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SIMFACTS: A FLEXIBLE AC TRANSMISSION SYSTEMS SOFTWARE PACKAGEFOR TEACHING AND RESEARCHM . S . P e r d i g a o 2 ) , S . D . C h a v e s l ) , C . I . F a u s t i n o A g r e i r a l ) a n d C . M . M a c h a d o F e r r e i r a l ) 1 ) D E E , I n s t i t u t o S u p e r i o r d e E n g e n h a r i a d e C o i m b r a , P o r t u g a l 2 ) I n s t i t u t o d e T e l e c o m u n i c a , o - e s , P o r t u g a l

ABSTRACTT h i s p a p e r d e s c r i b e s a n e d u c a t i o n a l c a s e s t u d y a p p r o a c h t o FACTS C o n t r o l l e r s o n a n E l e c t r i c P o w e r N e t w o r k .A p p l i c a t i o n s o f t w a r e , SIMFACTS w a s d e v e l o p e d b y t h e a u t h o r s w i t h t h e GUIDE t o o l f r o m M a t l a b T M i n o r d e r t os i m u l a t e t h e p o w e r s y s t e m e f f e c t s r e s u l t i n g f r o m t h e i n c l u s i o n o f FACTS C o n t r o l l e r s . T h e s t u d i e d t o p o l o g i e s w e r e :S e r i e s , S h u t a n d C o m b i n e d c o m p e n s a t o r s . A s i m p l e e x p l a n a t i o n o f s e v e r a l c o n t r o l l e r s , m a i n l y STATCOM S V C ,T C S C , SSSC a n d UPFC i s m a d e i n o r d e r t o u n d e r s t a n d t h e s i n g u l a r c o n c e p t s b e h i n d FACTS t e c h n o l o g y . A c a s e s t u d ys h o w i n g t h e m a i n r e s u l t s r e g a r d i n g t h e i m p a c t o f FACTS C o n t r o l l e r s o n a s t e a d y - s t a t e o p e r a t i o n o f a T e s t P o w e rN e t w o r k i s p r e s e n t e d . I t i s a l s o i n c l u d e d a n e x a m p l e o f t h e p o w e r f l o w s o l u t i o n s u s i n g o n e o f SSSC c o n t r o l l e r . As u d d e n b u s l o a d c h a n g e w i t h a c o u p l e d STATCOM c o n t r o l l e r i s a l s o p r e s e n t e d .K e y w o r d s : FACTS C o n t r o l l e r s , s i m u l a t i o n , M a t l a b T m / G u i d e , SIMFACTS P o w e r F l o w .

1 . INTRODUCTION 2 . SERIES CONNECTED CONTROLLERSF l e x i b l e A C T r a n s m i s s i o n S y s t e m s C o n t r o l l e r s S e r i e s c o n t r o l l e r s o r s t a t i c s e r i e s c o m p e n s a t o r s c a n b e F A C T S ) , p r e v i o u s l y k n o w n a s R e a c t i v e P o w e r r e p r e s e n t e d b y v a r i a b l e i m p e d a n c e l i k e a c a p a c i t o r o rC o m p e n s a t o r s R P C ), o p e n s new c o n t r o l o p p o r t u n i t i e s a n i n d u c t a n c e o r a p o w e r e l e c t r o n i c s b a s e d v a r i a b l ec o n c e r n i n g t h e e l e c t r i c a l p o w e r g r i d s b y i m p r o v i n g t h e s o u r c e . U s u a l l y , a l l t h e s e r i e s c o n t r o l l e r s a p p l y v o l t a g ep r e s e n t c a p a c i t y o f a p o w e r s y s t e m a n d o f i t s i n s e r i e s t o t h e l i n e . As l o n g a s t h e a p p l i e d v o l t a g e i s i nc o m p o n e n t s [ 1 ] . T h i s i m p r o v e d t e c h n o l o g y i s t h e r e f l e x p h a s e q u a d r a t u r e w i t h t h e l i n e c u r r e n t , t h e c o n t r o l l e ro f a n a m o u n t o f i m p o r t a n t r e c e n t w o r l d e v e n t s l i k e t h e o n l y s u p p l i e s o r c o n s u m e s v a r i a b l e r e a c t i v e p o w e r .o i l e m b a r g o s o f 1 9 7 3 a n d 1 9 7 9 , t h e a p p e a r a n c e o f G o o d e x a m p l e s o f s u c h c o n t r o l l e r s a r e t h e : T C S C ,e n v i r o n m e n t a l m o v e m e n t s , t h e c o n s t a n t e x p o s i t i o n o f T h y r i s t o r - C o n t r o l l e d S e r i e s C a p a c i t o r a n d t h e S S S C ,p o p u l a t i o n s t o t h e m a g n e t i c f i e l d s g e n e r a t e d b y t h e S t a t i c S y n c h r o n o u s S e r i e s C o m p e n s a t o r , b o t h s h o w n i ne l e c t r i c a l s y s t e m s a n d t h e c o n j u n c t i o n o f p r i v a t e F i g u r e 1 [ 1 ] .c o n s o r t i u m s . FACTS C o n t r o l l e r s h a v e t h e a d v a n t a g e t oc o n t r o l e l e c t r i c a l p a r a m e t e r s r e l a t e d w i t h t h e s t a n d a r d 2 . 1 TCSCo p e r a t i o n o f t r a n s m i s s i o n p o w e r s y s t e m s s u c h h a s : T h e b a s i c s c h e m e o f a T h y r i s t o r - C o n t r o l l e d S e r i e ss e r i e s i m p e d a n c e , s h u n t i m p e d a n c e , c u r r e n t , v o l t a g e , C a p a c i t o r , T C S C , a s s h o w n i n f i g u r e 1 a ) , h a s b e e np h a s e a n g l e a n d d a m p i n g o s c i l l a t i o n s . T h e f u n d a m e n t a l p r o p o s e d b y V i t h a y a t h i l i n 1 9 8 6 i n c o n j u n c t i o n w i t hr e a s o n f o r t h i s m a j o r d e v e l o p m e n t i s t h e p o s s i b i l i t y o f o t h e r s a s a m e t h o d o f r a p i d a d j u s t m e n t o f n e t w o r ku s i n g e m e r g i n g t e c h n o l o g y b a s e d o n h i g h p o w e r i m p e d a n c e , [ 4 ] . I t c o n s i s t s o f a s e r i e s c a p a c i t o rs e m i c o n d u c t o r s [ 2 ] . s h u n t e d b y a T C R , T h y r i s t o r - C o n t r o l l e d R e a c t o r ,

c o m p o s e d o f a n i n d u c t a n c e c o u p l e d w i t h aT h e p o s s i b l e b e n e f i t s o f u s i n g FACTS t e c h n o l o g y i n a t h y r i s t d g e a s i n d a n t i - p l e l i n r tt r a n s m i s s i o n p o w e r s y s t e m may b e e n u m e r a t e d i n t h i s thrsorbig

asoiae i n at rle inodrot r a n s m i s s i o n p o w e r [ s y s t e m I m a y ] b e : e n u m e r a t e d in t h i s p r o v i d e a s m o o t h l y v a r i a b l e s e r i e s c a p a c i t i v e r e a c t a n c e .T h i s i s t h e b a s i c c o n c e p t i d e a o f t h i s c o n t r o l l e r :o C o n t r o l o f p o w e r f l o w a s o r d e r e d ; c o n t i n u o u s l y p r o v i d e a v a r i a b l e c a p a c i t o r b y means o fo I m p r o v e m e n t o f maximum l i n e l o a d ; p a r t i a l l y c a n c e l l i n g t h e e f f e c t i v e c o m p e n s a t i n go S e c u r i t y i m p r o v e m e n t o f t h e s y s t e m ; c a p a c i t a n c e c o n t r o l l i n g t h e f i r i n g a n g l e o f t h e T C R .o L i n e s u p g r a d e ; I n a p r a c t i c a l TCSC i m p l e m e n t a t i o n , v a r i o u s b a s i co E a s y i m p l e m e n t a t i o n o f n e w e q u i p m e n t ; c o n t r o l l e r s c a n b e c o n n e c t e d i n s e r i e s i n o r d e r t o g e t t h eo R e d u c e d p o w e r f l o w o f r e a c t i v e p o w e r ; d e s i r e d v o l t a g e r a t i n g a n d o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c s .S i n c e , t h e p o w e r t h y r i s t o r t e c h n o l o g y i s w e l l - k n o w no R e d u c e de f l u x e s o fpower~and h i g h l y r e l i a b l e , i t i S p o s s i b l e t o s a y t h a t i n a n e a ro R e d u c e d c o s t o f p o w e r g e n e r a t i o n . f u t u r e , t h e TCSC c o n t r o l l e r w i l l b e l a r g e l y u s e d [ 5 ]

G e n e r a l l y , FACTS C o n t r o l l e r s c a n b e d i v i d e d i n t ot h r e e m a j o r c a t e g o r i e s , s e r i e s c o n t r o l l e r s , s h u n t 2 . 2 SSSCc o n t r o l l e r s a n d c o m b i n e d c o n t r o l l e r s , l i k e s e r i e s - s h u n t A n o t h e r m a j o r u s e d s e r i e s c o n n e c t e d c o n t r o l l e r s i s t h ec o n t r o l l e r s o r s e r i e s - s e r i e s c o n t r o l l e r s [ 3 ] . S t a t i c S y n c h r o n o u s S e r i e s C o m p e n s a t o r , S S S C ,6 5 5

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i n t r o d u c e d f o r t h e f i r s t t i m e b y G y u g y i i n 1 9 8 9 , b a s e d I t i s a c o m b i n a t i o n o f a STATCOM a n d a SSSC w h i c ho n v o l t a g e s o u r c e c o n v e r t e r s [ 6 ] . O p e r a t e d w i t h o u t a n a r e c o u p l e d v i a a common DC l i n k , t o a l l o we x t e r n a l e l e c t r i c e n e r g y s o u r c e , t h e SSSC i s a l l o w e d t o b i d i r e c t i o n a l f l o w o f r e a l p o w e r b e t w e e n t h e s e r i e sw o r k l i k e a s e r i e s c o m p e n s a t o r , w h o s e o u t p u t v o l t a g e o u t p u t t e r m i n a l s o f t h e SSSC a n d t h e s h u n t o u t p u t s o fi s i n q u a d r a t u r e w i t h , a n d c o n t r o l l a b l e i n d e p e n d e n t l y t h e STATCOM i n o r d e r t o p r o v i d e r e a l a n d s e r i e s l i n eo f , t h e l i n e c u r r e n t f o r t h e p u r p o s e o f i n c r e a s i n g o r c o m p e n s a t i o n w i t h o u t a n e x t e r n a l e l e c t r i c e n e r g yd e c r e a s i n g t h e o v e r a l l r e a c t i v e v o l t a g e d r o p a c r o s s t h e s o u r c e . T h e UPFC i s c a p a b l e o f c o n t r o l l i n gl i n e a n d t h e r e b y c o n t r o l l i n g t h e t r a n s m i t t e d e l e c t r i c s i m u l t a n e o u s l y o r s e l e c t i v e l y a l l t h e e l e c t r i c a lp o w e r . p a r a m e t e r s t h a t i n f l u e n c e t h e p o w e r f l o w i n at r a n s m i s s i o n l i n e , i . e . , v o l t a g e , l i n e i m p e d a n c e a n dp h a s e a n g l e [ 1 ] .3 . SHUNT CONNECTED CONTROLLERSL i k e t h e s e r i e s c o n t r o l l e r s , s h u n t c o n n e c t e d c o n t r o l l e r so r s t a t i c s h u n t c o m p e n s a t o r s , c a n b e a v a r i a b l ei m p e d a n c e , a v a r i a b l e s o u r c e , o r e v e n a c o m b i n a t i o n o fb o t h . T h e p r i n c i p l e o f o p e r a t i o n o f t h e s e c o n t r o l l e r s i s l___ | | _ . _ 1 X 1 5 1 _ lt o i n j e c t c u r r e n t i n t o t h e s y s t e m a t t h e p o i n t o fc o n n e c t i o n . As l o n g a s t h e i n j e c t e d c u r r e n t i s i n p h a s eq u a d r a t u r e w i t h t h e l i n e v o l t a g e , t h e s h u n t c o n t r o l l e ro n l y s u p p l i e s o r c o n s u m e s v a r i a b l e r e a c t i v e p o w e r .Any o t h e r p h a s e r e l a t i o n s h i p w i l l i n v o l v e h a n d l i n g o fr e a l p o w e r a s w e l l [ 1 ] , [ 5 ] . Two d i f f e r e n t e x a m p l e s o fs u c h c o n t r o l l e r s a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 2 .3 . 1 SVC F i g u r e 1 S t a t i c S e r i e s C o m p e n s a t o r s :A S t a t i c VAR C o m p e n s a t o r , S V C , i s a s h u n t - c o n n e c t e d a ) TCSCs t a t i c g e n e r a t o r t h a t s u p p l i e s o r c o n s u m e s r e a c t i v e b ) SSSCe n e r g y w h o s e o u t p u t i s a d j u s t e d t o e x c h a n g e c a p a c i t i v eo r i n d u c t i v e c u r r e n t s o a s t o m a i n t a i n o r c o n t r o ls p e c i f i c p a r a m e t e r s o f t h e e l e c t r i c a l p o w e r s y s t e m ,t y p i c a l l y b u s v o l t a g e [ 7 ] .3 . 2 STATCOMP r e s e n t l y , t h e S t a t i c S y n c h r o n o u s C o m p e n s a t o r ,STATCOM i s o n e o f t h e k e y FACTS C o n t r o l l e r s . I t i so p e r a t e d a s a s h u n t - c o n n e c t e d s t a t i c VAR c o m p e n s a t o r 7 C 7 vw h o s e c a p a c i t i v e o r i n d u c t i v e o u t p u t c u r r e n t c a n b ec o n t r o l l e d i n d e p e n d e n t o f t h e A C s y s t e m v o l t a g e [ 3 ] . T

4 . COMBINED COMPENSATORS F i g u r e 2 S t a t i c S h u n t C o m p e n s a t o r s :T h e c o m b i n e d c o n n e c t e d c o n t r o l l e r s may b e a ) S V C , TCR TSC a n d TSRi m p l e m e n t e d u s i n g e i t h e r s h u n t a n d s e r i e s b ) STATCOMc o m p e n s a t o r s w o r k i n g c o - o r d i n a t e l y o r a U n i f i e dP o w e r F l o w C o n t r o l l e r , U P F C , p r e s e n t e d i n F i g u r e 3 ,w i t h s h u n t o r s e r i e s e l e m e n t s . A l l t h e s e c o m b i n e dc o n t r o l l e r s i n j e c t c u r r e n t i n t o t h e s y s t e m w i t h t h e s h u n tu n i t , a n d v o l t a g e i n s e r i e s i n t h e l i n e w i t h t h e s e r i e su n i t . When t h e s e c o n t r o l l e r s a r e u n i f i e d , t h e r e c a n b e ar e a l p o w e r e x c h a n g e b e t w e e n t h e s e r i e s a n d s h u n t u n i t s m Tv i a t h e p o w e r l i n k [ 1 ] . \4 . 1 UPFCT h e c o n c e p t o f t h e UPFC h a s f i r s t b e e n p r o p o s e d f o rb y G y u g y i i n 1 9 9 1 , a n d i t w a s c o n c e i v e d t o s u p p l yr e a l - t i m e c o n t r o l a n d d y n a m i c c o m p e n s a t i o n o f Cllt r a n s m i s s i o n s y s t e m s , a l l o w i n g t h e r e a d i n e s s a n d Fgr obndCmestrm u l t i - f u n c t i o n a l a g a i n s t t h e n u m e r o u s p r o b l e m s t h a t U P F rmldComestrt h e p o w e r p r o d u c t i o n i n d u s t r y f a c e s [ ] U

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L i n e 5 0 . 0 1 . |

b ) N I I o r l t h S o u t h L a k i e M U a i n E l mM a g n i t u d e p . o ) . o 0.074 0.012 0I19

P o w e r F l ; i o w I. ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ A t v R I fe a c i v f e A c t i v e R t e a c t i v e I

* o e || o o o Ao t 2 S a 1 - ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ N E 6 g q F i e o f i d 6 E d H S l b

F i g u r e 4 S c r e e n s h o t s o f t h e s o f t w a r e p a c k a g e s i m FACTS: a ) Main w i n d o w ; b ) Network p a r a m e t e r s d a t a e n t r y ;c ) N e w t o n - R a p h s o n i n i t i a l v a l u e s ; d ) FACTS C o n t r o l l e r s m o d e l s m e n u ; e ) Power F l o w r e s u l t f o r s t a n d a r d c a s e5 . DESCRIPTION OF simFACTS PROGRAM e l e c t r i c a l v a l u e s i n v o l v e d o n t h e p o w e r s y s t e m . T h esimFACTS s o f t w a r e p a c k a g e i s c a p a b l e o f d o i n gT h e s i m F A C T S s o f t w a r e p a c k a g e p r e s e n t e d i n F i g u r e s i m u l a t i o n s f o r s e v e r a l m o d e l s o f c o n t r o l l e r s a s s h o w n4 , i m p l e m e n t e d i n a MATLAB e n v i r o n m e n t , u s i n g t h e i n T a b l e 1 .GUIDE t o o l , o f f e r s t h e p o s s i b i l i t y t o s i m u l a t e a n ds t u d y p o w e r f l o w s c o n s i d e r i n g t h e e x i s t e n c e o f FACTS 5 . 1 T e s t N e t w o r k D e s c r i p t i o n

C o n t r o l l e r s o n a p r e - d e t e r m i n e d p o w e r s y s t e m . T h e T h e s t u d i e d e l e c t r i c a l p o w e r s y s t e m , r e p r e s e n t e d i nm a t h e m a t i c a l c o r e o f t h e a p p l i c a t i o n i s b a s e d o n t h e F i g u r e 5 , i s c o m p o s e d o f t w o g e n e r a t o r s , f i v e b u s e s ,w o r k d e v e l o p e d b y A c h a a n d p r e s e n t e d i n [ 3 ] . T h e f o u r l o a d s a n d s e v e n l i n e s a n d i s k n o w n a s t h e S t a g gN e w t o n - R a p h s o n a l g o r i t h m i s u s e d t o c a l c u l a t e a l l t h e a n d E l - A b i a d t e s t p o w e r n e t w o r k [ 9 ] .6 5 7

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T a b l e 2 I n i t i a l d e f i n e d p a r a m e t e r s f o r t h e SSSC m o d e lI n d u c t i v e S e r i e s V o l t a g e P o w e r t a r g e t p . u . ) P o w e r C o n t r o lInsertion r e a c t a n c ep o i n t P o w e r f l o w o f s e r i e s A m p l i t u d e p . u . ) A n g l e A R Ai m p e d a n c e r a d ) A c t v e R e a c t v e A c t i v e R e a c t i v e p . u . )

R e c e i v i n g m i n i n i t i a l maxL i n e 6 e n d / E m i t t e r 0 . 1 0 . 0 0 1 0 . 0 4 0 . 2 - 1 . 5 2 0 . 4 0 . 0 2 ON ONT a b l e 1 simFACTS l i s t o f m o d e l s a n d c o n t r o l l e r s b u s e s f r o m t h e p r o d u c t i o n c e n t r e s i s o b t a i n e d i n t h e l i n et h a t c o n n e c t s M a i n a n d E l m . A p o w e r f l o w i n c r e a s eT o p o l o g y M o d e l Name c a u s e d b y t h e i n s e r t i o n o f t h e SSSC i s a l s o o b s e r v e d . T h e

STATCOM m o d e l g e n e r a t o r l o c a t e d i n t h e S o u t h b u s p r o d u c e s 4 0 MW a n da b s o r b s 6 5 . 5 2 MVAr s i n c e t h e l i n e s d i r e c t l y c o n n e c t e dSHUNT SVC w i t h v a r i a b l e s u s c e p t a n c e m o d e l t o S o u t h s h o w a d e c r e a s e o f r e a c t i v e p o w e r .SVC w i t h f i r i n g a n g l e m o d e l

SSSC m o d e lS E R I E S TCSC w i t h v a r i a b l e r e a c t a n c e m o d e l

TCSC w i t h f i r i n g a n g l e m o d e lCOMBINED UPFC m o d e l

5 . 2 E x a m p l e : SSSC C o n t r o l l e rT h i s e x a m p l e r e v e a l s how t h e s o f t w a r e p a c k a g e w o r k sb y s h o w i n g t h e e f f e c t s o f t h e i n t r o d u c t i o n o f a s p e c i f i cc o n t r o l l e r l i k e t h e SSSC c o n t r o l l e r . F i g u r e 6 s h o w s t h ei n p u t d a t a w i n d o w f o r t h e S S S C . T h e SSSC c o n t r o l l e rp a r a m e t e r s a r e : I n s e r t i o n p o i n t , n a m e o f t h e l i n e w h e r e F i g u r e 5 T e s t N e t w o r kt h e c o n t r o l l e r w i l l b e p l a c e d i n t h e s y s t e m ; P o w e r ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~F l o w , d e t e r m i n e s t h e d i r e c t i o n o f t h e f l o w i n g p o w e r ;I n d u c t i v e r e a c t a n c e o f s e r i e s i m p e d a n c e , a s s u m e d SSSC S t a t i c S y n c h r o n U s Se Consorv a l u e t o t h e r e a c t a n c e XL t o b e p l a c e d i n s e r i e s w i t ht h e l i n e ; A c t i v e P o w e r C o n t r o l , i n d i c a t e s i f t h e | i - = i i t = i n t l i n e 6c o n t r o l l e r i s a b l e t o a s s u m e o r n o t t h e c h o s e n v a l u e f o r P o I w E r T i R e c e i v i n g e n d - E m i t t e r e n dt h e a c t i v e p o w e r ; R e a c t i v e P o w e r C o n t r o l , i n d i c a t e s i ft h e c o n t r o l l e r i s a b l e t o assume o r n o t t h e c h o s e n v a l u e h i i v R e a c t a n c e o f S e r i e i m p e t 6 d a n c e : 7 7 8 p u . )f o r t h e r e a c t i v e p o w e r ; A c t i v e P o w e r T a r g e t : a c t i v e A __veo w e r C o n t r o l I O Np o w e r v a l u e t o b e a t t a i n e d ; R e a c t i v e P o w e r T a r g e t :r e a c t i v e p o w e r v a l u e t o b e a t t a i n e d ; S e r i e s V o l t a g e A t i v e P o r l a r g e t : C 1 . )A m p l i t u d e , o p e r a t i o n a l l i m i t s o f t h e v o l t a g e a p p l i e d t o R e a c i v P o w e r C i m i : I O Nt h e l i n e b y t h e S S S C ; S e r i e s V o l t a g e A n g l e , v a l u e o ft h e p h a s e a n g l e f o r t h e v o l t a g e . R e a c f i v e r o w r T a r g e t : 0 0 2 1 1 1 )F i g u r e 7 s h o w s t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e SSSC o n t h e V l i 0 0 4 0 2 p ut r a n s m i s s i o n l i n e . T h e c o n t r o l l e r i s i n i t i a l l y c o n f i g u r e d Series V o l t a g e 1n g l m : 6 2 r a dt o a c t o n t h e v a l u e s o f a c t i v e a n d r e a c t i v e p o w e r t h a tf l o w i n t h e l i n e t h a t c o n n e c t s t h e L a k e b u s t o t h e M a i n _ Fl lb u s . T a b l e 2 p r e s e n t s t h e p a r a m e t e r s i n t h e d e f a u l t f i l e 1w h i c h w e r e u s e d t o s i m u l a t e t h i s c a s e . F i g u r e 6 SSSC i n p u t d a t a window5 . 3 S i m u l a t i o n r e s u l t s T a b l e 3 V o l t a g e a m p l i t u d e a n d p h a s e a n g l e v a l u e sF i g u r e 7 a n d T a b l e 3 s h o w t h e o b t a i n e d s i m u l a t i o n B u s | B u s lr e s u l t s f o r t h e P o w e r f l o w s o l u t i o n . T h e S S S C s u p p l i e s V o l t a g e s N o r t h S o u t h L a k e M a i n E l m S S S C |t h e n e e d e d a c t i v e a n d r e a c t i v e p o w e r , 4 0 MW a n d A m p l i t u d e 1 0 |1.|098|092 0 9 7 0972 MVAr r e s p e c t i v e l y . A s i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t f o r P h a s 0 0 1 . 7 5 . 7 3 . 1 4 . 9 2 . 5 1t h e v a l u e s o f n o d a l v o l t a g e s o f t h e e l e c t r i c a l l y d i s t a n t A n g l e [ 0 ] _ _ _ _ _ _ 1 . 7 7 _ _ _ 5 . 7 3 _ _ _ 3 . 1 9 _ _ _ 4 . 9 7 _ _ _ 2 . 5 1

6 5 8

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5/5

G I 7 . CONCLUSIONS 5_ I n c r e a s e d d e m a n d s on t r a n s m i s s i o n , a b s e n c e o f l o n g -t e r m p l a n n i n g , a n d t h e n e e d t o p r o v i d e o p e n a c c e s s t og e n e r a t i n g c o m p a n i e s a n d c u s t o m e r s , a l l t o g e t h e r h a v ec r e a t e d t e n d e n c i e s t o w a r d l e s s s e c u r i t y a n d r e d u c e dq u a l i t y o f s u p p l y . FACTS t e c h n o l o g y i s e s s e n t i a l t oa l l e v i a t e s o m e b u t n o t a l l o f t h e s e d i f f i c u l t i e s i n o r d e r t oe n h a n c e g r i d r e l i a b i l i t y a n d t h a t i s o n e o f t h e m a i nr e a s o n s why i t b e c a m e a n i m p o r t a n t t e a c h i n g s u b j e c t ./ 7/ A p p l i c a t i o n s o f t w a r e , SIMFACTS d e v e l o p e d m a i n l y a sl a 4 ~ a t e a c h i n g t o o l i n o r d e r t o s i m u l a t e t h e p o w e r s y s t e me f f e c t s r e s u l t i n g f r o m t h e i n c l u s i o n o f FACTS2 | w _ l C o n t r o l l e r s i n a p o w e r n e t w o r k , c a n b e v e r y u s e f u l t o t h e

,m l p e r s o n w h o i n i t i a t e s i t s f i r s t a p p r o a c h t o t h i s s u b j e c t .p , h X l 0 g ; g ; { > i i 5 2 t t u d e n t a t b o t h u n d e r g r a d u a t e a n d g r a d u a t e l e v e l s c a nFigurePower Flow solution s u c c e s s f u l l y u s e t h i s s i m u l a t i o n t o o l i n p r o j e c ta s s i g n m e n t s o n p o w e r s y s t e m a n a l y s i s .

6 . PERFORMANCE OF A STATCOM AGAINST 8 . REFERENCESSUDDEN BUS LOAD VARIATIONS1 . H i n g o r a n i , N . G . a n d G y u g y i , L . , U n d e r s t a n d i n gT o p r o v e t h e r e a l l o c a l e f f e c t i v e n e s s t h a t c a n b e FACTS: C o n c e p t s a n d T e c h n o l o g y o f F l e x i b l e ACa c h i e v e b y i n t r o d u c i n g a FACTS C o n t r o l l e r , f o r T r a n s m i s s i o n S y s t e m s , I E E E P r e s s , Ne w Y o r k , 1 9 9 9 .i n s t a n c e a STATCOM some s i m u l a t i o n s were d o n e . 2 . W a t a n a b e , H . , B a r b o s a , P . , A l m e i d a , K . a n d T a r a n t o ,T h e o b t a i n e d r e s u l t s a r e c o m m e n t e d b e l o w . F i g u r e 8 G . , T e c n o l o g i a FACTS - T u t o r i a l , i n P o r t u g u e s e ) ,s h o w s t h e b u s v o l t a g e v e r s u s t h e b u s l o a d v a r i a t i o n s f o r SBA C o n t r o l e e A u t o m a , a o , V o l . 9 , N o . 1 , 1 9 9 8 .t h e E l m b u s , w i t h a n d w i t h o u t t h e STATCOM i n s e r t e d 3 . A c h a , E . , F u e r t e - E s q u i v e l , C . R . , A m b r i z - P e r e z , H . ,i n s e r i e s w i t h t h i s b u s . T h e u s e d m e t h o d i s b a s e d on t h e a n d A n g e l e s - C a m a c h o , C . , FACTS M o d e l l i n g a n ds t e p i n c r e a s e o f t h e b u s l o a d u n t i l i t r e a c h e s i t s S i m u l a t i o n i n P o w e r N e t w o r k s , W i l e y , U K , 2 0 0 4 .maximum v a l u e a n d s i m u l t a n e o u s l y r e g i s t e r t h e b u s 4 . V i t h a y a t h i l , J . J . , C a s e s t u d i e s o f c o n v e n t i o n a l a n d

v o l t a g e f l u c t u a t i o n s [ 1 0 ] . I n o r d e r t o d o t h i s , t h e P o w e r n o v e l m e t h o d s o f r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l on a n ACC o n t r o l wa s t u r n e d O F F . t r a n s m i s s i o n s y s t e m , CIGRE p a p e r 3 8 - 0 2 , 1 9 8 6 .5 . S o n g , Y . H . , J o h n s , A . T . E d i t o r s ) , F l e x i b l e ACB u s V o l t a g e V s B u s L o a d V a r i a t i o n T r a n s m i s s i o n S y s t e m s , I E E P o w e r a n d E n e r g y S e r i e s ,N o . 3 0 , U K , 1 9 9 9 .1 , 2 6 . G y u g y i , L . , S o l i d - s t a t e c o n t r o l o f e l e c t r i c p o w e r i n

1 , 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ AC t r a n s m i s s i o n s y s t e m , I n t e r . S y m p . o n E l e c t r i cE n e r g y C o n v e r s i o n i n P o w e r S y s t e m s , I t a l y , 1 9 8 9 .m 1 , 0 S - W i t h o u t 7 . I E E E S p e c i a l S t a b i l i t y C o n t r o l s W o r k i n g G r o u p ,W i t h S t a t i c VAr c o m p e n s a t o r m o d e l s f o r p o w e r f l o w a n d0 , E With0 , 9 S T A T C O M d y n a m i c p e r f o r m a n c e s i m u l a t i o n , I E E E T r a n s a c t i o n s0 , 8 o n P o w e r S y s t e m s , V o l . 9 , N o . 1 , p p . 2 2 9 - 2 4 0 , 1 9 9 4 .8 . S c h a u d e r , C . D . , G y u g y i , L . , e t a l . , O p e r a t i o n o f t h e0 , 7 U n i f i e d P o w e r F l o w C o n t r o l l e r UPFC U n d e r6 0 7 0 8 0 9 0 1 00 1 1 0 1 20 1 3 0 1 4 0 1 5 0 1 6 0 P r a c t i c a l C o n s t r a i n t s , IEEE T r a n s . Power D e l i v e r y ,B u s L o a d M W ) V o l . 1 3 , N o . 2 , p p . 6 3 0 - 6 3 9 , 1 9 9 8 .F i g u r e 8 B u s V o l t a g e p r o f i l e a g a i n s t B u s l o a d 9 . S t a g g a n d E l - A b i a d , C o m p u t e r M e t h o d s i n P o w e ri n c r e m e n t s S y s t e m A n a l y s i s , W i l e y , 1 9 6 8 .1 0 . M o g h a v v e m i , M . , F a r u q u e , M . , E f f e c t s o f FACTSI t c a n b e c o n c l u d e d f r o m F i g u r e 8 t h a t b y i n c r e a s i n g d e v i c e s on s t a t i c v o l t a g e s t a b i l i t y , I E E E , 2 0 0 0 .t h e l o a d d e m a n d , t h e b u s v o l t a g e w i l l a s s u m e v a l u e sc o n s i d e r e d d a n g e r o u s a n d t h e s y s t e m l i m i t s , i . e . ,t r a n s m i s s i o n l i n e s l i m i t s c a n b e o v e r r u n , s o t h e s y s t e m 9 . AUTHOR S ADDRESSc o u l d c o l l a p s e . W i t h t h e i n c l u s i o n o f a STATCOMc o n t r o l l e r , t h e o b t a i n e d s i m u l a t i o n r e s u l t i s q u i e t I n s t i t u t o S u p e r i o r d e E n g e n h a r i a d e C o i m b r ad i f f e r e n t . T h e v o l t a g e p r o f i l e v a r i e s a r o u n d t h e n o m i n a l D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a E l e c t r o t e c n i c a

v a l u e s o t h e s y s t e m s t a b i l i t y i s n o t p u t i n d a n g e r . W i t h R u a P e d r o N u n e s , Q u i n t a d a N o r at h i s FACT c o n t r o l l e r i t i s a s s u r e d c o n t i n u i t y o f t h e l o a d 3 0 3 0 - 1 9 9 C o i m b r a , P o r t u g a lp o w e r s u p p l y . e m a i l : p e r d i g a o g m a i l . i s e c . p t6 5 9