Published January 1, 2019 | Version v1
Publication Metadata-only

Optimal voltage controls of distribution systems with OLTC and shunt capacitors by modified particle swarm optimization: A case study

Creators

  • 1. Thai Nguyen University

Description

This paper presents a new framework to determine the optimal voltage control of distribution systems based on modified particle swarm optimization. The problem is to determine the set-points of the existing regulation devices such as on-load tap changers, shunt capacitors, etc. which minimizes the multi-objective function including power losses, voltage deviations, switching operations while subject to the constraint of allowable voltage levels, switching stresses, line capacity, etc. The problem is formulated and solved by modified particle swarm optimization methods with the trial, test and analysis techniques due to its large-scale and high nonlinearity property. In each iteration, a Newton-Raphson-based simulation is run to evaluate the performance of the regulation devices and the distribution system as well. The convergence is guaranteed by defining neighborhood boundaries for each trial. The proposed method is applied in a practical case study of 15-MVA, 22-kV, 48-bus distribution systems in Vietnam. The result of simulations shows that the voltage profile can be improved significantly with no bus voltage out of the boundaries while the voltage deviations is reduced as much as 56.5% compared to the conventional nominal setting. In the case study, the power loss is not improved much (1.21%).

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

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه الورقة إطارًا جديدًا لتحديد التحكم الأمثل في الجهد لأنظمة التوزيع بناءً على تحسين سرب الجسيمات المعدل. تكمن المشكلة في تحديد نقاط الضبط لأجهزة التنظيم الحالية مثل مبدلات الصنبور عند التحميل، والمكثفات التحويلية، وما إلى ذلك مما يقلل من الوظيفة متعددة الأهداف بما في ذلك فقد الطاقة، وانحرافات الجهد، وعمليات التبديل مع الخضوع لقيود مستويات الجهد المسموح بها، وضغوط التبديل، وسعة الخط، وما إلى ذلك. تتم صياغة المشكلة وحلها من خلال طرق تحسين سرب الجسيمات المعدلة باستخدام تقنيات التجربة والاختبار والتحليل نظرًا لخصائصها غير الخطية الواسعة النطاق والعالية. في كل تكرار، يتم تشغيل محاكاة قائمة على نيوتن- رافسون لتقييم أداء أجهزة التنظيم ونظام التوزيع أيضًا. يتم ضمان التقارب من خلال تحديد حدود الحي لكل تجربة. يتم تطبيق الطريقة المقترحة في دراسة حالة عملية لأنظمة توزيع 15 ميجا فولت أمبير و 22 كيلو فولت و 48 حافلة في فيتنام. تظهر نتيجة المحاكاة أنه يمكن تحسين ملف تعريف الجهد بشكل كبير مع عدم وجود جهد ناقل خارج الحدود بينما يتم تقليل انحرافات الجهد بنسبة تصل إلى 56.5 ٪ مقارنة بالإعداد الاسمي التقليدي. في دراسة الحالة، لم يتحسن فقدان الطاقة كثيرًا (1.21 ٪).

Translated Description (French)

Cet article présente un nouveau cadre pour déterminer le contrôle optimal de la tension des systèmes de distribution basé sur l'optimisation modifiée des essaims de particules. Le problème est de déterminer les points de consigne des dispositifs de régulation existants tels que les changeurs de prises en charge, les condensateurs en dérivation, etc., ce qui minimise la fonction multi-objectif, y compris les pertes de puissance, les déviations de tension, les opérations de commutation tout en étant soumis à la contrainte des niveaux de tension admissibles, des contraintes de commutation, de la capacité de la ligne, etc. Le problème est formulé et résolu par des méthodes d'optimisation d'essaim de particules modifiées avec les techniques d'essai, de test et d'analyse en raison de sa propriété de non-linéarité élevée et à grande échelle. À chaque itération, une simulation basée sur Newton-Raphson est exécutée pour évaluer les performances des dispositifs de régulation et du système de distribution. La convergence est garantie en définissant les limites du quartier pour chaque essai. La méthode proposée est appliquée dans une étude de cas pratique de systèmes de distribution de 15 MVA, 22 kV, 48 bus au Vietnam. Le résultat des simulations montre que le profil de tension peut être amélioré de manière significative sans tension de bus hors des limites tandis que les écarts de tension sont réduits jusqu'à 56,5% par rapport au réglage nominal conventionnel. Dans l'étude de cas, la perte de puissance n'est pas beaucoup améliorée (1,21%).

Translated Description (Spanish)

Este documento presenta un nuevo marco para determinar el control óptimo de la tensión de los sistemas de distribución basado en la optimización de enjambres de partículas modificadas. El problema es determinar los puntos de ajuste de los dispositivos de regulación existentes, como los cambiadores de tomas en carga, los condensadores de derivación, etc., lo que minimiza la función multiobjetivo, incluidas las pérdidas de potencia, las desviaciones de voltaje, las operaciones de conmutación mientras están sujetas a la restricción de los niveles de voltaje permitidos, las tensiones de conmutación, la capacidad de la línea, etc. El problema se formula y resuelve mediante métodos de optimización de enjambres de partículas modificados con las técnicas de ensayo, prueba y análisis debido a su propiedad de gran escala y alta no linealidad. En cada iteración, se ejecuta una simulación basada en Newton-Raphson para evaluar el rendimiento de los dispositivos de regulación y también del sistema de distribución. La convergencia se garantiza definiendo los límites del vecindario para cada prueba. El método propuesto se aplica en un estudio de caso práctico de sistemas de distribución de 15 MVA, 22 kV y 48 buses en Vietnam. El resultado de las simulaciones muestra que el perfil de tensión se puede mejorar significativamente sin tensión de bus fuera de los límites, mientras que las desviaciones de tensión se reducen hasta un 56,5% en comparación con el ajuste nominal convencional. En el caso de estudio, la pérdida de potencia no mejora mucho (1,21%).

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ضوابط الجهد الأمثل لأنظمة التوزيع مع مكثفات OLTC والمكثفات التحويلية عن طريق تحسين سرب الجسيمات المعدل: دراسة حالة
Translated title (French)
Contrôles de tension optimaux des systèmes de distribution avec condensateurs OLTC et shunt par optimisation des essaims de particules modifiés : une étude de cas
Translated title (Spanish)
Controles óptimos de tensión de sistemas de distribución con OLTC y condensadores de derivación mediante optimización de enjambre de partículas modificado: un estudio de caso

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2995171533
DOI
10.3934/energy.2019.6.883

Is supplement to
https://openalex.org/W4252544904 (Other)
https://openalex.org/W2906102508 (Other)
https://openalex.org/W2811287415 (Other)
https://openalex.org/W2356735381 (Other)
https://openalex.org/W2354835317 (Other)
https://openalex.org/W2354365353 (Other)
https://openalex.org/W2171140818 (Other)
https://openalex.org/W2130152888 (Other)
https://openalex.org/W2003918017 (Other)
https://openalex.org/W1988437325 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1968741477
  • https://openalex.org/W1998572623
  • https://openalex.org/W2122081126
  • https://openalex.org/W2135020035
  • https://openalex.org/W2190413716
  • https://openalex.org/W2410513332
  • https://openalex.org/W2617377179
  • https://openalex.org/W2623301213
  • https://openalex.org/W2782935372
  • https://openalex.org/W2945228693
  • https://openalex.org/W2969920255
  • https://openalex.org/W4244875547