Reactive power optimization in distribution systems considering load levels for economic benefit maximization

Abstract

The need for electrical energy has been increased sharply due to hasty growth in industrials, social and economic improvements. From the previous studies, it has been agreed that almost 13 % of the total power generated is wasted as heat loss at distribution level. It has been extensively recognized that the node voltage profile along the distribution system can be enhanced under steady state power transfer controlled by proper reactive power compensation. Capacitors have been acknowledged as reactive power compensating device in distribution systems to achieve technical and economical benefits. Novelty of this work is the application of Archimedes optimization algorithm for reactive power optimization in distribution systems so as to obtain an improved solution and also a real 94-bus Portuguese network and modified 12-bus network has been taken and validated for three different load levels which are totally new. Purpose of the proposed work is to maximize the economic benefit by reducing the power loss and capacitor purchase cost at three different load conditions subject to satisfaction of equality and inequality constraints. Methods. The economic benefit has been validated using Archimedes optimization algorithm for three load levels considering three distribution systems. Results. The computational outcomes indicated the competence of the proposed methodology in comparison with the previously published works in power loss minimization, bus voltage enhancement and more economical benefit and proved that the proposed methodology performs well compared to other methods in the literature.Потреба в електроенергії різко зросла через стрімке зростання промисловості, соціальних та економічних поліпшень. З попередніх досліджень було встановлено, що майже 13 % усієї електроенергії, що виробляється, витрачається марно у вигляді втрат тепла на рівні розподілу. Загальновизнано, що профіль напруги вузла вздовж розподільчої системи може бути поліпшений при передачі потужності в режимі, що встановився, керованої відповідною компенсацією реактивної потужності. Конденсатори були визнані як пристрої компенсації реактивної потужності в розподільчих системах для досягнення технічних та економічних переваг. Новизна цієї роботи полягає у застосуванні алгоритму оптимізації Архімеда для оптимізації реактивної потужності в розподільчих системах з метою отримання покращеного рішення, а також було взято та перевірено реальну португальську мережу з 94 шинами та модифіковану мережу з 12 шинами для трьох різних рівнів навантаження. які абсолютно нові. Мета запропонованої роботи полягає в тому, щоб максимізувати економічний ефект за рахунок зниження втрат потужності та вартості купівлі конденсатора за трьох різних режимів навантаження за умови дотримання обмежень рівності та нерівності. Методи. Економічний ефект було підтверджено з використанням алгоритму оптимізації Архімеда для трьох рівнів навантаження з урахуванням трьох систем розподілу. Результати розрахунків показали компетентність запропонованої методології порівняно з раніше опублікованими роботами в галузі мінімізації втрат потужності, підвищення напруги на шині та більшої економічної вигоди, а також довели, що запропонована методологія добре працює порівняно з іншими методами в літературі.