Published February 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Optimal distributed generation location and sizing for loss minimization and voltage profile optimization using ant colony algorithm

Creators

  • 1. University of Ibadan
  • 2. City University of Hong Kong
  • 3. Federal Polytechnic Ede

Description

Abstract A system of power generation whereby the generating equipment is located close to the point of usage, thereby reducing losses and operation cost is called distributed generation (DG). However, it is imperative that DGs are sited such that the quality of power delivered is optimized and the total real power loss within the system minimized. This paper proposes an approach for optimum sizing and siting of DGs sizing in a power distribution system using Ant Colony Optimization (ACO) algorithm. To validate the algorithm the IEEE 30 bus standard test system was employed. A 92% decrease in real power loss within the system relative to the value before the connection of DGs was observed, while the minimum bus voltage increased from 0.656 per unit to 0.965 per unit. The results obtained from ACO are further verified by creating an ETAP model of the IEEE 30 bus system and simulating the impact of DG on the system. A significant reduction in total real power losses within the system and improvement in voltage profile was observed when the DGs are placed at the ACO derived sites relative to at other locations. Therefore, Ant Colony Algorithm can be used in deriving the optimum sites and sizes of DGs in a power distribution system.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص نظام لتوليد الطاقة حيث تقع معدات التوليد بالقرب من نقطة الاستخدام، وبالتالي تقليل الخسائر وتكلفة التشغيل يسمى التوليد الموزع (DG). ومع ذلك، من الضروري تحديد موقع مولدات الديزل بحيث يتم تحسين جودة الطاقة المقدمة وتقليل إجمالي فقدان الطاقة الحقيقي داخل النظام. تقترح هذه الورقة مقاربة للتحجيم الأمثل وتحديد حجم DGS في نظام توزيع الطاقة باستخدام خوارزمية تحسين مستعمرة النمل (ACO). للتحقق من صحة الخوارزمية، تم استخدام نظام الاختبار القياسي لناقل IEEE 30. لوحظ انخفاض بنسبة 92 ٪ في فقدان الطاقة الحقيقي داخل النظام بالنسبة للقيمة قبل توصيل مولدات الديزل، في حين زاد الحد الأدنى لجهد الناقل من 0.656 لكل وحدة إلى 0.965 لكل وحدة. يتم التحقق من النتائج التي تم الحصول عليها من ACO من خلال إنشاء نموذج ETAP لنظام ناقل IEEE 30 ومحاكاة تأثير DG على النظام. لوحظ انخفاض كبير في إجمالي خسائر الطاقة الحقيقية داخل النظام وتحسن في حجم الجهد عند وضع مولدات الديزل في المواقع المشتقة من ACO مقارنة بالمواقع الأخرى. لذلك، يمكن استخدام خوارزمية مستعمرة النمل في اشتقاق المواقع والأحجام المثلى لـ DGS في نظام توزيع الطاقة.

Translated Description (French)

Résumé Un système de production d'énergie dans lequel l'équipement de production est situé à proximité du point d'utilisation, réduisant ainsi les pertes et les coûts d'exploitation est appelé production distribuée (DG). Cependant, il est impératif que les DG soient situés de telle sorte que la qualité de la puissance fournie soit optimisée et que la perte de puissance réelle totale au sein du système soit minimisée. Cet article propose une approche pour le dimensionnement et l'implantation optimaux du dimensionnement DGS dans un système de distribution d'énergie à l'aide d'un algorithme d'optimisation des colonies de fourmis (ACO). Pour valider l'algorithme, le système de test standard de bus IEEE 30 a été utilisé. Une diminution de 92 % de la perte de puissance réelle dans le système par rapport à la valeur avant la connexion du DGS a été observée, tandis que la tension minimale du bus est passée de 0,656 à 0,965 par unité. Les résultats obtenus de l'ACO sont en outre vérifiés en créant un modèle ETAP du système de bus IEEE 30 et en simulant l'impact du DG sur le système. Une réduction significative des pertes de puissance réelles totales dans le système et une amélioration du profil de tension ont été observées lorsque les DG sont placés sur les sites dérivés de l'ACO par rapport à d'autres emplacements. Par conséquent, l'algorithme de colonie de fourmis peut être utilisé pour dériver les sites et les tailles optimaux des DG dans un système de distribution d'énergie.

Translated Description (Spanish)

Resumen Un sistema de generación de energía mediante el cual el equipo generador se encuentra cerca del punto de uso, reduciendo así las pérdidas y el costo de operación se denomina generación distribuida (DG). Sin embargo, es imperativo que las DG estén ubicadas de tal manera que se optimice la calidad de la energía entregada y se minimice la pérdida total de energía real dentro del sistema. Este documento propone un enfoque para el dimensionamiento y la ubicación óptimos del dimensionamiento de DGS en un sistema de distribución de energía utilizando el algoritmo de optimización de colonias de hormigas (ACO). Para validar el algoritmo se empleó el sistema de prueba estándar de bus IEEE 30. Se observó una disminución del 92% en la pérdida de potencia real dentro del sistema en relación con el valor anterior a la conexión de DGS, mientras que el voltaje mínimo del bus aumentó de 0.656 por unidad a 0.965 por unidad. Los resultados obtenidos de ACO se verifican aún más mediante la creación de un modelo eTap del sistema de bus IEEE 30 y la simulación del impacto de DG en el sistema. Se observó una reducción significativa en las pérdidas totales de energía real dentro del sistema y una mejora en el perfil de voltaje cuando las DGS se colocan en los sitios derivados de ACO en relación con otras ubicaciones. Por lo tanto, el algoritmo Ant Colony se puede utilizar para derivar los sitios y tamaños óptimos de DGS en un sistema de distribución de energía.

Files

s42452-021-04226-y.pdf.pdf

Files (2.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c6452c1a22071446faae77989a9a141b
2.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
موقع التوليد الموزع الأمثل والتحجيم لتقليل الخسارة وتحسين ملف تعريف الجهد باستخدام خوارزمية مستعمرة النمل
Translated title (French)
Emplacement et dimensionnement optimaux de la génération distribuée pour la minimisation des pertes et l'optimisation du profil de tension à l'aide de l'algorithme de colonie de fourmis
Translated title (Spanish)
Ubicación y tamaño óptimos de generación distribuida para la minimización de pérdidas y la optimización del perfil de voltaje utilizando el algoritmo de colonias de hormigas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3128847091
DOI
10.1007/s42452-021-04226-y

Is supplement to
https://openalex.org/W2392795382 (Other)
https://openalex.org/W2388326823 (Other)
https://openalex.org/W2381829748 (Other)
https://openalex.org/W2366876790 (Other)
https://openalex.org/W2347951034 (Other)
https://openalex.org/W2244460820 (Other)
https://openalex.org/W2109336245 (Other)
https://openalex.org/W2071981049 (Other)
https://openalex.org/W2070079705 (Other)
https://openalex.org/W2061313076 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1847454411
  • https://openalex.org/W1908831521
  • https://openalex.org/W2005451793
  • https://openalex.org/W2028089463
  • https://openalex.org/W2032540334
  • https://openalex.org/W2062791218
  • https://openalex.org/W2108601862
  • https://openalex.org/W2113039489
  • https://openalex.org/W2116430119
  • https://openalex.org/W2134251854
  • https://openalex.org/W2139142906
  • https://openalex.org/W2154929945
  • https://openalex.org/W2164802766
  • https://openalex.org/W2165233272
  • https://openalex.org/W2417800977
  • https://openalex.org/W2517672322
  • https://openalex.org/W2528985141
  • https://openalex.org/W2617800229
  • https://openalex.org/W2748834134
  • https://openalex.org/W2764302022
  • https://openalex.org/W2891901153
  • https://openalex.org/W2911796337
  • https://openalex.org/W2951307671
  • https://openalex.org/W2994877230
  • https://openalex.org/W3035067597
  • https://openalex.org/W3038552752
  • https://openalex.org/W3046496162
  • https://openalex.org/W64065152