   an d   a t h s a m e   ti m s o m g e n er al  r eg u lar it y   i n   ca p ac ito r   allo ca tio n ,   ea c h   f ee d er   is   p r esen ted   as  th co m b in atio n   o f   u n i f o r m l y   d is tr ib u ted   lo ad   w it h   en d   co n ce n tr ate d   lo ad .   E ac h   f ee d er   in cl u d es  50   lo ad   n o d es  s ep ar ated   f r o m   ea ch   o th er   b y   u n i f o r m   f ee d er   s ec tio n s   o f   2 0 0   m   an d   to tal   len g t h   o f   ea ch   f ee d er   is   17   k m .   Sp ec if ic  i m p ed an ce   o f   th f ee d e r s   is km j Z . 34 . 0 22 . 0 0 .   T h co n s id er ed   tr an s f o r m er s   h av t h f o llo w i n g   p ar a m e ter s   -   U . R tr 0046 0   -   U . X tr 1 8 4 2 0   -   kW . P FE 3 29   -   k V A r . Q FE 3 42     T h v o ltag r e g u lato r   c h an g es  th tr an s f o r m a tio n   f ac to r   w it h   t h lo ad   v ar iatio n   s o   as  to   k ee p   s ec o n d ar y   v o lta g e kV V 6 . 23 2   E q u iv ale n s y s te m   r es is ta n c o f   t h tr a n s m i s s io n   s y s te m   i s 63 . 2 s ys R   co r r esp o n d in g   to   9 0   k V.     T h an n u a l s y s te m   co s ts   ar e:     -   kW / $ . c CR 5 28   -   kW / $ . c L 6 42   -   kW h / $ . c E 03 0     First,  o p ti m al  ca p ac ito r   allo ca tio n   w as  d eter m in ed   r eg ar d les s   o f   t h ca p ac ito r   s w itc h in g   c o n s tr ain ts .   T h o p tim u m   s o l u tio n   i n clu d e s   five   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   o f   1800   KVAR  r ati n g   to   b i n s tal led   in   ad d itio n   to   th s tatio n   ca p ac ito r   b an k :   -   Fo u r   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   ar u n i f o r m l y   d i v id ed   a m o n g   t h f ee d er s ,   s o   th a ea ch   c ap ac ito r   is   co n n ec ted   to   lo ad   b u s   50   o f   th co r r esp o n d in g   f ee d er   0 9 , 6   k m   f r o m   th s tatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       C a t S w a r Op timi z a tio n   to   S h u n t Ca p a cito r   A llo ca tio n   in   A l g eria n   R a d i a l ...  ( A ma r   Ha mzi )   151   -   On e   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   is   co n n ec ted   to   th s tat io n   b u s - b ar s   i n   p ar a llel  to   th s u b s ta tio n   ca p ac ito r   b an k .   S w i tch i n g   o f   th latter   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r   ag ain s th s tatio n   ca p ac ito r   b an k   alr ea d y   en er g ized   w ill ca u s f ail u r es o f   its   ca p ac ito r s   to g et h er   w it h   s p u r io u s   m elti n g   o f   its   f u s es.   T o   d eter m i n o p ti m al  ca p ac it o r   all o ca tio n   w it h   r eg ar d   to   th ca p ac ito r   s w itch in g   co n s tr ain ts ,   t h e   ac ce p tab le  v alu e s   o f   t h p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   m a x I   an d   m ax t I 2   w er ca lcu lated   a m o n g   t h T ab le  1 .   T h e   o p tim u m   ca p ac ito r   allo ca tio n   s o lu t io n   i n cl u d es  f i v e   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   o f   2 0   K VAR  r ati n g   to   b e   in s ta lled   i n   ad d itio n   to   t h s u b s tatio n   ca p ac ito r   b an k   as   s h o w n   i n   Fi g u r 3 .   L i k in   th e   p r ev io u s   s o l u tio n ,   f o u r   p o le  m o u n ted   ca p ac ito r s   ar e   co n n ec ted   to   50   lo ad   b u s s es  o f   th co r r esp o n d in g   f ee d er s .   A n   ad d it io n a l   ca p ac ito r   is   co n n ec ted   to   lo a d   b u s   f iv e   o f   t h f ir s f ee d er .   T o   m ax i m ize  e n er g y   lo s s   r ed u ctio n ,   th p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   s h al b i n   o p er atio n   t h r o u g h o u t h y e ar ,   w h ile  th e   s tat io n   b a n k   s h al b en er g ized   o n l y   8760   h   in   th y ea r .   T h r esu lts   o f   c ap ac ito r   allo ca tio n   ca n   b ex p lain ed   as  f o llo w s :   P lace m e n o f   20   k V A r   ca p a cito r s   at  b u s   50   o f   th e   co n s i d er ed   f ee d er s   p r o v id es  m a x i m u m   p ea k   p o w er   an d   en er g y   lo s s   r ed u ct io n   in   t h f ee d er s .   On   th o t h er   h an d ,   s y s te m   t h er m a ca p ac it y   r elea s e s   p ea k -   p o w er   an d   e n er g y   lo s s   r ed u cti o n   in   t h f ee d er s .   Ma x i m u m   s y s te m   b en e f it s   ar y ield ed   if   t h s tatio n   ca p ac ito r   b an k   an d   ad d itio n al  16   KVAR  ca p ac ito r   ar e   p lace d   at  th s tatio n   b u s - b ar s .   I n   o r d er   t o   co m p l y   w i th   t h e   ca p ac ito r   s w itc h in g   co n s tr ain t s ,   s o m i m p ed a n ce   s h al b e   in s er ted   b et w ee n   t h ca p ac ito r   b an k   an d   th p o le - m o u n ted   ca p ac ito r .   P lacin g   t h ca p ac ito r   o n   o n o f   th f ee d er s   at  1   k m   f r o m   th s ta tio n   b u s - b ar s .   T h ef f ec tiv e n e s s   o f   t h ca p ac ito r   allo ca tio n   s o lu tio n   p r esen ted   in   Fi g u r 3   is   s h o w n   i n   T ab le  2 .     8 . 1 .     D es cr iptio n if   t he  Sy s t e m   t o   be  O pti m ize d   T h elec tr ical  p o w er   s tatio n   s y s te m   w it h   o p ti m al   s h u n c ap ac ito r   allo ca tio n   w h ic h   s u p p lies   th e   co n s u m er s   is   d es ig n ed   w it h   3   b asic  s u b - s y s te m s .   T h d etailed   p r o ce s s   o f   t h elec t r ical  p o w er   s y s te m   ( p r o d u ctio n   s y s te m ,   tr an s f o r m er s   s y s te m   an d   MT   f ed ee r s   d is tr ib u tio n ) .   T h p r o ce s s   o f   elec tr ical  p o w e r   s y s te m   is   d escr ib ed   as  f o llo w s T h elec tr ical  p o w er   is   g e n e r ated   f r o m   t h s tatio n   g e n er at o r s   ( s u b - s y s te m   1 ) .   T h en   tr an s f o r m ed   f o r   m ed iu m   v o lta g ( MT )   b y   th MT   tr an s f o r m er s   ( s ub - s y s te m   2 )   an d   d is tr ib u ted   b y   MT   f ee d er s   ( s u b - s y s te m   3 )   w h ic h   s u p p lies   th MT   lo ad .   A   b an k   o f   co m p e n s atio n   ca p ac ito r s   w il b in s talled   i n   th m ed i u m   b u s   a n d   o n   f ee d er s .           Fig u r 4 .   Op ti m al  C ap ac ito r s   A llo ca tio n       8 . 2 .     O ptim a s o lutio n g iv en  by   t he  Ca t   Swa r m   s ea rc h a l g o rit h m   P ar am eter s   o f   An n u al  L o ad   De m a n d   C u r v an d   Op ti m al  So lu tio n   o f   Ge n er al  S y s te m   i s   s h o w n   i n   T ab le  1   an d   2 .       T ab le  1 .   P ar am eter s   o f   An n u a l   L o ad De m a n d   C u r v e   #   O f   L o a d   5 0   B u s _ B a r   D e man d   ( %)   9 8   %   D u r a t i o n   ( h )   6 7 8 0     T ab le  2 .   Op tim al  So l u tio n   o f   Gen er al  S y s te m   I t e m   A mo u n t   A n n u a l   C o st   M . D A   S y st e m C a p a c i t y   R e l e a se   8   M V A   0 . 8 5 5 . 0 0 0   P e a k - L o a d   L o ss R e d u c t i o n   I n   S y st e m   1 0 0   k W   0 . 5 2 0 6 0 0   C a p a c i t y   C o st     1 . 6 2 2 0 0 0   A n n u a l   S a v e     1 0 . 0 6 7 0 0 0       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   3 Sep tem b e r   201 8   :   1 4 0     15 2   152   9.   CO NCLU SI O N   T h p r o g r am   d e v elo p ed   in   t h i s   p ap er   is   b ased   o n   th p r o p o s ed   alg o r ith m   h as   b ee n   s u cc e s s f u ll y   u s ed   f o r   o p tim al  s h u n ca p ac ito r   all o ca tio n   o f   ab o u 25   p o le - m o u n ted   ca p ac ito r s   in   09   d is tr ib u ti o n   s y s te m s   o f   w est   A l g er ia n   Net w o r k .   T h o p ti m u m   ca p ac ito r   allo ca ti o n   a n d   c o n tr o h a v b ee n   d eter m i n ed   f o r   r ea d is tr ib u tio n   s y s te m   m o d el s   i n cl u d in g   50   o f   lo ad s   s u p p lied   t h r o u g h   r ad ial  d is tr ib u tio n   f ee d er s   o f   o p ti m al  co n f ig u r atio n .   I n   o r d er   t o   g iv clea r   illu s tr at i o n   o f   th p r o p o s ed   m eth o d   co n s id er s   o p ti m al  ca p ac ito r   allo ca tio n   o n   th s i m p li f ied   d is tr ib u tio n   s y s te m   f ed   b y   t h 9 0 /3 0   k s tatio n   tr an s f o r m er   s h o w s   t h p ar a m eter   o f   an n u a lo ad   d em a n d   cu r v e.     T h m e th o d   ca n   r ed u ce   th p ea k   lo ad   lo s s   i n   t h s y s te m ,   ca p ac it y   co s a n d   co n s id er a b le  an n u al   s av w ill  b o b tain ed .   I n   th e   d escr ip tio n   b y   ap p l y i n g   t h e   ca s w ar m   s ea r ch   al g o r ith m ,   w d eter m i n th o p tim a allo ca tio n   ca p ac ito r   d o w n s tr ea m   o f   th tr a n s f o r m er s   an d   in   f ee d er s .   T h p r o g r am   is   d o n in   J av an d   th ti m to   f i n d   th o p ti m a l so lu tio n   i s   ab o u t 2   m n .         RE F E R E NC E   [1 ]   R.   F .   C o o k ,   A n a ly sis o f   c a p a c it o a p p li c a ti o n   a s a f f e c ted   b y   lo a d   c y c le,”  AIE T ra n s . ,   V o l.   3 ,   1 9 5 9 ,   p p .   9 5 0 - 9 5 7 .   [2 ]   R.   F .   Co o k ,   Op ti m izin g   th e   a p p li c a ti o n   o f   sh u n c a p a c it o rs  f o re a c ti v e - v o lt   a m p è re   c o n tro a n d   lo ss   re d u c ti o n ,   AIE T ra n s . ,   Vo l.   3 ,   p p .   4 3 0 - 4 4 4 .   [3 ]   W .   U.  Ba u m ,   W .   A .   F re d e ri k ,   A   m e th o d   o f   a p p ly in g   s w it c h e d   a n d   f ix e d   c a p a c it o rs  f o v o lt a g e   c o n tro l,   IEE E T ra n s.P o we r A p p a r.   S y st .   P A S - 8 4 ,   n o .   1 ,   1 9 6 5 ,   p p .   4 2 - 4 8 .   [4 ]   J.  V .   S c h m il l,   Op ti m u m   siz e   a n d   lo c a ti o n   o f   sh u n c a p a c it o o n   d istri b u ti o n ,   IEE T ra n s.  P o we Ap p a r. S y st .   ,   P A S - 8 4 ,   n o .   9 ,   1 9 6 5 ,   p p .   8 2 5 - 8 3 2 .   [5 ]   N.  E.   Ch a n g ,   Ge n e ra li z e d   e q u a ti o n o n   lo ss   re d u c ti o n   w it h   sh u n c a p a c it o r,   IEE T ra n s.  Po w e Ap p a r.  S y st P A S - 9 1 ,   n o .   5 ,   1 9 7 2 ,   p p .   2 1 8 9 - 2 1 9 5 .   [6 ]   Y.  G .   Ba e ,   A n a l y ti c a m e th o d   o f   c a p a c it o a ll o c a ti o n   o n   d istri b u ti o n   p rim a r y   fe e d e rs,”  IEE T ra n s.   Po we Ap p a r.   S y st .   P A S - 9 7 ,   Vo l.   4 ,   1 9 7 2 ,   p p .   1 2 3 2 - 1 2 3 8 .   [7 ]   H.  Du ra n ,   Op ti m u m   n u m b e lo c a ti o n   a n d   siz e   sh u n c a p a c i to rs  in   ra d ial  d istri b u t io n   f e e d e rs  a   d y n a m ic   p ro g ra m m in g   a p p ro a c h ,   IEE T ra n s.  P o we r A p p a r.   S y st . ,   P A S - 8 7 ,   V o l .   9 ,   1 9 6 8 ,   p p .   1 7 6 9 - 1 7 7 3 .   [8 ]   J.  J.  G ra in g e r,   S .   H.  L e e ,   Op ti m u m   siz e   a n d   lo c a ti o n   o f   sh u n c a p a c it o rs  f o lo ss   re d u c ti o n   o f   lo ss e o n   d istri b u ti o n   f e e d e rs,”  IEE T ra n s.  P o we r A p p a r.  S y st .   P A S - 1 0 0 ,   V o l .   3 ,   1 9 8 1 ,   p p .   1 1 0 5 - 1 1 1 8 .   [9 ]   J.  J.  G ra in g e r,   S .   H.  L e e ,   Ca p a c it y   re le a se   b y   c a p a c it o p lac e m e n o n   d istri b u ti o n   f e e d e rs:  a   n e w   v o latg e   d e p e n d e n t,   IEE T ra n s.  P o we Ap p a r.  S y st .   P A S - 1 0 1 ,   V o l.   5 ,   1 9 8 2 ,   p p .   1 2 3 1 - 1 2 4 4 .   [1 0 ]   T .   H.  F a w z i,   S .   M .   El - S o k b i,   M .   A .   A b d e l - Ha li m ,   Ne w   a p p ro a c h   f o th e   a p p li c a ti o n   o f   s h u n t   c a p a c it o rs  to   th e   p rim a r y   f e e d e rs,”  IEE T ra n s.   Po we r A p p a r.   S y st .   P A S - 1 0 2 ,   V o l .   1 ,   1 9 8 3 ,   p p .   1 0 - 1 3 .   [1 1 ]   M .   P o n n a iv a ik k o ,   K.  S .   P ra k a sa   Ra o ,   Op ti m a c h o ice   o f   f i x e d   a n d   sw it c h e d   sh u n c a p a c it o rs  o n   ra d ial  d istri b u t o rs   b y   th e   m e th o d   o f   lo c a v a riatio n s,   IEE T ra n s.  P o we r A p p a r.   S y st .   P A S - 1 0 2 ,   V o l .   6 ,   1 9 8 3 ,   p p .   1 6 0 7 - 1 6 1 5 .   [1 2 ]   J.  J.  G ra in g e r,   S .   Civ in lar,  K.  N.  Cli n a rd ,   L .   J.  G a le,  Disc r e te - tap   c o n tro sc h e m e   f o c a p a c it iv e   c o m p e n sa ti o n   o f   d istri b u ti o n   f e e d e rs,”  IEE T ra n s .   Po we r A p p a r.  S y st.   P A S - 1 0 3 ,   Vo l.   8 ,   1 9 8 4 ,   p p .   2 0 9 8 - 2 1 0 7 .   [1 3 ]   M .   Ka p lan ,   Op ti m iza ti o n   o f   n u m b e lo c a ti o n   siz e   c o n tro ty p e   a n d   c o n tro se tt i n g o f   sh u n c a p a c it o rs  o n   ra d ia l   d istri b u ti o n   f e e d e rs,” IE EE .   [1 4 ]   G .   Lev it in ,   A .   L isn ian sk i,   H.  Be n - Ha i m   a n d   D.   El m a k h ias ,   Re d u n d a n c y   o p ti m iza ti o n   f o se ries - p a ra ll e m u lt i - sta te  s y ste m s,”   IEE T ra n s.  On   Relia b il it y ,   V o l .   4 7   n o .   2 ,   1 9 9 8 ,   p p .   1 6 5 - 1 7 2 .   [1 5 ]   A .   L isn ian sk i,   G .   Lev it in ,   H.  B e n - Ha im  a n d   D.  El m a k h ias ,   P o w e s y ste m   stru c tu re   o p ti m iz a ti o n   su b jec to   re li a b il it y   c o n stra in ts,”  El e c tric P o we r S y ste m R e se a rc h Vo l.   5 0 ,   1 9 9 9 ,   p p .   1 8 3 - 1 9 0 .   [1 6 ]   R.   Bil li n to n   a n d   R.   A ll a n ,   Re li a b i li ty   e v a lu a ti o n   o f   p o w e s y ste m ,   P i tm a n ,   1 9 9 0 .   [1 7 ]   I.   A .   Us h a k o v ,   G .   L e v it in   a n d   A .   L isn ian sk i,   M u lt i - sta te  s y ste m   re li a b il it y f ro m   th e o r y   to   p ra c ti c e ,   in :   p ro c e e d in g   o f   th ir d   in ter n a ti o n a c o n f e re n c e   o n   m a th e m a ti c a m e th o d in   re li a b il it y ,   T ro n d h e im No rw a y ,   2 0 0 2 ,   p p .   68 - 73.   [1 8 ]   G .   L e v it in ,   A .   L isn ian sk i,   n e a p p ro a c h   to   so lv in g   p ro b lem s   o f   m u lt i - sta te   s y st e m   r e li a b il it y   o p ti m iza ti o n ,   Qu a li ty  a n d   re li a b il it y   e n g i n e e rin g   in ter n a ti o n a l ,   4 7 (2 ),   2 0 0 1 ,   p p .   9 3 - 1 0 4 .   [1 9 ]   M .   S .   Ch e rn ,   On   th e   c o m p u tatio n a c o m p lex it y   o f   re li a b il it y   re d u n d a n c y   a ll o c a ti o n   in   se ries   s y ste m s,”   Op e ra ti o n a l   re se a rc h   letter ,   1 1 ,   1 9 9 2 ,   p p .   9 3 - 1 0 4 .   [2 0 ]   F .   C.   T il l m a n   a n d   W .   Ku o ,   Op tm iz a ti o n   tec h n iq u e f o re li a b il it y   w it h   re d u n d a n c y   a   re v i e w ,   IE EE   T ra n sa c ti o n   o n   Reli a b il it y ,   Vo l.   2 6 ,   n o .   3 ,   1 9 9 7 ,   p p .   1 4 8 - 1 5 5 .   [2 1 ]   Ch u ,   S . C. ,   T sa i,   P . W . ,   P a n ,   J.S . :   Ca s w a r m   o p ti m i z a ti o n .   In Ya n g ,   Q.,   W e b b ,   G .   (e d s.)  P RICA 2 0 0 6 .   L NCS  (L N A I),   v o l.   4 0 9 9 ,   p p .   8 5 4 - 8 5 8 .   S p rin g e r,  He id e l b e rg   (2 0 0 6 ).   [2 2 ]   S a n to sa ,   B . ,   Ni n g ru m ,   M . C a S wa rm   Op ti miz a ti o n   f o Cl u ste rin g .   I n I n tern a ti o n a l   Co n f e re n c e o f   S o f Co m p u ti n g   a n d   P a tt e rn   Re c o g n it i o n ,   p p .   5 4 - 5 9   (2 0 0 9 ) .   [2 3 ]   S h i,   Y.,   E b e rh a rt,   R. Emp irica s tu d y   o p a rticle   swa rm   o p ti miza t i o n .   I n Co n g re ss   o n   Ev o lu ti o n a ry   Co m p u tatio n ,   p p .   1 9 4 5 - 1 9 5 0   (1 9 9 9 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.