OPTIMIZING THE. USE OF BREAKER SWITCHED CAPACITORS IN CEB SYSTEM A dissertation submitted to the Department of Electrical Engineering, University of Moratuwa in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science By D.D.U. Dompege Supervised by Dr. J.P. Karunadasa K.P. Kusumshanthi Department of Electrical Engineering University of Moratuwa, Sri Lanka 2009 93948 Abstract Ceylon Electricity Board (CEB) as many other utilities uses breaker switched capacitor banks for voltage support and reactive power compensation in grid substations. At present it has a 320Mvar installed capacity and 70Mvar more to be come in next few years. The main intentions of the use of capacitor banks is to give voltage support at the substation level, reduction of losses in power transformers and transmission lines, and to release the capacity constraints in transformers and lines. CEB uses power factor regulation for switching these capacitor banks. The general view of the system control center (SCC) who operates the network is that this concept does not allow economical utilization of capacitor banks and sometimes they need to manually switch on them overriding the auto controller and vise versa. Underutilizing an economical reactive power source is a factor to consider. Therefore, the objective of this research is to study the technical feasibility of connecting maximum available capacitor banks in each sub station and by doing so, to propose a better switching policy than the existing one. The research was planned as a case study, selecting a typical grid sub station in CEB and then, the results are expected to be extrapolated to a general concept, to suit the whole CEB network. First, actual substation data was collected, logged and analyzed. The possibilities of connecting more capacitor banks, under such real time system characteristics were studied in a computer simulation model. PSCAD is the simulation software used for the network simulations. The impacts due to additional banks on the system conditions, technical constraints, non violation of general standards and economics were studied using the results from the simulations. The results were compared with actual data measurement by forcing the simulated conditions for the maximum utilization, in the real system. The analysis revealed that the present switching concept does not fully fit for CEB network. The possibilities of further utilization of already installed capacitor banks, was identified. Instead of present switching criteria, reactive power based control and voltage based control schemes were evaluated. Although the present criterion has a comparatively high utilization factor, it also seems that banks are not utilized at mostly required periods. As per the observations, reactive power controlled capacitor bank switching criteria is more useful compared to loss reduction in the system. When comparing the voltage control based switching, the switching pattern is similar to the pattern with reactive power control based switching in the day time. -During night time it gets closure to the requirement that SCC actually needs. However, complex algorithms are necessary to coordinate the two control loops, AVR and capacitor bank controller when-using such voltage control schemes. When two independent controls try to control same parameter, it leads to an unnecessary switching or simply, hunting the tap changer and capacitor banks. Finally, as the conclusion of the research, multi functional switching scheme based on voltage and reactive power was proposed for the switching policy of the capacitor banks in the CEB network. D E C L A R A T I O N T h e w o r k s u b m i t t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n i s t h e r e s u l t o f m y o w n i n v e s t i g a t i o n , e x c e p t w h e r e o t h e r w i s e s t a t e d . I t h a s n o t a l r e a d y b e e n a c c e p t e d t ( J r a n y d e g r e e , a n d i s a l s o n o t b e i n g c o n c u r r e n t l y s u b m i t t e d f ( ) r a n y o t h e r d e g r e e . - · - - ~- • . . _ _ / -~ L ~~-- • D . B - : t / . ' l J o l n p e g c 2 2 " d J u l y , 2 0 0 9 W e e n d o r s e t h e d e c l a r a t i o n b y t h e c a n d i d a t e . f l ) _ _ / ; _ r . ' /{f~) ) c · 9 D r . J . P . K a r u n a d a s a · \ . / K . P . K u s u m s h a n t h i A c k n o w l e d g e m e n t T h i s r c p o t i i s a r e s u l t o f a s t u d y c a r r i e d o u t i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s t ( H t h e D e g r e e o f M a s t e r o f S c i e n c e . T h e g e n e r o u s s u p p o r t , g u i d a n c e , a n d i n s t r u c t i o n s r e c e i v e d f r o m m y s u p e r v i s o r s , l e c t u r e r s , t e c h n i c a l e x p e r t s a n d m y c o l l e a g u e s i n n u m e r o u s w a y s , i s t h e k e y t ( n t h e s u c c e s s o f t h i s c f f ( ) t i . I w o u l d t i r s t l i k e t o e x p r e s s m y s i n c e r e g r a t i t u d e a n d a p p r e c t a t t o n t o D r . J . P . K a r u n a d a s a , ! l e a d o f t h e E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t a n d a S e n i o r L e c t u r e r o f t h e U n i v e r s i t y o f \ ! l o r a t u w a , f ( ) r h i s g u i d a n c e a n d s u p e r v i s i o n a n d i n s t r u c t i n g t o m a k e t h i s s t u d y p r a c t i c a l a n d m e a n i n g f u l . A l l o t h e r a c a d e m i c s t a f f m e m b e r s w h o t a u g h t m e i n t h e f i r s t y e a r o f t h e s t u d y , t h e c o u r s e c o o r d i n a t o r , l e c t u r e r s a n d t h e o t h e r s a r c r e m e m b e r e d w i t h f u l l o f g r a t i t u d e t ( ) r t h e i r s u p p o t i e x t e n d e d t o m e . I a m a l s o m o s t g r a t e f u l t o M r . K . P . K u s u m s h a n t h i , a S e n i o r E n g i n e e r i n t h e o p e r a t i o n s a n d m a i n t e n a n c e d i v i s i o n o f t h e C e y l o n E l e c t r i c i t y B o a r d , f ( w h i s s u p p o r t a n d g u i d a n c e a n d i n s t r u c t i o n s f r o m t h e i n c e p t i o n . M a n y o t h e r i n d i v i d u a l s a n d m y c o l l e a g u e s i n C e y l o n E l e c t r i c i t y B o a r d , w h o s u p p o t t c d a n d e n c o u r a g e d m e i n n u m e r o u s w a y s a r e a l s o r e m e m b e r e d a n d a p p r e c i a t e d w i t h s i n c e r e g r a t i t u d e . F i n a l l y , I w o u l d l i k e t o t h a n k m y w i f e t c 1 r r e l e a s i n g f r o m t h e f a m i l y c o m m i t m e n t s a n d t w o c h i l d r e n t ( H b e a r i n g a l l d i f f i c u l t i e s d u e t o l a c k o f a t t e n t i o n t o t h e m a n d m a n a g i n g t h e m s e l v e s d u r i n g t h i s p e r i o d . v 1 a y b e I c o u l d n o t h a v e m a d e i t w i t h o u t y o u r v a l u a b l e s u p p o r t . I l l T a b l e o f C o n t e n t s D e c l a r a t i o n A b s t r a c t A c k n o w l c d g c m c n t T a b l e o f C o n t c n t L i s t o f F i g u r e s L i s t o f T a b l c s C h a p t e r 1 - I n t r o d u c t i o n 1 . 1 B a c k g r o u n d 1 . 2 O b j e c t i v e s 1 . 3 S c o p e o f w o r k C h a p t e r 2 - C a p a c i t o r B a n k s i n S u b s t a t i o n s 2 . 1 S h u n t C a p a c i t o r s 2 . 2 D i f f e r e n t t y p e s o f C a p a c i t o r b a n k s 2 . 3 C o n t r o l l i n g p h i l o s o p h y 2 . 3 . 1 T e m p e r a t u r e c o n t r o l 2 . 3 . 2 T i m e c o n t r o l 2 . 3 . 3 C u r r e n t c o n t r o l 2 . 3 . 4 P o w e r f a c t o r c o n t r o l 2 . 3 . 5 V a r c o n t r o l 2 . 3 . 6 V o l t a g e c o n t r o l 2 . 4 C E B ' s P r e s e n t C o n f i g u r a t i o n C h a p t e r 3 - P r o b l e m s D u e t o C a p a c i t o r b a n k s i n S u b s t a t i o n s 3 . 1 S w i t c h i n g i n r u s h 3 . 2 H a r m o n i c r e s o n a n c e 3 . 3 V o l t a g e d i s t o r t i o n C h a p t e r 4 - A C a s e s t u d y f o r P a n a d u r a S u b s t a t i o n 4 . 1 S u b s t a t i o n d e t a i l s 4 . 2 M e a s u r e m e n t s a n d C o l l c c t i o n s o f s u b s t a t i o n d a t a 4 . 3 M e a s u r i n g d e v i c e s a n d d a t a l o g g e r s 4 . 4 B e h a v i o u r o f t h e p o w e r t a c t c n i n t h e s y s t e m 4 . 5 S w i t c h i n g p a t t e r n o f c a p a c i t o r b a n k s i n t h e S u b s t a t i o n 4 . 6 U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r 4 . 7 B e h a v i o u r o f t r a n s f ( J r m e r T a p p o s i t i o n 4 . X S u m m e r y o f t h e s y s t e m s t u d y C h a p t e r 5 - P o s s i b i l i t i e s o f m a x i m i z i n g t h e u s c o f c a p a c i t o r s 5 . 1 S y s t e m m o d e l i n g a n d s i m u l a t i o n 5 . 2 T h e B a s i c s i n S u b s t a t i o n m o d e l 5 . 3 R u n n i n g t h e s i m u l a t i o n s 5 . 4 V o l t a g e r i s e d u e t o c a p a c i t o r b a n k s 5 . 5 V o l t a g e c o n t r o l b y O L T C & A V R 5 . 6 C u r r e n t t h r o u g h t h e O L T C 5 . 7 E f f e c t o f r e s o n a n c e d u e t o m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s 5 . 8 E f f e c t s o n v o l t a g e d i s t m i i o n c a u s e d b y h a r m o n i c s u n d e r m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s I I I l l I V V I V I I 2 3 4 4 6 6 6 6 6 7 7 7 1 0 1 5 1 6 1 7 1 7 1 8 1 9 2 2 2 4 3 1 3 4 3 5 3 6 3 7 4 0 4 4 4 5 4 6 4 8 I V C h a p t e r 6 - A S o l u t i o n f o r s w i t c h i n g 6 . 1 I m p o t i a n t f a c t o r s i n n e w s w i t c h i n g c r i t e r i a 6 . 2 P r o p o s a l t ( ) r s w i t c h i n g c r i t e r i a b a s e d o n V a r c o n t r o l 6 . 3 P r o p o s a l t i J r s w i t c h i n g c r i t e r i a b a s e d o n V a r c o n t r o l 6 . 4 O p t i m u m s w i t c h i n g s o l u t i o n C h a p t e r 7 - C o n c l u s i o n a n d r e c o m m e n d a t i o n s 7 . 1 A n a l y s i s a n d r e s u l t s 7 . 2 C o n c l u s i o n 7 . 3 R e c o m m e n d a t i o n s t i . 1 r f u t u r e s t u d i e s R e f e r e n c e s A p p e n d i x l ( a ) D e t a i l s o f C a p a c i t o r h a n k s i n C E B s y s t e m A p p e n d i x l ( b ) S u b s t a t i o n a r r a n g e m e n t - P a n a d u r a G r i d s u b s t a t i o n A p p e n d i x l ( c ) C E B t r a n s m i s s i o n n e t w o r k 5 4 5 5 5 8 6 2 6 3 6 4 6 4 6 5 A p p e n d i x 2 ( a ) D a t a f ( x m a t f o r m e a s u r e d d a t a i n P a n a d u r a G r i d s u b s t a t i o n w i t h n o c a p a c i t o r b a n k s c o n n e c t e d A p p e n d i x 2 ( b ) C o m p a r i s o n o f m e a s u r e d t a p w i t h n o c a p a c i t o r b a n k s a n d a l l c a p a c i t o r h a n k s A p p e n d i x 3 ( a ) F o r m a t f ( x r e s u l t s o n n e t w o r k s i m u l a t i o n - P S C A D f i l e t o r 2 1 ' 1 . J a n u a r y 2 0 0 9 A p p e n d i x 3 ( b ) F o r m a t f o r s u m m e r y o f s i m u l a t i o n r e s u l t s f o r 2 1 ' 1 , 2 2 \ l ( 1 , a n d 2 4 1 1 1 A p p e n d i x 4 D a t a f o r m a t f o r m e a s u r e d d a t a i n P a n a d u r a G r i d s u b s t a t i o n w i t h a l l c a p a c i t o r b a n k s c o n n e c t e d A p p e n d i x S ( a ) F o r m a t f o r f r c q u e n c y - l m p c d a n c c s i m u l a t i o n d a t a - P S C A D f i l e s f o r d i f f e r e n t l o a d s A p p e n d i x S ( b ) A p p e n d i x 6 A p p e n d i x 7 ( a ) F o r m a t f o r f r e q u e n c y - I m p e d a n c e s i m u l a t i o n d a t a - P S C A D f i l e s f o r d i t T e r c n t t r a n s f o r m e r / c a p a c i t o r b a n k c o n f i g u r a t i o n s D a t a f o r m a t f o r h a r m o n i c m e a s u r e m e n t P a n a d u a r a g r i d s u b s t a t i o n F o r m a t f o r r e s u l t s - R e a c t i v e p o w e r c o n t r o l s w i t c h i n g p o i n t s f o r 2 1 ' 1 . J a n u a r y 2 0 0 9 A p p e n d i x 7 ( b ) F o r m a t f o r s u m m a r y o f r e s u l t s - C o m p a r i s o n o f s i m u l a t i o n d a t a - P r e s e n t , O p t i m u m & r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l s c h e m e s f o r 2 1 ' 1 2 2 1 1 ( 1 2 4 1 1 1 . J a n u a r y 2 0 0 9 A p p e n d i x 8 ( a ) F o r m a t f o r r e s u l t s - V o l t a g e c o n t r o l s w i t c h i n g p o i n t s t < . 1 r 2 1 ' 1 . J a n u a r y 2 0 0 9 A p p e n d i x 8 ( h ) F o r m a t f ( x s u m m a r y o f r e s u l t s - C o m p a r i s o n o f s i m u l a t i o n d a t a - P r e s e n t , & v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e s f o r 2 1 ' 1 2 2 1 1 ( 1 2 4 1 1 1 J a n u a r y 2 0 0 9 v L i s t o f f i g u r e s a n d t a b l e r · t , r , u , . e : ! I ( . f . f ! , I I U > J 1 - · - 1 - l ! . ! , U I ' < ' ] 3 I ; I , t ? , l l r e ] 4 r · l ? . , l l n > ] 5 1 - t ! . ' , U I ' < ' 3 . 1 f · l g _ l l r t ' 3 ] l l ! . ! , U I ' < ' 3 . 3 l t ! . ' , U I ' < ' 3 . 4 l l ! . ! , U I ' < ' 3 . 5 ; : I _ $ . ! . . [ { J ' ( ' 3 . o l · ' t g t t / " ( ' 3 . 7 _~ . . l ! . ! . l l } ' ( ' 3 . 8 / t , e u r c 3 < ) . 1 . · / g l t / ' ( ' 3 . 1 ( ) h p i c a l a r r a n g e m e n t o f C a p a c i t o r h a n k s i n a u t i / i t \ ' s n t e m s T \ j i i c a l f W d m o u n t e d C a p a c i t o r h a n k T r f i i c a l s t a c k e d r u c k c a , w c i l o r h a n k T 1 p i c a l p o l e l i f i m o 1 1 1 1 1 c d C a j w c i l o r h a n k 5 A h a r s l a c k e d r a c k l r p c c a f W C i l o r h a n k - P a n a d u m G r i d s u h s t a t i o n J ! o d e l j i J I ' a . l i n g l e h a n k s l r i l c h i n g / n m s h c u r r e n t i n n o r m a l h a n k s 1 r i t c h i n g - P a n a d u r u G . ' , ' S S i m u l a t i o n r c s u l / . 1 l ' o l l i l g c t r u 1 1 . 1 i e n l - l \ ' o m w l h a n k . \ \ \ ' i t c h i n g - P a n a d u r a G S S S i m u l a t i o n r e s u l t s l n m s h c u r r e n t i n f i l t e r h a n k s 1 r i t c h i n g - P a n a d u r a G S S - S i m u l a t i o n r c . 1 u l t . 1 l ' o l t a g e t r a n s i e n t s i n f i l t c r h a n k s l r i t c h i n g - P m u u l u m G S S - . ' ) i m u l a t i o n r e s u l t s l n m s h c u r r e n t i n h a c k t o h a c k . 1 \ \ ' i l c h i n g - P a n w l u r a G S S ' - S i m u l a t i o n r e . 1 u l t s l ' o l t a g e l m n . l i c n / s i n h a c k t o h a c k . l l l ' i t c h i n g - P a n a d u r u G S ' S - S i m u l a l i o n r e s u l t s l ' o l t a g e t r u n s i c l l l s a c r o s s C B d u r i n g h a n k o p e n i n g - P a n a d u m G S S - . ' - , ' i m u l a t i o n r e s u l t F r c q u e n c r . 1 c a n o h t a i n c d f r o m P S C 1 D m o d e / f o r p a n a d u r a G S ' S r · o l w g e d i s t o r t i o n s a t I o 0 o l m n a t m a x i m u m ( [ l ' ( ' m g c l o a d a n d 1 r i t h a l l h a n k s i n ( J J ' v ' f ! O . I i t i o n h g u r e 4 . 1 D a t a r e c o r d i n g e q u i p m e n t 4 . / ( a ) 4 I ( h ) 4 . / ( c ) B e n a n a l r : : . c r c o n n e c t e d f i l l ' 3 3 k l ' n w a s u n ' n u • n / . 1 . - 1 n u l \ ' : : . e r c o n n e c t e d f o r 1 3 : l k V m e a s u r e m e n t . \ S e n s i n g e c j u i p m e n t ! 1 , ! . ' , 1 1 1 ' < ' 4 . : ! S e n s i n g e c j u i p m e n t ( C o n t d ) I t ! . ' , u r e 4 . 3 ( a ) P a l / e m o f t h e f 1 0 \ 1 ' e r j i ! C t o r m e a . 1 u r c d a / 3 3 k 1 ' & 1 3 2 k 1 · h T e l s o t · e r t o t o / i - i . $ ! . l f l ' < ' r · J U { { J ' ( ' .~ f l g u n · / ! g l l r £ ' l w u r e .~ f - ' l u u r e .~ ! t , ! . 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" J w m w T ] O I N 4 . 5 C o m p a r i s o n o f r c a l a n d r e a c t i 1 · e j ) ( ) l r e r l l ' i l h p m r c r f l t c / o r 4 . o ( a t o d ) U t i / i : : . a t i o n o f c a f i h a n k s u n d e r m a s t e r s i a n · m o d e 4 . o ( c t o g ) U ' t i / i : : . a t i o n o f c a p h a n k s u n d e r m a s t e r s i a n • m o d e 4 . 7 ( a t o d ) U t i / i : : . a t i o n o f c a p h a n k s u n d e r i n d e p e n d e n t m o d e 4 . 7 ( e t o g ) U t i l i : : . a l i o n o f c a p h a n k s u n d e r i n d e p e n d e n t m o d e 4 . 8 ( a } R c a c t i l ' e f 1 0 \ 1 ' c r f 1 m t · u n d 1 ' 1 ' f ! r e . l e n t S l 1 ' i l c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s i a n ' m o d e ] / . ( I f . ( ) < ) 4 . 8 ( h ) R e a c t i n · p o 1 r c r f 7 m r u n d e r p r e s e n t s 1 r i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t a . 1 / m · c m o d e : ! : ! . I I 1 . ( ) ( ) 4 . 8 ( c ) R e a c t i n ' f 1 0 \ \ ' e r f l m r u n d e r p r e s e n t . \ \ \ ' i t c h i n g u i t e r i a i n n w s t a s i a n ' m o d e : ! 3 . ( ) I . ( ) < ) 4 . 8 ( d ) R e a c l i n · J H ! l t ' e r f l m l ' u n d e r p r e s e n t . \ \ \ ' i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t a s i a n ' m o d e : ! 4 . 0 I . 0 9 4 . 8 ( e ) R e a c t i n • p m r e r f l m r u n d e r p r c s e n l . l ' l l ' i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s i a n ' m o d e : ! 5 . ( ) 1 . 0 9 4 . 8 ( j ) R e a c l i 1 · e p m r e r f l m r u n d e r p r c s e n / . l l 1 ' i t c h i n g c r i t a i a i n m a s t a s i a n ' m o d e : l o . O I . O < ) 4 . 8 ( g ) R c a c t i l · c p m r e r f l m r w u l a p r e s e n t . \ \ \ ' i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s i a n ' m o d e ] 7 . 0 1 . O < J 4 . < ) ( a ) P a t t e m o / W p p o s i t i o n l t ' i l h n o c a p a c i t o r h a n k s ] l s t l o ] ] ' 1 1 1 4 . < ) ( h ) P a t t e m o / ! a p p o s i t i o n l t ' i l h n o c a p a c i t o r h a n k s ] 3 r d t o : ! 4 t l ' 4 . < ) ( c ) P a t t e m o / W p f ! O . I i t i o n l r i t h n o c a p a c i t o r h a n k s ] 5 t h t o : ! 7 ' " 5 . 1 h a n s f i m n a & G m u n d i n g / m n s j ( m n e r m o d u l e 5 . ] l i t p c h a n g e r c o n t m l m o d u l c 5 . 3 V w d & l o a d c u r r e n t m e a s u r i n g m o d u l e 5 . 4 C a p a c i / ! J r h a n k & l n r u s h / D c t u n i n g r e a c t o r m o d u l e 5 . 5 C o m p l e t e m o d e l / i n · P a n ( [ { l l l m G r i d S u h s t a l i o n 5 . o H I ' h u s m l t a g e m r i a t i o m u n d e r d i f f c ' r e n t c a p h a n k c o n f i g u m t i o n l 5 . 7 5 . 8 5 < ) 5 . I 0 5 . 1 1 5 . 1 ] 5 . 1 3 5 . 1 4 5 . 1 5 5 . / o 5 . 1 7 5 . / 8 S i m u l a t e d d a t a f i ; r ] 1 ' 1 , ] ] 1 1 , ; & : ! 4 t h J a n : ! 0 1 ) < ) I I I · h u s l ' o / t a g e m l u e s l t ' i l h a l l 4 h a n k s i n O N p o s i t i o n - A c t u a l m e a . 1 u r e m e n t . 1 T a J i f H J s i t i o n n t r i a t i o n t o g h · c c o n s t a n t l~l·,·oltagc-- S i m u l a t i o n r e s u l t s T a p p o s i t i o n n t r i a l i o n s t o g i n • c o n s / a n ! I~ I ' \ ' o l t u g e A c t u a l m c a . 1 u r e m e n t s C u r r e n t m r i a t i o n . 1 t h r o u g h O I J C S i m u l a t i o n r e s u l t s . \ f o d u l e f i n · m e a . 1 u r e m e n l o f r c s o n a n c e f i · e q u c n n · F r e q u e n c r p l o t f i ! r d i f / ( ' r e n t l o u d c o n d i t i o n s l r i t h a l l h a n k s c o n n e c t e d F r c q u c n c r p l o t f i n · d i f / ( ' r c n t l o a d s u n d e r d i f / ( ' r e n l h a n k c o n f i g u m t i o n s I 1 1 1 n m e a . 1 · u r e m e 1 1 l / i J r a k n m n 1 s e t o f d a t a l n d i 1 · i d u a l d i s t o r t i o n l e 1 · e l s l ' o l t a g e d i s t o r t i o n m e a . 1 u r c m e 1 1 1 s / T o t a l h a r m o n i c d i . l l o r l i r m ! e t · e / . 1 ) l ' o l l a g e d i s l o r l i o n ! I I L ' I I S I I I ' C / 1 1 1 ' 1 1 1 . 1 ( / n d i l · i d u a l h o m u m i c d i . l l o r t i o n l 1 ' l ' c l . l ) C o m p l e t e P S C A D m o d e / f o r \ ' o / t a g e d i s t o r t i o n a n a f r s i . 1 0 4 0 5 0 5 O o 0 8 I I I ] / ] 1 3 1 3 1 4 1 4 1 5 / o l o 1 8 / 8 / 8 1 8 f ( j I < J ] ( ) ] ( ) ] I ~1 - - ] 5 ] o ] 7 ] 8 ] < ) ] < ) 3 0 3 0 3 0 3 1 3 1 3 3 3 3 3 4 3 o 3 o 3 7 3 7 3 8 4 3 4 4 4 4 4 5 4 5 4 7 5 0 4 7 4 < ) 4 < ) 5 0 5 1 5 ] V I h g u r e { ) 1 F i g u r e { ) : } F i g u r e { ) 3 F i g u r e { ) 4 1 - ' i g u r e { ) 5 1 - ' i g u r c { ) { ) h g u r e { ) 7 J a h / c . 4 . 1 l i l h l c · 4 : ! l i i h l c . · 5 . 1 h 1 h l c . · 5 . : ! l i l h l c · 5 . 3 J u h l c . 5 4 J a h l c . · { ) 1 ! a h i e { ) . : ! S l l ' i l c h i n g j ) ( / 1 / c m u n d e r p r e s e n t c r i r c r i a 5 3 f \ p i c a l l ' { / 1 ' C 0 / 1 1 1 ' 0 / c o n c e J i / 5 5 C o m p a r i s o n o f . \ \ \ ' i l c l w d h a n k s u n d e r p r e s e n l , o p l i m u m a n d 1 · a r c o n t r o l s c h e m e s 5 { ) P m p o . 1 a l ( i J r d e a d h a n d 1 j i i l · A V R a n d c a p a c i l o r c o n r m l l c r 5 9 c o m J W r i . l o n o ( 1 ' \ \ ' i l c h e d h a n k s u n d e r f i r e s e n l a n d \ ' o l t a g c c o n t r o l s c h e m e s l / ' 1 : ; : ; • u l & l 4 1 h { ) ( ) c o / 1 1 f ) ( l l ' i . l o n o / s l \ ' i l c l w d h a n k s u n d e r \ ' o l t a g e c o n t r o l s c h e m e & 1 · a r c o n t r o ! l l ' i l h { ) / 1 1 1 1 1 / I I W I o f f 1 1 ' 1 & l : ; n d J a n c o m p a r i s o n o ( l ' l l ' i t c h c d h a n k s u n d e r l ' ! J / / a g c c o n t m l s c h c m c s & \ ' I l l ' c o n t r o l \ l ' i t h { ) ] m a n u a l o f f l 4 1 h E Y ! r a c / j i · m n t h e d a t a m e a . 1 u r c m e n t 1 4 O u ! J i l l l . f i l e f i w n P S C A D s i m u l a t i o n s / 1 0 \ l ' i n g d i ( ( ( T c n c e . \ i n m e a . I Z I I ' C I 1 1 e n l . \ 3 : ! : v t u l t i p l e m n o u t p u r j i / c j i ; r s i x r e c o r d i n g i n p u r s j ( ; r d i ( f i > r c n t l a p p o s i t i o n s 3 9 I n c r e a s e / D e c r e a s e i n h u . 1 \ ' o f / a g e d u e 1 0 m a r i m u m c a p a c i t o r c o n n e c r i o n . 1 4 1 I ' o f w g e m r i a r i o n f i ; r m a . r c o n t i n u o u s / I V s i d e m l t a g c & 1 " ' f i n i m w n . 1 u h . 1 1 a 1 i o n l o a d / i i i · 4 1 d i f f a c n t ! i l p J W S i t i o n l T ! p i c a l ( i · c q u e n c \ ' , . e . 1 o n a n c e o z t l p u r j i / e 4 { ) N o o j s l l ' i l c h i n g o p e r a t i o n s u n d e r p r o p o s e d s c h e m e 5 7 / J n c x / r a c t j i ' O i n . 1 i m u l a r i o n r e s u l t s t o c o ' n p a r e c a p a c i l l ' r e l e a s e 5 8 V I I C h a p t e r 1 1 . I n t r o d u c t i o n 1 . 1 B a c k g r o u n d T h e n a t u r e o f a l l e l e c t r i c a l l o a d s c o n n e c t e d t o p o w e r s y s t e m i s s u c h t h a t t h e y a r e i n h e r e n t l y i n d u c t i v e w h i c h c o n s u m e r e a c t i v e p o w e r a n d t h e r e f o r e t h e s y s t e m h a s t o g e n e r a t e r e a c t i v e e n e r g y . A l t h o u g h t h e r e a c t i v e p o w e r d o e s n o t p r o d u c e a n y u s a b l e o u t p u t , e a c h n e t w o r k o p e r a t o r h a s t o l i v e w i t h i t . T h e r e f o r e p o w e r u t i l i t i e s a r o u n d t h e g l o b e h a v e t o i n v e s t o n r e q u i r e d r e a c t i v e e n e r g y w h i c h i n t u r n d o e s n o t g i v e c o m p e n s a t i o n . N o t o n l y t h e g e n e r a t o r s h a v e t o p r o d u c e t h i s i n e f f e c t i v e e n e r g y , t h e s a m e s h a l l b e t r a n s m i t t e d t o t h e e n d u s e r a s w e l l . T h e u l t i m a t e r e s u l t o f t h e s e i s t o i n t r o d u c e l o s s e s , c a p a c i t y c o n s t r a i n t s i n t r a n s m i s s i o n a n d d i s t r i b u t i o n n e t w o r k s a n d v o l t a g e d r o p s . T h a t i s w h y m o s t o f t h e p o w e r u t i l i t i e s a r o u n d t h e w o r l d a r e t r y i n g t o g e n e r a t e i t s r e a c t i v e p o w e r r e q u i r e m e n t s a s c l o s e a s p o s s i b l e t o t h e l o a d c e n t r e s . I n g e n e r a l , m a n y u t i l i t i e s d e s c r i b e t h i s a s t h e c o n c e p t o f r e a c t i v e p o w e r c o m p e n s a t i o n i n t h e t e c h n i c a l v o c a b u l a r y . A p a r t f r o m g e n e r a t i n g r e a c t i v e p o w e r f r o m t h e c o s t l y g e n e r a t o r s , c o m p e n s a t i o n c a n b e d o n e w i t h v a r i e t y o f s o u r c e s . U s i n g s t a t i c v a r c o m p e n s a t o r s , s y n c h r o n o u s c o n d e n s e r s , b r e a k e r s w i t c h e d c a p a c i t o r b a n k s a r e c o m m o n a m o n g t h e s e . B r e a k e r s w i t c h e d o r f i x e d c a p a c i t o r b a n k s , e s p e c i a l l y t h o s e a t d i s t r i b u t i o n l e v e l a r c s t i l l m o s t e f f e c t i v e w h e r e a s t h e c o s t i s c o n c e r n e d . T h e y a r e c o m p a r a t i v e l y e c o n o m i c a l a n d i n s t a l l a t i o n i s a l s o e a s y . R e t r o f i t t i n g a n d l a t e r a d d i t i o n s a c c o r d i n g t o m a t c h l o a d c h a r a c t e r i s t i c s a r c c o m p a r a t i v e l y f l e x i b l e . T h e a p p l i c a t i o n o f c a p a c i t o r b a n k s a n d i t s c o n t r o l l i n g p h i l o s o p h y i s d i f f e r e n t f r o m l o c a t i o n t o l o c a t i o n . F o r a n e n d c o n s u m e r i t i s u s e d a s a p o w e r f a c t o r c o r r e c t o r t h a t h e l p s t o r e d u c e h i s d e m a n d a n d a v o i d p e n a l t i e s f r o m t h e e n e r g y s u p p l i e r . F o r a d i s t r i b u t i o n c o m p a n y , t h e c a p a c i t o r s i n s t a l l e d a t i n t e r m e d i a t e l o c a t i o n s o n d i s t r i b u t i o n l i n e r e d u c e l i n e l o s s e s h e n c e i n c r e a s e s l i n e c a p a c i t i e s a n d i m p r o v e t h e b u s v o l t a g e . F o r a t r a n s m i s s i o n c o m p a n y , t h e i n t e n t i o n i s n o t o n l y t o r e d u c e l o s e s o r i n c r e a s e l i n e c a p a c i t i e s b u t a l s o t o g i v e v o l t a g e s u p p o r t w h i c h i s a n i n h e r e n t s y s t e m p r o b l e m u n d e r h e a v i l y l o a d e d c o n d i t i o n s a n d t o f u r t h e r d i t 1 e r i n v e s t m e n t c o s t s o n i m p r o v i n g l i n e s a n d s u b s t a t i o n c a p a c i t i e s . A t g e n e r a t i o n b u s e s , c a p a c i t o r b a n k s a l s o c a n b e u s e d t o r v o l t a g e s u p p o r t t h o u g h i t i s r a r e . D e p e n d i n g o n t h e l o c a t i o n a n d r e q u i r e m e n t , t h e c o n t r o l l i n g p h i l o s o p h y o f t h e c a p a c i t o r b a n k s w i l l d i t 1 e r . G e n e r a l l y , a s m e n t i o n e d e a r l i e r , t h e d i s t r i b u t i o n c a p a c i t o r b a n k s a r e c o n t r o l l e d t o r l o c a l r e q u i r e m e n t s . I n m a n y c a s e s t h e c o n t r o l c o n s i s t s o f s w i t c h e s t h a t a r c o p e n e d a n d c l o s e d i n a s e a s o n a l b a s i s o r s o m e o t h e r l o c a l r e q u i r e m e n t C e y l o n E l e c t r i c i t y B o a r d , a l s o a d o p t i n g t o t h i s g e n e r a l p r a c t i c e o f u s i n g b r e a k e r s w i t c h e d c a p a c i t o r b a n k s , a t p r e s e n t h a s a n i n s t a l l e d c a p a c i t y o f a b o u t 3 2 0 M v a r o f B r e a k e r s w i t c h e d C a p a c i t o r ( B S C ) b a n k s l o c a t e d a t v a r i o u s s u b s t a t i o n s i n t h e s y s t e m . B S C s ' o f f u r t h e r 7 0 M v a r i s t o b e a d d e d b y y e a r 2 0 1 0 a t d i f f e r e n t n e w l o c a t i o n s . A l m o s t a l l t h e c a p a c i t o r b a n k s i n C E B n e t w o r k a r c c o n n e c t e d t o t h e 3 3 k V l o a d b u s i n t h e r e l e v a n t g r i d e x c e p t P a n n i p i t i y a i n w h i c h c a p a c i t o r s a r c c o n n e c t e d t o t h e 3 3 k V t e r t i a r y w i n d i n g o f t h e 2 2 0 I 1 3 2 I 3 3 k V i n t e r b u s t r a n s f o r m e r . I n a l l l o c a t i o n s , t h e c o n t r o l p h i l o s o p h y o f t h e s w i t c h i n g o f t h e B S C u n i t s i s b a s e d o n t h e p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n a t 3 3 k V t r a n s f o r m e r i n c o m i n g f e e d e r . T h e c a p a c i t o r b a n k s i n s t a l l e d a t G r i d s u b s t a t i o n l e v e l i n C E B a r c c o n t r o l l e d a c c o r d i n g t o t h e p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n . T h i s p h i l o s o p h y o f s w i t c h i n g t h e c a p a c i t o r b a n k s i n g r i d s u b s t a t i o n s d o e s n o t e i t h e r c a s e t h e d i s t r i b u t i o n f e e d e r c a p a c i t y o r r e d u c e t h e f e e d e r l o s s e s . I f t h o s e w e r e e x p e c t e d t h e n t h e c a p a c i t o r s c o u l d h a v e b e e n c l o s e r t o t h e l o a d s . H o w e v e r , l a g g i n g V a r i n j e c t i o n o r i n o t h e r w o r d s l e a d i n g V a r c o n s u m p t i o n a t 3 3 k V b u s l e v e l i m p r o v e s t h e v o l t a g e s t a b i l i t y a n d r e l e a s e s t h e p o w e r t r a n s t a n n e r s a t t h e s u b s t a t i o n . I f t h e u t i l i t y e x p e c t s l a t t e r t w o c a s e s , t h e s w i t c h i n g o f t h e c a p a c i t o r b a n k s s h a l l b e b a s e d o n r e a c t i v e p o w e r o r v o l t a g e . I n c a s e o f v o l t a g e , t h e b a n k s s h o u l d b e s w i t c h e d c o n s i d e r i n g t h e v o l t a g e m e a s u r e m e n t s a t t h e p o i n t o f i n t e r c o n n e c t i o n . I f r e l e a s e t h e c a p a c i t y c o n s t r a i n t o r m i n i m i z e l o s s e s a r e c o n c e r n e d , t h e n t h e c a p a c i t o r s s h a l l f u l l y u t i l i z e d t o m i n i m i z e d r a w i n g v a r f r o m r e m o t e g e n e r a t i o n . I f t h e u t i l i t y c o n t r o l s t h e m i n i n d i r e c t w a y l i k e p o w e r f a c t o r , t h e n i t s h o u l d c h e c k w h e t h e r t h e r e q u i r e m e n t s a r e b e s t m e t w i t h o r t h e a v a i l a b l e r e s o u r c e s a r c f u l l y u t i l i z e d [ I ] . W h e n a n a l y z i n g t h e l o a d p r o f i l e , t h e d a t a s h o w s t h a t t h e s y s t e m l o a d h a s a n e a r l y m o r n i n g p e a k , a m i d d a y t i m e p e a k a n d a n i g h t t i m e p e a k . P o w e r f a c t o r d u r i n g m o r n i n g a n d n i g h t p e a k g e t s i m p r o v e d s i n c e t h e r i s e o f l o a d d u r i n g t h o s e p e r i o d s i s m a i n l y l i g h t i n g l o a d s . T h e d a y t i m e l o a d i s m a i n l y c o m m e r c i a l a n d i n d u s t r i a l t h e r e f o r e t h e p o w e r f a c t o r b a d l y d e c r e a s e s . V o l t a g e a t d a y t i m e m a i n l y d e c r e a s e s d u e t o r e a c t i v e p o w e r a n d a t n i g h t p e a k , d u e t o I Z d r o p f u r t h e r t o r e a c t i v e p o w e r . V o l t a g e i m p r o v e s i n m i d n i g h t t i l l e a r l y m o r n i n g b u t c o n s i d e r a b l e r e a c t i v e b a s e l o a d e x i s t s . P o w e r f a c t o r i m p r o v e s a f t e r a r o u n d 1 7 . 0 0 h r s l e a v i n g c a p a c i t o r h a n k s g r a d u a l l y s w i t c h i n g o f f F r e q u e n t o c c a s i o n s o f m a n u a l r c - c l o s i n g o f b a n k s s h u t o f f b y t h e c a p a c i t o r c o n t r o l l e r s a r c a l s o o b s e r v e d a n d u t i l i z a t i o n s o m e t i m e s d r o p s t o 5 0 % e v e n b e t ( ) [ c t h e n i g h t p e a k s t a r t s . C E B ' s s w i t c h i n g c r i t e r i a o f t h o s e c a p a c i t o r b a n k s h a s n o t b e e n e v a l u a t e d i n t h e p a s t . T h e s y s t e m h a s g r o w n u p a n d w h e t h e r t h e p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i s e c o n o m i c a l o r n o t f o r C E B , i s i n q u e s t i o n . C E B n e i t h e r h a s p e r f o r m e d s u c h a s t u d y n o r t h e y h a v e c h e c k e d t h e p o s s i b i l i t i e s o f m a x i m i z i n g t h e u s c o f t h e i r c a p a c i t o r b a n k s . I t i s w o r t h t o d i s c u s s s e v e r a l f a c t o r s i n t h i s c a s e . W h e n c o n t r o l l e d w i t h p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n , t h e r e a r e s i t u a t i o n s w h e r e s o m e o f t h e c a p a c i t o r b a n k s o n t h e d i s t r i b u t i o n s y s t e m a r e k e p t u n u s e d , w h i l e h a v i n g a n a c u t e p r o b l e m o f h e a v y r e a c t i v e p o w e r r e q u i r e m e n t i n t r a n s m i s s i o n s y s t e m . T h i s h a p p e n s m o s t l y w h e n p o w e r a c r o s s t h e c o m p a n y ' s t r a n s m i s s i o n s y s t e m d o c s n o t c o i n c i d e w i t h l o a d c o n d i t i o n s i n l o c a t i o n s w h e r e t h e c a p a c i t o r b a n k s a r e f i x e d . I n s o m e s i t u a t i o n s , t h e p o w e r f a c t o r m a y b e w i t h i n a c c e p t a b l e l i m i t s b u t t h e v o l t a g e s a r e b e l o w t h e n o m i n a l o r o n l o a d t a p c h a n g e r i s f o r c e d o n h i g h e r t a p s t o t a k e c a r e o f t h e v o l t a g e . T h e s u b s t a t i o n l e v e l c a p a c i t o r b a n k c a n d i r e c t l y s e r v e t o g i v e v o l t a g e s u p p o r t o r v a r s u p p o r t , w i t h o u t d e p e n d i n g o n p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n w h i c h i s a n i n d i r e c t m e a s u r e o f v o l t a g e o r v a r r e q u i r e m e n t . A d d i t i o n o f r e a c t i v e p o w e r a t s u b s t a t i o n l e v e l h a s t o b e d o n e w i t h o u t v i o l a t i n g t h e s y s t e m r e g u l a t i o n s . T h e v o l t a g e r i s e d u e t o r e a c t i v e p o w e r i n j e c t i o n h a s t o b e c o n s i d e r e d . S u c h a v o l t a g c s r i s e a t t h e b u s b a r a t w h i c h t h e c a p a c i t o r s a r c c o n n e c t e d s h o u l d n o t v i o l a t e i t s ' c o n t i n u o u s m a x i m u m r a t i n g . T h e O n - l o a d t a p c h a n g e r ( O L T C ) c u r r e n t s w i t c h i n g c a p a c i t i e s h a v e t o b e c o n s i d e r e d d u r i n g n e g a t i v e v a r t r a n s f e r r i n g c o n d i t i o n s . I m p a c t s o n v o l t a g e d i s t o r t i o n a n d h a r m o n i c r e s o n a n c e c o n d i t i o n s h a v e t o b e m o n i t o r e d a n d t h e y s h o u l d n o t b e y o n d t h e s p e c i f i e d l i m i t s . 1 . 2 O b j e c t i v e s T a k i n g a l l t h e s e i n t o C o n s i d e r a t i o n , t h e m a i n o b j e c t i v e o f t h e r e s e a r c h s t u d y i s t o l o o k i n t o t h e p o s s i b i l i t i e s o f e x p l o i t i n g t h e m a x i m u m u t i l i z a t i o n o f B S C b a n k s a l r e a d y i n s t a l l e d i n t h e s y s t e m w i t h o u t v i o l a t i n g t h e p e r m i t t e d r e g u l a t i o n s a n d o t h e r t e c h n i c a l l i m i t a t i o n s . I n t h i s r e g a r d t o l l o w i n g p o i n t s w i l l b e s t u d i e d i n t h i s s t u d y . • T o c h e c k t h e a p p l i c a b i l i t y o f p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a • T o c h e c k t h e p o s s i b i l i t y o f c o n n e c t i n g m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s i n s t a l l e d w i t h o u t v i o l a t i n g t e c h n i c a l c o n s t r a i n t s 2 • T o c h e c k t h e p o s s i b i l i t y o f o p t i m i z i n g t h e p r e s e n t s w i t c h i n g p a r a m e t e r s , i f p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i s a c c e p t a b l e . • T o d e s i g n a n d p r o p o s e a s u i t a b l e s w i t c h i n g c r i t e r i a t o r t h e c a p a c i t o r s b y m e a n s o f n e t w o r k s i m u l a t i o n a n d p r a c t i c a l i m p l e m e n t a t i o n . 1 . 3 S c o p e o f w o r k • E v a l u a t i o n o f e x t e n t o f p r e s e n t u t i l i z a t i o n o f c a p a c i t o r b a n k s b y p r e c i s e d d a t a c o l l e c t i o n u s i n g d a t a l o g g e r s a n d u s i n g t h e d a i l y d a t a s h e e t s b y s e l e c t i n g a t y p i c a l s u b s t a t i o n . • S t u d y i n g t h e t e c h n i c a l c o n s t r a i n t s o f , a . V o l t a g e r i s e a t 3 3 k V b u s b a r d u e t o a d d i t i o n o f c a p a c i t o r b a n k s b . E f f e c t s o f r e s o n a n c e w h e n a d d i n g c a p a c i t o r b a n k s t o b u s b a r s w i t h l o a d h a r m o n i c s c . E f f e c t s t o v o l t a g e d i s t o r t i o n c a u s e d b y l o a d h a r m o n i c s , w h e n a d d i n g m o r e c a p a c i t o r b a n k s d . C a p a b i l i t y o f O n L o a d T a p C h a n g e r t o h a n d l e s w i t c h i n g c u r r e n t d u r i n g b a c k f e e d i n g t h e e x c e s s l e a d i n g r e a c t i v e p o w e r t o t h e s y s t e m t h r o u g h p o w e r t r a n s f o r m e r s b y n e t w o r k m o d e l l i n g a n d s i m u l a t i n g u n d e r t h e r e l e v a n t o p e r a t i n g c o n d i t i o n s . • C o n s i d e r i n g a b o v e t e c h n i c a l c o n s t r a i n t s , i d e n t i f y t h e p o s s i b i l i t i e s o f m a x i m u m u t i l i z a t i o n o f t h e c a p a c i t o r b a n k s b y m a i n t a i n i n g t h e m i n s w i t c h e d " O N " c o n d i t i o n a s m u c h a s p o s s i b l e d u r i n g t h e p e r i o d s w h e n t r a n s m i s s i o n s y s t e m n e e d s r e a c t i v e p o w e r . 3 C h a p t e r 2 2 . C a p a c i t o r B a n k s i n S u b s t a t i o n s 2 . 1 S h u n t C a p a c i t o r s U s c o f c a p a c i t o r b a n k s i n u t i l i t y s u b s t a t i o n s a s a s o u r c e o f r e a c t i v e p o w e r i s n o t n e w t o e l e c t r i c i t y t r a n s m i s s i o n a n d d i s t r i b u t i o n . T h e y a r e c o m p a r a t i v e l y i n e x p e n s i v e , e a s y a n d q u i c k t o i n s t a l l , a n d c a n b e d e p l o y e d a t a n y l o c a t i o n . T h e r e f o r e , t h i s i s o n e o f t h e m o s t e c o n o m i c a l w a y o f g e n e r a t i n g t h e r e a c t i v e p o w e r r e q u i r e m e n t a n d m a i n t a i n i n g t h e v o l t a g e s t a b i l i t y i n p o w e r s y s t e m s i n c o m p a r i s o n t o t h e o t h e r s i m i l a r d e v i c e s s u c h a s s t a t i c v a r c o m p e n s a t o r s , S T A T C O M d e v i c e s e t c . C a p a c i t o r B a n k s c o n s i s t o f i n d i v i d u a l c a p a c i t o r u n i t s w h e r e s u c h a u n i t i s a c o m b i n a t i o n o f s h u n t o r s e r i e s s e t o f c a p a c i t o r e l e m e n t s . D e p e n d i n g o n t h e b a n k s i z e , t h o s e u n i t s a r e a g a i n c o n n e c t e d i n s e r i e s o r p a r a l l e l t o g i v e t h e r e q u i r e d s i z e . I n m e d i u m a n d h i g h v o l t a g e l e v e l s , s i z i n g o f t h e c a p a c i t o r s i n p a r a l l e l c o m b i n a t i o n s i n b a n k s g e n e r a l l y h a s t o c o n s i d e r t h e d i s c h a r g e e n e r g y t h r o u g h a s h o r t e d p a r a l l e l c a p a c i t o r i n t h e s a m e g r o u p . T h e s e c a p a c i t o r s b a n k s a r c f i x e d o r s w i t c h e d t y p e a c c o r d i n g t o a l o c a l r e q u i r e m e n t . T h e s w i t c h e d t y p e c a p a c i t o r b a n k s g i v e a p o o r r e g u l a t i o n d u e t o s t e p w i s e c o n n e c t i o n s . T y p i c a l a p p l i c a t i o n s o f c a p a c i t o r b a n k s a t d i f f e r e n t l o c a t i o n s a r e s h o w n i n f i g u r e 1 . 1 f 1 ~· ( J , : · r l r u : ' l • l l t " " o ' . , l ( . • ' • j _ 0 ~ l • . l ' : j ~1 r : ; • : > ' > • ~·l•:,-urJ. , - -. . 1 - - ' 1 M > / 1 · ; ! ""''"~"' i , - . . , . . . . I i ( ) i ' ' L _ _ _ _ _ _ _ j [ . . . - - - - + - - - ' 1 - \ 0 h~i L--~-~0_j \ J • , rh!.·:d:•~' ' ' / \ i ~l·l ·~cntw r I j _ C ) ! - h a n k s a t H V l e v e l 2 - h a n k s a t h u l k l o a d l e v e l t { J r g r o u p c o m p e n s a t i o n 3 - h a n k s a t l o a d l e v e l 4 - h a n k s a t s u h s t a t i o n l e v e l 5 - h a n k s a t e q u i p m e n t l e v e l F i x u r e 2 . 1 : T v p i c a l a r r a n g m 1 e n 1 o f C a p a c i t o r h a n k s i n a u l i l i t y s v s t c m s 2 . 2 D i f f e r e n t t y p e s o f C a p a c i t o r b a n k s D i f f e r e n t t y p e s o f c a p a c i t o r b a n k s a r e a v a i l a b l e i n t h e p r e s e n t m a r k e t . M e t a l e n c l o s e d t y p e , p a d m o u n t e d t y p e , s t a c k - r a c k b a n k s a n d p o l e t i p m o u n t e d t y p e s a r c t h e m o s t c o m m o n t y p e i n u t i l i t y a p p l i c a t i o n s . M e t a l e n c l o s e d t y p e b a n k s s p e c i f i c a l l y m a d e t o r i n d o o r i n s t a l l a t i o n s . P a d 4 m o u n t e d c a p a c i t o r b a n k s a r c a l s o e n c l o s e d i n a m e t a l e n c l o s u r e a n d c o m m o n l y u s e d f o r a r e a s w h e r e a c c e s s i b l e t o p u b l i c . N o n n a l l y , m e t a l e n c l o s e d a n d p a d m o u n t e d u n i t s c o m e w i t h f a c t o r y a s s e m b l e d a n d t e s t e d h e n c e t h e i n s t a l l a t i o n i s v e r y e a s y . T h o s e b a n k s s i g n i f i c a n t l y r e d u c e u n n e c e s s a r y h u m a n i n t e r f e r e n c e s u c h a s t r e s p a s s i n g a n d t a m p e r i n g . T h e y d o n o t n e e d a f e n c e a r o u n d i t . H o w e v e r t h e i r i n i t i a l c o s t i s h i g h c o m p a r e d t o o t h e r t y p e s a n d o n l y a v a i l a b l e u p t o a c e r t a i n v o I t a g e l e v e l . F i x u r e 2 . 2 : T v p i c a l p a d m o u n t e d C a p a c i t o r h a n k S t a c k r a c k c a p a c i t o r b a n k s a r c c o m m o n l y u s e d i n t h e u t i l i t y s u b s t a t i o n s . T h e i n i t i a l c o s t o f t h e s e i s c o m p a r a t i v e l y l o w a n d a l l c o m p o n e n t s a r e v i s i b l e . T h e c o m p o n e n t s a r e e a s i l y r e p l a c e a b l e a n d a l s o e a s i l y e x p a n d a b l e . F i x u r e 2 . 3 : T v p i c a / s t a c k e d r a c k C a p a c i t o r h a n k T h e p o l e t i p m o u n t e d b a n k s a r e c o m m o n l y u s e d i n d i s t r i b u t i o n n e t w o r k s f o r i m p r o v i n g t h e v o l t a g e p r o f i l e i n d i s t r i b u t i o n l i n e s . T h o s e a r c a v a i l a b l e a s s m a l l e r b a n k s a n d e l i m i n a t e t h e n e e d t o r s p a c e . T h e m a i n t e n a n c e a n d c o m p o n e n t r e p l a c e m e n t i s l i t t l e d i f f i c u l t . 5 . / , ~-« . . . ,,~:;;;.. . . : : : : : J i l l / • . , I I I . . , . . , ; , , ~ . . . . . l \ ' : : I ; E f : J J . . . . . . . i J " " ""-i<-~ r t F i g u r e 2 . 4 : T v p i c a l p o l e t i p m 0 1 1 1 1 1 e d C ' a p a c i l o r h a n k 2 . 3 C o n t r o l l i n g p h i l o s o p h y T h e s w i t c h i n g o f t h e b r e a k e r s w i t c h e d c a p a c i t o r b a n k s i n u t i l i t y s u b s t a t i o n s d e p e n d s o n t h e l o c a l r e q u i r e m e n t s o f e a c h u t i l i t y . B a s i c n e e d t o r s u c h a c o n t r o l i s t o r e g u l a t e t h e b u s v o l t a g e , r e d u c e t h e l o s s e s i n l i n e s a n d t r a n s f o r m e r s a n d t o a v o i d s y s t e m c o n s t r a i n t s . D e p e n d i n g o n t h o s e , t h e c o n t r o l l i n g p a r a m e t e r m a y b e d i f f e r e n t , a n d m a y b e o n e o f s u c h a s v o l t a g e , V a r , t i m e , t e m p e r a t u r e o r p o w e r f a c t o r . S o m e o f t h e s e p a r a m e t e r s a r e d i r e c t l y r e p r e s e n t t h e s y s t e m p a r a m e t e r s b u t s o m e , t o r e x a m p l e p o w e r f a c t o r c a n b e u s e d a s a n i n d i r e c t m e a s u r e m e n t f o r v a r , l o s s e s e t c , . 2 . 3 . 1 . T e m p e r a t u r e c o n t r o l T h i s i s n o t a t r u e i n d i c a t o r o f t h e s y s t e m s t a t u s a n d a n i n d i r e c t m e a s u r e o n l y . T h e c o n t r o l e t l e c t i v e n e s s d e p e n d s o n h o w w e l l t h e l o a d c h a r a c t e r i s t i c s a r e k n o w n . N o t u s e f u l i n c a s e s w h e r e t h o s e c h a r a c t e r i s t i c s c h a n g e o f t e n . T e m p e r a t u r e c o n t r o l d o e s n o t r e q u i r e a n y c u r r e n t s e n s o r s . 2 . 3 . 2 . T i m e c o n t r o l S o m e w h a t b e t t e r p a r a m e t e r f o r c o n t r o l l i n g a n d h a s t o b e b a s e d o n l o a d c h a r a c t e r i s t i c s . E v e r c h a n g i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s y s t e m l o a d p r o f i l e s d o e s n o t a l l o w t h e o p t i m a l c o n t r o l l i n g w h e n t i m e b a s e d c o n t r o l i s u s e d . T i m e c o n t r o l d o e s n o t r e q u i r e a n y c u r r e n t s e n s o r s . B o t h t i m e a n d t e m p e r a t u r e c o n t r o l l i n g n e e d o n l y s i m p l e a n d i n e x p e n s i v e c o n t r o l l e r s . 2 . 3 . 3 . C u r r e n t c o n t r o l C u r r e n t c o n t r o l i s n o t a n e f f i c i e n t c o n t r o l b e c a u s e i t r e s p o n d s t o t o t a l l i n e c u r r e n t , a n d a s s u m p t i o n s m u s t b e m a d e a b o u t t h e l o a d p o w e r f a c t o r . C u r r e n t c o n t r o l s r e q u i r e c u r r e n t s e n s o r s . 2 . 3 . 4 . P o w e r f a c t o r c o n t r o l T h e p o w e r f a c t o r i s a n i n d i r e c t m e a s u r e o f t h e v a r l o a d o r t h e l i n e o r t r a n s f ( m n e r l o s s e s o f t h e s y s t e m a n d a l w a y s d e p e n d s o n t h e r e a l p o w e r a t t h e t i m e o f m e a s u r e m e n t . F o r 6 s a m e p o w e r f a c t o r , t h e a c t u a l a m o u n t o f v a r l o a d d e p e n d s o r c h a n g e s a c c o r d i n g t o t h e r e a l p o w e r . T h e s e m e a s u r e m e n t s r e q u i r e b o t h c u r r e n t a n d v o l t a g e s e n s o r s . G e n e r a l l y , p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n o r c o n t r o l i s a d v i s a b l e f o r b u l k c o n s u m e r l o a d s , t o a v o i d l o w l o a d p o w e r f a c t o r s w h i c h a r e p e n a l i z e d b y t h e u t i l i t y c o m p a n i e s . P o w e r f a c t o r i m p r o v e m e n t b y c a p a c i t o r b a n k s i n t h e s u b s t a t i o n d o c s n o t r e d u c e t h e d i s t r i b u t i o n l i n e l o s e s a n d n e i t h e r e l i m i n a t e s d i s t r i b u t i o n l i n e c o n s t r a i n t s . I t w i l l r e l e a s e t h e t r a n s t ( m n e r c a p a c i t i e s , r e d u c e s t r a n s m i s s i o n l i n e l o s s e s a n d i m p r o v e t h e v o l t a g e p r o f i l e . H o w e v e r p o w e r f a c t o r i s a n i n d i r e c t m e a s u r e t o r a l l t h e s e . T h e r e f o r e , p o w e r f a c t o r c o n t r o l l e d c a p a c i t o r b a n k s m a y n o t b e f u l l y u t i l i z e d i n m o s t o f t h e t i m e u n l e s s t h e s e t t i n g p a r a m e t e r s a r c c a r e f u l l y a s s e s s e d . W e h a v e n o t i c e d o c c a s i o n s w h e r e t h e c a p a c i t o r b a n k s k e p t u n c o n n e c t e d d u e t o p o w e r f a c t o r b e i n g w i t h i n l i m i t s w h i l e t h e l o a d s c o n s u m e r e a c t i v e p o w e r t h a n m i n i m u m s w i t c h a b l e s t e p s . S p e c i a l l y , d u r i n g l o w v o l t a g e p r o f i l e s , s i n c e t h e p o w e r f a c t o r d o e s n o t c o n s i d e r b u s v o l t a g e , t h e c a p a c i t o r s m a y b e k e p t u n c o n n e c t e d i f p o w e r f a c t o r i s w i t h i n t h e l i m i t s . T h i s m e a n s t h a t a s a r e s u l t o f t h e s w i t c h e d c a p a c i t o r s t h e y w i l l r e d u c e t r a n s m i s s i o n l i n e l o s s e s a n d i m p r o v e s t h e b u s v o I t a g e , b u t p o w e r f a c t o r i s n o t a m e a s u r e o f t h e n e e d f o r t h e a b o v e . S o , t o r a u t i l i t y s u b s t a t i o n , p o w e r f a c t o r c o r r e c t i o n i s n o t t h e b e s t c o n t r o l c r i t e r i a f o r s w i t c h i n g . T h e a b o v e w i l l b e e x p l a i n e d u s i n g s y s t e m d a t a i n a l a t e r c h a p t e r . 2 . 3 . 5 . V a r c o n t r o l V a r c o n t r o l i s t h e n a t u r a l m e a n s t o c o n t r o l c a p a c i t o r s b e c a u s e t h e l a t t e r a d d s a f i x e d a m o u n t o f l e a d i n g V a r t o t h e s y s t e m r e g a r d l e s s o f o t h e r c o n d i t i o n s , a n d l o s s r e d u c t i o n d e p e n d s o n l y o n r e a c t i v e c u r r e n t . S i n c e r e a c t i v e c u r r e n t a t a n y p o i n t a l o n g a f e e d e r i s a f f e c t e d b y d o w n s t r e a m c a p a c i t o r b a n k s , t h i s k i n d o f c o n t r o l i s s u s c e p t i b l e t o i n t e r a c t i o n w i t h d o w n s t r e a m b a n k s . I n a s y s t e m l i k e C E B , t h e r e a r e n o s w i t c h a b l c c a p a c i t o r b a n k s a l o n g t h e d i s t r i b u t i o n f e e d e r s o t h a t t h i s p r o b l e m w i l l n o t a r i s e . H o w e v e r , i n m u l t i p l e c a p a c i t o r f e e d e r s , t h e f u r t h e s t d o w n s t r e a m b a n k s s h o u l d g o o n - l i n e f i r s t a n d o f f - l i n e l a s t . V a r c o n t r o l s r e q u i r e c u r r e n t s e n s o r s a n d t y p i c a l l y c o s t l y . 2 . 3 . 6 . V o l t a g e c o n t r o l V o l t a g e c o n t r o l i s u s e d t o r e g u l a t e v o l t a g e p r o f i l e s o n t h e b u s o n w h i c h t h e c a p a c i t o r s a r e c o n n e c t e d t o . H o w e v e r , w h i l e d o i n g t h i s i t m a y n o t c o n s i d e r t h e r e d u c t i o n o f s y s t e m l o s s e s s i n c e l a g g i n g o r l e a d i n g l o w p o w e r f a c t o r s a l w a y s i n c r e a s e t h e c u r r e n t s t h r o u g h i t s c o m p o n e n t s . V o l t a g e c o n t r o l r e q u i r e s n o c u r r e n t s e n s o r s . C o n s i d e r i n g a b o v e p a r a m e t e r s f ( H s w i t c h i n g t h e c a p a c i t o r b a n k s , w e c a n d e f i n e t w o c o n c e p t s o f c o n t r o l p h i l o s o p h i e s . F i r s t i s s i n g l e v a r i a b l e s w i t c h i n g t h a t c o n s i d e r s o n l y o n e m e a s u r i n g p a r a m e t e r . S e c o n d c o n c e p t i s m u l t i v a r i a b l e a n d B o o l e a n s w i t c h i n g . I n t h e l a t t e r c a s e m u l t i p l e p a r a m e t e r s a r e m e a s u r e d a n d t h e d e c i s i o n f o r s w i t c h i n g i s d o n e d e p e n d i n g o n t h e o p t i m a l s i t u a t i o n c o n s i d e r i n g b o t h p a r a m e t e r s . T h e f a c t w e h a v e t o c o n s i d e r i s t h e c o s t o f t h e c o n t r a l l e r s . 2 . 4 C E B ' s P r e s e n t C o n f i g u r a t i o n C e y l o n E l e c t r i c i t y B o a r d h a s i n s t a l l e d n u m b e r o f b r e a k e r s w i t c h e d c a p a c i t o r b a n k s i n v a r i o u s G r i d s u b s t a t i o n s i n t h e s y s t e m . A l l o f s u c h c a p a c i t o r b a n k s a r c i n s t a l l e d a t t h e 3 3 k V l e v e l a n d t h e r e a r c n o c a p a c i t o r b a n k s a t t h e t r a n s m i s s i o n l e v e l . T h e r e a s o n f o r t h i s i s d u e t o l o w e r c o s t s 7 a t l o w v o l t a g e l e v e l s t h a n a t h i g h e r v o l t a g e l e v e l s . T h e s e l e c t i o n o f l o c a t i o n s h a s b e e n d o n e c o n s i d e r i n g t h e s y s t e m p l a n n i n g s t u d i e s d o n e b y C E B a n d c o n s i d e r i n g t h e v o l t a g e , M W a n d M v a r p r o f i l e s a t d i f f e r e n t l o c a t i o n s i n t h e s y s t e m . G e n e r a l l y , t h e b a n k s a r e e q u i p p e d w i t h t h e i n r u s h l i m i t i n g r e a c t o r s a s w e l l a s d e t u n i n g r e a c t o r s i n m o s t c a s e s . H o w e v e r t h e r e a r e b a n k s w i t h o u t t h o s e r e a c t o r s a s w e l l . T h e b a n k s w i t h d e t u n i n g r e a c t o r a r e c a l l e d a s t h e f i l t e r b a n k s b e c a u s e t h e y a r e m e a n t f o r e l i m i n a t i n g t h e s w i t c h i n g i n r u s h , r e d u c e r e s o n a n c e e f f e c t s a n d t o f i l t e r 5 t h h a r m o n i c s i n t h e s y s t e m l o a d s . T h e o t h e r b a n k s a r e s o m e t i m e s h a v i n g i n r u s h l i m i t i n g r e a c t o r s a n d s o m e t i m e s t h e r e a r c n o s u c h r e c t o r s . I n t h e p r e s e n t s y s t e m , t h e t y p i c a l s t e p s i z e o f e a c h b a n k i s 5 M v a r . T h i s m a y s l i g h t l y c h a n g e s w i t h t h e p r e s e n c e o f t h e r e a c t o r . T h e T o t a l c a p a c i t y i s c h a n g i n g f r o m I O M v a r t o 3 0 M v a r . I n P a n n i p i t i y a , t h e b a n k s i z e i s 1 0 0 M v a r a n d t h e r e f o r e 4 x 5 a n d 4 x 2 0 b a n k s a r e a v a i l a b l e . I n A t h u r u g i r i y a 2 x 1 0 M v a r b a n k s a r c a v a i l a b l e . T h e A p p e n d i ' C I ( a ) g i v e s t h e d e t a i l s o f c a p a c i t o r b a n k s a v a i l a b l e i n t h e C E B s y s t e m . C E B ' s g e n e r a l c o n c e p t i n f i x i n g t h e c a p a c i t o r b a n k s i s s u c h t h a t i t u s e s s y m m e t r i c a l b a n k s t o r e a c h b u s s e c t i o n i n t h e 3 3 k V b u s s e c t i o n s . E a c h b u s s e c t i o n h a s a n i n d i v i d u a l c o n t r o l l e r t o s w i t c h t h e p a r t i c u l a r b a n k . T h i s a r r a n g e m e n t h a s b e e n c h a n g e d i n s o m e o f t h e s u b s t a t i o n s l a t e r d u e t o n e w a d d i t i o n s o f t r a n s f o r m e r s . A p p e n d i x 1 ( b ) s h o w s t h e a r r a n g e m e n t o f c a p a c i t o r b a n k s i n P a n a d u a r a g r i d s u b s t a t i o n . A p p e n d i x I ( c ) s h o w s t h e C E B t r a n s m i s s i o n n e t w o r k w i t h t h e c o n n e c t e d c a p a c i t o r b a n k s . T h e f i g u r e 2 . 5 s h o w s o n e 5 M v a r s t a c k e d r a c k t y p e c a p a c i t o r b a n k a t P a n a d u r a G S S . F i x u r e 2 . 5 : 5 / v f m r s l a c k e d r a c k l r p e c a p a c i t o r h a n k - P a n a d u r a G r i d s u h s t a t i o n F o r s w i t c h i n g t h e c a p a c i t o r b a n k s , e a c h b u s s e c t i o n h a s a n i n d i v i d u a l c o n t r o l l e r . T h i s w o r k s a s a n i n d e p e n d e n t c o n t r o l l e r w h e n t h e b u s s e c t i o n i s o p e n a n d i f t h e b u s s e c t i o n i s i n O N p o s i t i o n , t h e s e t o f c o n t r o l l e r s a r e a r r a n g e d t o w o r k o n e a s a m a s t e r a n d t h e o t h e r a s a s l a v e . I n i n d e p e n d e n t o p e r a t i o n , t h e c o n t r o l l e r s w i t c h e s t h e b a n k s a s s i g n e d t o i t , t y p i c a l l y t w o . F i r s t i s a l w a y s t h e f i l t e r b a n k a n d c o m p e n s a t o r b a n k l a t e r . I n t h e m a s t e r s l a v e m o d e , t h e m a s t e r w i l l c o n t r o l a l l t h e b a n k s i f t h e c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t h e c o n t r o l l e r s i s e s t a b l i s h e d . I f n o t e a c h c o n t r o l l e r b e c o m e s i n d e p e n d e n t . I n m a s t e r s l a v e m o d e , t h e b a n k s a s s i g n e d t o s l a v e a r c i d e n t i f i e d b y t h e m a s t e r a n d t h o s e u n i t s a r e s w i t c h e d o n c e t h e m a s t e r ' s o w n b a n k s a r e s w i t c h e d O N . 8 T h e s w i t c h i n g c r i t e r i a u s e d i n C E B a r e t h e p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n . T h e c o n t r o l l e r e v a l u a t e s t h e p o w e r f a c t o r o f t h e 3 3 k V t r a n s f o r m e r i n c o m e r f e e d e r u s i n g v o l t a g e a n d c u r r e n t a n a l o g u e s i g n a l s a n d s w i t c h e s t h e f i r s t f i l t e r b a n k w h e n t h e p o w e r f a c t o r i s b e l o w a c e r t a i n s p e c i f i e d l i m i t . G e n e r a l l y , t h i s l i m i t i s 0 . 9 8 0 0 . T h e n e x t b a n k s a r e s w i t c h e d o n a s p e r t h e s a m e c o n d i t i o n c o n s i d e r i n g t h e c a l c u l a t e d p o w e r f a c t o r . S i n c e t h e r e a r c t w o t y p e s o f c o n t r o l l e r s i n C E B s y s t e m s w i t c h i n g o f f s c h e m e s i s d i f f e r e n t . O n e t y p e o f c o n t r o l l e r s w i t c h e s o f f t h e b a n k s w h e n t h e p o w e r f a c t o r b e c o m e s l e a d i n g 0 . 9 8 . T h e o t h e r t y p e d o e s n o t u s e p o w e r f a c t o r t o r s w i t c h i n g o f f I t c a l c u l a t e s t h e r e a c t i v e p o w e r c a l c u l a t e d w i t h p o w e r f a c t o r a n d t h e r e a l p o w e r a t t h e t i m e o f m e a s u r e m e n t a n d r e a c t i v e p o w e r w i t h t h e s e t p o w e r f a c t o r a n d r e a l p o w e r a t t h e t i m e o f m e a s u r e m e n t . I f t h e ( ( I + h y s t e r i s i s ) * d i f f e r e n c e ) i s g r e a t e r t h a n m i n i m u m s t e p o f t h e b a n k s , t h e n a b a n k i s s w i t c h e d o t l T h e r e f o r e i n t h i s k i n d o f c o n t r o l l e r s , t h e s w i t c h i n g o f f i s d e p e n d s o n a r e a c t i v e p o w e r l i m i t . D u r i n g a l l t h i s p e r i o d , t h e a u t o m a t i c v o l t a g e r e g u l a t o r o f t h e t r a n s f o r m e r s t a y s r e a c t i n g i n d e p e n d e n t l y t o a d j u s t t h e L V s i d e b u s v o l t a g e . T h e r e i s n o c o o r d i n a t i o n b e t w e e n t h e c a p b a n k c o n t r o l l e r a n d v o l t a g e r e g u l a t o r . 9 C h a p t e r 3 3 . P r o b l e m s D u e t o C a p a c i t o r b a n k s i n S u b s t a t i o n s A l t h o u g h t h e c a p a c i t o r b a n k s a r c u s e d b y m a n y o f t h e u t i l i t i e s i n t h e i r s u b s t a t i o n s f o r l o c a l r e q u i r e m e n t s s u c h a s v a r c o n t r o l , p o w e r f a c t o r c o n t r o l , o r v o l t a g e c o n t r o l , t h e p r e s e n c e o f s a m e c r e a t e s c o n s i d e r a b l e o p e r a t i o n a l d i f f i c u l t i e s i n t h e n e t w o r k . H o w e v e r t h o s e d i f f i c u l t i e s a r c n o t r e a s o n s f ( H a n y u t i l i t y t o r e f r a i n f r o m u s i n g t h e m b e c a u s e t h e i r a p p l i c a t i o n g i v e s m o r e b e n e f i t s t h a n t h o s e d i f f i c u l t i e s . A l t h o u g h , a c o m p l e t e r e m o v a l o f t h e m f r o m t h e n e t w o r k i s d i f f i c u l t , t h e r e a r c w a y s t o m i n i m i z e t h e m . T h e c o s t i n v o l v e d i n m i n i m i z i n g t h e m c a n b e j u s t i f i e d w i t h t h e s a v i n g s . S w i t c h i n g t r a n s i e n t s ( v o l t a g e & c u r r e n t ) , h a r m o n i c r e s o n a n c e a n d i n c r e a s i n g v o l t a g e d i s t o r t i o n a t t h e p o i n t t h e y a r e c o n n e c t e d , a r e t h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r s t o b e d i s c u s s e d [ 2 ] . S w i t c h i n g o f t h e c a p a c i t o r b a n k s i n t o a n d o u t o f t h e s y s t e m c r e a t e s h e a v y s w i t c h i n g t r a n s i e n t s . T h e i n h e r e n t q u a l i t y o f e n e r g y s t o r i n g i n t h e c a p a c i t o r s a n d i n d u c t o r s i s t h e m a i n r e a s o n c a u s i n g t h e o s c i l l a t i o n i n b o t h v o l t a g e a n d c u r r e n t s i n t h e s y s t e m . T h e o t h e r p r o b l e m s a r e c r e a t e d b y t h e h a r m o n i c s i n t h e s y s t e m l o a d s . T h e h a r m o n i c c u r r e n t s c o n t a i n i n g m u l t i p l e f r e q u e n c y c u r r e n t c o m p o n e n t s f o r c e t h e R L C n e t w o r k s t o r e s o n a t e a t c e r t a i n f r e q u e n c i e s c r e a t i n g u n u s u a l h i g h c u r r e n t s t h r o u g h i t s c o m p o n e n t s . V o l t a g e d i s t o r t i o n i s a n i m p a c t g o i n g t o g e t h e r w i t h t h e r e s o n a n c e . T h e h i g h c u r r e n t s d r a w n a t r e s o n a n c e c r e a t e h e a v i l y d i s t o r t e d v o l t a g e a t a l l l e v e l s i n t h e s y s t e m . E v e n f o r v e r y i n s i g n i f i c a n t h a r m o n i c c u r r e n t l e v e l s , t h e r e s u l t i n g d i s t o r t i o n i n t h e s y s t e m i s v e r y h i g h . D i s t o r t e d s y s t e m v o l t a g e s c r e a t e s e v e r e m a l f u n c t i o n a l i t i e s c a u s i n g a d v e r s e e f f e c t s a n d t h e r e f o r e , a r c n o t a c c e p t a b l e b y t h e s t a n d a r d s a n d r e g u l a t i o n s . 3 . 1 S w i t c h i n g i n r u s h S w i t c h i n g o f c a p a c i t o r s i n p o w e r n e t w o r k s t h a t c o n s i s t s o f c a p a c i t i v e , i n d u c t i v e a n d r e s i s t i v e c o m p o n e n t s c r e a t e s o s c i l l a t o r t r a n s i e n t s i n t h e s y s t e m . I n s u c h c a s e s , t h e r e d i s t r i b u t i o n o f e n e r g y a s s o c i a t e d w i t h c i r c u i t c o m p o n e n t s t a k e p l a c e t o m e e t n e w s y s t e m c o n d i t i o n s . S i n c e s u c h r e d i s t r i b u t i o n o f e n e r g y i n i n d u c t o r s a n d c a p a c i t o r s d o e s n o t h a p p e n i n s t a n t a n e o u s l y , t h i s w i l l l e a d t o o s c i l l a t o r y t r a n s i e n t s u n t i l t h e s i t u a t i o n d a m p s t o t h e s t e a d y c o n d i t i o n . C a p a c i t o r s s w i t c h i n g t r a n s i e n t s a r c e x p e r i e n c e d d u r i n g s i n g l e b a n k s w i t c h i n g ( e n c r g i z a t i o n i n r u s h ) , b a c k t o b a c k s w i t c h i n g a n d d u r i n g s w i t c h i n g o f f T h e t r a n s i e n t s a r e a l s o c a u s e d d u r i n g t h e f a u l t s i n o t h e r f e e d e r s w h i l e c a p a c i t o r s a r c i n s e r v i c e i n t h e s u b s t a t i o n s ( o u t r u s h t r a n s i e n t s ) . T h e p r e s e n c e o f s u c h t r a n s i e n t s w e r e s t u d i e d d u r i n g t h e s i m u l a t i o n s o f t h e m o d e l s d e v e l o p e d u s i n g P S C A D . W i t h t h e t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n f o r s i n g l e b a n k s w i t c h i n g c o n d i t i o n a s g i v e n b e l o w , a c c e p t a n c e o f d e v e l o p e d m o d e l f o r s u c h a t r a n s i e n t s t u d y c a n b e j u s t i f i e d . T h e f i g u r e 3 . 1 b e l o w s h o w s a s i m p l i f i e d m o d e l o f a s i n g l e b a n k c a p a c i t o r s w i t c h i n g w h e r e i t r e p r e s e n t s a n e q u i v a l e n t v o l t a g e s o u r c e a n d r e a c t a n c e . B y c o n s i d e r i n g t h e t y p i c a l c i r c u i t n o t a t i o n s , t h e a b o v e s i m p l i f i e d c i r c u i t w a s a n a l y z e d a s f o l l o w s [ 3 ] . 1 0 L s c 1 J V m " " ( C t + ¢ ) [ / • V c ( t ) ] : ( t ) F i g u r e : 3 . 1 ; " ' f o d e l / i n · a s i n g l e h a n k s H · i t c l z i n g A s s u m i n g t h a t X s c i s m u c h l e s s t h a n X c , t h e s t e a d y s t a t e v o l t a g e a c r o s s C c a n b e a p p r o x i m a t e d t o Y 1 1 1 s i n ( c o t + < D ) . B u t c a p a c i t o r v o l t a g e c a n n o t b e c h a n g e d i n s t a n t a n e o u s l y t h e r e f \ . 1 r e t h e r e m u s t b e a t r a n s i e n t o s c i l l a t i o n t e r m t o a d j u s t t h e i n i t i a l c o n d i t i o n v o l t a g e a c r o s s C . T h i s v o l t a g c a c r o s s C i s g i v e n a s Y c ( t ) = Y 1 1 1 S i n ( c o t + < D ) - ( Y m S i n < D ) C o s C 0 0 t T h e a s s o c i a t e d c u r r e n t w i l l b e I c ( t ) = c o C Y m C o s ( m t + < D ) + ( Y 1 1 1 Sin . : . : : w . c C L Q ) = c o 0 > T i m e ( S } - 1 0 - 2 0 - 3 0 - 4 0 - 5 0 V d t a ; j e t r a n s i e r t f o r r o o r a l b m k w t r o t w o t r a n s f o o r e r s a r e p a r a l l e l • R l A ( R l t o E ) 0 . 0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0 1 . 2 0 S t e a d y s t a t e v o l t a g e p e a k 1 . 4 0 F i J : u r e : 3 . 3 V o l ! a g e t r a n s i e n t - N o r m a l h a n k . \ \ \ ' i t c h i n g - P a n a d u r a G S S S i m u l a l i o n r e s u l t s T h e t i g u r c 3 . 3 s h o w s t h e v o l t a g e t r a n s i e n t d u r i n g t h e s a m e s i n g l e b a n k s w i t c h i n g i n s t a n c e a n d w e c a n s e e t h a t i t g o e s a b o u t t o t w o t i m e s t h e s t e a d y s t a t e v o l t a g e p e a k . l n g e n e r a l , t h e d e g r e e o f t h c t r a n s i e n t m a y r i s e e v e n u p t o 2 . 0 p . u i n v o l t a g e a n d l O p . u . i n t h e c u r r e n t [ 4 ] . T h e f r e q u e n c i e s o f t h e s e t r a n s i e n t s a r e i n t h e o r d e r o f 2 0 0 t o 8 0 0 H z . T h e e x t e n t o f t h e t r a n s i e n t d e p e n d s o n t h e f a u l t l e v e l o f t h e l o c a t i o n o f t h e c a p a c i t o r , s y s t e m i m p e d a n c e , c a p a c i t a n c e o f t h e c a p a c i t o r e t c . T h e s e c o n d i t i o n s a r e c l e a r l y v i s i b l e i n t h e s e l e c t e d s u b s t a t i o n . 1 2 I n t e r e s t i n g l y , t h e s w i t c h i n g o f t h e f i l t e r b a n k w i t h a c o m p a r a t i v e l y l a r g e r e a c t o r r e d u c e s t h e s e i m p a c t s . T h e f i g u r e s 3 . 4 & 3 . 5 s h o w t h e s w i t c h i n g t r a n s i e n t s o f f i l t e r b a n k s w i t c h i n g . 2 . 0 0 - 1 . f i l - 1 . 0 0 - ~ - 1 . 0 0 - - 1 . f i l - - 2 . 0 0 - T l ! l l l ( S ) 0 2 0 SN~cting e t r r o o t f e r F i t e r b a i l w t m t w o t r a l S f C l ! T T H S a r e p a - a l a 0 . 4 0 0 . 0 0 0 . 8 0 1 . 0 0 1 2 0 1 . 4 0 F i K u r c : 3 . 4 I n r u s h c u r r e n t i n j i l t e r h a n k s 1 r i t c h i n g - P a n a d u r a C S S - S i m u l a t i o n r e s u l t s > " " " w . . < : : 0 . . Q ) 0 > " ' 0 > V o l t a g e t r a n s i e n t f o r R t t e r b a n k w h e n t w o t r a n s f o n r e r s a r e p a r a D e ! 5 0 _ • A 1 A ( A l t o E ) 4 0 3 0 2 0 1 0 0 l\lllllll\l\lllllllll!lllllllllll\llllllll~lllllllll\lllllllllll\llllllllllllllllll~lllllllll\lllllllllll\lllllllll',~lllllllll\lllllllll\1\11111111 - 1 0 - 2 0 - 3 0 - 4 0 - 5 0 l i r r e 0 . 0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0 1 . 2 0 1 . 4 0 ( S ) F i K u r c : 3 . 5 V o l t a g e t r a n s i e n t i n / i l l e r h a n k . \ H i t c h i n g - P a n a d u r a C S S - S i m u l a t i o n r e s u l t s T h e a b o v e f i g u r e s i n d i c a t e t h a t t h e r i s e i n v o l t a g e a n d c u r r e n t a r e c o n s i d e r a b l y r e d u c e d d u e t o t h e l a r g e i n d u c t o r . T h i s a g a i n r a i s e s a q u e s t i o n t o t h i n k a b o u t t h e s u i t a b i l i t y o f t h e i n r u s h r e a c t o r i n t h e n o r m a l b a n k . H o w e v e r C E B h a s a p r a c t i c e t o f i r s t s w i t c h t h e f i l t e r b a n k s s o t h a t t h e i m p a c t s a r c l e s s . B a c k t o b a c k s w i t c h i n g i s t h e i n c i d e n t w h e r e a c a p a c i t o r b a n k i s e n e r g i z e d w i t h a l r e a d y e n e r g i z e d c a p a c i t o r b a n k . T h e a b o v e m e n t i o n e d p r o b l e m o f h i g h v a l u e d h i g h f r e q u e n c y i n r u s h c u r r e n t a n d o v e r v o l t a g e s i s m a d e m o r e s e v e r e b y t h e p r e s e n c e o f a l r e a d y e n e r g i z e d p a r a l l e l b a n k s . T h e s i m i l a r c o n d i t i o n s a r c m o d e l l e d a n d s i m u l a t e d i n t h e P S C A D m o d e l a n d r e s u l t s a r e s h o w n i n f i g u r e s 3 . 6 a n d 3 . 7 1 3 B a c k t o B a c k S . V i t c h n g r u r r a : t f c r n c r r r a l b a l k w h e n t w o t r n f O O T B " s a - e p a - a l a ~ T i m e 0 . 0 0 0 . 1 0 0 . 2 0 0 . 3 0 0 . 4 0 O . ! : l l 0 . 6 0 0 . 7 0 0 . 6 0 ( S ) F i g u r e : 3 . 6 I n r u s h c u r r e n t i n h a c k t o h a c k s~ritching- P a n a d u r a G S S - S i m u l a t i o n r e s u l t s > . > < l l ; l . . c C l . . < l . l 0 > ~ 0 > T i m e ( S ) B : l c k t o B : l c k s w t t c h i n g V d t c g e t r a l S i e n t f o r n c r r r a l b a n k w h e l t w o t r m s f c r r r e r s a e ~lei I • A l A ( A l t o § 5 0 - 4 0 3 0 2 0 1 0 0 - 1 0 - 2 0 - 3 0 - 4 0 - 5 0 0 . 0 0 0 . 1 0 0 . 2 0 0 . 3 0 0 . 4 0 0 . 5 0 0 . 6 0 0 . 7 0 0 . 0 0 F i g u r e : 3 . 7 V o l t a g e t m n . 1 i c n 1 . 1 i n h a c k t o h a c k . \ · \ \ i t c h i n g - P a n a d u m G S S - S i m u l a t i o n r e s u l t s A l l t h e s e t r a n s i e n t s w i t h h i g h a m p l i t u d e s a n d f r e q u e n c i e s a d v e r s e l y a f f e c t t h e l i f e o f t h e b r e a k e r s a n d c a p a c i t o r s . T h e s h o r t t i m e r a t i n g o f b r e a k e r a s w e J I a s t h e c a p a c i t o r m u s t b e s u f f i c i e n t t o w i t h s t a n d t h i s h i g h f r e q u e n c y i n r u s h c u r r e n t w h i c h m a y l a s t t o r s e v e r a l a . c . c y c l e . H i g h f r e q u e n c y c u r r e n t f l o w i n c a p a c i t o r c a u s e s c o n s i d e r a b l e t h e r m a l o v e r l o a d i n g i n t h e c a p a c i t o r s . A l s o , a n e x a m i n a t i o n o f t h e v o l t a g e e q u a t i o n w i l l s h o w t h a t , i n t h e e x t r e m e c a s e o f v o l t a g e m a x i m u m s w i t c h i n g , t h e i n s t a n t a n e o u s v o l t a g e o f t h e c a p a c i t o r m a y r e a c h a m a x i m u m o f 2 x V m i n t h e f i r s t f e w a . c c y c l e s . T h i s w i l l l e a d t o s e v e r e s t r a i n o n t h e c a p a c i t o r d i e l e c t r i c l e a d i n g t o a l o s s o f l i t e o f t h e c a p a c i t o r . T h e s w i t c h i n g t r a n s i e n t s a l s o c a n i n t e r f e r e i n t h e o t h e r s p a r t s o f t h e n e t w o r k a n d m a y c a u s e i n s u l a t i o n d a m a g e s , e q u i p m e n t d a m a g e s , m a l t r i p p i n g o f p r o t e c t i o n r e l a y s , m e t e r i n g e r r o r s , t r i p p i n g o f e q u i p m e n t e t c . T h e s w i t c h i n g o f f t r a n s i e n t s , s p e c i a J i y t h e v o l t a g e s a c r o s s t h e b r e a k e r t i p s a l s o h a r m f u l t o t h e b r e a k e r s a n d c a p a c i t o r s . T h e P S C A D m o d e l w a s r u n t o s e e t h e s e s e f f e c t s a s w e l l a n d t h e f i g u r e 3 . 8 i n d i c a t e s h o w t h e v o l t a g e b e t w e e n b r e a k e r t i p s b e h a v e s d u r i n g t h e c a p a c i t o r s w i t c h i n g o f f 1 4 > - ' > < . T r C l l S i e n t r f ! m . l f : J Y v o l t a g e a c r o s s b r e a l < f f t i l l ' 6 0 - • V d t a q e A c r o s s O r c u t B r e a k s " 4 0 2 0 0 I I I I l l l l l l l l l l l l l l l l l \ 1 1 / l l l l l l l l l l l l l l l l l l l / l l l l l l ' t l l l - a > - 4 0 - 6 0 T i m e ( S ) 1 . 0 0 2 . 0 0 2 . 1 0 2 . a l 2 . 3 0 2 . 4 0 2 . ! X > F i x u r e : 3 . 8 l ' o l t a g e t r a n s i e n t s a c r o s s C B d u r i n g h a n k o p e n i n g - P a n a d u r a G S ' S - S i m u l a t i o n r e s u l t s H i g h f r e q u e n c y t r a n s i e n t s o c c u r d u r i n g t h e s w i t c h i n g c a u s e s p r o b l e m s t o r c i r c u i t b r e a k e r s . S p e c i a l l y , S F 6 c i r c u i t b r e a k e r s h a v e c o n s i d e r a b l e i m p a c t d u e t o t h i s . T h e n , d u r i n g c a p a c i t i v e s w i t c h i n g , h i g h v o l t a g e p o s s i b l e u p t o 2 . 0 p . u m a y a p p e a r b e t w e e n t h e p o l e t i p s o f t h e c i r c u i t b r e a k e r . T h i s m a y c a u s e r e s t r i k e i f t h e b r e a k e r c a n n o t b a r e s u c h a h i g h t r a n s i e n t r e c o v e r y v o l t a g e . A l l t h e s e e f f e c t s i n t r a n s i e n t s s u g g e s t t h a t t h e r e g u l a r o r f r e q u e n t s w i t c h i n g o f c a p a c i t o r b a n k s i s a p r o b l e m t o t h e n e t w o r k . I n C E B s y s t e m , i n s o m e o f t h c b a n k s , i n r u s h l i m i t i n g r e a c t o r s a r c f i x e d b u t i n s o m e c a s e s i t i s n o t a v a i l a b l e . T h e r e f o r e , i t i s b e t t e r i f t h e n e t w o r k c a n b e o p e r a t e d w i t h m i n i m u m s w i t c h i n g o p e r a t i o n s o f t h e c a p a c i t o r b a n k s . 3 . 2 H a r m o n i c r e s o n a n c e P r e s e n c e o f n o n - l i n e a r l o a d t h a t t a k e s n o n - s i n u s o i d a l c u r r e n t f r o m a s i n u s o i d a l s u p p l y v o l t a g e L T e a t e s m u l t i p l e f r e q u e n c y c u r r e n t c o m p o n e n t s i n t h e s y s t e m l o a d s . H e n c e , t h e p o w e r n e t w o r k c u r r e n t s c a n c o n t a i n h a r m o n i c s i f t h e r e a r e n o n l i n e a r l o a d s . L o a d s l i k e s a t u r a t e d t r a n s f o r m e r s a n d m a c h i n e s , w e l d i n g u n i t s , a r c f u r n a c e s , r e c t i f i e r a n d i n v e r t e r u n i t s , b a t t e r y c h a r g i n g e q u i p m e n t , t h y r i s t o r c o n t r o l l e d p o w e r c o n v e r t e r s a n d m o t o r c o n t r o l e q u i p m e n t , s t a t i c V A R c o m p e n s a t o r s e t c . a r c n o n l i n e a r a n d i n t r o d u c e h a n n o n i c c u r r e n t s i n t o t h e d i s t r i b u t i o n n e t w o r k a n d e l s e w h e r e . T h e s e h a r m o n i c c u r r e n t s f l o w i n g i n t h e l i n e i m p e d a n c e p r o d u c e s h a r m o n i c v o l t a g e s a l o n g w i t h t h e f u n d a m e n t a l f r e q u e n c y v o l t a g e a t a l l p o i n t s i n t h e s y s t e m . T h e e f f e c t s d u e t o t o o t h r i p p l e i n g e n e r a t i o n & m a c h i n e s , v a r i a t i o n i n a i r g a p r e l u c t a n c e i n a s y n c h r o n o u s m a c h i n e , n o n - s i n u s o i d a l f l u x d i s t r i b u t i o n i n a g e n e r a t o r , m a g n e t i z i n g i n r u s h o f t r a n s f o r m e r s e t c . a l s o c r e a t e h a r m o n i c v o l t a g e s i n t h e s y s t e m [ 5 ] [ 6 ] . I r r e s p e c t i v e t o t h e r e a s o n s t o r t h e m t o b e p r e s e n t , w h e n t h e y a r e c l o s e o r e q u a l t o t h e o r d e r o f t h e r e s o n a n t t l - e q u e n c y o f t h e n e t w o r k , t h e n l a r g e h a r m o n i c c u r r e n t s m a y b e c i r c u l a t e d b e t w e e n t h e s u p p l y a n d t h e c a p a c i t o r e q u i p m e n t . T h e s e c u r r e n t s a s s a m e a s s w i t c h i n g t r a n s i e n t s w i l l d o t h e s a m e a d v e r s e e f f e c t s t o t h e e q u i p m e n t . T h e f i g u r e 3 . 9 s h o w s a t y p i c a l f r e q u e n c y s c a n p l o t o b t a i n e d b y t h e P S C A D m o d e l r u n f o r t w o d i t l e r e n t c a p b a n k t r a n s f o r m e r c o n f i g u r a t i o n s i n P a n a d u r a s u b s t a t i o n . 1 5 G O " 0 ' O n e t f w i t h o n e c a p b a n k I 3 0 • - I :~ _ _ _ _ ) / ~ . u ' : . c ~ 2 0 c . 2 t f s ~itl.:on~ c a p b~nk - " 1 0 5 0 2 5 0 4 5 0 6 5 0 8 5 0 1 0 5 0 1 2 5 0 1 4 5 0 1 6 5 0 1 8 5 0 2 0 5 0 2 2 5 0 2 4 5 0 F r e q u e n c y ( H z ) F i x u r e : 3 . 9 F r e q u e n c y s c a n o h t a i n c d f r o m P S C A D m o d c l / ! J r p a n a d u r a G S S T h e f i g u r e c l e a r l y s h o w s t w o d i s t i n c t f r e q u e n c i e s w h e r e o n e s h o w s v e r y h i g h i m p e d a n c e a n d t h e o t h e r l i k e s h o r t c i r c u i t . M o s t s y s t e m l o a d s h a v e h a r m o n i c s c l o s e r t o t h o s e f r e q u e n c i e s . 3 . 3 V o l t a g e d i s t o r t i o n T h e o t h e r s e v e r e p r o b l e m d u e t o t h e s e h a r m o n i c s i s t h e v o l t a g e d i s t o r t i o n a t t h e p o i n t w h e r e t h e c a p a c i t o r s a r c c o n n e c t e d . A s i n f i g u r e 3 . 9 a t t h e f r e q u e n c i e s a t w h i c h h i g h i m p e d a n c e s a r e t ( m n e d , v e r y s m a l l e r h a r m o n i c c u r r e n t c a n i n t r o d u c e a h i g h h a r m o n i c v o l t a g e . T h e r e s u l t i s s u c h t h a t i t d i s t o r t s t h e s y s t e m v o l t a g e a t t h e p o i n t o f c a p a c i t o r c o n n e c t i o n . V o l t a g e d i s t o r t i o n b e y o n d c r i t i c a l l i m i t s w i l l c r e a t e u n n e c e s s a r y m a l f u n t i o n s i n t h e s y s t e m . W h e r e t h e c a p a c i t o r s a r e c o n c e m e d , t h e h i g h v o l t a g e h a r m o n i c s o v e r s t r e s s t h e i n s u l a t i o n o f c a p a c i t o r s a n d m a y c a u s e e v e n b l o w i n g t h e m . T o a v o i d s u c h o c c u r r e n c e s w h e n i n s t a l l i n g c a p a c i t o r b a n k s i n s u b s t a t i o n s , t h e u t i l i t y h a s t o i n v e s t o n t h e d e t u n i n g r e a c t o r s a s w e l l . T h e s e l e c t i o n o f t h o s e r e a c t o r s s h o u l d b e d o n e f o l l o w i n g a s t u d y o f t h e r e a l s y s t e m . T h e f i g u r e 3 . 1 0 s h o w s a n e x a m p l e t o r m e a s u r e d d i s t o r t i o n l e v e l s a t P a n a d u r a G S S t o r s t a t i o n m a x i m u m l o a d w i t h a l l b a n k s a r e i n O N p o s i t i o n , u n d e r w o r s t h a r m o n i c l e v e l c o n t e n t o f t h e s u b s t a t i o n ( F o r a r o u n d 1 6 % T H O ) . T h e i n i t i a l h i g h d i s t o r t i o n i s d u e t o v o l t a g e s o u r c e t i m e c o n s t a n t i n t h e s i m u l a t i o n a n d n o n e e d t o c o n s i d e r . 2 0 . 0 , c 0 t 0 1 1 5 0 Q l " " " ' c Q ) : : : ! Q ) [ ] _ 0 . 0 T 1 m e 0 0 0 0 ( S ) " R p h a s e I I I ' ' I I ' 1 \ \ . . . . . ~. l ' . , , 0 0 5 0 ~-. 0 . 1 0 0 V o t t a g e D i s t o r t i o n f f i 3 3 k V B u s Y p h a s e • B p h a s e //·--,~--•~r~~----·- ( 0 . 1 5 0 0 . 2 0 0 I ] 2 5 0 0 . 3 0 0 0 . 3 5 0 0 . 4 0 0 . . F i g u r e : 3 . 1 0 V o l t a g e d i s t o r t i o n a / 1 6 ' ! o 1 1 1 m a / m a x i m u m 1 1 \ ' e r a g e l o a d a n d H i t h a l l h a n k s i n O N p o s i t i o n 1 6 C h a p t e r 4 4 . C a s e S t u d y f o r P a n a d u a r a S u b s t a t i o n A d e t a i l e d s t u d y o n t h e r e a l s y s t e m b e h a v i o u r i s a n i m p o r t a n t n e c e s s i t y , n o t o n l y i n d e c i d i n g a p o l i c y t o s w i t c h t h e c a p a c i t o r b a n k s i n a s y s t e m b u t a l s o t o e v a l u a t e a n d e x i s t i n g s u c h c r i t e r i a . H o w e v e r , s t u d y i n g t h e t o t a l s y s t e m i s p r a c t i c a l l y i m p o s s i b l e i n a l i v e s y s t e m . T h e r e a r e l o t s o f o p e r a t i o n a l d i f f i c u l t i e s f o r p r e c i s e d a t a c o l l e c t i o n a n d m e a s u r e m e n t s i n a n o p e r a t i n g s y s t e m . H o w e v e r , a c a s e s t u d y i s a s u f f i c i e n t a n d s a t i s f a c t o r y s o l u t i o n f o r a r e s e a r c h l i k e t h i s . S u c h a s a m p l e s t u d y h a s t o b e s e l e c t e d t o r e p r e s e n t t h e t o t a l s y s t e m a s a w h o l e . O n t h e o t h e r h a n d , t h e d u r a t i o n d u r i n g w h i c h t h e d a t a c o l l e c t i o n a n d m e a s u r e m e n t s i s d o n e , s h a l l c o v e r a s u b s t a n t i a l d u r a t i o n t o r e p r e s e n t t h e a c t u a l s y s t e m v a r i a t i o n s . T h e g e n e r a l p r a c t i c e o f s u c h a s t u d y i s t o h a v e o n e w e e k d u r a t i o n . C o n s i d e r i n g t h e d a t a a v a i l a b l e i n t h e s y s t e m c o n t r o l c e n t r e o f C E B , a n d t a k i n g t h e f a c t o f l o c a t i n g a m i d s t b a l a n c e d d o m e s t i c a n d i n d u s t r i a l l o a d a r e a , P a n a d u r a g r i d s u b s t a t i o n w a s s e l e c t e d a s a p i l o t s t a t i o n a n d t h e r e s e a r c h w a s b a s e d o n t h e f i n d i n g s f o r t h e s e l e c t e d s u b s t a t i o n . F a c t o r s l i k e c o n v e n i e n c e i n f i x i n g e q u i p m e n t , f l e x i b i l i t i e s i n s u p e r v i s i o n e t c , m a d e t h e s e l e c t i o n f u r t h e r e a s y . T h e l o a d c u r v e s b o t h r e a l a n d r e a c t i v e , w e r e c o m p a r e d w i t h t h e s y s t e m b e h a v i o u r a n d f o u n d s a t i s f a c t o r i l y m a t c h i n g a n d r e p r e s e n t i n g t h e s y s t e m a s a w h o l e . 4 . 1 S u b s t a t i o n d e t a i l s - 2 x 3 1 . 5 t r a n s f o r m e r s S u b s t a t i o n c a p a c i t y I n c o m i n g f e e d e r s - C o n n e c t e d t o P a n n i p i t i y a M a t u g a m a l i n e s a s a N o o f f e e d e r s T c o n n e c t i o n I D o u b l e c i r c u i t c o n n e c t i o n - 6 N o o f c a p a c i t o r b a n k s - 4 x 5 M v a r M a x i m u m a v e r a g e n i g h t p e a k - 4 6 M W + 2 7 M v a r M i n i m u m a v e r a g e l o a d - 1 9 M W + 1 2 M v a r 4 . 2 M e a s u r e m e n t s & C o l l e c t i o n o f s u b s t a t i o n d a t a T w o o n l i n e d a t a l o g g e r s w e r e u s e d f o r r e c o r d i n g d a t a , o n e a t 3 3 k V v o l t a g e l e v e l a n d o t h e r a t 1 3 2 k V l e v e l . F o l l o w i n g i n p u t s w e r e c o n n e c t e d a n d r e c o r d e d , f i r s t l y f o r 8 d a y s c y c l e w i t h o u t c o n n e c t i n g t h e c a p a c i t o r b a n k s . T h e r e c o r d e d d a t a i s a s p e r t h e f o r m a t g i v e n i n A p p e n d i x 2 ( a ) . 3 3 k V s i d e m e a s u r e m e n t s - M W a n d M v a r - 3 3 k V b u s v o l t a g e - P o w e r f a c t o r a t 3 3 k V i n c o m e r - T r a n s f o r m e r 1 - T a p p o s i t i o n o f o n l o a d t a p c h a n g e r - t r a n s f o r m e r 1 - L o a d s i d e h a r m o n i c s 1 3 2 k V s i d e m e a s u r e m e n t s - M W & M v a r - P o w e r F a c t o r a t 1 3 2 k V b u s b a r - 1 3 2 k V b u s v o l t a g e 1 7 M e a s u r e d d a t a w a s f e d a n d s i m u l a t e d t o a m o d e l o f t h e s u b s t a t i o n d e v e l o p e d w i t h P S C A D w h i c h i s t h e s i m u l a t i o n s o f t w a r e u s e d f o r t h e n e t w o r k s i m u l a t i o n s . F o l l o w i n g t h e r e s u l t s o f t h e s e s i m u l a t i o n s , t h e s a m e m e a s u r e m e n t s w e r e d o n e w i t h a l l f o u r c a p a c i t o r b a n k s f o r c i b l y c o n n e c t e d t o t h e s y s t e m . 4 . 3 M e a s u r i n g d e v i c e s a n d d a t a l o g g e r s T h e f o l l o w i n g s t a n d a r d d a t a l o g g i n g e q u i p m e n t w i t h t h e i r s e n s i n g e q u i p m e n t w e r e u s e d i n m e a s u r i n g a n d r e c o r d i n g t h e d a t a . • L E M Q w a v e P r i m i u m - p o w e r q u a l i t y A n a l i z e r • E l l i t e 4 - P h o l y p h a s e p o w e r m e t e r F i g u r e 4 . 1 a n d 4 . 2 s h o w s t h e e q u i p m e n t a n d t h e i r s e n s i n g d e v i c e s u s e d f o r t h e d a t a l o g g i n g a n d r e c o r d i n g . 4 . 1 ( a ) B e n a n a l y z e r c o n n e c t e d f o r 3 3 k V m e a s u r e m e n t s 4 . 1 ( c ) S e n s i n g e q u i p m e n t 4 . 1 ( b ) A n a l y z e r c o n n e c t e d f o r 1 3 2 k V m e a s u r e m e n t s F i g u r e : 4 . 1 D a t a r e c o r d i n g e q u i p m e n t 1 8 l i B R A R Y U l l V E R S I T Y O F M O R A T U W A . S f U l A N K A M O R A T U W A F i g u r e : 4 . 2 S e n s i n g e q u i p m e n t ( C o n t d ) 4 . 4 B e h a v i o u r o f t h e p o w e r f a c t o r i n t h e s y s t e m T h e f i g u r e s 4 . 3 ( a ) a n d 4 . 3 ( b ) s h o w t h e p a t t e r n o f t h e p o w e r f a c t o r i n t h e s u b s t a t i o n l o a d . I t s h o w s a r e g u l a r d a i l y p a t t e r n w i t h t w o p e a k s . O n e p e a k c a n b e o b s e r v e d a r o u n d 6 . 0 0 h r s i n t h e m o r n i n g , d u r i n g t h e m o r n i n g l o a d p e a k . T h e s e c o n d p e a k i s d u r i n g t h e n i g h t p e a k t i m e . . . . 0 u " ' u . . . . . C l l ~ 0 Q . 1 . 0 0 0 0 0 . 9 5 0 0 0 . 9 0 0 0 0 . 8 5 0 0 0 . 8 0 0 0 0 7 5 0 0 P o w e r f a c t o r - P a n a d u a r a G S S ( 2 0 t h t o 2 8 t h J a n 2 0 0 9 ) M e a s u r e d a t 3 3 k V b u s a n d 1 3 2 k V b u s 2 0 . 0 1 2 0 0 9 2 1 . 0 1 2 0 0 9 2 2 . 0 1 2 0 0 9 2 2 . 0 1 2 0 0 9 2 3 . 0 1 2 0 0 9 2 4 . 0 1 2 0 0 9 2 5 . 0 1 2 0 0 9 2 5 . 0 1 2 0 0 9 2 6 . 0 1 2 0 0 9 2 7 . 0 1 2 0 0 9 2 7 . 0 1 2 0 0 9 2 1 : 3 0 : 0 0 1 4 : 1 0 : 0 0 0 6 : 5 0 : 0 0 2 3 : 3 0 : 0 0 1 6 : 1 0 : 0 0 0 8 : 5 0 : 0 0 0 1 : 3 0 : 0 0 1 8 : 1 0 : 0 0 1 0 : 5 0 : 0 0 0 3 : 3 0 : 0 0 2 0 : 1 0 : 0 0 T i m e o f t h e d a y F i g u r e : 4 . 3 ( a ) P a t t e r n o f t h e p o w e r f a c t o r m e a s u r e d a t 3 3 k v & 1 3 2 k V l e v e l s o v e r t o t a l m e a s u r e m e n t p e r i o d 9 3 9 4 8 - - P F a t 3 3 b u s - - P F a t 1 3 2 b u s 1 9 1 . 0 0 0 0 O . Q S O O ~ 0 . 9 0 0 0 J 0 . 8 5 0 0 0 . 6 0 0 0 0 . 7 5 0 0 v 1- - - , r 1 / ~ / r - - - 1 ' - - 1- P o w e r f a c t o r - P a n a d u a r a G S S ( 2 1 s t J a n 2 0 0 9 ) M e a s u r e d a t 3 3 k V b u s a n d 1 3 2 k V b u s I! 1 \ v 1 \ f \ - i\ i \ r r v J f - - 1 ~ - ~ / v - ' v v , - - -~ , - ' \ . . . 1 ~ - - - ~ [ \ . ) - 1 \ ' \ . . . i ) ' f - - c - - o o o 1 0 0 z o o 3 0 0 4 0 0 s o o e o o 1 0 0 s o o g o o 1 0 . 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 1 3 0 0 1 4 0 0 1 5 0 0 H 5 0 0 1 7 0 0 1 8 0 o 1 1 i l 0 0 2 0 o o 2 1 0 0 2 2 0 0 2 3 0 0 T i m e - P F a t 3 3 b u s - P F a t 1 3 2 b u s F i g u r e : 4 . 3 ( b ) P a t t e r n o f t h e p o w e r f a c t o r m e a s u r e d a t 3 3 k v & 1 3 2 k V l e v e l s o n 2 l s' J a n u a r y 2 0 0 9 T h e p o w e r f a c t o r i m p r o v e s d u r i n g t h e s e t w o t i m e s l o t s b e c a u s e t h e l o a d r i s e s a r e m a i n l y d u e t o l i g h t i n g l o a d s . T h i s c a n b e f u r t h e r c l a r i f i e d b y o b s e r v i n g t h e r e a l a n d r e a c t i v e p o w e r c o n s u m p t i o n s . O b v i o u s l y , d u r i n g t h e s e p e r i o d s , t h e r e m u s t b e a v o l t a g e d r o p d u e t o r i s e i n l o a d s . T h e f i g u r e s 4 . 4 ( a ) a n d 4 . 4 ( b ) s h o w s t h i s c l e a r l y . W e c a n n o t s e e s u c h a d r o p i n 3 3 k V v o l t a g e l e v e l b e c a u s e o f t h e A V R w h i c h r e g u l a t e s t h e s e c o n d a r y s i d e v o l t a g e . . , c , c : . . . , I l l . . . r : : . c . . C o m p a r i s o n o f 1 3 2 k V V o l t a g e & P h a s e a n g l e m e a s u r e d a t 3 3 b u s 2 0 . 0 0 1 5 . 0 0 7 9 . 0 0 1 0 . 0 0 7 7 . 0 0 5 . 0 0 0 . 0 0 7 5 . 0 0 - 5 . 0 0 - 1 0 . 0 0 7 3 . 0 0 - 1 5 . 0 0 - 2 0 . 0 0 , • • v v - 2 5 . 0 0 6 9 . 0 0 - 3 0 . 0 0 - 3 5 . 0 0 6 7 . 0 0 - 4 0 . 0 0 - 4 5 . 0 0 6 5 . 0 0 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 6 . 0 1 . 2 0 0 9 2 7 . 0 1 . 2 0 0 9 2 7 . 0 1 . 2 0 0 9 0 0 : 0 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 0 9 : 2 0 : 0 0 0 2 : 0 0 : 0 0 1 8 : 4 0 : 0 0 1 1 : 2 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 2 0 : 4 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 2 2 : 4 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - P F a t 3 3 b u s ( n o C a p s ) - - - 1 3 2 k V V o l t a g e w i t h o u t c a p s - - N o m i n a l 1 3 2 V o l t a g e F i g u r e : 4 . 4 ( a ) C o m p a r i s o n o f 1 3 2 k V v o l t a g e a n d p o w e r f a c t o r o v e r t o t a l m e a s u r e m e n t p e r i o d ~ . , C l . ' ! 0 > 2 0 2 0 . 0 0 1 5 . 0 0 1 0 . 0 0 5 . 0 0 0 . 0 0 - 5 . 0 0 . ! ~ - 1 0 . 0 0 l - 1 5 . 0 0 - 2 0 . 0 0 - 2 5 . 0 0 - 3 0 . 0 0 - 3 5 . 0 0 - 4 0 . 0 0 - 4 5 . 0 0 C o m p a r i s o n o f 1 3 2 k V V o l t a g e & P h a s e a n g l e m e a s u r e d a t 3 3 b u s o n 2 1 s t J a n 2 0 0 9 7 9 . 0 0 7 7 . 0 0 7 5 . 0 0 7 3 . 0 0 7 1 . 0 0 6 9 . 0 0 6 7 . 0 0 +-----~------+-----~------+-----~------+------+------+------+------+------+------+65.00 0 . 0 0 2 . 0 0 4 . 0 0 6 . 0 0 8 . 0 0 1 0 . 0 0 1 2 . 0 0 1 4 . 0 0 1 6 . 0 0 1 8 . 0 0 2 0 . 0 0 2 2 . 0 0 T i m e o f D a y - - P F a t 3 3 b u s ( n o C a p s ) - - 1 3 2 k V V o l t a g e w i t h o u t c a p s - - N o m i n a l 1 3 2 V o l t a g e F i g u r e : 4 . 4 ( b ) C o m p a r i s o n o f 1 3 2 k V v o l t a g e a n d p o w e r f a c t o r o n 2 1 s t J a n u a r y 2 0 0 9 [ ~ J A s t h e f i g u r e s 4 . 4 ( a ) & 4 . 4 ( b ) s u g g e s t , t h e v o l t a g e d r o p s d u r i n g d a y t i m e i s m a i n l y d u e t o h e a v y r e a c t i v e l o a d a n d d u e t o l i g h t i n g l o a d d u r i n g n i g h t a n d m o r n i n g . F o r a s w i t c h i n g c r i t e r i a b a s e d o n p o w e r f a c t o r , c o n t r a d i c t o r i l y p o w e r f a c t o r g o e s h i g h d u r i n g n i g h t a n d m o r n i n g p e a k s c a u s i n g t e n d e n c y t o s w i t c h o f f t h e c a p a c i t o r s b u t b u s v o l t a g e g o e s d o w n . D u e t o t h i s , w e m a y d e l i b e r a t e l y i g n o r e a p o s s i b i l i t y o f i m p r o v i n g b u s v o l t a g e d u e t o g r a d u a l d i s c o n n e c t i n g c a p a c i t o r b a n k s d u r i n g n i g h t p e a k o r d e l a y i n p i c k i n g u p t h e b a n k s i n t h e m o r n i n g . I n o t h e r w o r d s , e i t h e r i t i s p o s s i b l e t o k e e p s o m e c a p a c i t o r b a n k s f o r e x t e n d e d t i m e o r s o m e b a n k s c a n b e c o n n e c t e d b i t e a r l i e r . D u r i n g d a y t i m e t h e b o t h r e a l a n d r e a c t i v e l o a d s a r e h i g h s o t h a t v o l t a g e d r o p s a g a i n d u e t o t h i s . T h e l o w p o w e r f a c t o r i n i t i a t e s t o s w i t c h o n t h e c a p a c i t o r s . A s t h e f i g u r e 4 . 3 , 4 . 4 a n d 4 . 5 r e v e a l , p o w e r f a c t o r s t a b i l i z e s d u r i n g d a y t i m e a n d s h o w a f l a t p r o f i l e . T h i s m e a n s t h a t t h e r e a l a n d r e a c t i v e l o a d s h a v e s i m i l a r s l o p e s d u r i n g u p a n d d o w n . T h e p o i n t t h a t h a s t o c o n s i d e r i s t h a t i f t h e f i r s t c o m e b a n k s c o r r e c t t h e p o w e r f a c t o r t h e n t h e o t h e r s w i l l n o t c o m e e v e n i f t h e r e i s a p o s s i b i l i t y o f c o m p e n s a t i n g m o r e r e a c t i v e p o w e r . N o t o n l y t h a t b u t t h e r e i s a n o t h e r i m p o r t a n t f e a t u r e i n t h e p o w e r f a c t o r , r e a l a n d r e a c t i v e l o a d c u r e v e s . D u r i n g m i d n i g h t , t h e r e i s a n o t h e r r e g i o n w h e r e t h e p o w e r f a c t o r b e c o m e s w o r s e a n d r e a c t i v e p o w e r r e m a i n s s o m e w h a t c o n s t a n t w h i l e r e a l p o w e r s t i l l d r o p p i n g d o w n . T h e r e i s a p o s s i b i l i t y o f o v e r c o m p e n s a t i n g d u r i n g s u c h a p e r i o d . W e c a n s e e t h i s v e r y c l e a l y i n f i g u r e s 4 . 6 ( a t o h ) s i n c e t h e g r a p h s a r e e x a g e r a t e d o n d a i l y b a s i s . T h e f l a t r e g i o n s o f t h e p o w e r f a c t o r a r e c l e a r l y s e e n i n t h e s e f i g u r e s . P o w e r f a c t o r d u r i n g t h e s e f l a t a r e a s a r e a p p r x i m a t e l y c l o s e b u t t h e r e a l a n d r e a c t i v e p o w e r l o a d s s h o w l a r g e v a r i a t i o n . D u e t o t h e s e c o n s i d e r a t i o n s , t h e s w i t c h i n g o f c a p c i t o r b a n k s b a s e d o n p o w e r f a c t o r i s n o t t h e b e s t c r i t e r i a f o r a s u b s t a t i o n i n C E B s y s t e m . 2 1 C o m p a r i s o n o f p o w e r f a c t o r a n d R e a l I R e a c t i v e p o w e r l o a d s 1 . 0 0 m o o 0 . 9 0 6 0 . 0 0 0 . 8 0 0 . 7 0 5 0 . 0 0 . . . 0 . 6 0 4 0 . 0 0 ~ : ; : ] . . . 0 . 5 0 ~ ! l . 0 . 4 0 0 . 3 0 0 . 2 0 0 . 1 0 s : 3 0 . 0 0 : ; : 2 0 . 0 0 1 0 . 0 0 Q O O 0~ 2 0 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 6 . 0 1 . 2 0 0 9 2 7 . 0 1 . 2 0 0 9 2 8 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 : 3 0 : 0 0 1 7 : 3 0 : 0 0 1 3 : 3 0 : 0 0 0 9 : 3 0 : 0 0 0 5 : 3 0 : 0 0 0 1 : 3 0 : 0 0 2 1 : 3 0 : 0 0 1 7 : 3 0 : 0 0 1 3 : 3 0 : 0 0 0 9 : 3 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - - P h a s e a n g l e a t 3 3 b u s ( n o C a p s ) - - P h . a n g l e ( N o m i n a l ) - - R e a c t i v e p o w e r - - - R e a l p o w e r F i g u r e : 4 . 5 C o m p a r i s o n o f r e a l a n d r e a c t i v e p o w e r w i t h p o w e r f a c t o r 4 . 5 S w i t c h i n g p a t t e r n o f c a p a c i t o r b a n k s i n t h e S u b s t a t i o n T h e b e h a v i o u r o f t h e c a p a c i t o r b a n k s i n t h e s u b s t a t i o n w i t h t h e p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a w a s o b s e r v e d . T h e c a p a c i t o r c o n t r o l l e r i n s t a l l e d a t P a n a d u r a g r i d s u b s t a t i o n b e h a v e s a s f o l l o w s [ 7 ] . C o n t r o l l e r T y p e - P O C O S r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l l e r - R P C - A - 0 6 4 - 1 1 1 - S O O O M S w i t c h i n g O N c r i t e r i a ; I f m e a s u r e d p o w e r f a c t o r < 0 . 9 8 S w i t c h i n g O F F c r i t e r i a ; I f Q k o m p > Q s e t * ( 1 + H y s t e r e s i s / 1 0 0 ) W h e r e Q k o m p = D i f f e r e n c e i n r e a c t i v e p o w e r c a l c u l a t e d f r o m t h e a c t u a l c o s < j > v a l u e a n d s e t c o s < j > v a l u e H y s t e r e s i s = A s e t t i n g v a l u e d e f i n e d b y u s e r ( s e t v a l u e 1 0 % ) Q s e t = L o w e s t s w i t c h a b l e p o w e r A l t h o u g h t h e c o n t r o l l e r a t t h i s s u b s t a t i o n s w i t c h o n t h e b a n k s b a s e d o n p o w e r f a c t o r , i t d o e s n o t s w i t c h o f f t h e b a n k s b a s e d o n t h e s a m e p r i n c i p l e . T h e r e f o r e , t h i s k i n d o f c o n t r o l l e r s i n s t a l l e d i n C E B s y s t e m i s n o t p u r e l y p o w e r f a c t o r b a s e d c o n t r o l . B u t i n A B B a n d A S E A c a p a c i t o r c o n t r o l l e r s u s e d i n s o m e o f t h e o t h e r s u b s t a t i o n s , t h e s w i t c h i n g o f f c r i t e r i a i s a l s o 2 2 b a s e d o n l e a d i n g p o w e r f a c t o r . T h e s w i t c h i n g o f f c r i t e r i a b a s e d o n r e a c t i v e p o w e r a v o i d s t h e h u n t i n g o f c a p a c i t o r b a n k s w i t c h i n g a n d c o n s i d e r a b l y i m p r o v e s t h e u t i l i z a t i o n o f c a p a c i t o r b a n k s . T h e s w i t c h i n g p a t t e r n o f t h e c a p a c i t o r b a n k s f o r t h e m e a s u r i n g p e r i o d b a s e d o n a b o v e c r i t e r i a i s s h o w n i n f i g u r e s 4 . 6 a n d 4 . 7 . T h e f i g u r e s 4 . 6 ( a ) t o ( g ) s h o w t h e s w i t c h i n g p a t t e r n i n m a s t e r s l a v e m o d e ( b u s c o u p l e r c l o s e d ) w h i l e t h e f i g u r e s 4 . 7 ( a ) t o ( g ) s h o w t h e s a m e w i t h b u s c o u p l e r o f f p o s i t i o n ( I n d e p e n d e n t m o d e ) . B y o b s e r v i n g t h e s w i t c h i n g p a t t e r n s , t h e f o l l o w i n g f a c t o r s a r e n o t i c e d . • T h e r e i s a d i s t i n c t d i f f e r e n c e i n s w i t c h i n g p a t t e r n u n d e r t w o o p e r a t i n g c o n d i t i o n s ( a t b u s c o u p l e r O N a n d O F F ) • I n t h e i n d e p e n d e n t m o d e , t w o c a p a c i t o r b a n k s ( o n e f o r e a c h t r a n s f o r m e r ) a r e i n O N s t a t e t h r o u g h o u t t h e d a y . I n t h e m a s t e r s l a v e m o d e , m o s t o f t h e t i m e t h r e e c a p a c i t o r s a r e i n O N p o s i t i o n . • I n m a s t e r s l a v e m o d e , s i n c e t h r e e b a n k s a r e O N i n t h e m i d n i g h t t i m e , i . e . a p p r o x i m a t e l y a f t e r t h e n i g h t p e a k t i m e a n d u p t o a r o u n d 6 . 0 0 h r s m o r n i n g , t h e s u b s t a t i o n o p e r a t e s a t a h i g h l e a d i n g p o w e r f a c t o r . • I n t h e r e a l s i t u a t i o n , d u r i n g t h e p e r i o d w i t h l i g h t l y l o a d e d l i n e s e s p e c i a l l y i n m i d n i g h t , t h e l i n e c a p a c i t a n c e s d o m i n a t e a n d F e r r a n t i e f f e c t s c a u s e s h i g h v o l t a g e s a t l o a d e n d s . A d d i t i o n o f c a p a c i t o r s d u r i n g s u c h a p e r i o d a t s u b s t a t i o n m a k e s t h e s i t u a t i o n w o r s t . D u e t o t h i s , t h e c o n t r o l c e n t r e s o m e t i m e s i n s t r u c t s t o s w i t c h o f f t h e c a p a c i t o r b a n k s m a n u a l l y . U n d e r s u c h c i r c u m s t a n c e s , d u e t o o p e r a t i o n a l d i f f i c u l t i e s , t h e o p e r a t o r s s w i t c h o f f t h e c o n t r o l l e r s a n d h e n c e a l l t h e b a n k s a r e s w i t c h e d o f £ W h e n o p e r a t i n g a t r a n s m i s s i o n n e t w o r k , t h i s k i n d o f l e a d i n g r e a c t i v e p o w e r c o m p e n s a t i o n i s a l s o n e c e s s a r y . A l t h o u g h t h i s i s a n u n - e c o n o m i c a l s i t u a t i o n a s f a r a s t h e s u b s t a t i o n i s c o n s i d e r e d , i t i s u n a v o i d a b l e . T h e s i t u a t i o n s l i k e t h i s o n c e a g a i n p r o v e t h a t t h e p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n i s n o t t h e b e s t s w i t c h i n g c r i t e r i a f o r C E B s u b s t a t i o n s . • D a i l y s w i t c h i n g p a t t e r n s h o w s t h a t e v e n a t t i m e s w h e r e a l l f o u r b a n k s c a n b e s w i t c h e d o n , t h e r e a r e o c c a s i o n s w h e r e t h e c o n t r o l l e r s w i t c h e s o n l y t h r e e b a n k s e s p e c i a l l y d u r i n g d a y t i m e . T h i s m a y b e d u e t o t h e f l a t p r o f i l e o f t h e p o w e r f a c t o r d u r i n g s u c h p e r i o d s . B o t h r e a l a n d r e a c t i v e p o w e r i n c r e a s e s i n t h e s a m e p r o p o r t i o n k e e p i n g t h e p o w e r f a c t o r u n c h a n g e d . T h e c o n t r o l l e r d o e s n o t c o n s i d e r r e a c t i v e p o w e r i n c r e a s e i f t h e r e i s n o d e c r e a s e i n p o w e r f a c t o r b e l o w l i m i t s . • W h e n t h e b a n k s a r e s w i t c h e d o f f a t n i g h t s m a n u a l l y t o a v o i d v o l t a g e r i s e s a n d a g a i n p u t i n t o a u t o m o d e i n t h e n e x t m o r n i n g , t h e n t h e s w i t c h i n g p a t t e r n d i s r u p t s a n d b e c o m e e v e n m o r e u n e c o n o m i c a l . • T h e t a b l e 4 . 1 b e l o w s h o w s a s e g m e n t o f d a t a r e c o r d t h a t s h o w s c e r t a i n t i m e s l o t s i n w h i c h o n l y 3 b a n k s a r e c o n n e c t e d b u t s t i l l t h e o t h e r b a n k a l s o c a n b e c o n n e c t e d . 2 3 S t a t i o n L o a d 1 b a n k O N 2 b a n k s O N 3 B a n k s O N 4 B a n k s O N M W M v a r U n s e r v P . F a f t e r U n s e r v P . F a f t e r U n s e r v e P . F a f t e r U n s e r v P . F a f t e r e d b a n k s e d b a n k s d V a r / T F b a n k s e d b a n k s V a r / T F V a r / T F V a r / T F D a t e & T i m e 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 9 . 7 8 1 9 . 1 8 7 . 0 9 - 0 . 9 0 2 9 4 . 5 9 - 0 . 9 5 5 6 2 . 0 9 0 8 - 0 . 9 9 0 3 - 0 . 4 1 0 . 9 9 9 6 0 9 : 0 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 3 0 . 4 3 2 0 . 0 0 7 . 5 0 - 0 . 8 9 7 0 5 . 0 0 - 0 . 9 5 0 0 2 . 4 9 8 1 - 0 . 9 8 6 8 0 . 0 0 1 . 0 0 0 0 0 9 : 1 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 3 0 . 5 3 1 9 . 9 4 7 . 4 7 - 0 . 8 9 8 2 4 . 9 7 - 0 . 9 5 0 8 2 . 4 7 2 5 - 0 . 9 8 7 1 - 0 . 0 3 1 . 0 0 0 0 0 9 : 2 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 3 0 . 7 1 1 9 . 8 9 7 . 4 5 - 0 . 8 9 9 8 4 . 9 5 - 0 . 9 5 1 8 2 . 4 4 6 1 - 0 . 9 8 7 5 - 0 . 0 5 1 . 0 0 0 0 0 9 : 3 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 3 1 . 2 1 2 0 . 0 0 7 . 5 0 - 0 . 9 0 1 3 5 . 0 0 - 0 . 9 5 2 3 2 . 4 9 8 1 - 0 . 9 8 7 4 0 . 0 0 1 . 0 0 0 0 0 9 : 4 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 3 1 . 3 4 2 0 . 0 7 7 . 5 3 - 0 . 9 0 1 2 5 . 0 3 - 0 . 9 5 2 1 2 . 5 3 4 3 - 0 . 9 8 7 2 0 . 0 3 - 1 . 0 0 0 0 0 9 : 5 0 : 0 0 1 t 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 3 0 . 8 8 1 9 . 8 4 7 . 4 2 - 0 . 9 0 1 3 4 . 9 2 - 0 . 9 7 2 . 4 1 8 8 - 0 . 9 8 7 9 v - 0 . 0 8 1 . 0 0 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 I 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 8 . 6 9 1 8 . 7 3 6 . 8 6 - 0 . 9 0 2 1 4 . 3 6 v 5 6 7 1 . 8 6 4 3 - 0 . 9 7 - 0 . 6 4 0 . 9 9 9 0 1 0 : 1 0 : 0 0 I 3 B a n k s O N a n d s t i l l 2 . 5 3 M v a r / t r a n s f o r m e r , d r a w n f r o m s o u r c e . T h e r e f o r e i f o t h e r b a n k i s e n e r g i z e d a l l v a r r e q u i r e m e n t c a n b e f e d . T a b l e : 4 . 1 E x t r a c t f r o m t h e d a t a m e a s u r e m e n t T h e f i g u r e 4 . 6 , s h o w s t h a t t h e r e a r e o c c a s i o n s w h e r e t h e f o u r t h c a p a c i t o r b a n k d o e s n o t a u t o m a t i c a l l y o p e r a t e s u n d e r p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n c o n t r o l . H o w e v e r , i n d e p e n d e n t m o d e o p e r a t i o n s e e m s t o b e m o r e e c o n o m i c a l t h a n m a s t e r s l a v e m o d e u n d e r s a m e s w i t c h i n g c o n t r o l i n d a y t i m e b u t d u r i n g n i g h t t i m e i t m a y b e n o t . H o w e v e r , t h e f e e d e r l o a d s a r e n o t i d e n t i c a l s o t h a t t h e b u s c o u p l e r h a s t o b e k e p t c l o s e d a l l t h e t i m e . T h e r e f o r e , m o s t o f t h e t i m e t h e c a p a c i t o r b a n k c o n t r o l l e r s a r e i n m a s t e r s l a v e m o d e a n d u t i l i z a t i o n i s n o t o p t i m i z e d . 4 . 6 U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r T h e b e s t o p e r a t i o n a l c r i t e r i o n f o r t h e s u b s t a t i o n i s t o o p e r a t e i t s l o a d s c l o s e a s p o s s i b l e t o u n i t y p o w e r f a c t o r a s f a r a s t h e l o s s e s a r e c o n c e r n e d . T h e d a t a m e a s u r e d a n d r e c o r d e d s h o w s t h a t t h e r e a r e o c c a s i o n s w h e r e r e a c t i v e l o a d s c o u l d b e f u r t h e r c o m p e n s a t e d b y t h e c a p a c i t o r b a n k s w h i l e t h e y a r e n o t f u l l y u t i l i z e d , t o m i n i m i z e l i n e a n d t r a n s f o r m e r l o s s e s . T h e . . . . b r e a k e r s w i t c h e d c a p a c i t o r s o p e r a t e s i n s t e p s a n d h e n c e t h e y g i v e p o o r r e g u l a t i o n . L o w po~r f a c t o r s w h e t h e r l a g g i n g o r l e a d i n g g i v e s s a m e e f f e c t s a s f a r a s l o s s e s a r e c o n c e r n e d . How~efl,tunCler t h e c o n d i t i o n s w h e r e t r a n s m i s s i o n n e t w o r k n e e d s r e a c t i v e p o w e r , o p e r a t e w i t h lea~mg p o w e r . . . - - f a c t o r c a n b e c o n s i d e r e d . 2 4 U til iz at io n o f C ap B an ks (2 1.0 2.0 9) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 2.0 2. 09 ) 45 . 00 40 . 00 35 . 00 30 . 00 25 . 00 20 . 00 15 . 00 10 . 00 .. ~ 5. 00 I 0. 00 If · 5. 00 · 10 . 00 · 15 . 00 - 20 . 00 - - - - . . l- - - - - 1- - - - - L - - - - . . . J -- - - - 1 - - - - - . . L -- - - - . . . J - - - - - 1 -- - - - ~- - I I I I I I I I - - - - I - - - - - , - - - - - I - - - - 1 - - - - - ,- - - - - T - - - - - - - - - - , - - - - - T - - - - - - . . J. - - - - - 1- - - - - 1 -- - - - 4 - - - - -I - - - - - +- - -- -~ - - -- - I- - - - - 4- - - I I I I I I I I I - - - - i - - - - - ,- - - - - I- -- - I- - - - - ,- - - - - I- - - - - , - - - - - , - - - - - T -- - - - - . , . - - - - - I - - - - - t- - - - - - t - - - - - I- - - - - t- - - - - - t - - - - - ,_ - - - - + - - - - l - - ~ - - -J.. . I I I I ~ I - - - - ~ - - - - - :- - - - - ~ -t -- - ~ - - - - - :-- - - - ~ - - - - ~ - - - - - :-- - - I _ _ _ _ J _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ L _ - - - J - - - - _ I_ - - - - . L - - - - _ j- - - - - 1 - - - I I I I I I 45 . 00 40 . 00 35 . 00 30 . 00 25 . 00 20 .0 0 15 . 00 i 10 . 00 m %, 5. 00 i i 0. 00 0 ~ 15 - 5. 00 0 Q. - 10 . 00 z - 15 . 00 - 20 . 00 _ _ _ _ . L _ _ _ _ _ J _ _ _ _ - 1 - _ _ _ _ L _ _ _ _ . L _ _ _ - _ J _ - - _ - 1 - - - - - L - - - - J. - - - I I I I I I I I I - - - - T - - - - -~ - - - - -~ -- - - - 1 - - - - - T -- - - I - - - - - ~ - - - - - I - - - - I - - - - - - - + - - - - - - 1 -- - - - I - - - - - J - - - - - + - - - - - - 1 -- - - - I- - - - - t- - - - - + - - - - - - l - - - - . J - - - - _ I_ - - - - I_ - - - - l - - - - . J - - - - _ I _ - - - - L - - - - . l- - - I I I I I I I I I . . . . ;; ;;...; -;;;.. .~;; ;..,- .;;..- 4 -..; ;.-. .;;.- .f;. -...; ; ~ ~ -4 -..; ;.-_ ;;- .;=.- ;...; ; ;; ...; -f.-- ;;;.,- .;;..~ ..;;. -_;- - - - - T - - - - -~ - - - - - ~ - - - - - 1 -- -- - T - - - - I - - - - - ~ - - - - - I - - - - T - - - - - - + - - - - - l - - - - - I- - - - - I - - - - - + - - - - - l- - - - - 1 - - - - - I - - - - - + - - - - 25 . 00 - 30 . 00 - 35 . 00 - 40 . 00 - - - - " 1 - - - - _ , _ - - - - t- - -~ - t - - - - _ , _ ~ - - - 't" - - - - - t - - - - _ ,_ - - - - " t - - _ _ _ _ J _ _ _ _ _ 1 _ _ _ _ _ L _ _ _ _ J _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ 1 _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ l _ _ I I I I I I 1 I I - 25 . 00 - 30 . 00 - 35 . 00 - 40 . 00 - 45 . 00 - - - - . L - - - - _ J - - - - -~- = =-~ =-- =I- --- J = - - - ~ = = = ~ = = = = : = = - I I I I I I I 1 I - - - - T - - - - I - - - - - ~- - - - - 1 - - - - - T - - - - 1 - - - - -~ - - - - - I - - - - T - - - - 45 . 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 Ti m e o f D ay Ti m e o f C ay 4. 6( a) 4. 6(b ) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 4. 02 .0 9) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 3.0 2. 09 ) 45 . 00 40 . 00 35 . 00 30 . 00 25 . 00 20 . 00 -- -- ~- -- - ~- -- -- ~- -- - ~- -- -- ~ -- -- L- -- -~ -- -- - ~ -- -- L- - 1 I I I 1 1 I I I - - - - , - - - - ~ -- - -- r- - - - , - - - - - ~ - - - - r - - - - ~ - - - - - ~ - - - - r - - - - - - - t - - - - - 1- - - - - t- - - - - ~ - - - - - 1- - - - - +- - - - - - t - - - - - I- - - - - + - - - - - - J - - - - _ I_ - - - - L - - - - J - - - - _ I_ - - - - l - - - - _ I- - - - _ I_ - - - - l - - I I I I I I I I I 45 . 00 40 . 00 35 . 00 30 . 00 25 . 00 20 . 00 15 . 00 - - - - . i - - - - . J - - - - _ I_ - - - - . L - - - - . J - - - - _ I_ - - - - L - - - - . . 1 - - - - . J - - - I I I I I I I I I - - - - T - - - - -~ -- - - - , - - - - - f - - - - I - - - - -~ - - - - - I - - - - T - - - - - 1 -- - - - - - - + - - - - - - 4 - - - - - I - - - - - + - - - - - - 4 - - - - - I - - - - - 1 - - - - - - + - - - - - - 4 -- I I I I I 1 I I I - - - - I - - - - -~ - - - - - ~ - - - - - T - - - - I - - - - - ~ - - - - - I - - - - I - - - - - ~ - - - - - - - T - - - - - t - - - - - 1 - - - - - t " - - - - ~ - - - - - 1 - - - - - t - - - - - - t - - - - - t- - - _ _ t _ _ _ ~ . _ _ _ _ . . . L. _ _ L _ _ _ j _ _ _ _ J _ _ . . . J.. . _ _ . J.. .._ _ _ I _ _ I I I I I I I I 1 15 . 00 10 . 00 .. 5. 00 ~ I 0. 00 If - 5. 00 - 10 . 00 - ~ - - - - - I- - - - - + - - - - - - - - - 1 - - - - - I- - - - +- - - - . . . L .- -- .. .L .- -- .. .L .!r -- J _ ~ _ _ _ _ _ ~ __ _ t _ _ _ _ _ 1 - - . I i 10 . 00 t 5. 00 i j 0. 00 0 15 Q . - 5. 00 ~ - 10 . 00 - 15 . 00 - 15 .0 0 - 20 . 00 - 20 . 00 - 25 . 00 - 30 . 00 - 35 . 00 - 40 . 00 I - - - - , - - - - I . . , ~ - ~- - - - - - - - - _ , - - - - - - - - - ~- - - - - . , . - - _ _ _ _ . J _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ L _ - - _ . l _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ L _ _ _ _ _ j _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ . 1 - _ 1 I I I I I I I I - - - - , - - - - ~ - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - r - - - - , - - - - -r - - - - , -- - 25 . 00 - 30 . 00 - 35 . 00 - 40 . 00 - 45 . 00 - - _ I _ - - - I I I I I r - - I I I - - - - , - - - - , - - - - - r - - - - r - - - - , - - - - - ~ - - - - - r - - - - , - - - - , - - - -- - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - - - L - - - - ~ - - - - - 1 - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - - 45 . 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 00 :0 0: 00 02 ::: MJ :O U 0~ :00 :00 01 :~ :00 10 :0 0: 00 12 ::3 0: 00 1~ :00 :0 0 11 :~ :00 :lU :O O: OO 22 :: 30 :0 0 Ti m e o f D ay Ti m e o f D ay 4. 6(c ) 4. 6(d ) - - P ha se A ng le a t 3 3 bu s {n o C ap s) - - Ph . a n gl e (N om in a l) - - No o f M ax C ap B an ks - - P ha se A ng le w ith C ap B an ks (c a lc u la te d) - - N o o f C ap B an ks Fi gu re : 4 .6 ( a to d ) U til iza tio n o f ca p ba nk s u n de r m a st er s la ve m o de . 11 ~ i 0 15 0 z .11 ~ i 0 0 0 z 25 .. r I € . U til iz at io n o f C ap B an ks (2 6. 02 .0 9) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 5. 02 .0 9) 45 . 00 45 . 00 40 . 00 - - - - . . . l - - - - - I- - - - - L. - - - - . J - - - - - 1- - - - - ,J. . - - - - - 1 - - - - - 1- - - - - - 1- - - 40 . 00 35 . 00 _ _ _ _ . . l - - - - - 1 - - - - - J.... - - - - - 1 - - - - - 1 - - - - - . . L - - - - - 1 _ _ _ - _ L _ _ _ _ . . . 1 - - I I I I I I I I I - - - - I - - - - - ~ - - - - - f - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - - T - - - - - , - - - - - 1- - - - - I - - 35 .0 0 30 . 00 I I I I I I I I I - - - - ~ - - - - - ~- - - - - I - - - - I - - - - - ~- - - - - T -- -- - ~ - - - - - ~- - - - - T - - - - - - " 1 - - - - - ~- - - - - i - - - - 1 - - - - - 1- - - - - 1 - - - - I - - - - - 1- - - - - T - - 30 .0 0 25 .0 0 - - - - ~ - - - - - 1 - - - - - l- - - - - - l - - - - - I - - - - - - 1 - - - - - - 1 - - - - - I - - - - - - + - - I I I I I I I I I - - - - I - - - - - ~ - - - - - I - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - - T - - - - - ~ - - - - - 1 -- - - - I - - 25 . 00 - - - - . . . 1 _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ L _ _ _ _ . . . l _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ 1. _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ J _ _ _ _ _ . l _ _ 20 .0 0 - - - - - t - - - - - 1 - - - - - r - - - - - 1 - - - - - 1 - - - - - + - - - - - r - - - - - t- - - - - + - - 20 .0 0 15 .0 0 10 . 00 5. 00 0. 00 - 5. 00 - 10 .0 0 I I I I I I I I I - - - - I - - - - - ~- - - - - I - - - - I - - - - - ~- - - - - T - - - - - ~ - - - - - 1- - - - - T - - - - t - - - + - - - - - + - - - - - 1 '- -- - - J- - - - + - - - - - ~ - - - ~ - - - - ~ - - - ~ -- -~ -- -A ~- -- -- :- -- -- t- -- -- :- - - - - :- -- -- ~- - - - - - - ~ - - - - - T - - ~ ~ - - - - - ~ - - - - - T. 15 .0 0 10 . 00 i .. r 5. 00 0. 00 ~ I - 5. 00 f , - 10 . 00 ~ - 15 .0 0 - - ' - _ . . . , L _ _ _ . . J... . _ _ _ J.. ... _ _ I_ - J - - . . . . _ _ _ .~ .. .. _ _ _ . 1 _ ~ I I I I I I I = = = = = J= == == :== == :== == J= == == :== == :- - - I I I A I - 15 .0 0 - 20 .0 0 - 20 .0 0 - 25 . 00 - 25 .0 0 - 30 .0 0 - 30 . 00 I - - - - I - 35 .0 0 - 40 . 00 - 35 . 00 - 40 . 00 - - - - - t - - - - - 1 - - - - - r - - - - - 1 - - - - - 1- - - - - T - - - - - 1 - - - - - t- - - - - - t - - - - - - . l- - - - _ I_ - - - - L - - - - _ J - - - - _ I_ - - - - l - - - - _ I_ - - - - L - - - - . l - - I I I I I I I I I - 45 .0 0 - 45 . 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 u u :u u :u u u :l: ;jl) :uu u !l: uu :u u u t: ;jU :u u 1u :u u :u u 1:- !:; ju: u u 1! l:u u :u u 1 /:; jU: uu :L u: uu :u u :l: l:; jl): uu Ti m e o f D ay 4. 6(e ) . t I f 4. 6(j ) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 7. 02 . 09 ) 45 . 00 40 .0 0 - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - ~- - - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - 1 I I I I I I I I 35 .0 0 - - - - 1 - - - - ~ - - - - - r - - - - 1 - - - - ~ - - - - - r - - - - r - - - - ~ - - - - - r - - 30 .0 0 - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - 25 . 00 - - - - l - - - - ~ - - - - - L- -- - l - - - - ~ - - - - - L _ _ _ _ l - - - - ~ - - - - - L - - 1 I I I I I I I I 20 . 00 - - - - ~ - - - - , - - - - - r - - - - ~ - - - - , - - - - - r - - - - T - - - - , - - - - - r - - 15 .0 0 - - ' - - . . . J. .. .. -- .. .. .. 1 .. .. -- ' - - · . . . . . . . . _ I I I I 10 . 00 - - - , - - - - - r - - - - 1- -- -, - - - 5. 00 - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - 0. 00 I I I I - - - - 1- - - - - ,- - - - - ~~ - 5. 00 - 10 .0 0 - 15 .0 0 - 20 .0 0 - 25 .0 0 - - - ~ - - - - - 30 .0 0 ~ ± ;V ... .- - - - t- - - - . . , . . . . ,_ - - - - I- - - - - 1-- - - - 35 .0 0 _ _ _ _ j _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ L _ _ _ _ l - - - - ~ - - - - - L _ _ _ _ l _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ L _ _ I I I I I 1 I I I - 40 .0 0 - - - - ~ - - - - , - - - - - r - - - - T - - - - , - - - - - r - - - - T - - - - , - - - - - r - - - 45 . 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 T im e o f D a y 4. 6(g ) - - P ha se A ng le a t 33 b us (n o C ap s) - - P h. a n gl e (N o m in al ) - - N o o f M ax C ap B an ks - - P ha se A ng le w ith C ap B an ks (c alc ula te d) - - N o o f C ap B an ks Fi gu re : 4 . 6 (e to g ) U til iz a tio n o f ca p ba n ks u n de r m a st e r sla ve m o de j i 0 , 0 z Tim e o f D ay j i 0 , 0 z 26 U til iz at io n o f C ap B an ks (2 1. 02 . 09 ) U til iz at io n o f C a p B a n ks (2 2. 02 . 09 ) 45 . 00 45 . 00 40 . 00 - - - - . . . . 1 - - - - - 1- - - - - I- - - - - . . . . 1 - - - - - 1- - - - - J... - - - - . . . J - - - - - 1- - - - - . i. - - 40 .0 0 - - - - J - - - - - 1 - - - - - J - - - - - 1 - - - - - . J .. .- -- - - 1 - - - - - L - - - - . . . J - - - - - L . - - 35 . 00 I I I I I I I I I - - - - I - - - - - ,- - - - - I - - - - I - - - - - ,- - - - - T - - - - - , - - - - - , - - - - - T -- 35 .0 0 I I I I I I I I - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - - - - - - r - - - - ~ - - - - - r - - - - , - - - - - r - - 30 . 00 - - - - - t - - - - - I- - - - - t- - - - - - t - - - - - I- - - - - t- - - - - - t - - - - - 1- - - - - + - - 30 .0 0 - - - - - t - - - - - I - - - - - - + - - - - - 1 - - - - - + - - - - - J - - - - - t - - - - - - I - - - - - r - - - 25 . 00 _ _ _ _ J _ _ _ _ _ r _ _ _ _ _ L _ _ _ _ J _ _ _ _ _ r _ _ _ _ _ . !.. _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ . !.. _ _ I I I I I I I I I 25 . 00 - - - - J - - - - _ I_ - - - _ l _ - - - _ I_ - - - _ l_ - - - - _ I _ - - - - L - - - - _ j- - - - _ I_ - - I I I I I I I I I 20 . 00 - - - - 1 - - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - ,- - - - - r - - - - - , - - - - - ,- - - - - T - - 20 . 00 - - - - . , - - - - - , - - - - - - r - - - - - ~ - - - - - T - - - - - ~ - - - - - r - - - - - , - - - - - r - - 15 . 00 - - - - . . . . L - - - - _ , _ - - - - L.. - - - - _ J - - - - _ , _ - - - - 1.. - - - - _ J - - - - - , _ - - - - l. - - 15 . 00 - - - - . . . J - - - - - 1 - - - - - . J .- - - - - 1 - - - - - . J .. .- -- - - 1 - - _ - - L - - _ _ . . . J _ _ _ _ _ L. _ _ 10 . 00 . II ~ 5. 00 I 0. 00 If - 5. 00 - 10 .0 0 I I I I I I I I I = = = = : = ~= = = = = ffi = = = : = = = = = := = = = = ~ = = = = ~ = : = = = := = =_ A : = = I I • I . : 10 .0 0 ~ . II ~ 5. 00 i' 0. 00 " I 'l5 If - 5. 00 0 z - 10 .0 0 I I I I I I I I I - - - - I - - - - - ~- - - - - T - " '-- - - - ~ - - - - - T - - - - - ~ - - - - - I - - - - I - - - - - 1- - - - 15 .0 0 - 1 5. 00 - 20 . 00 - 20 . 00 - 25 . 00 - 25 . 00 - 30 . 00 - 35 .0 0 - j - - - - J - - - - _ I _ - - - - L ~ .J-- -- _ I_ - - - - . L - - - 30 . 00 - 35 . 00 - - - - . . J - - - - - I - - - - - . . J. - -~ - ~ -~ -- =- - - - - - = -. J. .. -- - L - - - - - 1 - - - - - \ . . - - - - 40 .0 0 I I I I I I I I I - - - - I - - - - - , - - - - - r - - - - I - - - - - ~ - - - - - T - - - - I - - - - - ,- - - - - T -- - 40 .0 0 I I I I I I I I I - - - - ~ - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - - T - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - 45 .0 0 - 45 .0 0 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 4. 7( a) T im e o f D ay Ti m e o f D ay 4. 7( b) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 3.0 2.0 9) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 4. 02 .0 9) 45 . 00 45 .0 0 40 . 00 - - - - . . . J. - - - - _ , _ - - - - L. - - - - . . . J. - - - - _ , _ - - - - . 1.. - - - - . . J - - - - _ , _ - - - - ~ - - 40 . 00 - - - - ~ - - - - - L - - - - ~ - - - - - L - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - 1 - - - - - ~ - - 35 . 00 I I I I I I I I I - - - - , - - - - ~ - - - - - r - - - - , - - - - - ~ - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - r - - 35 . 00 I I I I I I I I I - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - ~ - - - - - , - - 30 .0 0 - - - - 4 - - - - ~ - - - - - ~ - - - - 4 - - - - - ~ - - - - + - - - - 4 - - - - - ~ - - - - + - - 30 . 00 - - - - 4 - - - - - ~ - - - - 4 - - - - - ~ - - - - 4 - - - - - ~ - - - - 4 - - - - - ~ - - - - + - - 25 .0 0 I I I I I I I I I - - - - , - - - - - ,- - - - - , - - - - , - - - - - ,- - - - - , - - - - - ,- - - - - ,- - - - - ~ - - 25 . 00 I I I I I I I I I - - - - l- -- -- r- -- - , - - - - - r - - - - ,- - - - - r - - - - ,- - - - - r - - - - , - - 20 .0 0 - - - - . , . - - - - _ , _ - - - - r - - - - - ~ - - - - _ , _ - - - - t " - - - - . . , - - - - _ , _ - - - - " t - - 20 .0 0 - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - 15 .0 0 - - - - . . . 1 _ - - - - ' - - - - - L -- -- . J _ - - - _ I_ - - - - . L - - - - - ' - - - - _ I_ - - _ _ . 1 _ - 15 .0 0 _ _ _ _ _ j _ _ _ _ _ L _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ L _ _ _ _ J _ _ _ _ _ L _ _ _ _ J _ _ _ _ _ L _ _ _ _ j _ _ 10 .0 0 t 5. 00 J 0. 00 - 5. 00 - 10 . 00 I I I I I I I I I - - - - I- -- -- ,- - - - - r "' i. - - - I- -- -- ,- - - - - T - - - - I- - - - - 1- - - - - T -- - - ~ - - - - - ~ - - - - L - - - - ~ - - - - - ~ - - - 1 I I I - - . I - , - - - - - ~ - - - ~ - - - - - j 10 . 00 t 5. 00 g I 0. 00 0 If - 5. 00 0 z - 10 . 00 I I I I I I I I - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - , - - - 1 5. 00 - 15 .0 0 - 20 . 00 - 20 . 00 - 25 .0 0 - 25 .0 0 - 30 .0 0 - - - . . l- -- -- - 30 . 00 - 35 .0 0 I I I - - - - , - - - - - - - , I I - - - - I - - - - - - - - - - I - - - - I - - - - - ,- - - - - T - - - - - , - - - - - ,- - - - - T -- - 35 .0 0 I I I I I - - ~~ - I I I - - - - , - - - - - ~ - - - - - l - - - - - ~ - - - - - "T - - - - - ~ - - - - - T - - - - - ~ - - - - - T - - - 40 . 00 - - - - - + - - - - - 1- - - - - t - - - - - - + - - - - - I- - - - - t - - - - - - ! - - - - - J- - - - - + - - - 40 . 00 - - - - - - l- - - - - f- - - - - - - + - - - - - f- -- -- -- + - - - - - I- - - - - + - - - - - 1 - - - - - + - - - 45 . 00 - 45 . 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0 :0 0 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 Ti m e o f D ay T im e o f D ay 4. 7( c) 4. 7( d) - - P ha se A ng le a t 33 b us (n o C ap s ) - - Ph . a n gl e (N om ina l) - - N o o f M ax C ap B an kS - - P ha se A rY Jie w ith C ap B an ks (c al cu la te d) - - N o o f C ap B an ks Fi gu re : 4. 7 (a to d ) U til iz a tio n o f c a p ba nk s u n de r in de pe n de n t m o de . l! li m i' " 'l5 0 z .l! ~ g 'l5 0 z 2 7 . . . r I ~ U til iz at io n o f C ap B an ks (2 5.0 2.0 9) U til iz at io n o f C ap B an ks {2 6. 02 .0 9) 45 . 00 45 . 00 40 . 00 - - - - . J . - - - - - 1 - - - - - I - - - - - J - - - - - 1- - - - - . l . - - - - _ J - - - - - 1- - - - - J . - - 40 . 00 - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ' - - - - - ~ - - - - - L - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - 35 .0 0 I I I I I I I I I - - - - l - - - - - ~- - - - - I - - - - l - - - - - ,- - - - - T - - - - - , - - - - - ,- - - - - T - - 35 . 00 1 I I I I I I I I - - - - , - - - - - r - - - - T - - - - ~ - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - r - - 30 . 00 - - - - 4 - - - - - I- - - - - ~ - - - - - 1 - - - - - I- - - - - . j.. - - - - - 1 - - - - - 1- - - - - + - - 30 . 00 - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - + 5 25 .0 0 I I I I I I I I - - - - I - - - - - , - - - - - I - - - - I - - - - - - - - - - T - - - - - ,- - - - - ,- - - - - I - - 25 . 00 I I I I I I I I I - - - - , - - - - - r - - - - r - - - - ~ - - - - - r - - - - , - - - - - r - - - - , - - - - - r - - 20 . 00 - - - - - t - - - - - I- - - - - ~ - - - - ~ - - - - - I- - - - - +- - - - - . . . , - - - - - t- - - - - + - - 20 . 00 - - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - 15 . 00 - - - - J - - - - _ I_ - - - - L - - - - J - - - - _ I_ - - - - l - - - - _ I - - - - - I_ - - - - . !. - - I I I I I I I I I 15 . 00 - - - - J - - - - _ I_ - - - - . !. - - - - _ I_ - - - - L - - - - j - - - - - I_ - - - - J - - - - _ I_ - - + 4 I I I . . . _ I I I I I 10 . 00 5. 00 0. 00 - 5. 00 · 10 .0 0 = = = = ~ = = = = = : = = = = = ~ = = = = )= = = = = := = = = = ~ = = = = ~ = = = = = := = = = = l = = I I I I I - - - - , - - - - - r - - - - . . . , - - - - - ,- - - - - T - - l. - i 10 . 00 . . . . , r 5. 00 i 0. 00 0 I '15 ~ · 5. 00 0 z · 10 . 00 · 15 .0 0 · 15 . 00 - 20 . 00 - 20 .0 0 I I - - - ~ - - - - - r - - - - , - - - - 25 . 00 - 25 . 00 - - - - 4 - - - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - ~ - - - - 30 .0 0 I - - 30 . 00 ~- -- <~ 5. 00 - - - - - t - - - - - t- - - - - r - - - - - , - - - - - t- - - - - r - - - - . , - - - - - 1- - - - - + - - - 35 . 00 - - - - - t - - - - - 1 - - - - - T - - - - - 1 - - - - - t - - - - - - 1 - - - - - t - - - - - - t - - - - - 1 - - - - 40 . 00 - - - - J - - - - _ I_ - - - - L - - - - _ j - - - - _ I_ - - - - . !.. - - - - _ I - - - - _ I_ - - - - . l - - I I I I I I I I I - 40 . 00 I I I I I I I I - - - - ~ - - - - - r - - - - i - - - - ~ - - - - - ~ - - - - , - - - - - r - - - - ~ - - - - - - - - - 45 .0 0 - 45 . 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 Ti m e o f D ay 4. 7( e ) . . . " ' i I ~ 4. 7( f) U til iz at io n o f C ap B an ks (2 7.0 2. 09 ) 45 . 00 40 . 00 - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - -- - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - -' -- -- -~ -- -- - ~- - 1 I I I I I I I I 35 . 00 - - - - r - - - - ~ - - - - - r - - - - r - - - - ~ - - - - - r - - - - r - - - - , - - - - - r - - 30 . 00 - - - - ~ - - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - 25 . 00 I I I I I I I I I - - - - 7 -- -- ,- -- - - r - - - - r - - - - ,- - - - - r - - - - r - - - - ,- - - - - r - - 20 .0 0 - - - - T - - - - ~ - - - - - ~ - - - - T - - - - ~ - - - - - ~ - - - - T - - - - ~ - - - - - ~ - - 15 .0 0 - - - - ~ - - - - ~ - - - - - L - - - - ~ - - - - ~ - - - - - L - - - - ~ - - - - ~- - -- - L - - 1 I I I I I I I I 10 .0 0 - - - - T - - - - ~ - - - - - r ~ - - - T - - - - , - - - - - r - - - - T - - - - , - - - - - r - - 5. 00 - - - ' - - - - - ~ - - - - - ~ - - - - L - - - - ~ - - - 0. 00 I I I I - - r - - - - ,- - - - - r - - - - - - 5. 00 - 10 .0 0 - 15 .0 0 - 20 .0 0 - 25 . 00 - 30 . 00 - 35 . 00 I I I ~~ -- -- ~- -- -L-- '"1- - + - - - - r - - - - ,- - - - - r - - - - r - - - - ,- - - - - r - - - - r - - - - , - - - - - r - - - 40 . 00 - - - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - - - + - - - - ~ - - - - - ~ - - - 45 .0 0 00 :0 0: 00 02 :3 0: 00 05 :0 0: 00 07 :3 0: 00 10 :0 0: 00 12 :3 0: 00 15 :0 0: 00 17 :3 0: 00 20 :0 0: 00 22 :3 0: 00 4. 7(g ) Ti m e o f D ay - - P ha se A n gl e a t 3 3 bu s( no Ca ps ) - - P h. a n gl e (N o m in al ) - - N o o f M ax G ap B an ks - - P ha se A ng le w ith C ap B an ks (c al c u la te d) - - N o o f C ap B an ks Fi gu re : 4. 7 (e to g ) U til iza tio n o f ca p ba n ks u n de r in de pe n de n t m o de Ti m e o f D ay i ~ '15 0 z i i 0 '15 0 z 28 T h e f i g u r e s 4 . 8 ( a ) t o ( g ) s h o w s t h e r e a c t i v e p o w e r d r a w n f r o m t h e s y s t e m o r f e d i n t o t h e s y s t e m a f t e r c a p a c i t o r b a n k s a r e c o n n e c t e d t o t h e s y s t e m u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a . T h e r e a c t i v e p o w e r d r a w n f r o m t h e s y s t e m a t t h e t i m e , i n w h i c h c a p a c i t o r s a r e n o t f u l l y u t i l i z e d , i s t h e i m p o r t a n t m a t t e r t o b e d i s c u s s e d . I n t h e g r a p h s t h e n e g a t i v e r e a c t i v e p o w e r m e a n s i t b a c k f e e d s r e a c t i v e p o w e r t o t h e n e t w o r k a n d p o s i t i v e m e a n s i t d r a w s r e a c t i v e p o w e r f r o m t h e s y s t e m . ~ U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r ( 2 1 ~ Jan - W e d n e s d a y ) 1 5 . 0 0 . - - - - . - - - - - . - - - - . - - - - , - - - - , - - - - . - - - - - . - - - - . - - - - . - - - - . - - - - , - - - - - , - - - - , - - - - , - , 1 0 1 0 . 0 0 - y - I - , ' ~ 5 . 0 0 t I - , 0 . 0 0 - 5 . 0 0 . . , . . . - , ' - , 1 - -10.00 +---~-----r----r----+----+---~-----r----r----+----+----4-----r----r----+-i 0 0 : 0 0 : 0 0 0 3 : 2 0 : 0 0 0 6 : 4 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 3 : 2 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - U n s e r v e d V a r - - N o o f C a p B a n k s - - N o o f M a x C a p B a n k s F i g u r e : 4 . 8 ( a ) R e a c t i v e p o w e r f l o w u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s l a v e m o d e 2 1 . 0 1 . 0 9 i g ' ! 5 : l ! T h e y e l l o w a r r o w s h o w s t h e a r e a w h e r e c a p a c i t o r s a r e u n d e r u t i l i z e d w h i l e t h e l o a d s u b s t a i n t i a l l y d r a w i n g r e a c t i v e p o w e r f r o m t h e s y s t e m . ~ U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r ( 2 2 " ' J a n - T h u r s d a y ) 1 5 . 0 0 1 0 1 0 . 0 0 5 . 0 0 0 . 0 0 - _ I _ _ L _ . . . . L _ _ _ I I I I - 5 . 0 0 1~r 1 . . . . . . . . . . . . , . _ 1 I I I I - , ~ ' -10 . 00 +----+----+---~-----r----r----r----r----+----+----+----+---~-----r----~ 0 0 : 0 0 : 0 0 0 3 : 2 0 : 0 0 0 6 :4 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 3 : 2 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - U n s e r v e d V a r - - N o o f C a p B a n k s - - N o o f M a x C a p B a n k s F i g u r e : 4 . 8 ( b ) R e a c t i v e p o w e r f l o w u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s l a v e m o d e 2 2 . 0 1 . 0 9 j ~ ' ! 5 : l ! 2 9 ~ ~ ~ 1 5 . 0 0 1 0 . 0 0 5 . 0 0 0 . 0 0 U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r ( 2 3 " 1 J a n - F r i d a y ) ~---,----,----,----,----,,---.----,,---.-----,----,----,----,----,----,-y 1 0 r 1 i f ' - - > \ I 1\ r - - - - 1 ' 1 ~.OOW - 1 0 . 0 0 + - - - - - + - - - - + - - - - l - - - - + - - - - l - - - - - + - - - - l e - - - - + - - - - - e - - - - + - - - - - l - - - - + - - - - 1 - - - - + - - ' - 0 0 : 0 0 : 0 0 0 3 : 2 0 : 0 0 0 6 : 4 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 2 0 :0 0 : 0 0 • 0 2 3 : 2 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - U n s e r v e d V a r - - N o o f C a p B a n k s - - N o o f W a x C a p B a n k s F i g u r e : 4 . 8 ( c ) R e a c t i v e p o w e r f l o w u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s l a v e m o d e 2 3 . 0 1 . 0 9 U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r ( 2 4 ' h J a n - S a t u r d a y ) 1 5 . 0 0 1 0 1 0 . 0 0 5 . 0 0 - , 0 . 0 0 ' _ I _ _ I I I I I I I I I ~ - ~ - ~ -~ - ~ - ~ - ~ I - , - - - . s . o o - 1 0 . 0 0 + - - - - + - - - - + - - - - - - l - - - - - + - - - - - - l f - - - - - - + - - - - - f - - - - - - + - - - - - l - - - - + - - - - - 1 - - - - t - - - - - l - - - - + - - ' - 0 0 : 0 0 : 0 0 0 3 : 2 0 : 0 0 0 6 : 4 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 3 : 2 0 : 0 0 1 5 . 0 0 1 0 . 0 0 5 . 0 0 0 . 0 0 - 5 . 0 0 T i m e o f D a y - - u n s e r v e d V a r - - N o o f C a p B a n k s - - N o o f f . / l a x C a p B a n k s F i g u r e : 4 . 8 ( d ) R e a c t i v e p o w e r f l o w u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s l a v e m o d e 2 4 . 0 1 . 0 9 U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r ( 2 5 1 h J a n - S u n d a y ) ~---,----,---,----,----~---.---,----,----,----,---,----,----.----.-r 1 0 I I - - ' - . . . . . . " " + - - - - : - ' - - 1 I r I I ~ I : : I I I - 1 0 . 0 0 + - - - - + - - - - + - - - - - + - - - - + - - - - l - - - - + - - - - l - - - - - + - - - - l e - - - - + - - - - - e - - - - J - - - - - 1 - - - - + - ' - 0 0 : 0 0 : 0 0 0 3 : 2 0 : 0 0 0 6 : 4 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 3 : 2 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - U n s e r v e d V a r - - N o o f C a p B a n k s - - N o o f f v ' e x C a p B a n k s F i g u r e : 4 . 8 ( e ) R e a c t i v e p o w e r f l o w u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s l a v e m o d e 2 5 . 0 1 . 0 9 i I f u ' 1 5 ~ ! I f u 0 ~ i I f u ' 1 5 ~ 3 0 l i i ~ ~ U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r ( 2 6 ' " J a n - M o n d a y ) 1 5 . 0 0 1 0 1 0 . 0 0 5 . 0 0 0 . 0 0 - 5 . 0 0 - 1 0 . 0 0 -l---+--+---+--+---+--+---+--+--~---+--___,f---+---f---+-'- 0 0 : 0 0 : 0 0 0 3 : 2 0 : 0 0 0 6 : 4 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 3 : 2 0 : 0 0 T i m e o f D • y - - U n s e r v e d V a r - - N o o f C a p B a n k s - -Noof~xCapBanks F i g u r e : 4 . 8 ( / ) R e a c t i v e p o w e r f l o w u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s l a v e m o d e 2 6 . 0 1 2 0 0 9 U n c o m p e n s a t e d r e a c t i v e p o w e r ( 2 7 ' " J a n - T u e s d a y ) 1 5 . 0 0 1 0 1 0 . 0 0 5 . 0 0 I I 0 . 0 0 + I I I --~ - ~ - ~ - ~5.00 t t 1~1 1 1 t t - 1 0 . 0 0 - l - - - + - - + - - - + - - + - - - + - - + - - - + - - + - - - + - - + - - - + - - + - - - + - - ; - - ' - 0 0 : 0 0 : 0 0 0 3 : 2 0 : 0 0 0 6 : 4 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 3 : 2 0 : 0 0 1 6 : 4 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 3 : 2 0 : 0 0 T i m e o f D e y - - u n s e r v e d V a r - - N o o f c a p B a n k s - - N o o f M ! l x C a p B a n k S F i g u r e : 4 . 8 ( g ) R e a c t i v e p o w e r f l o w u n d e r p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a i n m a s t e r s l a v e m o d e 2 7 . 0 1 . 0 9 i I t u ' b ~ i I l l ~ ' b ~ T h e f i g u r e 4 . 8 ( b ) s h o w s t h a t t h e 4 t h b a n k h a s n o t c o n n e c t e d e v e n t i 1 1 1 4 . 0 0 h r s a n d c o u l d h a v e b e e n i n O N p o s i t i o n m o r e h o u r s d u r i n g t h e e v e n i n g , i n t h e p a r t i c u l a r d a y . F i g u r e 4 . 8 ( c ) s u g g e s t s , t h e f o u r t h c a p a c i t o r b a n k s c o u l d b e c o n n e c t e d m o r e e a r l y i n t h e d a y . A l l o t h e r f i g u r e s 4 . 8 ( d ) , 4 . 8 ( e ) , 4 . 8 ( f ) , a n d 4 . 8 ( g ) s h o w s t h a t t h e r e a r e p o s s i b i l i t i e s o f s w i t c h i n g m o r e c a p a c i t o r b a n k s e a r l y , m a i n t a i n t h e a l r e a d y c o n n e c t e d o n e s f u r t h e r m o r e , o r s w i t c h t h e f o u r t h b a n k t h a t h a s n o t c o m e d u r i n g t h e d a y . 4 . 7 B e h a v i o u r o f t r a n s f o r m e r T a p p o s i t i o n T h e f u n c t i o n o f t h e o n l o a d t a p c h a n g e r ( O L T C ) i s t o a d j u s t t h e L V b u s v o l t a g e t o i t s n o m i n a l v a l u e . W h e n t h e l o a d i s h i g h , t h e b u s v o l t a g e i s l o w d u e t o I Z d r o p a n d t a p c h a n g e r r a i s e s i t s t a p t o h i g h p o s i t i o n t o a d j u s t t h e t e r m i n a l v o l t a g e . 3 1 T h e v o l t a g e r i s e o b t a i n e d b y r a i s i n g o n e t a p p o s i t i o n u p , i s 1 . 5 % o f t h e v o l t a g e a t t h e p o i n t o f m e a s u r i n g . T h i s i s a s p e r t h e s p e c i f i c a t i o n s o f t h e O L T C . A t 3 3 k V v o l t a g e t h i s r i s e i s a b o u t 0 . 4 9 5 k V . T h e a p p r o x i m a t e d p e r c e n t a g e v o l t a g e r i s e g i v e n b y s w i t c h i n g o n e 5 M v a r c a p a c i t o r b a n k i s g i v e n a s ( k v a r I k v a ) * X 1 W h e r e k v a r = a d d i t i o n o f r e a c t i v e l o a d , k v a = t r a n s f o r m e r r a t i n g a n d X 1 = t r a n s f o r m e r r e a c t a n c e i n % [ 8 ] . W h e n t w o t r a n s f o r m e r s a r e i n p a r a l l e l , t h i s v a l u e b e c o m e s 0 . 7 9 % a n d t h e v o l t a g e r i s e i s 0 . 2 6 0 k V a t 3 3 k V . A s t h e s e f i g u r e s s u g g e s t s , t h e e f f e c t o f r i s e i n o n e t a p s t e p i s s a m e a s a d d i n g t w o 5 M v a r c a p a c i t o r b a n k s w h e n t w o t r a n s f o r m e r s a r e p a r a l l e l e d o r o n e 5 M v a r b a n k s w h e n o n e t r a n s f o r m e r i s c o n n e c t e d . T a p c h a n g e r a d j u s t s t h e v o l t a g e b y a d j u s t i n g t h e t r a n s f o r m e r r a t i o b u t c a p a c i t o r b a n k s b y r e d u c i n g t h e r e a c t i v e p o w e r t h r o u g h t h e t r a n s f o r m e r s a n d t r a n r n i s s i o n l i n e s . F u r t h e r i t r e d u c e s t h e c u r r e n t s a n d h e n c e t h e l o s s e s a n d r e l e a s e t h e e u i p m e n t c a p a c i t i e s . T h e r e f o r e , t h e r e a c t i o n s o f c a p a c i t o r c o n t r o l l e r a n d A V R h a s t o b e o p t i m a l l y u t i l i z e d . T h e T a b l e 4 . 2 g i v e s a n e x t r a c t f r o m a o u t p u t f i l e s h o w i n g s i m u l a t i o n r e s u l t s f o r L V a n d H V v o l t a g e , M W a n d M v a r a t L V s i d e a n d t r a n s f o r m e r H V s i d e p e a k c u r r e n t s u n d e r d i f f e r e n t t a p p o s i t i o n s w i t h n o c a p a c i t o r b a n k s a n d w i t h f o u r c a p a c i t o r b a n k s . ( s i m u l a t i o n r e s u l t s f o r c o n d i t i o n s a t 2 0 . 3 0 h r s o n 2 4 . 0 1 . 0 9 ) I f t h e c o n d i t i o n s t a r t s f r o m p o i n t ( A ) i n t a b l e e 4 . 2 , I t s t a b i l i z e s a t p o i n t ( B ) u n d e r t a p c h a n g e r c o n t r o l a n d e n d s a t p o i n t ( C ) w h e n c a p a c i t o r s a r e s w i t c h e d o n b y a v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e . F r o m ( A ) t o ( B ) , t h e r e s u l t s s h o w s 3 % v o l t a g e r i s e , 6 % r e a l p o w e r i n c r e a s e , 6 % r e a c t i v e p o w e r i n c r e a s e a n d 5 % c u r r e n t i n c r e a s e . F r o m ( A ) t o ( C ) , t h e r e i s a v o l t a g e i n c r e a s e o f 3 % , r e a l p o w e r i n c r e a s e o f 6 % b u t t h e c u r r e n t a n d r e a c t i v e p o w e r r e d u c e s b y 7 % a n d 7 4 % r e s p e c t i v e l y . T h i s s h o w s t h e e f f e c t i v e n e s s o f b o t h c o n t r o l l o o p s w h e n o p e r a t e s i n d e p e n d e n t l y . M u l t i p l e R u n O u t p u t F i l e N o c a p b a n k s R u n # T a p P o s i t i o n H V V o l t a g e L V V o l t a g e P h A n g _ L V L V M W L V M V a r T F H V C u r r e n t 1 . 9 2 5 0 0 0 0 0 0 0 7 4 . 7 8 1 2 0 5 1 1 3 3 . 5 0 2 2 7 8 2 4 - 2 3 . 5 1 5 0 0 3 3 2 4 7 . 1 2 5 2 4 5 4 6 2 0 . 5 0 5 5 6 9 2 9 . 1 7 1 4 1 9 5 1 2 8 2 . 9 4 0 0 0 0 0 0 0 0 7 4 . 7 9 5 5 7 3 1 5 3 2 . 9 8 0 6 2 9 5 2 - 2 3 . 5 1 5 0 0 1 4 9 4 5 . 6 6 9 2 0 9 5 9 1 9 . 8 7 2 0 0 5 6 1 . 1 6 6 0 7 1 2 4 9 7 - - - - - - - - - - ( 8 ) 3 . 9 5 5 0 0 0 0 0 0 0 7 4 . 8 0 9 2 6 4 7 1 3 2 . 4 7 4 7 6 9 7 0 - 2 3 . 5 1 5 0 0 4 6 4 4 4 . 2 7 9 0 7 6 8 3 1 9 . 2 6 7 1 1 8 3 0 . 1 6 0 9 6 9 0 1 6 7 4 . 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 7 4 . 8 2 2 3 2 1 6 3 3 1 . 9 8 4 0 0 2 5 6 - 2 3 . 5 1 5 0 0 3 2 3 4 2 . 9 5 0 9 6 2 6 3 1 8 . 6 8 9 2 1 7 0 7 . 1 5 6 0 9 8 0 1 2 9 - - - - - - - ( A ) 5 . 9 8 5 0 0 0 0 0 0 0 7 4 . 8 3 4 7 8 2 5 8 3 1 . 5 0 7 6 7 1 5 2 - 2 3 . 5 1 4 9 9 6 3 5 4 1 . 6 8 1 2 6 1 9 7 1 8 . 1 3 6 7 3 3 2 8 . 1 5 1 4 4 4 5 3 1 1 M u l t i p l e R u n O u t p u t F i l e 3 c a p b a n k s R u n # T a p P o s i t i o n H V V o l t a g e L V V o l t a g e P h A n g L V L V M W L V M V a r T F H V C u r r e n t 1 . 9 2 5 0 0 0 0 0 0 0 7 5 . 1 7 4 2 9 3 5 6 3 4 . 4 5 4 1 1 0 5 2 - 6 . 1 7 1 9 1 8 1 6 9 4 9 . 8 3 9 4 4 4 3 4 5 . 3 8 9 3 1 9 5 5 2 . 1 6 2 1 6 8 5 4 2 5 2 . 9 4 0 0 0 0 0 0 0 0 7 5 . 1 7 6 4 3 5 9 9 3 3 . 9 1 2 4 4 8 0 8 - 6 . 1 7 2 0 7 4 9 5 5 4 8 . 2 8 5 2 2 6 0 1 5 . 2 2 1 7 6 6 0 2 2 . 1 5 7 0 9 1 3 4 3 7 3 . 9 5 5 0 0 0 0 0 0 0 7 5 . 1 7 8 4 9 4 8 8 3 3 . 3 8 7 2 5 1 1 0 - 6 . 1 7 1 0 8 4 0 3 7 4 6 . 8 0 0 2 7 5 6 0 5 . 0 6 0 0 7 6 6 0 9 . 1 5 2 2 2 6 2 0 4 8 4 . 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 7 5 . 1 8 0 3 8 1 5 6 3 2 . 8 7 8 0 9 6 3 8 - 6 . 1 7 0 8 0 8 7 7 3 4 5 . 3 8 4 1 2 4 0 7 4 . 9 0 6 9 9 1 9 6 5 . 1 4 7 6 1 8 8 8 0 1 - - - - - - ( C ) 5 . 9 8 5 0 0 0 0 0 0 0 7 5 . 1 8 2 1 9 7 4 0 3 2 . 3 8 4 0 6 9 6 4 - 6 . 1 7 1 6 2 0 0 4 6 4 4 . 0 3 0 6 1 9 5 4 4 . 7 6 0 7 5 0 8 7 9 . 1 4 3 1 9 6 3 6 5 5 T a b l e : 4 . 2 O u t p u t f i l e f r o m P S C A D s i m u l a t i o n s h o w i n g d i f fe r e n c e s i n m e a s u r e m e n t s I 3 2 F i g u r e s 4 . 9 ( a ) , ( b ) a n d ( c ) s h o w s t h e o b s e r v a t i o n s o n t h e b e h a v i o u r o f t h e t a p p o s i t i o n i n t h e a b s e n c e o f t h e c a p a c i t o r s . T h e n u m b e r o f c a p a c i t o r b a n k s t h a t c o u l d b e c o n n e c t e d i f t h e c o n t r o l l e r w a s i n a u t o m o d e , i s a l s o i n d i c a t e d i n t h e f i g u r e s . T h e f i g u r e s r e v e a l t h a t t h e r e i s t h e p o s s i b i l i t y o f o p e r a t i n g t h e s u b s t a t i o n a t l o w e r t a p p o s i t i o n s i f t h e c a p a c i t o r b a n k s c o n n e c t e d u n d e r t h e p r e s e n t c r i t e r i a . T h e A p p e n d i x 2 ( b ) i l l u s t r a t e s t h e e f f e c t s c l e a r l y . ~ l i J ~ f ~ ~ ~ w ; ~ f ~ ~ 8 5 . 0 0 I I - , - , 8 3 . 0 0 8 1 . 0 0 7 9 . 0 0 7 7 . 0 0 7 5 . 0 0 7 3 . 0 0 7 1 . 0 0 6 9 . 0 0 - I - I 6 7 . 0 0 1 3 2 k V v o l t a g e p a t t e r n , t a p p o s i t i o n & n o o f c a p b a n k s ( 2 1 s t & 2 2 n d ) I I I I I I I I I I r - , - - , - - - - r - - r - ~ - r - - , - - , - T - ~-~~ I I I I I I i - , - - - - , - - - , - - " " I - . . . . . . . . . . . . . . --1 ...--._-~ 65.00+---~--~---+--~~--+---4---~---+--~----~--+---4---~---+--~----~--+---4----+L 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 0 0 : 0 0 : 0 0 0 5 : 0 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 5 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 0 1 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 1 1 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 2 1 : 0 0 : 0 0 8 5 . 0 0 8 3 . 0 0 8 1 . 0 0 7 9 . 0 0 7 7 . 0 0 7 5 . 0 0 7 3 . 0 0 7 1 . 0 0 6 9 . 0 0 6 7 . 0 0 I - , - i L I T i m e o f D a y - - - 1 3 2 k V b u s v o l t a g e - - M a x . C o n t i n u o u s 1 3 2 v o l t a g e - - N o m i n a l 1 3 2 k V v o l t a g e - - - N o o f C a p B a n k s - - N o o f M a x C a p B a n k s - - - T a p p o s i t i o n F i g u r e : 4 . 9 ( a ) P a l / e r n o f t a p p o s i t i o n w i t h n o c a p a c i t o r b a n k s 2 1 s r & 2 2 n d 1 3 2 k V v o l t a g e p a t t e r n , t a p p o s i t i o n & n o o f c a p b a n k s ( 2 3 r d & 2 4 t h ) I I I I I I I I I r - , - - , - . . . . , . - . . . , . . . . - . , . . . . - r - - , - - , - ' T ' ' _ j _ j L J I I I I l I I I I . . J . . . _ I _ . J . . . _ _ I _ . . 1 - _ . J - I _ . . J . . . _ I - . J . . . . . . . . . . . ! . I I I I I I I I I 6 5 . 0 0 +--~-~--+--~-~--+--4---+--~-~--+--~-+---+-~~-+--~-~~-+L 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 3 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 0 0 : 0 0 : 0 0 0 5 : 0 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 5 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 0 1 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 1 1 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 2 1 : 0 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - - 1 3 2 k V b u s v o l t a g e - - M a x . C o n t i n u o u s 1 3 2 v o l t a g e - - N o m i n a l 1 3 2 k V v o l t a g e - - - N o o f C a p B a n k s - - N o o f M a x C a p B a n k s - - - T a p p o s i t i o n F i g u r e : 4 . 9 ( b ) P a l / e r n o f t a p p o s i t i o n w i t h n o c a p a c i t o r b a n k s 2 3 r d & 2 4 t h 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 6 1 1 I 1 0 ~ 9 8 i 7 3 6 b 5 ~ 4 3 2 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 6 1 1 I 1 0 ~ 9 8 i 7 c . a 6 ' 5 5 ~ 4 3 2 3 3 ~ W ' , : § , J ~ ~ ~ 1 3 2 k V v o l t a g e p a t t e r n , t a p p o s i t i o n & n o o f c a p b a n k s ( 2 5 t h , 2 6 t h & 2 7 t h ) 8 5 . 0 0 . - - . - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - - , - , I , - 1 " ' " " ' i - - r - ,- , - ~ i . . . . , . - , - , - ~, - - - r - , - , - ~,. ~ - , - , - ~ ' T ' - - - r - - , - , - ~ r 8 J . Q Q + - " ' 1 - -~-- t " - " " " ' 1 - -~-- I - - 1 - - r - - I --~- -I- 1 - -~-- T - -~ --I- " " T - -~-- I - I--~-- T - -~-- r - " ' 1 - -~-- r - I - r n 8 1 . 0 0 + - - t - - I - - + - - - - i - - I - - + - - 1 - - 1 - - - t - - 1 - - t - - - l - - I - r " r - - + - - - n I 7 9 . 0 0 7 7 . 0 0 I = ' - - - < - I 7 5 . 0 0 7 3 . 0 0 _ . . . ! _ _ I _ _ L _ . . J _ _ t _ _ 1 _ _ 1 _ _ L _ J _ _ I _ _ L _ . . J _ _ I _ _ . 1 _ _ , _ _ L _ . . . ! _ _ I _ _ L _ . . J _ _ , _ _ 1 . _ _ , - _ ~ _ . . . ! _ _ I _ _ L _ . . J _ I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I - 1 - - , - - I - - , - - , - - I - - , - - I - I - - , - - I - - , - - , - - I - - , - - , - - I - - , - - I - - , - - , - - T - - , - - I - I - - - - T - I - 7 1 . 0 0 I 6 9 . 0 0 ~- :-~---1--: - + - - :- + -- + - + - + - -: - :- -: - - : -~~ - -: - + - - :- + - + - - i - r - - i - - i - - - 7 - - i - - . . : 6 7 . 0 0 I I I - T - - - - r - - - - - - - r · - - I I I I - I - - , - - I - I - - , - - T - - , - - r - I - - , - - f - I - - , - - T - - , - - r - I - - , - - I - I - - , - - T - - , - - I - I--~-- r - I - 65.00 +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--r--~-r--~~--r-~~r-~~--~~--4--4--4--4--4--4--L 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 5 . 0 1 . 2 0 0 9 2 6 . 0 1 . 2 0 0 9 2 6 . 0 1 . 2 0 0 9 2 6 . 0 1 . 2 0 0 9 2 7 . 0 1 . 2 0 0 9 2 7 . 0 1 . 2 0 0 9 2 7 . 0 1 . 2 0 0 9 0 0 : 0 0 : 0 0 0 7 : 3 0 : 0 0 1 5 : 0 0 : 0 0 2 2 : 3 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 1 3 : 3 0 : 0 0 2 1 : 0 0 : 0 0 0 4 : 3 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 9 : 3 0 : 0 0 T i m e o f D a y - - - 1 3 2 k V b u s v o l t a g e - - N o m i n a l 1 3 2 k V v o l t a g e - M a x . C o n t i n u o u s 1 3 2 v o l t a g e - N o o f M a x C a p B a n k s - - - N o o f C a p B a n k s - - - T a p p o s i t i o n F i g u r e : 4 . 9 ( c ) P a t t e r n o f t a p p o s i t i o n w i t h n o c a p a c i t o r b a n k s 2 5 ' 1 1 t o 2 7 t h 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 A p p e n d i x 2 ( b ) c o m p a r e s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e p a t t e r n s o f t h e t a p p o s i t i o n w h i l e h a v i n g n o c a p a c i t o r b a n k s a n d t h e s a m e w i t h t h e m a x i m u m n u m b e r o f c a p a c i t o r b a n k s . S i n c e t h e v o l t a g e b o o s t u p b y a d d i n g c a p a c i t o r s a t 3 3 k V s i d e , t h e r a i s e o f t r a n s f o r m e r t a p c a n b e m i n i m i z e d . 4 . 8 S u m m a r y o f t h e s y s t e m s t u d y B y s u m m a r i z i n g t h e r e s u l t s f r o m t h e c a s e s t u d y , i t s e e m s t h a t t h e p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a e s p e c i a l l y w h e n t h e b u s s e c t i o n b r e a k e r i s i n O N p o s i t i o n d o s e n o t n e i t h e r m a x i m i z e n o r o p t i m i z e t h e u s e o f i n s t a l l e d c a p a c i t o r b a n k s i n t h e s e l e c t e d s u b s t a t i o n . T h e r e f o r e , i t i s w o r t h t o c o n s i d e r d i f f e r e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a t h a t u t i l i z e t h e c a p a c i t o r b a n k s , t h a n t h e e x i s t i n g u t i l i z a t i o n . H o w e v e r , u n d e r s u c h c i r c u m s t a n c e s , t h e e f f e c t s t o t h e s y s t e m v o l t a g e , a v o i d i n g e x t r e m e o v e r c o m p e n s a t i o n t h a t i n t r o d u c e s l o s s e s d u e t o l e a d i n g p o w e r f a c t o r a n d o t h e r t e c h n i c a l c o n s t r a i n t s h a v e t o b e c o n s i d e r e d . 3 4 6 . . ·~ i f - i 8 b 0 z C h a p t e r 5 5 . S y s t e m m o d e l l i n g , s i m u l a t i o n s a n d d a t a a n a l y s i s E x p l o r i n g t h e p o s s i b i l i t i e s o f m a x i m i z i n g t h e u s e o f c a p a c i t o r b a n k s i n a n e x i s t i n g s u b s t a t i o n h a s t o b e d o n e i n s e v e r a l s t e p s . A s d i s c u s s e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r , t h e f i r s t i s t o c o l l e c t a n d r e c o r d t h e s y s t e m d a t a a n d a n a l y z e t h e m . T h e n b y c o n s i d e r i n g t h o s e r e s u l t s , s i m u l a t i o n o f t h e s y s t e m u n d e r v a r i o u s o p e r a t i n g s c e n a r i o s a n d d i f f e r e n t c a p a c i t o r b a n k c o m b i n a t i o n s c a n b e d o n e . T h i s n e e d s a s u i t a b l y d e v e l o p e d c o m p u t e r s i m u l a t i o n m o d e l . U s i n g s u c h a s i m u l a t i o n v a r i o u s e f f e c t s o n t h e s y s t e m d u e t o s w i t c h e d c a p a c i t o r b a n k s c a n b e s t u d i e d . F o l l o w i n g s a r e t h e a r e a s t h a t h a v e t o b e s t u d i e d a s m e n t i o n e d a b o v e . • M a x i m u m v o l t a g e r i s e d u e a d d i t i o n o f c a p a c i t o r b a n k s a t t h e b u s b a r i n w h i c h t h e y a r e c o n n e c t e d • T h e c a p a b i l i t y o f t r a n s f o r m e r O L T C a n d A V R t o h a n d l e t h o s e v o l t a g e v a r i a t i o n s b y c h a n g i n g t a p p o s i t i o n , w h e n n e c e s s a r y . • T h e c a p a b i l i t y o f O L T C t o h a n d l e t h e c u r r e n t t h r o u g h i t w i t h o u t e x c e e d i n g i t ' s c u r r e n t s w i t c h i n g c a p a c i t y d u r i n g b a c k f e e d i n g r e a c t i v e p o w e r i n t o t h e s y s t e m • T h e e f f e c t o f r e s o n a n c e w h e n a d d i n g m o r e c a p a c i t o r b a n k s u n d e r v a r i o u s l o a d c o n d i t i o n s a n d s y s t e m h a r m o n i c l e v e l s • E f T c c t s o n v o l t a g e d i s t o r t i o n c a u s e d b y l o a d h a r m o n i c s a t 3 3 k V b u s , w h e n a d d i n g m o r e c a p a c i t o r b a n k s • C o s t a n a l y s i s c o n s i d e r i n g t h e r e d u c t i o n o f l o s s e s d u e t o p o w e r f a c t o r i m p r o v e m e n t , r e l e a s e o f s y s t e m c o m p o n e n t c a p a c i t i e s e t c . a n d m a n y o t h e r s . 5 . 1 S y s t e m m o d e l l i n g a n d s i m u l a t i o n O n e o f t h e m a i n a s p e c t s o f t h e r e s e a r c h i s t o m o d e l t h e s u b s t a t i o n f o r a n a l y z i n g v a r i o u s s y s t e m c o n d i t i o n s b y s i m u l a t i o n . S u i t a b l e c o m p u t e r a i d e d s i m u l a t i o n s o f t w a r e w i t h t r a n s i e n t a s w e l l a s s t e a d y s t a t e a n a l y z i n g c a p a b i l i t i e s w a s n e e d e d f o r t h i s p u r p o s e . T h e r e f o r e , P S C A D w h i c h i s a t o o l u s e d b y m a n y p o w e r s y s t e m E n g i n e e r s , w a s u s e d f o r m o d e l l i n g a n d s i m u l a t i o n s . P S C A D i s a g r a p h i c a l u s e r i n t e r f a c e w o r k i n g a l o n g w i t h a n e l e c t r o m a g n e t i c t r a n s i e n t a n a l y s i s p r o g r a m c a l l e d E M T D C a n d a w i d e l y u s e d s o f t w a r e b y p o w e r s y s t e m e n g i n e e r s f o r p o w e r s y s t e m s t u d i e s [ 9 ] . P o w e r s y s t e m C o m p u t e r A i d e d D e s i g n a b b r e v i a t e d a s P S C A D s c h e m a t i c a l l y c o n s t r u c t a c i r c u i t , r u n a s i m u l a t i o n , a n a l y z e t h e r e s u l t s a n d m a n a g e t h e d a t a i n a c o m p l e t e l y i n t e g r a t e d g r a p h i c a l e n v i r o n m e n t . P S C A D i s m a i n l y f o r t r a n s i e n t a n a l y s i s b u t a l s o e q u i p p e d w i t h a l l m o d u l e s f o r t h e s t e a d y s t a t e a n a l y s i s a s w e l l . T h e d i f f i c u l t y f a c e d i n u s i n g P S C A D w a s t h a t i t i s n o t f r e e s o f t w a r e a n d n e e d s a l i c e n s e f o r u s c . H o w e v e r , a f r e e s t u d e n t v e r s i o n w i t h l i m i t e d n o d e s i s a v a i l a b l e . A l s o a t r a i l v e r s i o n i s a v a i l a b l e f o r l i m i t e d t i m e f r a m e . T h e b a s i c t r i a l s w e r e d o n e f o r s i m p l e s t b l o c k s w i t h t h e f r e e s t u d e n t v e r s i o n a n d l a t e r t h e c o m p l e t e m o d e l w a s d e v e l o p e d w i t h t h e t r i a l v e r s i o n . 3 5 1 5 . 2 T h e B a s i c s i n S u b s t a t i o n m o d e l M a i n s u b s t a t i o n c o m p o n e n t s s u c h a s p o w e r t r a n s f o r m e r s , g r o u n d i n g z i g z a g t r a n s f o r m e r s , c i r c u i t b r e a k e r s , s u b s t a t i o n l o a d , c a p a c i t o r b a n k s , t a p c h a n g e r s , e t c . , a r e i n c l u d e d i n t h e m o d e l . M o s t o f t h e c o m p o n e n t s a r e a v a i l a b l e w i t h t h e m a s t e r l i b r a r y i n t h e P S C A D . S o m e h a s t o b e a p p r o x i m a t e d t o t h e a v a i l a b l e m o d u l e s i n t h e m a i n l i b r a r y . T h e t r a n s f o r m e r s a r c s e l e c t e d a s t w o w i n d i n g t r a n s f o r m e r s w i t h t h e t a p c h a n g e r o n H V s i d e o f t h e t r a n s f o r m e r s . T h e r e a l t r a n s f o r m e r w a s a p p r o x i m a t e d t o t h e s i m p l e s t t o n n a n d p e r c e n t a g e i m p e d a n c e w a s c o n s i d e r e d a s a n i n d u c t a n c e o n l y . T h e m a g n e t i z a t i o n c i r c u i t w a s a p p r o x i m a t e d w i t h t y p i c a l v a l u e s . T h e g r o u n d i n g z i g z a g t r a n s f o r m e r i s r e p r e s e n t e d w i t h a t y p i c a l s t a r d e l t a t r a n s f o r m e r w i t h d e l t a w i n d i n g u n c o n n e c t e d t o a l o a d . T h i s r e p r e s e n t a t i o n i s s u f f i c i e n t l y v a l i d f o r t h i s k i n d o f a n a l y s i s [ 1 0 ] . T h e d e v e l o p e d m o d u l e t o r t h e t r a n s f o n n e r i s a s g i v e n i n f i g u r e 5 . 1 l d p · 2 . 8 6 8 [ M V A R ] 1 1 . 1 1 [ M W ] A u m e c ~~ I T A T " " " I [ : : : i , l ; _ u : ; ' r r l I T 2 L V C B - - - - { f - - - - - - 4 · 3 . 7 0 2 [ M V A R ] 1 0 . 9 1 [ M W ] F i g u r e 5 . 1 T r a n s ( i m n e r & G r o u n d i n g l r a n s / i m n e r m o d u l e T h e t a p c h a n g e r i s r e p r e s e n t e d a s a H V t o L V r a t i o c h a n g e r t o s u i t t h e r e a l t a p c h a n g e r r a t i o s . N o m i n a l r a t i o o f t h e t r a n s f o r m e r i s 4 a n d t h i s h a s t o b e t a k e n a s 1 i n t h e P S C A D m o d e l . T h e t a p c h a n g e r a t P a n a d u r a i s c o n s i s t i n g o f 1 8 t a p s w i t h e a c h 1 . 5 % v o l t a g e d i f f e r e n c e . T h e t a p c h a n g e r i s a r r a n g e d a s t o c o n t r o l m a n u a l l y o r c h a n g e s t e p w i s e i n t h e m u l t i p l e r u n m o d e , a s b e l o w . C o r t r o l s C b n t r d s I C b n t . . . C b n t . . . T a p _ 1 F 1 _ 2 _ H g h e r T a p _ 1 F 1 _ 2 _ l . c m e r I T a p - / + T a p _ r r u t t i T a p R a t i o l ' · · · · · · · · · s · - · · · · · · · · - 1 o r ; l ; i H i g h e r L o w e r O F F O N P o s i t i o n . . 5 I l l 6 < f 4 G 5 I l l 3 : ~ . . 2 " ' 2 - r 1 " ' 0 . 9 5 5 1 T a p T F 1 & 2 L o w e r · - A I C t r l ~ 1 • 6 1 C t r l T a p _ T F 1 & 2 H 1 g h e r I T a p · I + 1 , I 1 A 1 C t r l ~ 1 • I 6 1 r · l ' l j . C t r l T a p _ m u l t 1 T a p C h a n g e r C o n t r o l ' I 1 . 1 0 5 2 1 . 0 9 0 0 3 1 . 0 7 5 4 1 . 0 6 0 5 1 . 0 4 5 6 1 . 0 3 0 7 1 . 0 1 5 8 1 . 0 0 0 9 0 . 9 8 5 F i g u r e 5 . 2 T a p c h a n g e r c o n t r o l m o d u l e T a p R a t i o P o s i t i o n 1 0 0 . 9 7 0 1 1 0 . 9 5 5 1 2 0 . 9 4 0 1 3 0 . 9 2 5 1 4 0 . 9 1 0 1 5 0 . 8 9 5 1 6 0 . 8 8 0 1 7 0 . 8 6 5 1 8 0 . 8 5 0 3 6 R e p r e s e n t i n g t h e n e t w o r k b e y o n d t h e s u b s t a t i o n b a s i c a l l y d e p e n d s o n a p p r o x i m a t i o n s . T y p i c a l l y , i n a n y a p p r o x i m a t e d r e p r e s e n t a t i o n , i f f r e q u e n c y r e s p o n s e a n a l y s i s a t t h e b u s b a r l e v e l i s n o t e x p e c t e d t h e n a s i m p l e T h e v i n i n ' s e q u i v a l e n t i s s u f f i c i e n t . l ' h c l o a d i s r e p r e s e n t e d i n t w o w a y s i n t h e m o d e l a n d a s a l u m p e d l o a d . O n e i s s p e c i f i e d w i t h r e a l a n d r e a c t i v e p o w e r b u t t h e i n p u t v a l u e s a r c r e a l v a l u e s s o t h a t i n p u t p a r a m e t e r s f r o m o u t p u t s o f o t h e r s m o d u l e s c o u l d n o t b e u s e d i n t h i s m o d u l e . T h e r e f o r e , d u r i n g m u l t i p l e r u n f u n c t i o n s , t h e s e c o n d m o d u l e w i t h R a n d L v a l u e s w a s u s e d . R a n d L v a l u e s a r e c a l c u l a t e d a s p e r t h e M W a n d M v a r v a l u e s a t d i f f e r e n t t i m e s l o t s . , , l l o a c J l o t i I . . 2 . I / l i o n e l A l l o a d A l l o a d B l l o a d B r l l o a c J C l l o a d C • w l i o m , J ; l m ( o j C L ~1 e , ( Y ~l ' l l o a d , V v I l o a d _ A l l o a d A • I 2 ' . v v l l o a d _ B l l o a d B , V v l l o a d C l l o a d C F i g u r e 5 . 3 L o a d & l o a d c u r r m t m e a s u r i n g m o d u l e ( ' a p a c i t o r b a n k s w i t h i n r u s h a n d d e t u n e r e a c t o r s a r e r e p r e s e n t e d w i t h e q u i v a l e n t C a n d L \ a l u e s a s i n t h e d i a g r a m . T h o u g h t h e r e a l c a p a c i t o r b a n k c o n f i g u r a t i o n u n g r o u n d e d d o u b l e W Y E c o n f i g u r a t i o n , i t i s s u f f i c i e n t t o r e p r e s e n t i t w i t h a l u m p e d s t a r c o n n e c t e d l o a d f ( ) r t h e a n a l y s i s . I T i m e d I B r e a k e r ( • , ( ' . L o g . i c u / O p e n @ t O ! I t y ' ~ N~ § , _ , § ' i 0 8 c ' 8 ~ ~·I [ [ ' 2 , I l O . _ f ~ I F i g u r e 5 . 4 C a p a c i t o r h a n f - & l n r u s h ! D I ! I u n i n g r e a c t o r m o d u l e W i t h a l l t h e s e m a i n c o m p o n e n t s a n d o t h e r m e a s u r i n g a n d r e c o r d i n g m o d u l e s , t h e c o m p l e t e m o d e l d e v e l o p e d f o r t h e P a n a d u r a G r i d S u b s t a t i o n i n C E B s y s t e m i s s h o w n i n t h e F i g u r e 5 . 4 5 . . 1 R u n n i n g t h e s i m u l a t i o n s F i r s t t h e s i m u l a t i o n s w e r e r u n f o r m e a s u r e d d a t a , r e a l a n d r e a c t i v e l o a d s , t a p p o s i t i o n s , a n d v o I t a g e a t s o u r c e e n d a n d r e c o r d e d d a t a w a s c o m p a r e d w i t h t h e a c t u a l m e a s u r e d d a t a . T h i s w a s d o n e w i t h n o c a p a c i t o r b a n k s c o n n e c t e d t o t h e L V b u s . F u r t h e r , t h e r e a l m e a s u r e m e n t s \ V C r c d o n e w i t h 1 0 m i n u t e i n t e r v a l b u t i t w a s t i m e c o n s u m i n g t o r u n t h e s i m u l a t i o n s w i t h t h e ~amc t i m e i n t e r v a l s . T h e r e f o r e t h e s i m u l a t i o n s w e r e r u n o n l y f o r 3 0 m i n u t e i n t e r v a l . 3 7 • • ~ • • • 1" :~ ·- -- - o - - - - ;:[. , _ ,. Jc: : To ta 1_ P To ta i_ Q 0 Ta p_ Po s - - - - - ,. ,. _ H~ V -~r rfL l"' r. a, l H ll u( .m s 0 ~ 1'\-. !.c:: H \' . .V~ ~ ~ Ta p_ m ul ti Ta p_ TF 1 & 2_ Lo w er A A _ 'I ')) ,.. 0 0~ 1 0 ~ ~ bus\l ph_E - - - , Ct n = 1 - - :1 Ct rl = 1 :r- :-_ __ Bj ~ ~ ~ Ct rl Ctri T Ta p_ Po s Ta p_ TF 1 & 2_ H ig he r 1 ·· ·- ·· ·- - - Ta p - /+ T~ l ti [r ~:-~ ::: ~~~ I •• • Fi' cs • • ~'i" ca •• • Fi' cs . , } __ ,~ 13 2k VB us • ·~ VCB •• 1 & 8 • • 2'i_ '?. ,CB • ·~ C"CB _ _ qfL l"' T2 LV C B - 4 . 54 4 [M VA RI 12 . 13 [M N] f~ - > :g ~ .. _ g~ C> "f 0 CD ~ (.) r DJ~ ~ 1 E_ 3% bu s _ ,E :_ ~~ ~ > ~~ < '< ;\ "" ;~ ~ §1 0 " ' lk> ad T ;! ~ ·~ Jc :: l ~ ~ ""'- -~ ~ ~ R _ p h a s e ~~ ha se ~ ~ phase ~ ~ T1 I T1 LV CB " s: .! Ji 44 [M VA RI ~ 1;' t.1 3 [M N] 2. ~ '" , <0 " ~ . ;:: . ~ ~ Jc:: ~ L'V '3 3k Vb us V ol ta ge ~ ~ ~ l~dA + I U oa d_ B llo ad B - ~ ~ ~ llo ad _ C l lo ad C §~ - > :g ~ .. _ g~ ~, . "' ~~ ~.l §T CD (.) ;:; + TF 1y "f 0 )~ 0 .l~ T~ + §~ + CD ;;; "> J, ;:> -~ u . ~~ ~,. l I 0 .l~ T"' .,.; + Tap_mu lti l:j 22 _ 03 00 hr s 3b an ks 38 T h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m t h e s i m u l a t i o n s h o w s t h a t t h e m o d e l g i v e s a p p r o x i m a t e l y s a m e r e s u l t s a s t h e a c t u a l . N e x t s t e p o f t h e s i m u l a t i o n s w a s t o r u n t h e m o d e l w i t h t h e c a p a c i t o r b a n k s c o n n e c t e d a s p e r t h e e x i s t i n g s w i t c h i n g c r i t e r i a . T h i s r u n w a s d o n e n o t o n l y f o r t h e s a m e t a p p o s i t i o n a s w i t h n o c a p a c i t o r s b u t a l s o f o r d i f f e r e n t t a p p o s i t i o n s u n t i l t h e L V b u s v o l t a g e g i v e s a c l o s e v o l t a g e l e v e l t o i t s n o m i n a l v a l u e . W h i l e r u n n i n g t h e s i m u l a t i o n s i n t h i s m a n n e r , a l l t h e d a t a r e q u i r e d f o r t h e a n a l y s i s w a s r e c o r d e d i n t h e o u t p u t f i l e o f t h e m u l t i p l e r u n f u n c t i o n b l o c k i n P S C A D . T h e t h i r d s t e p i n s i m u l a t i o n w a s t o e n e r g i z e o n e m o r e s t e p o f t h e c a p a c i t o r b a n k s e x c e p t f o r d u r a t i o n s w h e r e a l l c a p a c i t o r b a n k s w e r e e n e r g i z e d . F o r e x a m p l e , w h e n t h e c o n t r o l l e r s w i t c h e s o n l y t w o c a p a c i t o r b a n k s i n t h e r e a l s y s t e m , s i m u l a t i o n s w e r e r u n w i t h t h e t h i r d a n d f o u r t h b a n k s a s w e l l a t d i f f e r e n t t a p p o s i t i o n s . T y p i c a l o u t p u t f i l e o b t a i n e d f o r t h e s y s t e m w i t h 3 c a p a c i t o r b a n k s s w i t c h e d o n t o t h e b u s a n d u n d e r d i f f e r e n t t a p p o s i t i o n s i s g i v e n b e l o w . M u l t i p l e R u n O u t p u t F i l e R u n # T a p P o s i t i o n H V V o l t a g e L V V o l t a g e P h A n g _ L V L V M W L V M V a r T F H V C u r r e n t 1 . 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 8 8 6 1 7 7 8 3 4 . 4 5 0 1 2 4 3 7 1 0 . 6 9 1 2 1 0 7 8 2 1 . 9 9 4 5 2 2 6 4 - 4 . 1 5 1 1 4 9 0 0 7 . 1 0 5 1 6 0 7 4 5 5 2 . 9 8 5 0 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 8 4 2 6 9 2 2 3 3 . 9 2 6 3 7 3 5 4 1 0 . 6 8 8 7 2 9 6 3 2 1 . 3 3 0 6 0 8 5 9 - 4 . 0 2 6 3 1 0 1 2 2 . 1 0 2 0 0 3 4 8 1 8 3 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 8 0 0 8 2 9 8 3 3 . 4 1 8 4 2 1 2 8 1 0 . 6 8 5 9 7 8 0 5 2 0 . 6 9 7 3 2 3 4 2 - 3 . 9 0 5 5 8 9 4 4 1 . 9 8 9 9 3 6 7 7 0 5 E - 0 1 4 1 . 0 1 5 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 7 6 1 3 6 3 1 3 2 . 9 2 5 3 7 9 8 9 1 0 . 6 8 7 3 6 4 8 8 2 0 . 0 9 0 8 6 6 8 8 - 3 . 7 9 2 1 0 2 4 7 5 . 9 6 1 1 1 7 3 6 2 7 E - 0 1 5 1 . 0 3 0 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 7 2 2 9 2 5 5 3 2 . 4 4 6 6 6 0 7 9 1 0 . 6 8 6 3 7 5 8 0 1 9 . 5 1 1 0 9 5 9 1 - 3 . 6 8 1 8 9 2 3 5 4 . 9 3 3 5 7 4 4 8 8 8 E - 0 1 6 1 . 0 4 5 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 6 8 6 7 2 5 7 3 1 . 9 8 1 6 2 2 9 0 1 0 . 6 8 8 0 1 1 4 7 1 8 . 9 5 5 6 1 6 7 5 - 3 . 5 7 7 9 3 4 6 3 3 . 9 0 7 1 9 5 5 0 1 2 E - 0 1 S t a t i s t i c a l S u m m a r y B a s e d o n 6 R u n s : - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - T a p P o s i t i o n H V V o l t a g e L V V o l t a g e P h A n g _ L V L V M W L V M V a r T F H V C u r r e n t M i n i m u m : . 9 7 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 6 8 6 7 2 5 7 3 1 . 9 8 1 6 2 2 9 0 1 0 . 6 8 5 9 7 8 0 5 1 8 . 9 5 5 6 1 6 7 5 - 4 . 1 5 1 1 4 9 0 0 7 . 9 0 7 1 9 5 5 0 1 2 E - 0 1 M a x i m u m : 1 . 0 4 5 0 0 0 0 0 0 7 7 . 3 8 8 6 1 7 7 8 3 4 . 4 5 0 1 2 4 3 7 1 0 . 6 9 1 2 1 0 7 8 2 1 . 9 9 4 5 2 2 6 4 - 3 . 5 7 7 9 3 4 6 3 3 . 1 0 5 1 6 0 7 4 5 5 M e a n : 1 . 0 0 7 5 0 0 0 0 0 7 7 . 3 7 8 3 4 5 2 3 3 3 . 1 9 1 4 3 0 4 6 1 0 . 6 8 7 9 4 5 1 0 2 0 . 4 3 0 0 0 5 7 0 - 3 . 8 5 5 8 2 9 6 7 2 . 9 7 7 2 4 4 3 9 9 4 E - 0 1 S t d D e v : . 2 8 0 6 2 4 3 0 4 0 E - 0 1 . 7 4 6 6 1 0 1 1 3 6 E - 0 2 . 9 2 3 5 8 8 1 7 9 0 . 1 8 9 4 8 9 8 5 0 5 E - 0 2 1 . 1 3 6 9 6 8 8 3 9 . 2 1 4 6 1 3 1 9 9 5 . 5 4 0 2 9 5 6 7 4 4 E - 0 2 2 % L e v e l : . 9 4 9 8 6 6 8 1 3 3 7 7 . 3 6 3 0 1 1 7 4 3 1 . 2 9 4 6 1 2 2 2 1 0 . 6 8 4 0 5 3 4 6 1 8 . 0 9 4 9 5 7 1 5 - 4 . 2 9 6 5 9 1 3 0 3 . 8 6 6 2 8 1 2 3 2 4 E - 0 1 9 8 % L e v e l : 1 . 0 6 5 1 3 3 1 8 7 7 7 . 3 9 3 6 7 8 7 3 3 5 . 0 8 8 2 4 8 7 1 1 0 . 6 9 1 8 3 6 7 5 2 2 . 7 6 5 0 5 4 2 5 - 3 . 4 1 5 0 6 8 0 4 1 . 1 0 8 8 2 0 7 5 6 6 P r o b a b i l i t y D e n s i t y F u n c t i o n s ( % ) f o r V a r i a b l e 1 , H V V o l t a g e - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C e n t r e o f R a n g e P r o b a b i l i t y ( % ) C u m u l a t i v e P r o b . ( % ) 1 0 0 - C u m u l a t i v e P r o b . P r o b a b i l i t y D e n s i t y F u n c t i o n s ( % ) f o r V a r i a b l e 2 , L V V o l t a q e - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C e n t r e o f R a n g e P r o b a b i l i t y ( % ) C u m u l a t i v e P r o b . ( % ) 1 0 0 - C u m u l a t i v e P r o b . P r o b a b i l i t y D e n s i t y F u n c t i o n s j o / o j f o r V a r i a b l e 3 , P h A n q L V - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C e n t r e o f R a n g e P r o b a b i l i t y ( % ) C u m u l a t i v e P r o b . ( % ) 1 0 0 - C u m u l a t i v e P r o b . P r o b a b i l i t y D e n s i t y F u n c t i o n s ( % ) f o r V a r i a b l e 4 , L V M W - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C e n t r e o f R a n g e P r o b a b i l i t y ( % ) C u m u l a t i v e P r o b . ( % ) 1 0 0 - C u m u l a t i v e P r o b . P r o b a b i l i t y D e n s i t y F u n c t i o n s ( % ) f o r V a r i a b l e 5 , L V M V a r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C e n t r e o f R a n g e P r o b a b i l i t y ( % ) C u m u l a t i v e P r o b . ( % ) 1 0 0 - C u m u l a t i v e P r o b . P r o b a b i l i t y D e n s i t y F u n c t i o n s ( % ) f o r V a r i a b l e 6 , T F H V C u r r e n t - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C e n t r e o f R a n q e P r o b a b i l i t y ( % ) C u m u l a t i v e P r o b . ( % ) 1 0 0 - C u m u l a t i v e P r o b . T a b l e : 5 . 1 M u l t i p l e r u n o u t p u t f l l e f o r s i x r e c o r d i n g i n p u t s f o r d i j f e r e n t l a p p o s i t i o n s 3 9 E v e n w i t h t h e h a l f h o u r i n t e r v a l t i m e s l o t s , t h e s i m u l a t i o n s t a k e s l o n g t i m e . T h e r e f o r e , r u n n i n g s i m u l a t i o n f o r m o r e a n d m o r e d a y s i s a t i m e c o n s u m i n g t a s k . T h e r e f o r e , t h e s i m u l a t i o n s w e r e d o n e f o r t h r e e s e l e c t e d d a y s o n l y . T h e r e c o r d e d d a t a i s a s p e r t h e f o r m a t a n n e x e d i n A p p e n d i x 3 - a . T h e d a t a s u m m e r y i s g i v e n i n A p p e n d i x 3 - b . 5 . 4 V o l t a g e r a i s e d u e t o c a p a c i t o r b a n k s T h e s u b s t a t i o n m o d e l w a s a d j u s t e d t o h a v e s a m e m e a s u r e m e n t c o n d i t i o n a s m e a s u r e d w i t h o u t c a p a c i t o r b a n k s a n d v o l t a g e a t h i g h a n d l o w v o l t a g e b u s b a r s , r e a l a n d r e a c t i v e p o w e r , p h a s e a n g l e m e a s u r e d a t 3 3 k V b u s b a r , c u r r e n t t h r o u g h t h e t r a n s f o r m e r e t c , w e r e r e c o r d e d . T h e c h a n g e s o f a b o v e p a r a m e t e r s b y s w i t c h i n g o n t h e c a p a c i t o r b a n k s a s p e r p r e s e n t c r i t e r i a , f o r t h e o p t i m u m c o n d i t i o n w i t h m a x i m u m v a r c o m p e n s a t i o n , f o r m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s w e r e a l s o r e c o r d e d . T h e t a b l e 5 . 2 g i v e s a n i n d i c a t i o n h o w t h e h i g h v o l t a g e a n d l o w v o l t a g e b u s v o l t a g e s h a s b e e n a f f e c t e d w h e n c h a n g i n g f r o m p r e s e n t c r i t e r i a t o m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s t a t e w i t h t h e A V R f u n c t i o n a s w e l l . T i m e C h a n g e s d u e t o m a x i m u m c a p b a n k s c o m p a r e d t o p r e s e n t c r i t e r i a 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 C h a n g e o f H V b u s V o l t a g e ~ C h a n g e o f L V b u s V o l t a g e _ j l < l l ) _ C h a n g e o f N o o f c a p b a n k s C h a n g e o f T a p p o s i t i o n 9 : ? ? L 9 . 1} L . . . . 2 I - 1 C h a n g e s d u e t o m a x i m u m c a p b a n k s c o m p a r e d t o p r e s e n t c r i t e r i a 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 C h a n g e o f L V C h a n g e o f N o o f I c a p b a n k s C h a n g e o f T a p p o s i t i o n C h a n g e s d u e t o m a x i m u m c a p b a n k s c o m p a r e d t o p r e s e n t c r i t e r i a 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 C h a n g e o f H V b u s V o l t a g e ~ C h a n g e o f L V C h a n g e o f N o o f b u s V o l t a g e I c a p ~ b a n k s C h a n g e o f T a p p o s i t i o n 9 19 L : 9 1 J • : ? L 0 . 1 2 0 } 1 • 0 0 : 0 0 : 0 0 0 0 : 3 0 : 0 0 0 . 2 5 0 . 1 3 2 - 1 I 0 . 1 ? L - 0 . 1 8 I 1 - 1 6: i~ I ~;: l ; l :~ 0 . 1 2 . . . 0 } 1 • 0 0 0 0 0 0 0 0 . . . . . . 9 1 :9 9 : 9 9 L o . 2 5 0 . 1 3 2 - 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 2 : 3 0 : 0 0 0 3 : 0 0 : 0 0 0 3 : 3 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 0 4 : 3 0 : 0 0 0 5 : 0 0 : 0 0 0 5 : 3 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 0 6 : 3 0 : 0 0 0 7 : 0 0 : 0 0 0 7 : 3 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 0 8 : 3 0 : 0 0 0 9 : 0 0 : 0 0 0 9 : 3 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 :9 . 1 ~ . . . . : ; : : : : t ; ; : . . . . · ~ :! . . -. . ! • . . . . . . . . : = I • • • • : : i ~·" - 0 . 2 3 0 . 2 4 0 . 2 4 0 . 2 4 0 . 2 4 0 . 2 4 0 . 2 4 0 . 2 5 0 . 2 5 0 . 2 4 0 . 1 3 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 1 3 0 . 1 3 0 . 1 3 - 0 . 3 7 - 0 . 3 7 0 . 1 2 0 . 1 3 0 . 1 3 - 0 . 3 8 0 . 1 3 - 0 . 2 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 - 1 - 1 - 1 - 2 - 2 - 1 - 1 - 1 - 2 - 1 - 1 0 0 0 0 ~ : ~ ~ j ~~ · ~ : j . . . . . . . . . . ~ Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 3 Q 1 3 Q 1 3 - 0 . 1 8 - 0 . 1 8 0 . 3 2 - 0 . 1 8 - 0 . 1 8 - 0 . 1 9 - 0 . 1 8 - 0 . 1 9 - 0 . 1 9 - 0 . 2 0 - 0 . 2 0 - 0 . 2 0 2 0 . 1 2 I 0 . 3 1 o . 1 3 . . : o . 2 o . L . . . 1 9 , ~ ? L o , ~ ~ . . . . . . 0 . 1 2 Q} J J . . . . . . . . . 1 - 1 9 - ~ ? L 0 } 1 • . - 1 9 . 1 ? L O J 1 • . :~ I ~ : ~ ~ 0 . 3 2 Q} ? . . . . . J . . . . . . . . . 1 - 1 - 1 0 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 0 - 1 - 1 0 . 1 2 0 . 1 2 Q 1 2 Q 1 3 0 . 1 3 0 . 0 1 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 Q 1 2 0 . 3 2 0 . 3 1 0 . 3 1 0 . 3 2 0 . 3 2 0 . 3 2 0 . 3 1 0 . 3 1 0 . 3 1 0 . 3 1 0 . 3 1 0 . 3 1 0 . 3 1 0 , 1} L o . 3 1 0 . 1 3 0 . 3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 I 0 l 0 9 : 9 9 . . . . . . . 0 . . . . . . . . . . . . Q 0 . 0 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ;;::~~:~~ l ~:~~ 0 . 1 3 I - 0 . 2 0 9 : 1 } . . . . . . . Q . } 1 • a . I 9, i i I 9,~ i . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ? : 9 9 : 9 9 L o . o o 9 , 9 9 L . O J . . . . . . . . o 1 ? } 9 : 9 9 L 9 : 9 9 L 9 9 9 L 9 . L . . . . . . o 0 . 0 0 0 . 1 3 0 . 1 3 0 . 1 3 : 9 : ? 9 • : 9 : ? 0 • - 1 - 1 - 1 Q J . . . . . . . . 0 Q ] 6: 13 1 } 9 9 9 9 L o . o o 1 3 : 3 0 : 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : 9 : ? 9 • : 9 : ? 9 • - 1 0 1 4 : 0 0 : 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 : 3 0 : 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 . . . 1 . 5 : o q o o . o , o o . . . . 9 0 . 0 . . . . . . 0 1 mQ 0 . 1 3 I 0 . 3 1 I 1 0 • • • J 9;9 9 . . . : : : : Q , Q Q : : : : : : : m 9 • • • • • • • • • • • • m9 0 0 0 :9 9 I 9 - 9 9 I Q ·: : : : : : : : . . . Q 1 5 : 3 0 : 0 0 I 0 . 0 0 I 9 -9 9 L 0 1 6 : 0 0 : 0 0 1 6 : 3 0 : 0 0 1 7 : 0 0 : 0 0 1 7 : 3 0 : 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 ~ L 0 } 1 • 0 , 1} L O J 1 • 0 . 1 3 0 . 1 3 : 9 : ? 9 • : 9 : ? 9 • Q . 1} L 0 , } 1 • 9 . 1 ~ L 9 , } 1 . . . . • 0 . 1 3 I - 0 . 2 0 I 1 0 - 1 ? . . . . . . . 0 :3 . 1 . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 . 1 3 0 . 1 3 0 . 1 3 0 . 1 2 - 0 . 2 0 - 0 . 2 0 0 . 3 1 0 . 3 2 0 0 0 4 0 Q,Q Q L 9 :9 9 J Q . . . . . . . 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T h e m a x i m u m v o l t a g e a t t h e H V b u s i s 7 7 . 8 0 k V . ( R e f e r A p p e n d i x 3 - b ) T h e m a x i m u m e f f e c t t o t h e v o l t a g e o c c u r s w h e n a l l c a p a c i t o r s a r e c o n n e c t e d , a t m a x i m u m s o u r c e v o l t a g e a n d a t m i n i m u m l o a d . T o c h e c k t h e e f f e c t , s i m u l a t i o n w a s r u n f o r m a x i m u m c o n t i n u o u s s o u r c e v o l t a g e o f 1 4 5 k V a t m i n i m u m s u b s t a t i o n l o a d o f 1 7 . 2 M W a n d 9 . 6 M v a r f o r v a r i o u s t a p p o s i t i o n s . T h e r e s u l t s a r e s h o w n i n f o l l o w i n g t a b l e . M u l t i p l e R u n O u t p u t F i l e A l l C a p s 1 7 . 2 M W 9 . 6 M v a r R u n # T a p P o s i t i o n H V V o l t a g e L V V o l t a g e P h A n g L V L V M W L V M V a r T F H V C u r r e n t 1 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 7 6 7 7 5 7 6 3 6 . 8 5 5 9 4 0 0 1 3 1 . 2 0 5 4 3 4 9 5 2 1 . 3 7 4 6 9 9 9 5 - 1 2 . 9 2 2 8 6 3 5 3 . 1 0 5 1 7 3 8 4 8 0 2 1 . 0 1 5 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 6 7 4 5 0 8 1 3 6 . 3 0 9 5 6 7 2 5 3 1 . 2 0 4 8 6 1 3 7 2 0 . 7 4 6 7 0 2 6 0 - 1 2 . 5 4 2 2 9 0 6 6 . 1 0 2 0 8 8 0 7 5 7 3 1 . 0 3 0 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 5 8 5 2 5 1 5 3 5 . 7 7 9 2 0 6 8 7 3 1 . 2 0 5 2 9 4 5 3 2 0 . 1 4 4 9 5 2 1 5 - 1 2 . 1 7 8 3 5 4 5 6 . 9 9 1 5 5 4 8 6 7 2 E - 0 1 4 1 . 0 4 5 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 4 9 9 7 8 5 2 3 5 . 2 6 4 1 2 6 9 8 3 1 . 2 0 5 4 8 6 4 9 1 9 . 5 6 8 5 7 4 7 7 - 1 1 . 8 3 0 1 5 2 2 2 . 9 6 3 5 9 5 4 6 5 7 E - 0 1 5 1 . 0 6 0 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 4 1 7 9 0 2 1 3 4 . 7 6 3 6 7 3 2 7 3 1 . 2 0 5 2 4 5 0 9 1 9 . 0 1 8 5 5 9 1 2 - 1 1 . 4 9 6 6 7 9 1 4 . 9 3 6 5 2 5 8 0 5 4 E - 0 1 6 1 . 0 7 5 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 3 3 9 4 5 6 9 3 4 . 2 7 7 2 6 9 2 1 3 1 . 2 0 5 2 7 4 5 2 1 8 . 4 9 0 7 0 2 4 4 - 1 1 . 1 7 7 0 8 3 7 9 . 9 1 0 7 1 1 6 2 7 5 E - 0 1 7 1 . 0 9 0 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 2 6 4 2 4 6 5 3 3 . 8 0 4 2 8 8 1 5 3 1 . 2 0 5 0 4 3 0 8 1 7 . 9 8 3 0 4 1 9 2 - 1 0 . 8 7 1 4 5 6 7 6 . 8 8 6 0 0 3 1 2 0 8 E - 0 1 8 1 . 1 0 5 0 0 0 0 0 0 8 3 . 0 1 9 2 0 2 3 4 3 3 . 3 4 4 2 0 1 0 9 3 1 . 2 0 5 3 6 7 7 7 1 7 . 4 9 7 4 7 6 5 3 - 1 0 . 5 7 6 5 0 0 6 3 . 8 6 2 2 6 0 1 9 2 6 E - 0 1 M u l t i p l e R u n O u t p u t F i l e N o C a p s 1 7 . 2 M W 9 . 6 M v a r R u n # T a p P o s i t i o n H V V o l t a g e L V V o l t a g e P h A n g _ L V L V M W L V M V a r T F H V C u r r e n t 1 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 5 3 0 0 2 1 6 3 5 . 4 8 5 8 6 4 7 9 - 2 9 . 2 2 3 2 3 4 5 1 1 9 . 8 1 7 7 1 0 1 4 1 1 . 1 1 5 1 1 4 6 7 . 1 0 2 4 3 2 5 5 8 4 2 1 . 0 1 5 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 5 9 0 1 5 7 8 3 4 . 9 6 6 1 5 8 5 4 - 2 9 . 2 2 3 2 3 7 5 2 1 9 . 2 4 1 4 9 3 2 3 1 0 . 7 9 2 2 4 3 4 5 . 9 9 4 6 1 2 5 0 2 2 E - 0 1 3 1 . 0 3 0 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 6 4 7 6 8 5 9 3 4 . 4 6 1 3 8 7 9 2 - 2 9 . 2 2 3 2 4 0 5 4 1 8 . 6 8 9 9 7 3 7 2 1 0 . 4 8 3 1 9 6 5 5 . 9 6 6 1 8 0 4 2 7 3 E - 0 1 4 1 . 0 4 5 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 7 0 2 7 5 4 6 3 3 . 9 7 0 9 2 1 0 9 - 2 9 . 2 2 3 2 4 3 5 6 1 8 . 1 6 1 7 6 4 1 9 1 0 . 1 8 7 1 9 8 1 3 . 9 3 8 9 5 6 8 7 2 4 E - 0 1 5 1 . 0 6 0 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 7 5 5 5 0 2 1 3 3 . 4 9 4 1 6 1 1 6 - 2 9 . 2 2 3 2 4 6 5 7 1 7 . 6 5 5 5 7 3 0 0 9 . 9 0 3 5 2 5 8 8 8 . 9 1 2 8 7 4 3 9 8 8 E - 0 1 6 1 . 0 7 5 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 8 0 6 0 5 7 0 3 3 . 0 3 0 5 4 3 8 9 - 2 9 . 2 2 3 2 4 9 5 7 1 7 . 1 7 0 1 9 6 5 2 9 . 6 3 1 5 0 6 6 6 2 . 8 8 7 8 7 0 2 0 0 9 E - 0 1 7 1 . 0 9 0 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 8 5 4 5 3 9 2 3 2 . 5 7 9 5 3 5 4 2 - 2 9 . 2 2 3 2 5 2 5 5 1 6 . 7 0 4 5 1 2 0 2 9 . 3 7 0 5 1 2 5 1 6 . 8 6 3 8 8 5 7 2 9 5 E - 0 1 8 1 . 1 0 5 0 0 0 0 0 0 8 2 . 5 9 0 1 0 6 0 4 3 2 . 1 4 0 6 3 0 3 3 - 2 9 . 2 2 3 2 5 5 5 1 1 6 . 2 5 7 4 7 1 2 5 9 . 1 1 9 9 5 7 1 3 7 . 8 4 0 8 6 6 3 5 1 3 E - 0 1 T a b l e : 5 . 3 V o l t a g e v a r i a t i o n f o r m a x c o n t i n u o u s H V s i d e v o l t a g e & M i n i m u m s u b s t a t i o n l o a d { o r d i f f e r e n t t a p p o s i t i o n s U n d e r t h e s e l e c t e d w o r s t c a s e , w i t h a l l c a p a c i t o r b a n k s a r e s w i t c h e d o f f , t h e L V b u s v o l t a g e w i l l b e m a i n t a i n e d a t 3 3 . 4 9 4 k V b y t h e A V R a d j u s t i n g t a p p o s i t i o n t o 4 . W h e n a l l b a n k s a r e 4 1 c o n n e c t e d a t t h i s s t a g e , A V R & t a p c h a n g e r i s c a p a b l e t o m a i n t a i n t h e b u s v o l t a g e a t 3 3 . 3 4 4 k V . T h e t a p c h a n g e s f r o m 4 t o 1 , u n d e r t h i s w o r s t c a s e . P r a c t i c a l l y t h i s i s n o t a d e s i r e d c o n d i t i o n b u t s u c h a w o r s t c a s e w i l l n o t b e a l l o w e d b y t h e s y s t e m o p e r a t o r . A c c o r d i n g t o t h e t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n s , t h e v o l t a g e r i s e a t L V s i d e o f a t r a n s f o r m e r c a n b e a p p r o x i m a t e d a s f o l l o w s . P e r c e n t a g e v o l t a g e r i s e = ( k v a r I k v a ) * X t W h e r e k v a r = a d d i t i o n o f r e a c t i v e l o a d k v a = t r a n s f o r m e r r a t i n g X t = t r a n s f o r m e r r e a c t a n c e i n % W i t h p r e s e n t c o n f i g u r a t i o n , t h e m a x i m u m e f f e c t i v e r e a c t i v e p o w e r i n j e c t i o n w h e n e i t h e r t r a n s f o r m e r s i n p a r a l l e l , o r t r a n s f o r m e r s a r e i n d e p e n d e n t , i s 1 O M v a r ( s i n c e e a c h t r a n s f o r m e r i s c o n n e c t e d w i t h t w o b a n k s ) . T h e r e f o r e , a s p e r t h e a b o v e a p p r o x i m a t i o n , f o r t h i s s u b s t a t i o n a d d i t i o n o f f u l l r e a c t i v e l o a d o f 2 0 M v a r g i v e a r i s e o f a b o u t 1 . 0 4 k V a t 3 3 k V b u s v o l t a g e . T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s c o n f i r m t h e a b o v e a p p r o x i m a t i o n a s i n t a b l e 5 . 3 . A s i n d i c a t e d i n s e c t i o n 4 . 7 , t h e c h a n g e o f o n e t a p p o s i t i o n c h a n g e t h e v o l t a g e b y 0 . 0 1 5 p u a n d t h i s i s a b o u t 0 . 4 9 5 k V a t 3 3 k V . T h e e f f e c t o f r i s e i n v o l t a g e o v e r t h e n o m i n a l v a l u e d u e t o a d d i t i o n o f m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s c a n b e h a n d l e d w i t h t w o t a p p o s i t i o n s . T h e t a b l e 5 . 3 v e r y c l e a r l y i n d i c a t e s t h a t t h e h i g h v o l t a g e s i d e b u s v o l t a g e a t t h e p r e s e n t r e a l c o n d i t i o n s d o e s n o t o v e r s t e p t h e m a x i m u m c o n t i n u o u s v o l t a g e o f 8 3 . 7 1 5 k V . T h e f i g u r e a l s o s h o w s t h a t f o r m a x i m u m a l l o w a b l e H V b u s v o l t a g e a n d f o r m i n i m u m l o a d , t h e m a x i m u m L V b u s v o l t a g e r i s e f o r s a m e t a p p o s i t i o n i s ( 3 6 . 8 5 5 9 - 3 5 . 4 8 5 9 ) k V e q u a l l i n g t o 1 . 3 7 k V . T h e f i g u r e s 5 . 6 ( a ) , ( b ) , ( c ) s h o w t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f h o w t h e v o l t a g e a t t h e H V b u s b e h a v e s w i t h t h e n u m b e r o f c a p a c i t o r b a n k s , f o r 2 1 5 \ 2 2 n d a n d 2 4 t h o f J a n u a r y . P h a s e V o l t a g e - 1 3 2 k V b u s 2 1 s t J a n u a r y 2 0 0 9 78 ~---,---,----,----,---,----,---.---~----.---,----,---,----,---,---~----.---,----,----,---,----,---,----,---, 7 7 . 5 7 7 7 6 . 5 7 6 L ~ 7 5 . 5 7 5 7 4 . 5 - I 7 4 7 3 . 5 ' - I I I T T 1 I - ~ I l - _ l ~ r - ~- ~- 1 - I 1 - - 1 - - - I - I ' ' 73+---~--~------~----~--~--~--~--~--~----~--~--,---,---~--~---,,---,---,---,----.---.----~~ 0 0 : 0 0 : 0 0 0 2 : 0 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 4 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 2 : 0 0 : 0 0 T i m e o f d a y - - M e a s u r e d - - S i m u l a t e d w i t h c a p s u n d e r p r e s e n t c r i t e r i a - - S i m u l a t e d w i t h c a p s f o r m a x i m u m u s e ==~:~~:~~:~ ::~~ ~~PC:fo~~~~~um u s e F i g u r e : 5 . 6 ( a ) 4 2 s : s : 7 8 7 7 . 5 7 7 7 6 . 5 7 6 7 5 . 5 7 5 7 4 . 5 7 4 7 3 . 5 7 3 0 0 : 0 0 : 0 0 7 8 7 7 5 1 I I 7 7 7 6 . 5 7 6 7 5 . 5 7 4 . 5 7 4 7 3 . 5 0 2 : 0 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 P h a s e V o l t a g e - 1 3 2 k V b u s 2 2 n d J a n u a r y 2 0 0 9 0 6 : 0 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 I ' ' - 1 T i m e o f d a y 1 4 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 - - M e a s u r e d - - S i m u l a t e d w l t h c a p s u n d e r p r e s e n t c r i t e r i a - - S i m u l a t e d w i t h c a p s f o r m a x i m u m u s e = = ~i~~J~~:~ ::~~ ~~P~fo~~~~~um u s e F i g u r e : 5 . 6 ( b ) P h a s e V o l t a g e - 1 3 2 k V b u s 2 4 n d J a n u a r y 2 0 0 9 I I I I I I I I I T I I ' I I T 2 2 : 0 0 : 0 0 I T 73 +---~--~----~--~--~----r---~---r--~r---~--~--~----~--~--~----r---~---r--~r---~---r--~----~--~ 0 0 : 0 0 : 0 0 0 2 : 0 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 4 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 T i m e o f d a y - - M e a s u r e d - - S i m u l a t e d w i t h n o c a p b a n k s - - S i m u l a t e d w i t h c a p s u n d e r p r e s e n t c r i t e r i a - - S i m u l a t e d w i t h c a p s f o r o p t i m u m u s e - - S i m u l a t e d w i t h c a p s f o r m a x i m u m u s e F i g u r e : 5 . 6 ( c ) F i g u r e : 5 . 6 H V b u s v o l t a g e v a r i a t i o n s u n d e r d i f fe r e n t c a p b a n k c o n f i g u r a t i o n s - S i m u l a t e d d a t a f o r 2 1 st , 2 2 " d & 2 4 t h J a n 2 0 0 9 2 2 : 0 0 : 0 0 C o n s i d e r i n g t h e a b o v e f a c t o r s , s w i t c h i n g t h e m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s u n d e r a n y r e a l t i m e c o n d i t i o n , i s o b v i o u s l y p o s s i b l e a s f a r a s t h e v o l t a g e r i s e a t b u s b a r i s c o n c e r n e d . W i t h t h e r e s u l t s a n a l y z e d , a r e a l t i m e m e a s u r e m e n t o f 1 3 2 k V v o l t a g e s w i t h a l l 4 c a p a c i t o r b a n k s i n O N c o n d i t i o n , w a s d o n e a t P a n a d u a r a s u b s t a t i o n a n d r e c o r d e d a s i n t h e f o r m a t A p p e n d i x 4 . T h e f i g u r e 5 . 7 b e l o w s h o w s t h e v a r i a t i o n o f h i g h v o l t a g e s i d e v o l t a g e u n d e r a b o v e c o n d i t i o n s . 4 3 A c t u a l v o l t a g e s w i t h m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s - 1 8 t h F e b t o 2 1 s t F e b 2 0 0 9 8 8 . 0 0 ' 6 4 . 0 0 8 0 . 0 0 7 6 . 0 0 7 2 . 0 0 6 8 . 0 0 6 4 . 0 0 > 6 0 . 0 0 o ! ! . ! j , 5 6 . 0 0 ~ 5 2 . 0 0 4 8 . 0 0 4 4 . 0 0 4 0 . 0 0 3 6 . 0 0 3 2 . 0 0 2 6 . 0 0 2 4 . 0 0 2 0 . 0 0 1 8 . 0 2 . 2 0 0 0 1 8 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 2 0 . 0 2 . 2 0 0 9 2 0 . 0 2 . 2 0 0 Q 2 0 . 0 2 . 2 0 0 9 2 1 . 0 2 . 2 0 0 9 2 1 . 0 2 . 2 0 0 9 1 2 : 0 0 : 0 0 1 8 : 4 0 : 0 0 0 1 : 2 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 4 : 4 0 : 0 0 2 1 : 2 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 1 0 : 4 0 : 0 0 1 7 : 2 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 0 6 : 4 0 : 0 0 T i m e o f d a y - - M a x 1 3 2 k V b u s v o l t a g e ( P h - E ) - - M a x 3 3 k V b u s v o l t a g e ( P h - P h ) F i g u r e : 5 . 7 H V b u s v o l t a g e v a l u e s w i t h a l l 4 b a n k s i n O N p o s i t i o n - A c t u a l m e a s u r e m e n t s 5 . 5 V o l t a g e c o n t r o l b y O L T C & A V R A s m e n t i o n e d i n t h e p r e v i o u s p a r a g r a p h , w h i l e p r o v i d i n g t h e n e c e s s a r y r e a c t i v e p o w e r s u p p o r t t o t h e s y s t e m a t g r i d s u b s t a t i o n , i f t h e s w i t c h i n g o f t h e c a p a c i t o r b a n k s i s n o t b a s e d o n v o l t a g e , i . e - v o l t a g e c o n t r o l l e d s w i t c h i n g , a n d t h e n r i s e o f v o l t a g e s b e y o n d t h e n o m i n a l v a l u e s h a s t o b e m a i n t a i n e d b y t h e A V R a n d t a p c h a n g e r . F o r t h i s p u r p o s e , t h e v o l t a g e a t 3 3 k V b u s h a s t o b e w i t h i n t h e c o n t r o l l a b l e l i m i t o f t h e t a p p o s i t i o n s . O t h e r w i s e , t h e c a p a c i t o r b a n k s w i l l b e t r i p p e d b y t h e o v e r v o l t a g e r e l a y . V a r i a t i o n o f t a p p o s i t i o n - 2 1 s t & 2 2 n d J a n u a r y 2 0 0 9 18 ~---.---,~--,----.----,---,----.----,---,----,----,---,----.----~---.---,r---,----, 1 6 1 4 1 2 ! 1 0 ' 1 5 j " z - . I ' 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 0 0 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 T i m e o f d a y - - T a p - a c t u a l m e a S l . f " e m e n t w i t h r o c a p b a n k s - - T a p - S i m u l a t e d r e s U t s - l l 1 d e r p r e s e n t s c h e m e - - T a p - S i m u l a t e d r e s u l t s W t h m a x i m u m c a p b a n k s F i g u r e : 5 . 8 T a p p o s i t i o n v a r i a t i o n t o g i v e c o n s t a n t L V v o l t a g e - S i m u l a t i o n r e s u l t s 4 4 T h e f i g u r e 5 . 8 s h o w s t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f v a r i a t i o n o f t h e t a p p o s i t i o n u n d e r m a x i m u m v a r s u p p o r t . I t i n d i c a t e s t h a t t h e t a p p o s i t i o n r e m a i n s a r o u n d t h e n o m i n a l t a p a n d v o l t a g e v a r i a t i o n h a s b e e n h a n d l e d b y t h e t a p s . A r e a l t i m e m e a s u r e m e n t a l s o w a s d o n e t o t r a c k t h e v a r y i n g t a p p o s i t i o n t h r o u g h o u t c o u p l e o f d a y s w i t h a l l c a p a c i t o r s c o n n e c t e d a n d t h e d a t a i s s h o w n i n f i g u r e 5 . 9 . T a p - r e a l m e a s u r e m e n t s 1 8 t h F e b t o 2 1 s t F e b 2 0 0 9 1 8~------,-------,-------.-------,------,-------,-------,-------,-------,------,-------,-------,-------.-------n 1 6 1 4 1 2 6 1 0 ~ 0 . 0 . ~ - . ' - , I o L-----~----~------~----~----~----~------~----~----~------~----~----~----~~----~ 1 8 . 0 2 . 2 0 0 9 1 8 . 0 2 . 2 0 0 9 1 8 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 1 9 . 0 2 . 2 0 0 9 2 0 . 0 2 . 2 0 0 9 2 0 . 0 2 . 2 0 0 9 2 0 . 0 2 . 2 0 0 9 2 0 . 0 2 . 2 0 0 9 2 1 . 0 2 . 2 0 0 9 2 1 . 0 2 . 2 0 0 9 2 1 . 0 2 . 2 0 0 9 1 2 : 0 0 : 0 0 1 7 : 0 0 : 0 0 2 2 : 0 0 : 0 0 0 3 : 0 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 3 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 2 3 : 0 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 0 9 : 0 0 : 0 0 1 4 : 0 0 : 0 0 1 9 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 0 5 : 0 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 T i m e o f d a y - - T a p - r e a l m e a s u r e m e n t s F i g u r e : 5 . 9 T a p p o s i t i o n v a r i a t i o n s t o g i v e c o n s t a n t L V v o l t a g e - A c t u a l m e a s u r e m e n t s 5 . 6 C u r r e n t t h r o u g h t h e O L T C W i t h t h e p r e s e n t l o a d c o n d i t i o n s a t t h e s e l e c t e d s u b s t a t i o n , t h e t r a n s f o r m e r s a r e o n l y p a r t i a l l y l o a d e d . A l s o , t h e m i n i m u m r e a c t i v e l o a d i s a r o u n d 9 M v a r . i V a r i a t i o n o f c u r r e n t t h r o u g h t a p c h a n g e r - 2 1 s t & 2 2 n d J a n u a r y 2 0 0 9 1 20.00~----.-----,-----,-----,-----,-----,-----,----,,----,-----,-----,-----,-----,-----,-----.-----.-----.----. 1 1 0 . 0 0 1 - 1 0 0 . 0 0 9 0 . 0 0 8 0 . 0 0 7 0 . 0 0 6 0 . 0 0 5 0 . 0 0 4 0 . 0 0 3 0 . 0 0 2 ~~~0+1.~2~00~9~~~~~----~----~----~--~~--~----~----~----~----~----~----~----~----~----~----~----~ 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 0 7 : 0 0 : 0 0 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 1 4 : 0 0 : 0 0 2 1 . 0 1 . 2 0 0 9 2 1 : 0 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 0 4 : 0 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 1 1 : 0 0 : 0 0 2 2 . 0 1 . 2 0 0 9 1 8 : 0 0 : 0 0 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 0 1 : 0 0 : 0 0 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 0 8 : 0 0 : 0 0 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 1 5 : 0 0 : 0 0 2 4 . 0 1 . 2 0 0 9 2 2 : 0 0 : 0 0 00~00 T i m e o f d a y F i g u r e : 5 . 1 0 C u r r e n t v a r i a t i o n s t h r o u g h O L T C - S i m u l a t i o n r e s u l t s 4 5 I f a l l c a p a c i t o r b a n k s a r e c o n n e c t e d , t h e m a x i m u m l e a d i n g r e a c t i v e p o w e r f l o w t h r o u g h a t r a n s f o r m e r o c c u r s a t t h i s s t a g e i f t h e b u s s e c t i o n i s c l o s e d a n d o n e t r a n s f o r m e r i s o u t o f s e r v i c e . E v e n u n d e r t h i s c o n d i t i o n , i t d o e s n o t e x c e e d t h e t r a n s f o r m e r c a p a c i t i e s a n d t h e r e f o r e i t i s n o t a f a c t o r t o b e w o r r i e d a b o u t . H o w e v e r s i m u l a t i o n w a s d o n e t o c h e c k t h e c u r r e n t v a r i a t i o n t h r o u g h t h e t a p c h a n g e r . T h e p a r t i c u l a r t a p c h a n g e r t y p e i n s t a l l e d a t t h e t r a n s f o r m e r h i g h v o l t a g e w i n d i n g c a n h a n d l e 2 0 0 A c u r r e n t . F i g u r e 5 . 1 0 s h o w s i t i s w e l l w i t h i n t h e r a n g e o f t h e O L T C s w i t c h i n g c u r r e n t c a p a b i l i t i e s . 5 . 7 E f f e c t O f r e s o n a n c e d u e t o m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s T h e e f f e c t s o f r e s o n a n c e d u e t o a d d i n g c a p a c i t o r s w e r e s t u d i e d u s i n g t h e s a m e P S C A D m o d e l . F o r t r a c k i n g t h e f r e q u e n c i e s a t w h i c h t h e r e s o n a n c e o c c u r s , a m o d u l e n a m e d a s " I n t e r f a c e t o h a r m o n i c i m p e d a n c e s o l u t i o n " a v a i l a b l e i n t h e m a s t e r l i b r a r y , w a s u s e d . T h e f u n c t i o n o f t h e m o d u l e i s t o m e a s u r e t h e i m p e d a n c e l o o k i n g f r o m t h e p o i n t o f c o n n e c t i o n a t d i f f e r e n t f r e q u e n c i e s a n d g i v e s a n o u t p u t f i l e . I ( t b L t l M~ ~0 t " i i !t~ Z ( f ) ~ T ~ 1 2 5 0 [ H z ] i ! t r t J H a r m . o u l F i g u r e : 5 . 1 1 M o d u l e f o r m e a s u r e m e n t o f r e s o n a n c e f r e q u e n c y A t y p i c a l o u t p u t o f s u c h a s i m u l a t i o n r u n i s s h o w n i n t h e T a b l e 5 . 4 . T h e s i m u l a t i o n s w e r e d o n e f o r d i f f e r e n t l o a d c o m b i n a t i o n s a n d f o r d i f f e r e n t s u b s t a t i o n c o n f i g u r a t i o n s a s w e l l . B y o b s e r v i n g t h e d a t a r e c o r d e d f r o m s u c h s i m u l a t i o n r u n s f o r d i f f e r e n t l o a d s w i t h a l l f o u r c a p a c i t o r b a n k s k e p t c o n n e c t e d , i m p e d a n c e V s f r e q u e n c y g r a p h w a s d r a w n . I t s h o w s t h r e e d i s t i n c t f r e q u e n c y p o i n t s w h e r e o n e w i t h m i n i m u m i m p e d a n c e a n d o t h e r t w o w i t h h i g h i m p e d a n c e s , i r r e s p e c t i v e o f t h e l o a d . R e f e r A p p e n d i x 5 ( a ) & 5 ( b ) F ( H z ) j Z O j ( o h m s ) P H A S E ( Z O ) ( D e g ) j Z + j ( o h m s ) P H A S E ( Z + ) ( D e g ) j Z - j ( o h m s ) P H A S E ( Z - ) ( D e g ) 5 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 . 0 9 2 0 3 4 4 6 - 4 . 0 9 8 4 4 4 2 5 5 2 . 0 9 7 4 0 9 1 2 4 8 2 . 9 8 4 8 4 4 9 3 2 . 0 9 7 4 0 9 1 2 4 8 2 . 9 8 4 8 4 4 9 3 6 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 . 4 4 4 0 7 4 4 1 - 2 4 . 0 3 7 0 3 5 1 3 2 . 5 5 8 0 8 7 2 7 8 8 3 . 2 3 1 3 8 9 4 4 2 . 5 5 8 0 8 7 2 7 8 8 3 . 2 3 1 3 8 9 4 4 7 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 4 3 . 4 6 0 7 2 2 0 1 - 3 8 . 1 0 8 4 8 3 0 9 3 . 0 4 7 0 3 7 6 6 7 8 3 . 2 2 4 6 3 1 9 0 3 . 0 4 7 0 3 7 6 6 7 8 3 . 2 2 4 6 3 1 9 0 8 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 3 7 . 0 4 4 6 1 1 9 0 - 4 7 . 8 8 0 6 0 9 9 4 3 . 5 7 3 0 2 2 6 2 2 8 3 . 0 3 5 7 3 2 0 2 3 . 5 7 3 0 2 2 6 2 2 8 3 . 0 3 5 7 3 2 0 2 9 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 . 7 5 2 7 4 1 5 8 - 5 4 . 9 0 9 6 3 3 4 5 4 . 1 4 8 0 0 1 4 3 5 8 2 . 6 9 5 6 9 9 9 1 4 . 1 4 8 0 0 1 4 3 5 8 2 . 6 9 5 6 9 9 9 1 1 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 2 7 . 4 4 9 5 2 4 8 5 - 6 0 . 2 0 1 0 4 5 5 1 4 . 7 8 8 9 3 5 3 3 4 8 2 . 2 1 1 1 4 6 1 5 4 . 7 8 8 9 3 5 3 3 4 8 2 . 2 1 1 1 4 6 1 5 1 1 0 . 0 0 0 0 0 0 0 2 3 . 9 0 2 0 8 8 0 2 - 6 4 . 3 5 8 9 0 7 8 5 5 . 5 2 1 0 1 7 0 0 1 8 1 . 5 6 8 4 6 4 3 2 5 . 5 2 1 0 1 7 0 0 1 8 1 . 5 6 8 4 6 4 3 2 1 2 0 . 0 0 0 0 0 0 0 2 0 . 9 1 3 2 5 7 7 9 - 6 7 . 7 5 1 7 3 6 7 6 6 . 3 8 3 7 8 4 0 8 6 8 0 . 7 3 0 2 5 3 4 6 6 . 3 8 3 7 8 4 0 8 6 8 0 . 7 3 0 2 5 3 4 6 1 3 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 8 . 3 3 4 7 2 0 7 5 - 7 0 . 6 1 3 6 0 3 6 0 7 . 4 4 3 6 1 8 7 3 8 7 9 . 6 2 1 6 6 6 4 1 7 . 4 4 3 6 1 8 7 3 8 7 9 . 6 2 1 6 6 6 4 1 1 4 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 6 . 0 5 6 7 4 5 1 2 - 7 3 . 1 0 0 3 9 8 9 8 8 . 8 2 1 9 9 0 5 8 0 7 8 . 0 9 5 3 9 6 0 9 8 . 8 2 1 9 9 0 5 8 0 7 8 . 0 9 5 3 9 6 0 9 T a b l e : 5 . 4 T y p i c a l f r e q u e n c y r e s o n a n c e o u t p u t f i l e T h e f i r s t h i g h i m p e d a n c e p o i n t i s i n b e t w e e n 3 r d a n d 4 t h h a r m o n i c s a n d c l o s e d t o 4 t h h a r m o n i c . T h e p r e s e n c e o f s u c h i n t e r - h a r m o n i c s o r 4 t h h a r m o n i c s i n t h e s y s t e m i s v e r y l o w s o t h a t c o n t r i b u t i o n t o V T H D i s l e s s . T h e 2 n d h i g h i m p e d a n c e p o i n t i s i n b e t w e e n g t h a n d 9 t h h a r m o n i c s 4 6 b u t v e r y c l o s e t o t h e 9\ n h a r m o n i c . T h e c o n t e n t o f 9t ' n h a r m o n i c s i n t b e s y s t e m l o a d s i s b i g b e r t h e r e f o r e t h i s w i l l h a v e a n i m p a c t o n t h e v o l t a g e d i s t o r t i o n . T h e m i n i m u m i m p e d a n c e i s f a l l i n g b e t w e e n 4 t h a n d 5 t h h a r m o n i c l e v e l s a n d c l o s e t o 5 t h h a r m o n i c l e v e l . T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e f i l t e r b a n k i s t u n e d t o 5 t h h a r m o n i c . T h i s p o i n t d o e s n o t e x a c t l y c o m e t o t h e 5 t h h a r m o n i c l e v e l s i n c e t h e m o d e l i s a p p r o x i m a t e d t o a e q u i v a l e n t s o u r c e b e y o n d t h e 1 3 2 k V b u s , n e g l e c t i n g t h e l i n e c a p a c i t a n c e s . R e s o n a n c e C h a r a c t e r i s t i c s 7 0 6 0 5 0 E i 5 4 0 ~ - ' . . g . . 8 . 3 0 . § 2 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0 6 5 0 7 0 0 7 5 0 8 0 0 8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0 1 2 0 0 1 2 5 0 F r e q u e n c y · H z - - L o a c t 1 - l o a d 2 - Lo a d 3 - L o a d 4 - L o a d S - L o a d 6 - L o a d ? - L o a d S - L o a d 9 F i g u r e : 5 . 1 2 F r e q u e n c y p l o t f o r d i f fe r e n t l o a d c o n d i t i o n s w i t h a l l b a n k s c o n n e c t e d F o r a t y p i c a l l o a d c o n d i t i o n , s i m u l a t i o n w a s r u n f o r d i f f e r e n t t a p p o s i t i o n s b u t t h e r e i s n o s i g n i f i c a n t e f f e c t o n t h e r e s o n a n c e f r e q u e n c i e s b y t h e t a p p o s i t i o n . F i g u r e s 5 . 1 3 ( a ) , ( b ) a n d ( c ) s h o w s t h e r e s o n a n c e c h a r a c t e r i s t i c s f o r d i f f e r e n t t r a n s f o r m e r I C a p b a n k c o n f i g u r a t i o n s . E J : . e . G ) 0 c : < I I - c G ) Q . . E R e s o n a n c e C h a r a c t e r i s t i c s ( P a n a d u r a - f o r d a y l o a d ) 100 .--.--.-.--.--.-~-.--.--.-.--.--.--.-~------~-.--.--.--.-.--.--. . 1 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I J I I I 9 0 _ _ : _ _ ~ _ _ ~ _ _ ~ _ _ : _ _ ~ _ _ ~ _ _ : ? ! F_ y ~~1:!. ~~a !I~{ _ _ : _ _ _ : _2 J E 1 1 _Mt~ 1 ~l!t!!r_e~ . ! ? < ! n_k ~ _ _ ~ _ _ : _ _ ~ _ _ ~ _ , 1 T F v v i t h t b a n k , , , , , , , , , , , 1 , , , 1 , , , I 8 0 - L - _ I _ - _I_-~--~- - 1 - - - 1 - - - - _ _ ! - - f - - : - - - : - - ~-- + - - ~ - : - -~ --+- - ~ - - :- - ~ --+- I I I 7 0 6 0 I I I I I I I I l I I I 5 0 - - ~ - - :- - -~2-TF -:/l-wi\IJ-4~Ak-: - - _ ; - - ~ - - ~ - - : - - ~ - - ~ - I r - - , - - - - T - 4 0 - " : . . . J - - . L - - L - - 1 - - . . . . J - - . J . - I I I I I 3 0 t --!- ~ -~ -- ~ --+- - ~ - -:- - ~ --+- - ~ - - :- - ~ --+ - ! 2 0 1 0 0 5 0 2 5 0 4 5 0 6 5 0 8 5 0 1 - - - - l - - - + - - ~ -- I- - - 1 - - - + - - + - - ~ - - 1 - - - l - - + - - I - - - I - - - - l - - + - I I I I I I I I I I _ ! _ _ _ I _ _ _ _ _ _ ! _ _ J . . . _ _ I _ _ _ 1 _ _ J _ _ J . . . _ _ ! . . _ _ _ 1 _ _ J _ _ J . _ I I I I I I I 1 I I I 1 0 5 0 1 2 5 0 1 4 5 0 F r e q u e n c y ( H z ) 1 6 5 0 1 8 5 0 2 0 5 0 2 2 5 0 2 4 5 0 5 . 1 3 ( a ) 4 7 e . s : : ~ Q ) C J c : . . . , " ' C Q ) Q . . E 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 R e s o n a n c e C h a r a c t e r i s t i c s ( P a n a d u r a - f o r m a x i m u m l o a d ) - -I--~-- + -- I - - - I - - - 1 - - 4 - - + - - - 1 - - - - I - - - I - - + - - 1 - - - - I - - - 1 - - . . . . - - + - - - I - - - 1 - - . . . . - - + - - I - - - I - - - I - I I I L - - L - - ' - - L - L - - ~ - - : - - - : - - ~ - - ~--:- - : - - : - - : - - : - T - ~ ~ - ' - L - - L - - ' - - - ' - - ~ - - ' ' 2 l ' F I I w o t h 3 ~ank ' 2 T F 'I I w i t H 1 d e t u n e d : b a n k , - - ' - - - ' - - ! - - ~- - , - - - , --~TF- I/,;ith2banks'\: : 1 I I 1 : !--~--'---:--~--~ - ,- I : : 1 1 I I I I : I I - - _ I - - I _ - - I - - ~ - - J - - I I : I I I : I I I - - ' - - '~! _ _ , _ _ c _ _ + - - c - , - - - , ' ' ' ' ' ' " ' M i " ' " " " ' " ' " ' - - ' - ~ , - - c - - , - - c - - - P i · . I I I I I I ~ ~- - , - - o r I I ' - • 1 TF '/Iwitt12bapk~: 1 f 4 '- 1 -~--~-- 1 -- -, --T-- ~ - 1 1 1 I : 1 ~ _ _ : _ _ ~ _ -- :-- ~ --,- c - - , - " ' ' ' ' : : ' ' ' _ _ ; _ _ ~ -+-_,_ - - : --~ ' I I I I I I I 2-'lil'-llwitf14bank ~-- l- - 1 I I I I I I I I I - :_- = 1 - - - - + - / : " - - 1 - - : I I I I : I - I 1 I I - 1-- --l -- + --~ I I I I I I -I -~L-- '---'-- - I --~-- : _ _ _ J _ _ ~--~ -- :--~ I I : 1 I 1 _ _ I _ I I I _ _ . - - - ; - - - - - I I I I I - - - - - - I - - : - - -k~-=f~~- _ I _ , - -~-- f - - : - - - , - -~- -~ I I 5 0 2 5 0 4 5 0 6 5 0 _ _ _ _ . _, - 8 5 0 1 0 5 0 1 2 5 0 F r e q u e n c y ( H z ) 1 4 5 0 1 6 5 0 1 8 5 0 2 0 5 0 R e s o n a n c e C h a r a c t e r i s t i c s ( P a n a d u r a - f o r m i d n i g h t l o a d ) 2 2 5 0 2 4 5 0 5 . 1 3 ( b ) 140.--,--,-,--,--,--,--,--,-,--,--,--,--,-,--,--,--,--,-,--,--,--,--,~,-, 1 3 0 1 2 0 1 1 0 ~00 i O O Q ) M C J ~ro " ' C ~~ .E~ 4 0 3 0 I I I - -~-- -~-- -~-- --~---1-----1-- _ _ l _ _ _ l _ _ _ j _ _ - -~- - - I - - _ I _ I J - - - - 1 - - - 1 - - ~-- - . - 1 - - - + - - - ~ -- ~ - - 1 - - - 1 - - - ' - - + - - - 1 - - - 1 - - - 1 - - - 1 - - - l - - + - - 1 - : : 2 T f I I v ! , i t h ~ ban~s : : : : : : : : : : : : - - , - - - , - - A- - - , - - : - - : - - : - - - : - - - : - - : 2 1 i /i~~h 1~e~~~~d ~;nk : -- :--: ;tr~itn~anf - - : - - ~-- ~ -- ~ -- ~ -- ~ - - : - - ~-- ~ -- ~-- ~ ~ -- ~ -- ~ftF~ W l t h 1 C l e t u n e d -b a n k - - ~ -- ~ ~ - ~-- ~-- ~-- ~ 2 0 - - l - - 4 - - + - - l - - - - l - - - l - - - - l - - 4 - - + - - l - - - - l - - - l - - - - l - - 4 - - + - - l - - l 1 0 _ _ L _ _ L_~--~--~--+--~--~-~--~---'--L--~ 0 5 0 2 5 0 4 5 0 6 5 0 8 5 0 1 0 5 0 1 2 5 0 1 4 5 0 1 6 5 0 1 8 5 0 2 0 5 0 2 2 5 0 F r e q u e n c y ( H z ) F i g u r e : 5 . 1 3 F r e q u e n c y p l o t f o r d i f f e r e n t l o a d c o n d i t i o n s u n d e r d i f f e r e n t b a n k c o n ( i z u r a t i o n s 2 4 5 0 5 . 1 3 ( c ) F i n a l l y , t a k i n g t h e f a c t o r s a b o v e i n t o c o n s i d e r a t i o n , i t s e e m s t h a t t h e s e r i e s r e s o n a n c e p o i n t d o e s n o t c h a n g e w i t h t h e l o a d o r c a p a c i t o r / t r a n s f o r m e r a r r a n g e m e n t t h e r e f o r e i t i s n o t a c r i t i c a l i s s u e . H o w e v e r , t h e h i g h i m p e d a n c e p o i n t s c l o s e t o h a r m o n i c l e v e l s t h a t a r e p r e s e n t i n t h e s y s t e m w i l l c a u s e c e r t a i n v o l t a g e d i s t o r t i o n a t t h e 3 3 k V b u s . T h e r e f o r e , t h e s e h i g h i m p e d a n c e p o i n t s a r e t o b e e v a l u a t e d f r o m t h e v o l t a g e d i s t o r t i o n p o i n t o f v i e w . 5 . 8 E f f e c t s o n v o l t a g e d i s t o r t i o n c a u s e d b y h a r m o n i c s u n d e r m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k s T h e s a m e P S C A D m o d e l u s e d f o r o t h e r s i m u l a t i o n s w e r e s l i g h t l y m o d i f i e d a n d a d d e d w i t h r e q u i r e d c o m p o n e n t s t o i n v e s t i g a t e t h e v o l t a g e d i s t o r t i o n a t t h e 3 3 k V b u s d u e s w i t c h e d c a p a c i t o r b a n k s i n t h e p r e s e n c e o f l o a d s i d e h a r m o n i c s . 4 8 T h e d i f f i c u l t y f a c e d i n m o d e l l i n g f o r d i s t o r t i o n l e v e l o b s e r v a t i o n s , w a s d u e t o i n a b i l i t y t o i n t r o d u c e a h a r m o n i c l o a d w i t h s p e c i f i e d T H D l e v e l . H o w e v e r , i t w a s p o s s i b l e t o i n j e c t i n d i v i d u a l h a r m o n i c c u r r e n t s w i t h a m p l i t u d e s c a l c u l a t e d a c c o r d i n g t o a c t u a l m e a s u r e m e n t s . T h e a c c u r a c y o f m o d e l w a s c h e c k e d b y r e c o r d i n g t h e h H o f r o m s i m u l a t i o n r e s u l t s f o r a s e t o f m e a s u r e d v a l u e s a s f o l l o w s ( A p p e n d i x 6 ) . 3 r d % 5 t h % 7 t h % 9 t h % 1 1 t h % 1 3 t h % L 1 L 2 L 3 L 1 L 2 L 3 L 1 L 2 L 3 L 1 L 2 L 3 L 1 L 2 L 3 L 1 L 2 L 3 6 1 4 1 3 3 3 4 2 2 2 F o r a b o v e d a t a , h H o i s a r o u n d 1 3 % a n d t h e s i m u l a t i o n r e s u l t a l s o g i v e s t h e s a m e r e s u l t s a s s h o w n i n t h e f i g u r e b e l o w . % 1 1 % 1 1 % 1 3 : 0 0 6 5 - 1 1 1 1 1 3 : 0 0 2 6 1 1 1 1 1 3 : 0 0 4 3 I [ I ' I R l f o i ' M ! X i n r n l . o a d I ' - - Y ! N i e I B : l " " ' " 4 ( ) 0 J i . O 3 J . O 2 5 . 0 c - - - ~ 2 0 . 0 ~ 1 5 . 0 - 1 0 0 l · - 5 . 0 " - J 0 . 0 r - - o · o o 0 . 2 5 Q . 5 0 0 . 7 5 1 . 0 0 1 . 2 5 1 . 5 0 1 . 7 5 2 . 0 0 j F i g u r e : 5 . 1 4 I T H D m e a s u r e m e n t f o r a k n o w n s e t o f d a t a C o n s i d e r i n g t h e o b s e r v a t i o n s m a d e i n r e s o n a n c e s t u d i e s , t h e v o l t a g e d i s t o r t i o n f o r a c e r t a i n l o a d c o n d i t i o n w a s m e a s u r e d f o r e a c h h a r m o n i c o r d e r . I t s h o w s t h a t 3 r d , i h a n d 9 t h o r d e r h a r m o n i c s g i v e m a x i m u m c o n t r i b u t i o n t o t h e t o t a l h a r m o n i c l e v e l s i n c e t h e s y s t e m h a s a h i g h f r e q u e n c y p o i n t c l o s e t o 3 r d a n d 9 1 1 1 h a r m o n i c a n d a l s o t h e 3 r d h a r m o n i c c u r r e n t i s d o m i n a t i n g i n l o a d c u r r e n t . T h e r e s u l t s i n f i g u r e 5 . 1 5 c l e a r l y i n d i c a t e t h e s e r e s u l t s . O : > r i t r O i s O : > n t r o l s O : > n t r O i s 0 5 n t r 0 1 s O l s 3 r a a a e r 5 t l i a a e r 7 t l i a a e r 9 t l i a a e r 1 1 t l i a a e r V l l - 0 % 1 : 6 2 2 0 5 2 : 3 4 6 3 2 o : B 4 4 1 2 2 . 1 6 8 6 2 F i g u r e : 5 . 1 5 I n d i v i d u a l d i s t o r t i o n l e v e l s 4 9 T h e v o l t a g e d i s t o r t i o n l e v e l a t t h e 3 3 k V b u s w a s s i m u l a t e d f o r m a x i m u m l o a d a n d m i n i m u m l o a d c o n d i t i o n s f o r a l l f o u r c a p a c i t o r b a n k s s w i t c h e d O N , 3 c a p a c i t o r b a n k s s w i t c h e d O N , t w o b a n k s O N , o n e b a n k O N a n d w i t h o u t c a p a c i t o r b a n k s c o n n e c t e d e t c , . U n d e r t h e s e c o n f i g u r a t i o n s , t h e v o l t a g e d i s t o r t i o n a t 3 3 k V b u s l e v e l i s b e l o w 7 . 2 % l e v e l ( 6 . 5 % i s t h e p l a n n i n g v a l u e a s p e r I E C 6 1 0 0 0 - 3 - 6 a n d 8 % t o l e r a n c e v a l u e a s p e r E N 5 0 1 6 0 ) . H i g h d i s t o r t i o n i s r e s u l t e d w h e n a l l c a p a c i t o r b a n k s a r e c o n n e c t e d . T h e r e f o r e t h e i m p a c t t o a l l o w a b l e v o l t a g e d i s t o r t i o n l e v e l s b y m a x i m u m u s e o f c a p a c i t o r b a n k s i s u n d e r a c c e p t a b l e l e v e l s . [ V c i t < q l d s b r t i c J l - ' J W t u s - M l x b a d w i h A l l 4 b a - k i . . . . , . - · · - V c i t < q l l i s t m - 3 3 \ V t u s - M n b a d w l h . 4 J 1 ® b a - k i . . . . . = : ! 25.0 [• R~ - K _ ! ' p ' l a ; e . . . . J.~ = : 1 " ;~; l~e l· v~ l • s m e : : : : r · · 2 0 . 0 2 0 . 0 lt c 5 " - . : : : 1 5 . 0 . 8 1 5 . 0 0 \ . . . g I ~ 1 0 . 0 Q ) 1 0 . 0 " ' ~ - - ~ c l ' - - Q ) ~ ~ < > 5 . 0 5 . 0 \ 1 Q ) ~ I 0 . 0 0 . 0 ~""'= T i l E 0 .0 0 0 2 5 0 . 0 0 0 . 7 5 1 . 0 0 1 2 5 1 . 0 0 1 . 7 5 2.0 0 J.~ITE 0 . 0 0 0 . 2 5 0 . 5 0 0.~ 1 . 0 0 1 . 2 5 1 . 5 0 1.~ 2 0 0] V~edsl:rtbn-'JW o o S - M I X b i l l w i t h 3 t i m · · · . :·: . . r · V d t r ( J e d s l : r t b n - 3 3 \ V t i & M ' l k i d w i t i 3~- liiii6 - 2 5 . 0 • R f i l a s e !• v~ l • B m e I Jl i R P t m e - - - · - r v p t a J e · l · e i t w e - · - - - - " ] 2 5 . 0 l c 2 0 . 0 c 2 0 . 0 0 t . Q 1 : ~ 1 5 . 0 ~ 1 5 . 0 0 0 I " ' 1 0 . 0 " ' ~ c I l l . " ' 1 0 . 0 " ' " " ' c " ' < > 5 . 0 Q ; 0 . . 0 . 0 ~ 5. 0 . . . . . I" " ' I~ 0 . . 0 . 0 T i l l E 0 . 0 0 2 5 0 . 0 0 0 . 7 5 1 . 0 0 1 2 5 1 . 0 0 1 . 7 5 2 0 0 T m i - 0 . 0 0 0 2 5 0 . 5 0 0 . 7 5 1 . 0 0 1 2 5 1 . 5 0 1 . 7 5 2.0 0 - · · · · · •c.,-,.,_·~n~·.--Q~--=~---•~-~-•·•~-•~· ·~-=-·--~-~---•• ~~---·~-,,,,_,_._.K_~-·-~·-~---•--~--~~u=~.,~~-·~·~ c ~ ~~,;;;Vola;jedsta1i:ln-'J.Wbt&Mlxbadwittol.t® b a l l s ~ f 1 R i J l a s e - J ' Y[ ! l a > e ~00 - - J = - 2 5 . 0 • · . . . - . . . 2 0 . 0 c 0 : e V~e d s t i r 1 r i l ~33\V l i B - M n b a d w h i t c < p b a 1 l 6 ; aR ! i J a ; e l Y [ a l e ; l i Bp h i l ; e 2 5 . 0 · · ' ' ' 2 0 . 0 - l t - - - - + - - + - - + - - + - - + - - + - - - f - - - - - - l li '"~- ~ Q ; 5 . 0 - 0 . . 0 .0 1 5 . 0 - l - 1 ' - - + - - - - + - - - - + - - - + - - - - + - - + - - + - - - 1 ~ 1 5 . 0 + 1 !O ~ 1 0 . 0 H I l ~ " ' :a . 50 '~ j I I I I I I 0 . 0 I T l l l ! l o .o o o.2 5 o . o o o .? s t o o 1 2 5 t o o t 7 5 2 . 0 0 I r . r e o . o o 0 2 5 o . 5 0 o . 7 5 t o o 1 2 5 1 . 5 0 1 . 7 5 2.0 0 F i g u r e : 5 . 1 6 V o l t a g e d i s t o r t i o n m e a s u r e m e n t s ( T o t a l h a r m o n i c d i s t o r t i o n l e v e l s ) : J 5 0 F o r m a x i m u m l o a d w i t h a l l c a p a c i t o r b a n k s C o n t r o l s F o r M a x i m u m l o a d w i t h o n e f i l t e r F o r M a x i m u m l o a d w i t h n o f i l t e r F i g u r e : 5 . 1 7 V o l t a g e d i s t o r t i o n m e a s u r e m e n t s ( I n d i v i d u a l h a r m o n i c d i s t o r t i o n l e v e l s ) 5 1 ~ · - - Ta p_ TF 1& 2_l cw er . A, Cl~ ' 1 - - ;: -- - '- . . . - , • I • _ _ _ _ B ! • L_ . Tap_lf 1j 2_H ~her ~~ Ta p_P os l~ Ta p-/ + Ta p~ Co nt ol I Hv , _ _ ,F T3ik VB us · 23 43 JM I'N ll 13. B6 JM II] ~ H~ V 0 - H tV .r; ;;; ~-L k:: ~ HV - \.__ __, F 12 1 12; ;cs F2C B OJI 31i l1 ~~ 3.9 !"' 1 ~ r-:- --+ 4'"&_ ~E- ~,;:~ · 1 ~279 JMI' Nll 13. 64 JM II] . - . 0.1 49 ll.f llll l 0.0 001 217 1"" "1 - r: -C 2C B 14.6~ FI ~C D ~ H ~ ~ . . . . 000 03~ 1 ;: ;; ; ~ o - !.1 441 1.f 1N ll ~: 108 1 0]0 010 491 """ 1 I : il \.... ..... 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' ! 0 > 7 3 ~ 7 2 7 1 7 0 6 . 5 ( c ) F i g u r e : 6 . 5 c o m p a r i s o n o f s w i t c h e d b a n k s u n d e r p r e s e n t a n d v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e s 2 / s r 2 2 n d & 2 4 t h 6 0 T h e f i g u r e s s h o w t h a t w i t h t h e v o l t a g e c o n t r o l , m a x i m u m n u m b e r o f b a n k s i s m a i n t a i n e d o n l y a t d a y t i m e f r o m a r o u n d 9 . 0 0 h r s t o 1 7 . 0 0 h r s . D u r i n g m i d n i g h t , t h i s c o m e s e v e n u p t o z e r o b a n k s , d u e t o t h e v o l t a g e r i s e . T h e c r i t e r i o n d o e s n o t m a x i m i z e t h e u t i l i z a t i o n . G r a d u a l s w i t c h i n g o f f o f b a n k s a r o u n d 1 7 . 0 0 t o 1 8 . 0 0 h r s a l s o o b s e r v e d d u e t o r e d u c t i o n o f l o a d s a f t e r o f f i c e h o u r s . T h e r e i s a v o l t a g e r i s e d u r i n g t h i s p e r i o d a n d t h e l o a d r i s e s a f t e r t h a t d u e t o l i g h t i n g . I n c o m p a r i s o n t o t h e r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l , v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e i s n o t c o i n c i d e s w i t h t h e o p t i m u m c u r v e . A s t h e d a t a s h o w s , f o l l o w i n g c o n c l u s i o n s c a n b e m a d e . • • • M a x i m u m s w i t c h i n g o p e r a t i o n s p e r 3 r d a n d 4 t h b a n k s i s a b o u t 4 s o t h a t t h e s w i t c h i n g d o e s n o t c a u s e a n y u n n e c e s s a r y i m p a c t . U t i l i z a t i o n w h e n v o l t a g e c o n t r o l i s u s e d s e e m s t o b e l o w com~ared t o l o s s o p t i m i z e d s w i t c h i n g p a t t e r n . I t i s 5 5 % , 5 8 % a n d 7 7 % o n 2 1 5 \ 2 2 n d a n d 2 4 t r e s p e c t i v e l y . . D u e t o r e d u c e d u t i l i z a t i o n , e n e r g y l o s s e s a n d s u b s t a t i o n c a p a c i t y r e l e a s e a l s o n o t b e e c o n o m i c a l . H o w e v e r i t m a t c h e s w i t h t h e v o l t a g e p r o p e r l y . T h e r e f o r e , i f t h e n e e d i s t o g i v e v o l t a g e s u p p o r t , t h e n t h i s k i n d o f s w i t c h i n g p o l i c y i s v e r y s a t i s f a c t o r y . 6 . 4 O p t i m u m s w i t c h i n g s o l u t i o n I n o p e r a t i n g a u t i l i t y n e t w o r k u n d e r r e a l c o n d i t i o n s , s o m e d o m i n a n t l o c a l r e q u i r e m e n t s t h a t n e e d e d t o b e c o n t r o l l e d b y c a p a c i t o r b a n k s a r e t o b e d e c i d e d . A s C E B i s c o n c e r n e d , d u e t o t h e f a c t o r o f c o n c e n t r a t i n g t h e g e n e r a t i o n t o c e r t a i n l o c a l i z e d a r e a s , m a i n t a i n i n g v o l t a g e s t a b i l i t y i s a c o n s i d e r a b l e f a c t o r . A l t h o u g h r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l c a p a c i t o r s w i t c h i n g g i v e s m o r e b e n e f i t s , s o m e t i m e s i t m a y n e e d t o s w i t c h o f f t h e c a p a c i t o r s i n l o w l o a d c o n d i t i o n s d u e t o h i g h e r r e c e i v i n g e n d v o l t a g e s a l t h o u g h t h e s t a t i o n a t w h i c h c a p a c i t o r s a r e c o n n e c t e d c o u l d d e a l i t s v o l t a g e r i s e . I n t h a t s e n s e , v o l t a g e c o n t r o l l e d s w i t c h i n g c a n b e a n o p t i m i z e d s o l u t i o n f o r C E B a l t h o u g h i t i s n o t e c o n o m i c a l i n s o m e a s p e c t s d e s c r i b e d e a r l i e r . R e a c t i v e p o w e r c o n t r o l l e d s w i t c h i n g a i m i n g t o m a n u a l l y s w i t c h o f f t h e b a n k s a t l o w l o a d c o n d i t i o n s t o a v o i d v o l t a g e e f f e c t s a t r e m o t e e n d s w a s e v a l u a t e d . T h e r e s u l t s a r e s h o w n i n f i g u r e s 6 . 7 & 6 . 8 ( O F F f r o m 2 2 . 3 0 h r s t o 7 . 0 0 h r s n e x t d a y ) . C o m p a r i s o n o f v o l t a g e c o n t r o l V s v a r c o n t r o l ( M a n u a l O F F a t n i g h t ) 5 ~----.------,-----.------,-----,-----,------,-----,-----,------.-----,-----, 4 j 3 b ~ 2 0 +-----~---L~----~------~----~-L~~----~----~----~------~----~---L~ 0 0 : 0 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 T i m e o f d a y - - p r o p o s e d V a r o o n t r o l f r o m 7 . 0 0 t o 2 2 . 3 0 h r s - - P r p o s e d V o l t a g e c o n t r o l s c h e m e F i g u r e : 6 . 6 c o m p a r i s o n o f s w i t c h e d b a n k s u n d e r v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e s & v a r c o n t r o l w i t h m a n u a l o f f - 2 1 " & 2 2 n d 6 1 j b 0 z C o m p a r i s o n o f v o l t a g e c o n t r o l V s v a r c o n t r o l ( M a n u a l O F F a t n i g h t ) - 2 4 t h J a n 5 , - - - - - , - - - - - - , - - - - - , - - - - - , - - - - - - . - - - - - , - - - - - . - - - - - - . - - - - - , - - - - - , , - - - - - , - - - - - , 4 ~ 3 0+-----~------~-----.--L_--~------------~------------~----~,-----~------~~--~ 0 0 : 0 0 : 0 0 0 2 : 0 0 : 0 0 0 4 : 0 0 : 0 0 0 6 : 0 0 : 0 0 0 8 : 0 0 : 0 0 1 0 : 0 0 : 0 0 1 2 : 0 0 : 0 0 1 4 : 0 0 : 0 0 1 6 : 0 0 : 0 0 1 8 : 0 0 : 0 0 2 0 : 0 0 : 0 0 2 2 : 0 0 : 0 0 T i m e o f d a y - - p r o p o s e d V a r c o n t r o l f r o m 7 . 0 0 t o 2 2 . 3 0 h r s - - - P r p o s e d V o l t a g e c o n t r o l s c h e m e F i g u r e : 6 . 7 c o m p a r i s o n o f s w i t c h e d b a n k s u n d e r v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e s & v a r c o n t r o l w i t h m a n u a l o f f - 2 4 ' 1 1 J a n A s w e s e e f r o m t h e d r a w i n g s i f r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l l e d s w i t c h i n g c a n b e u s e d a s a b o v e , i t c a n b e u s e f u l . T h e d i s a d v a n t a g e i s t h e f u n c t i o n a l i t y o f s u c h a m a n u a l a u t o m i x e d c o n t r o l . H o w e v e r , i f b o t h v o l t a g e a n d r e a c t i v e p o w e r c o m b i n e d c o n t r o l l e r h a v i n g m u l t i p l e v a r i a b l e o r B o o l e a n s w i t c h i n g c o n t r o l l e r s c a n b e u s e d t o s w i t c h t h e b a n k s c o n s i d e r i n g v o l t a g e a n d v a r , i t c o u l d b e a g o o d i d e a . 6 2 C h a p t e r 7 7 . C o n c l u s i o n a n d r e c o m m e n d a t i o n s 7 . 1 A n a l y s i s a n d r e s u l t s 1 . U s i n g c a p a c i t o r b a n k s a t 3 3 k V s u b d i s t r i b u t i o n l e v e l t o c o m p e n s a t e r e a c t i v e p o w e r r e q u i r e m e n t a n d t h e r e i n , t o m a i n t a i n v o l t a g e s t a b i l i t y a t s a m e l e v e l i s e c o n o m i c a l a n d e f f e c t i v e i n t h e C E B s y s t e m . 1 1 . O c c a s i o n s w h e r e t h e c a p a c i t o r b a n k s a r e s w i t c h e d O N a n d O F F m a n u a l l y b y o v e r - r i d i n g t h e a u t o c o n t r o l l e r w a s f r e q u e n t l y o b s e r v e d . T h i s s a y s t h a t t h e s w i t c h i n g c r i t e r i a a r e n o t f u l l y t i t t o t h e r e q u i r e m e n t s i n C E B s y s t e m . T h e o b s e r v a t i o n s a l s o s h o w t h a t p r e s e n t s w i t c h i n g c r i t e r i a a t t h e s e l e c t e d s u b s t a t i o n n e i t h e r m a x i m i z e n o r o p t i m i z e t h e u t i l i z a t i o n . 1 1 1 . S i m u l a t i o n s w i t h P S C A D m o d e l s p r o v e t h e t e c h n i c a l f e a s i b i l i t y o f m a x i m u m c a p a c i t o r b a n k c o n n e c t i o n s t o t h e p o i n t a t w h i c h t h e y a r e f i x e d w i t h o u t v i o l a t i n g t h e s t a n d a r d s . V o l t a g e r i s e d u e t o r e a c t i v e p o w e r i n j e c t i o n , e f f e c t s t o v o l t a g e d i s t o r t i o n a n d r e s o n a n c e d u e t o h a r m o n i c s w i t h a d d i t i o n a l c a p a c i t o r b a n k s , s w i t c h i n g c a p a b i l i t i e s o f t h e o n - l o a d t a p c h a n g e r a n d t h e c a p a b i l i t i e s o f A V R t o h a n d l e v o l t a g e v a r i a t i o n s d u e t o r e a c t i v e p o w e r i n j e c t i o n a r e t h e f a c t o r s c o n s i d e r e d i n t h e P S C A D s i m u l a t i o n s . T h e r e s u l t s a n d a n a l y s i s r e v e a l s t h a t i t i s p o s s i b l e t o a c h i e v e t h e p u r p o s e w i t h o u t v i o l a t i n g o t h e r w i s e m a i n t a i n i n g b e l o w t h e r e c o m m e n d e d l i m i t s o f a l l r e l e v a n t p a r a m e t e r s . I V . P S C A D s i m u l a t i o n s i n d i c a t e s t h a t t h e m a x i m u m v o l t a g e r i s e u n d e r d i f f e r e n t c a p a c i t o r b a n k c o m b i n a t i o n s ( w i t h e f f e c t i v e T a p c o n t r o l ) t o r 2 1 ' \ 2 2 m 1 & 2 4 t h a r c 7 7 . 5 7 k V , 7 7 . 8 k V & 7 7 . 1 7 k V r e s p e c t i v e l y . T h e m a x i m u m p e r c e n t a g e r i s e f o r h i g h v o l t a g e s i d e i s . 3 3 % a n d t h a t f o r l o w v o l t a g e s i d e i s 0 . 9 5 % . v . F o r t h e w o r s t c a s e o f c o n d i t i o n s ( w h i c h w i l l n e v e r b e a l l o w e d b y t h e n e t w o r k o p e r a t o r s ) , • M a x i m u m c o n t i n u e s v o l t a g e a t 1 3 2 b u s b a r i s 1 4 5 k V • T h e m i n i m u m s u b s t a t i o n l o a d 1 7 . 2 M W + 9 . 6 M v a r P S C A D s i m u l a t i o n s i n d i c a t e t h a t t h e m a x i m u m l o w v o l t a g e r i s e i s 3 . 8 % a n d t h a t f o r H V s i d e i s 0 . 5 6 % . v 1 . I n t h e c a s e o f e f f e c t s d u e t o r e s o n a n c e f o r t h e s e l e c t e d s u b s t a t i o n , P S C A D s i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w s t h a t i t o c c u r s a t a n i n t e r - h a r m o n i c c o n d i t i o n i n b e t w e e n 4 t h a n d 5 t h h a r m o n i c s u n d e r a n y l o a d c o n d i t i o n o r u n d e r a n y c a p a c i t o r b a n k I t r a n s f o r m e r c o m b i n a t i o n . N o m 1 a l l y , t h e s y s t e m d o e s n o t h a v e s u c h i n t e r - h a r m o n i c s a s p e r t h e h a r m o n i c m e a s u r e m e n t s r e c o r d e d f o r t h e s e l e c t e d s u b s t a t i o n . F o r o t h e r s u b s t a t i o n s a l s o , s u c h h a r m o n i c s a r c n o t p r e s e n t . v n . P S C A D s i m u l a t i o n r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e h i g h e s t i m p e d a n c e p o i n t s s e e n b y t h e h a r m o n i c c u r r e n t s s o m e t i m e s t a l l a t i n t e r - h a r m o n i c s a n d s o m e t i m e s o n h a r m o n i c f r e q u e n c i e s . T h e h a r m o n i c s a t w h i c h t h e s e h a p p e n s s l i g h t l y c h a n g e s w i t h t h e c o n f i g u r a t i o n a n d l o a d a s w e l l . H o w e v e r , t h e v o l t a g e d i s t o r t i o n l e v e l s r e m a i n s m a r g i n a l l y b e l o w 8 % w h i c h i s t h e a c c e p t e d l e v e l [ 1 1 ] . 6 3 V I I I . L o c a l v o l t a g e v a r i a t i o n d u e t o a d d e d r e a c t i v e p o w e r c a n b e h a n d l e d b y t h e A V R a n d t a p c h a n g e r c o n t r o l s s o t h a t a n y c o m b i n a t i o n o f b a n k s i s f e a s i b l e t o c o n n e c t . t x . T h e c u r r e n t t h r o u g h t h e t a p c h a n g e r d o e s n o t e x c e e d i t s s w i t c h i n g c a p a c i t y . x . R e a c t i v e p o w e r c o n t r o l l e d b a s e d s w i t c h i n g i s a v e r y m u c h e c o n o m i c a l m e t h o d o f c a p a c i t o r b a n k c o n t r o l l i n g a s f a r a s t h e u t i l i z a t i o n , l o s s r e d u c t i o n a n d c a p a c i t y r e l e a s e i s c o n c e r n e d . O n l y p r o b l e m a u t i l i t y m a y f a c e i s t h a t , s o m e t i m e s e s p e c i a l l y i n l i g h t l o a d c o n d i t i o n s w i t h l o n g t r a n s m i s s i o n l i n e s , t h e r e m a y b e a n e c e s s i t y t o h a v e s o m e r e a c t i v e p o w e r t o r e d u c e t h e F e r r a n t i e f f e c t s . I n s u c h c a s e s , m i n i m i z i n g r e a c t i v e p o w e r c o n s u m p t i o n i s n o t d e s i r e d . X I . I n r e a l s e n s e , t ( ) r a u t i l i t y l i k e C E B w h e r e m o s t o f t h e g e n e r a t i o n i s c o n c e n t r a t e d t o c e r t a i n a r e a s , m a i n t a i n i n g v o l t a g e s t a b i l i t y m a y b e a r e a l c h a l l e n g e t h a n r e d u c i n g l o s s e s u s i n g c a p a c i t o r b a n k s . I n s u c h a , v o l t a g e c o n t r o l b a s e d c a p a c i t o r s w i t c h i n g w i l l h e a g o o d s o l u t i o n . 7 . 2 C o n c l u s i o n C o n s i d e r i n g a l l t h e s e f a c t o r s d i s c u s s e d s o f a r , f o l l o w i n g s a r e t h e c o n c l u s i o n s f r o m t h i s r e s e a r c h s t u d y . 1 . P r e s e n t c a p a c i t o r b a n k s w i t c h i n g p h i l o s o p h y b a s e d o n p o w e r f a c t o r r e g u l a t i o n d o e s n o t g i v e m a x i m u m b e n e f i t s t o t h e C E B t r a n s m i s s i o n n e t w o r k . T h i s s c h e m e n e i t h e r m a x i m i z e s n o r o p t i m i s e s t h e u t i l i z a t i o n . 1 1 . C o n s i d e r i n g t h e i n s t a l l e d c a p a c t t i c s a n d s t e p s i z e s i n e a c h s u b s t a t i o n , i t i s t e c h n i c a l l y p o s s i b l e t o u t i l i z e t h e f u l l i n s t a l l e d c a p a c i t i e s i n a l l s u b s t a t i o n s w i t h o u t v i o l a t i n g t h e t e c h n i c a l s t a n d a r d s . 1 1 1 . T h e r e f o r e , i t i s t e c h n i c a l l y f e a s i b l e t o b a c k t e e d t h e e x c e s s c a p a c i t o r b a n k c a p a c i t y t o r r e a c t i v e p o w e r c o m p e n s a t i o n i n t h e t r a n s m i s s i o n n e t w o r k . I V . U s c o f a s w i t c h i n g p o l i c y b a s e d o n r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l o r v o l t a g e c o n t r o l i s m o r e u s e f u l a s t a r a s t h e C E B s y s t e m i s c o n s i d e r e d . R e a c t i v e p o w e r b a s e d s w i t c h i n g w h i c h i s s i m p l e , i s u s e f u l t o r l o s s m i n i m i z a t i o n a n d v o l t a g e b a s e d c o n t r o l i s u s e f u l w h e n v o l t a g e s t a b i l i t y i s c o n c e r n e d . v . C o n s i d e r i n g t h e f a c t o r s d i s c u s s e d i n 7 . 1 v i i i a n d i x , t o r n e t w o r k l i k e C E B , i t i s u s e f u l t o c o n s i d e r t h e c o n t r o l l e r s w i t h m u l t i - p a r a m e t e r o r B o o l e a n s w i t c h i n g o p t i o n s . R e a c t i v e p o w e r a n d v o l t a g e c a n b e t h e p a r a m e t e r s t o b e c o n s i d e r e d i n t h e s w i t c h i n g d e c i s i o n s . 7 . 3 R e c o m m e n d a t i o n s f o r f u t u r e s t u d i e s W h e n i n t r o d u c i n g a s w i t c h i n g c r i t e r i o n b a s e d o n t h e v o l t a g e , t h e c o - r e l a t i o n b e t w e e n A V R l o o p a n d c a p a c i t o r c o n t r o l l e r l o o p i s a n i m p o r t a n t f a c t o r a n d n e e d t o b e s t u d i e d i n d e t a i l s . T h e r e f o r e i t i s r e c o m m e n d e d t o s t u d y a n a l g o r i t h m t o c o r r e l a t e t h e s e t w o c o n t r o l l o o p s w h o t r i e s t o c o n t r o l t h e s a m e p a r a m e t e r a t t h e s a m e t i m e , t o a v o i d u n n e c e s s a r y p u m p i n g o f c a p a c i t o r h a n k s a n d h u n t i n g t h e t a p c h a n g e r . 6 4 R e f e r e n c e s [ I ] K u s u m s h a n t h i K . P " B e n c h m a r k t h e S r i L a n k a n p o w e r s y s t e m b y p o w e r q u a l i t y m o n i t o r i n g & a n a l y s i s " M a s t e r T h e s i s , U n i v e r s i t y o f M o r a t u w a , 2 0 0 5 . C h a p t e r 7 . 2 p p 5 1 . [ 2 ] P . W a n g , D . M u t h u m a n i , Z . Z h o u , J . C . A l o n s o , a n a l y s i s o f c a p a c i t o r b a n k i n s t a l l a t i o n P S C A D / E M T D C . J u n e 2 0 0 7 . C h a p t e r l p p 1 . P . W i l s o n , R . W a c h a ! " T r a n s i e n t a t d i s t r i b u t i o n s t a t i o n s w i t h [ 3 ] S u r e s h K u m a r K . S " A p p l i c a t i o n s o f p o w e r c a p a c i t o r s i n e l e c t r i c a l d i s t r i b u t i o n s y s t e m s " p p 1 - 5 [ 4 ] I E C 6 0 8 7 1 - 1 S h u n t c a p a c i t o r s t o r A C p o w e r s y s t e m s h a v i n g a r a t e d v o l t a g e a b o v e 1 0 0 0 V P a r t 1 : G e n e r a l - P e r f o r m a n c e , t e s t i n g a n d r a t i n g . S a f e t y r e q u i r e m e n t s - G u i d e t o r i n s t a l l a t i o n a n d o p e r a t i o n - S e c t i o n 4 . [ 5 ] W e b s i t e h t t p : ' ' · ' ' · ' ' . n o k i a n c a p a c i t o r s . c o m " R e a c t o r s a n d s h u n t c a p a c i t o r b a n k s - A n a p p l i c a t i o n n o t e - E N T H 0 8 1 1 / 2 0 0 4 " p p 2 - 4 [ 6 ] J o r d a n S y l v e s t e r " I n v e s t i g a t i o n o f h a r m o n i c v o l t a g e d i s t o r t i o n d u r i n g c a p a c i t o r b a n k s w i t c h i n g d u e t o s y s t e m r e s o n a n c e i s s u e s a n d t r a n s f o r m e r s a t u r a t i o n " p p 3 - 4 [ 7 ] U s e r M a n u a l t o r P O C O S c o n t r o l - r e a c t i v e p o w e r c o n t r o l l e r a n d h a r m o n i c a n a l y z e r [ 8 ] T e c h n i c a l p a p e r i n w e b nciurro(~tpssamcrica.com " E c o n o m i c s w h e n a p p l y i n g s h u n t c a p a c i t o r s " p p 6 - 7 [ 9 ] U s e r M a n u a l t i J r P S C A D [ I O J W e b s i t e h t t p : ' ' . ' ' . ' ' . c c c r c l a y s . c o . u k , C E E R e l a y s l t d . " M o d e l l i n g e a r t h i n g t r a n s t ( m n e r s - A t e c h n i c a l p a p e r " p p I [ I I ] K u s u m s h a n t h i K . P , R a n g i t h P e r e r r a , S a r a t h P c r e r r a " B e n c h m a r k i n g t h e S r i L a n k a n p o w e r s y s t e m b y a p o w e r q u a l i t y m o n i t o r i n g p r o g r a m " 2 0 0 5 . S e c t i o n I l l D p p 4 . [ 1 2 ] W i l l i u m G . E d w a r d s " D i s t r i b u t i o n c a p a c i t o r b a n k s w i t c h i n g - A t e c h n i c a l p r e s e n t a t i o n " ( t o r g e n e r a l r e a d i n g r e f e r e n c e ) [ 1 3 ] W e b s i t e h t t p : ' ' · ' ' · ' ' · n c p s t . c o m ( t o r g e n e r a l r e a d i n g r e f e r e n c e ) 6 5 A pp en di x l( a) -C ap ac ito r ba nk d et ai ls in C EB sy st em I I B an k t~ pr I B an k ty pe 2 G SS Po in t o f \h a r Cu rr en t! ~ C on fi gu ra ti on c o n n e c ti on R at in g A ' a il ah le C I P ha se {J. l F ) L I P ha se (m il) C I P ha se {J. l F ) L I P ha se (m il) I I ah ar an a 33 kV I ll l 10 10 tt l- ! x 5 \h ar ( t yp cl ) 1- \.6 03 00 13 'J 36 .0 1 tt l- ! x 5 \1 va r( ty pe 2) Pa na du ra 33 kV B B 20 20 tt l- 2x 5' vl va r(t yp el & 2 e a c h) 1- \.6 0. 30 0 13 .9 36 0 I tl2 -2 x5 \1 va r( ty pc l & 2 e a c h) K ir ih at hk um bu ra 33 kV 13 13 20 20 tt l& 3- 2x 5' vl va r(t yp el & 2 e a c h) 14 .6 0. 30 0 13 .9 36 .0 I tf 2- 2x 5' vl va r(t yp cl & 2 e a c h) Pu tta la m 33 kV l: ll:l 20 20 tt l- 2x 5\ 1v ar (ty pe l & 2 e a c h) 1- \.6 0. 30 0 13 .9 36 0 I tt 2- 2x 5M va r(t yp cl & 2 e a c h) K ur un cg al a 33 kV R B 10 10 tt l- ! x 5 M va r( ty pe I) 14 .6 0. 30 0 13 l) 36 0 I tt l- ! x 5 M va r( ty pe 2) G al le 33 kV l: lB 20 20 tt l- 2x 5 M va r( ty pe I) 14 .6 0 10 0 I tf 2- 2x 5M va r(t yp el) M at ug at na 33 kV I ll l 20 20 tfl & 3- 2x 5M va r(t yp cl ) 14 .6 0. 10 0 tf2 -2 x5 M va r( ty pe !) O ld A nu ra da pu ra 33 kV B R 20 20 tC I- 2x 5M va r. ti2 -2 x5 M va r 14 .6 0. 10 0 K ot ug od a (st ag e I ) 33 kV B B 20 20 tt l- 2x 5: vt va r. tt 2- 2x 5\ 1v ar 14 .6 0. 10 0 K ot ug od a (st ag e 2 ) 33 kV B B 30 30 tCI - 3x 5M va r. tf 2- 3x 5\ 1v ar 14 .6 0. 25 5 A th ur ug ir iy a 33 kV I ll l 20 1\ ot e n c, ·g iL ed d w: to t ec hn ic al p ro bl em s I h ul hi ri ya 33 kV I ll l 10 i\ ot c n c, ·g iL cd d ue to t ec hn ic al p ro bl em s J> an ni pi tiy a A T F 33 kV 10 0 'J ot e nc 1· gi 1.e d du e to t ec hn ic al p ro bl em s w in di ng A- ~ Fa ul t L ev el (k .\) T ra ns fo rm er s E ar th in g T F G SS 22 0k \' 13 2k \' hu s bu s " io T yp e R at in g \'e ct or T ap s A \'R % Im pe da nc e R at in g \'e ct or . . . lla ba ra na :;: ; 1.2 II Y U N IJ ,\1 II 66 1J :' 11 1. 5 M V .\ Y N dl I~ \I R V II I . 15 1) 'r . 10 46 at 31 .5 M V A 0. 2 ZN yn 11 . . . Pa na du ra 12 .5 I , 2 II Y li N D A I I L 2 ~~ ~J J 1 .5 Y t'\ dl I R \I R V II I Y 15 0 . 10 00 a t 3 1 .5 i\1 V /\ 0. 2 ZN yn 11 . . . K ir ib at hk um bu ra 9. 6 1, 2 FC iB . I 1 '\1 . A L S I R L \ :' 1 11 .5 ~ 1\ ', \ Y t'\ dl 13 \I R \'I ll 20 0 y IO "········1-16.5osi576······························ ····"2"·············9-85ti"oooti"oo·······77".61"24"2372"······"32:fiiiosa·s46······~·2"8:9·1·624.1 6 4 · · · · · · · 2 " o · : 1 · s · M o i 3 · 4 · · · · · · · 1 - · i 0 " 1 . 3 3 · 1 · 6 3 o 4 · · · · · · · · · 1 · 1 3 · o 2 3 M 9 2 " · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·····3···········i-·6oo·66oa·o·6·······77".61.92.ii1·0"9·······"32:4·91.1i551······~·28:9·1·624.639········i·9:56·5-26s·4·6·······1·a··sos25875······· . 1 . o 9 6 9 4 a · 1 · o 3 · · · · ·····4·············1-·61·s·oooa"M·······77".62s·s36s·3·······"32:M6o'i269······~·2"s:9·1·o23.964········i·s·99.i28·i·5s·······1·a··4915.797E'3········1·a6·5n·9·72a······························ · · · · 1 · · · · · · · · · · · · · 9 · 5 5 a · o o o M o · · · · · · · 1 s · . · 1 · 8 3 4 6 9 5 5 · · · · · · · " 3 3 : · 1 · s 5 1 · 1 - 9 5 s · · · · · · ~·2· s : 9 " 6 3 5 7 " 3 3 2 · · · · · · · 2 " 6 . · 4 t Y 5 " 9 1 5 · 5 2 · · · · · · · 1 · · 1 · . · 2 6 8 3 . 5 1 . 3 " 2 " · · · · · · · · 1 7 · 1 3 5 5 4 · 9 5 o · E ' ~a 1 · · w l l i i i i i i i e · R . ; : ; r ; · o i . i t i i i . i t " i = " l i e · · · · 2 . 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J i t i c 1 o : : _ ' i t i a i i K s · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · R.u·ri-·#········yaii.Posh\o·n········Hv·.:../aliaiie········tv\/oliaiie··········P"fi.Anii:::cv·············LvJ-.iiw···········t\CMVar·····yF'JiVJ~i.i-rie·ri·i··································· ······i·············-ri7oti6"ooooa·······77"·1·3or3399·3·······33·a·ob64.ii75······~·1·6:9·i1.42"6o8·······2"1.:1·7"3.829"ia·······6·4·61.995osE>"········1·oi41·3·o·1·s3············ · ·····2"·············9s5M6oMo·······770"1.34"o593·9········33:2"90o'i976······~T6:~'ii142"2"61········2"6:s3·9·o32"2·9·······6·.·2"6826.24·i·i········1·o4·2·oo6"975······························ ·····3·············i·.·abtiMbtiM·······7i.·1-37"3.241·1·······"32:7"9464"368······~T6:~'ii142"1.o3·······1·9 . . 9 3 2 " 2 8 3 . s 5 · · · · · · · 6 : M · 3 o 8 9 5 o 4 · · · · · · · . 1 . o 1 · 1 - 3 1 a · s 9 5 · · · · · · · · · · · · · · · ·····4·············i-·61·s·66otmo·······7i.·1-404432"9·······"3z:·:H358"01·4······~·1·6:!'ii14·i·958·······1·9·:3s·1-96tY3·a·······s:£io59a·1·93·5·········g8·1·9s87"5o8"E='~M····················· . . M . L i l " i i " i i i e . R : u i i · · o u i i > L i i . F " i " l e · · · · · 2 1 " . : : o o o c i : : _ 2 i : i . i i n i < : s · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · R : u i i · " # · · · · · · · · t - i i i i . P " i i s l i l o · r i · · · · · · · · · H \ l " V G r i i i i i e · · · · · · · · r v v o W i i i i e · · · · · · · · · · r h . . A n i i : : . C i / · · · · · · · · · · · · · t v : : . M w · · · · · · · · · · · r v J - . i i V a r · · · · · t · F ' : : . H v : : . c u r r e i i " i · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ······1··············9·7oo·6ootmo·······7i..2583.234·i······"34:·1·2"434.ii7s······~·3:33"iioos·9"34·······2"1·:stn1·s·E';o·······1··2"s846.ii43·9·········679.4454.748"E'~a·1······················ ·····2"·············9·s5ti"oooo·ao·······7i..25i8923·9·······33:66726.631······~·3:33·9-223.622·······2"o·:92"9652"32·······1··z-2"1·3·1·oo32"········6591.6541.8oE~·o·1······················ · · · · · 3 · · · · · · · · · · · · i · · 6 0 0 " 6 6 o M o · · · · · · · 7 i . . 2 5 ? 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R : u i i · · o u r r i · L j i · F · i · l e · · · · · z 1 : : _ : o o o a · : : _ 3 i : i i : i " n k 5 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ···R:uii#········t-iiii.Fii:islilo·ri·········Hv"VoHiiiie········Lv"VOHiiiie··········rh.Anii::.Lv·············L'~CMw···········rv:::Mvar·····t·F'::.Hv::.curreii"i························· ······1·············-r/toO"Oootmo·······7i."38M1"7i8······"34:4·523ci995········1·6:59·1·z1o"i8·······z·1·.·994"5"2264······~4:·i·s1.14"9oo·i········69·i-5652"9oot~·o·1······················ ·····:z·············riii5o·o·ooti"oo·······7'7""3842"6922"······"33:·9·2"853"348········i·6:68"8729.63·······2·i·033o"El"o8·~i9······~4:a·2"63·1-61·zz-······ ·67o·saz·i·2"75t~a·1······················ ···3············iO"ijao·ooOO"oo·······7'1""38Ms29.1'i······"33: l i i . 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H v : : . c u r r e i i f · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1 · · · · · ·······"97oo·ooaMa·······77".5212"73o4·······"34.7ii613.246·······z-3:53"3462"96·······zzA23.0959"4······~9-i6554.ii2is········0?42"i919.654t~·o·r······ ·····z-·············9s5M6oMa·······tr51"2"9"3442·······"34.2"5562"904·······2"3:s3·sos9·o1········z·i·0?44"o627"2"······~9·4·7a9·1·5a?o········O?zo·s608.ii93·E~·ar····················· · · · · · · 3 · · · · · · · · · · · · i · · 6 o o M o o " O " o · · · · · · · n · 5 o 4 9 . 5 2 1 Y · · · · · " 3 3 : 7 " 4 1 . 1 0 " 8 8 9 . . · · · · · 2 " 3 : 5 3 . 5 o 4 7 " 2 5 · · · · · · · 2 · 1 · · a 9 s · s ! i a s · 5 · · ····~9: 1 " 8 8 3 · 1 - 2 8 8 · 5 · · · · · · · ·.-6991.47458iE~·o·1·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·····4·············i··o1·5·ooooM·······77A973.06M······"33:2"41"72"7o1·······2"3:s3"7893"38·······2o··47s·91.53·4······~8-·9·1"86·5·626·s········_·67s7ob6"581·E~·o·1······················ ·····s·············i··a3o·oooo·oo·······77A899.82s·1·······"32:7"569M67"······2"3:53.4667"2"4·······19·.·iiii3.2"286"8······~8:6·6o2"i76ii·······:659·1·994.f94"E'~o·1······················ ·····6·············i·.·a4s·oooMa·······7i.482·9·536·3·······"32:2"ii62.i"325·······2"3:53.51·a2"a4·······19.031·s·iiiiio·6······~8:4·r3M3256········64o·566Mo3E'~·a·1······················ ,::~tw:~!~:~:~~:~~m~fo~:((~:~~~s-~~i~~~~:~~~;::;~:~~~~~::::::::::~:~::~:~~~~:;::::::::::::::~~~:~~::::::::::::~;~~;~~:::::;~~~;~~~~;~~;:::::::::::::::::::::::::::::::::::: · · · · · · i · · · · · · · · · · · · : - g · i o o a · o o M 6 · · · · · · · 7 i . · a a 5 2 " 4 5 5 · s · · · · · · · " 3 3 : 4 · 8 6 9 4 . 9 i i 4 " · · · · · : · 2 " 8 : 9 · 1 · o z 3 · 9 8 6 · · · · · · · 2 " a . · 7 M o 8 2 " o · 5 · · · · · · · n · . · 4 7 6 · 1 · 6 2 3 6 · · · · · · · ·756·1-9hs99·E'~o·y····················· ·····2"·············9-85o·oooa"00·······7i.o124.2372"······"32:9Mi1"334······~:z-8:9·1·oz4·1·a4·······2"o:1·5·90oi3·4·······1-·i0"1.33·1·53o4········.·743.2"886.575·E~o·1······················ ·····3·············i··ooo·ooooM·······7i.o1·9·2"81·09"······"32:4·933·5·25a······~·2"8:9·1·az4·o"39········i·9·:55.5265·4·6·······1·a··so5z·s875·········7z·i·4a12"96s·E'~o·1······················ ·····4·············i··o1"5"oooo·oo·······77":625.s"36s3·······"32:a·1·822"2s5······~·2"8:9·1·o23.964········i·s·:99.i28·i·5·8·······1·a··491·5·79ir3······ ·7a6"47oi474·E~a·1······················ · · M · u m · p - i e . 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R.uii·#·······ta·ri··F''iisiiiaii·········Hv·vaiia.iie········t:\FVCiiia·9e··········pfi.Aii·9·~t:v··············t:v~M\Ai···········t:v~MVar····tF'~Hv~curreiii'··························· 1 · · · · · · · · · · · • 9 s · s a o · o a o t i ' 6 · · · · · · 7 5 : 5 ' 4 2 5 6 3 9 3 · · · · · · · ' 3 3 : 5 i 8 1 · z · s · 8 2 · · · · · · : 1 1 ' . . 3 3 4 9 5 3 · 1 · 4 · · · · · · · 1 · 3 · · s 3 6 2 2 6 8 · 9 · · · · · · · · s : s77619~i 1 · 7 · · · · · · · · . 5 4 5 · 1 · 5 · 7 3 5 5 9 t : : 6 1 · · · . . . . . 2 . . · · · · · · · · · · : 9 ' i o o b ' O o o b ' 0 · · · · · · · 7 5 . . 5 . 4 5 7 ' 8 5 3 i . . . . . . . 3 3 : b 6 · 2 s s · 3 6 6 · . . · · · : · 1 · 7 : 3 3 4 9 t 1 · s 3 · · · · · · · 1 8 · . · 2 s s ' i s 7 s · t · · · . . · · 5 : 6 ' 9 M 1 s ' i 9 6 · · · · · · · · · 6 2 5 s · s i · s 4 · 1 · 1 · t : : o · 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 · · · · · · · · · · · · : 9 8 · s o o 6 · a o M · · · · · · 7 s : · s · 4 s 9 · 1 · s 4 o · · · . . · · ' 3 · 2 : 5 s · : i · o 9 7 T 3 · · · · · · : · i · 7 . . 3 3 4 . 9 7 · i · a ' 3 · · · · · · · w . · i o 9 · a · 2 8 8 . 1 . . . . . . . . 5 : 5 2 ' 7 6 5 · a · s t s · · · · · · · · · 6 · 0 6 8 . 7 8 7 s . i 5 E : : 6 · 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · M i i h i i > . i e R i . i i i · a · [ i t i > l i f F i i e ·21::o23o~1 i i a i i E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · . . R · u i i · # . . . . . . . . t a ' p · r s i i s i i i o i i · · · · · · · · · H V ' V C i i i a g e . . . . . . T\/VOiia.ge··········Pfiiiii·g~LV'···········TV~MV\f' . . . . . . . . . . Lv~MVar···yF ~HV_::ti.ii'ieiii' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · : ; . . · · · · · · · · · · : 9 s · s o o 6 o o t i ' 6 · · · · · · · 7 s : O ' o 4 9 i 9 0 2 ' · · · · · 3 3 : 5 2 ' 2 1 · 5 · 9 3 9 . . . . . : 1 5 9 3 ' 3 . 4 7 2 1 a · · · 1 · i r . · 4 5 4 3 9 1 · 9 o s : 6 2 2 o 8 2 8 9 6 · · · · · · 5'324.ii67465E:~6T . . · · · · z · · · · · · · · · · · · : 9 ' i o o M o M a · · · · · · · · 7 s : l J ' o i i b 4 . 2 o 2 . . . . . . . 3 ' 3 : o o ' i s 1 · 4 · s 4 · · · · · · : · i 6 : 9 3 3 . 4 7 4 · a 4 · · · · · · · 1 T 9 o 1 M 4 8 ' 2 · · · · · · · s · 4 s o s 2 i 9 7 2 . · · · · · · 6 1 ' 3 2 ' s 7 z z 4 3 t : : o 1 · · . . . . . 3 . . . . . . . . . . . . . 9 · s · s o 6 · M o M · · · · · · · 7 5 : 6 · 1 · o 9 6 . 4 s 5 · · · · · · · ' 3 · 2 : 5 6 . i i 5 5 9 . 4 1 · . . · · · · : · 1 · 6 . . 9 3 ' 3 . 4 7 5 · 5 · 6 · · · · · · · 1 · 7 ' > 3 6 4 ' i s o z f ' > ' · · · · · · · 5 : 2 M 2 6 6 . 9 o z · · · · · · · · · 5 · 9 4 9 . 5 3 6 s · 6 3 E : : 6 · i · · · · · · · · · · · M i i i t i i J i e . R i i . i i O ' [ i t i > l i i F ' i i e . . 21·::_o3oo~1.iia.iiiis· . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · . . . R . u i i · i i . . . . . . h r i · · r s i i s i i i a i i · · · · · · · H v V a i i a · 9 · e · · · . . · · l v v a i i a · 9 · e · · . . · · · · ·PfiAii9~t:v · · · · · · · · · · · · T v , : : M w · · · . . ······lv~MVar···tFJ~v~ccirreiii . . . 1 . . . . . . . . . . . . 9 · s · s o o o o o t i ' 6 · · · · · · 7 5 . 9 . M M · a M · . . . . ' 3 ' 3 s 4 2 M i s s · · · · · : 1 · 6 · 9 2 2 o 1 ' 3 ' 3 ' 9 · · · 1 8 A 2 7 6 o i i 6 · s . . · · 5 . 6 ' 6 6 8 4 9 0 1 7 · · · · · . 6 2 5 5 . s 6 0 3 2 7 t 6 1 · · · · · · · · z · · · · · · · · · · · · : 9 ' 7 o o M o o b ' 0 · · · · · · · 7 5 : · 9 M i · 4 · o 7 ' 3 · · · · · · · · 3 · 3 : 3 ' 2 3 3 9 ' 5 . 7 9 · · · · · · : · 1 · 6 : 9 2 ' 2 o 1 s ' 3 5 · · · · · · · 1 i . · s M 1 · 9 6 · 1 · 1 · · · · · · · · 5 : 4 · 3 · 6 0 3 ' 2 3 M · · · · · · · . E i i : i 6 5 . 9 7 6 2 · s 3 t : : o · 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · . . . . . 3 . . . . . . . . . . . . . 9s·soo6·oao·a········75:·~'io7os·a96 . . . . . . . 3 . 2 : s · i · 9 s o 2 ' 4 o . . . . . . : · 1 · 6 . . 9 2 2 ' o 1 · i 8 6 · · · · · · · w ' 3 2 9 . 9 ' 9 5 . 1 2 . . . . . . . . 5 : z i i s s 5 . 4 6 5 · · · · · · · · · 5 · s 8 4 · 6 · 5 s . 1 4 . 2 t = · : 6 · 1 · · · · · · · . . . . . . . . . . I V i u l t i p l e R i i . r i o u t p u f f ' i i e . 2 1 · : : _ o 3 3 o _ 1 . i i a . i i k s . . . . . . . . . . . . . · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · . . . . . . . . · . . . . . . . . . . . . . . · · . . . . . · · · · · · . . . . . . . · . . R . u i i · # . · · · · · · t a · r i · · r s i i s i i i o i i · · · · · · · · H v · V o i i a 9 · e · · · · · · · · l v · v a i i a · 9 · e · · · · · · · · · · p f i · Aii9.~t:v··· · · · · · · · · · · · t : v : : M v ; ; · · · · · · · · · · · t : ii~lii1Var· · · · tF'.~Hv~c·urieiii' · · · · · · · · · · · · · · 1 · · · · · · · · · · · · :~i's·so660oti'6 · · · · · · 1 5 : 8 ' 6 8 4 9 2 1 · 6 · · · · · · · ' 3 3 : s 3 ' 3 5 3 s · o 1 · · · · · · · : 1 6 . · 6 1 9 ' 3 5 8 ' 3 8 · · · · · · 1 · s · . · o 4 4 3 . 4 t i 5 3 · · · · · · · 5 : 3 8 6 2 5 4 . 6 6 6 . . · · · · · · 5 · 1 · 2 6 4 3 4 · i · 5 · o E : : 6 1 · · · . . . . . 2 . . . . . . . . . . . . : 9 i 6 t i b c i ' o o t i 6 ' · · · · · · · 7 s : 8 ' i 1 · 4 · o 4 2 4 · · · · · · 3 · 3 · 3 · 1 · 4 o 3 3 T 3 · · · · · · : 1 6 . . 6 i f i 3 6 2 · 1 · 9 · · · · · · · 1 T 4 9 4 4 . 9 b o · 1 · · · · · · · · 5 : 2 2 ' 2 ' 1 . 2 4 . 8 b i · · · · · · · · . · s 9 3 4 6 ' 6 8 3 . 9 3 t · : o · 1 · · · · · · · · · · · . . · · · · · · · · · 3 · · · · · · . . · · · · : 9 · s · s o M · o o t i ' 6 · · · · · · · 7 s : · s · 7 4 1 8 . 2 s 6 · · · · · · · ' 3 · 2 : s · 1 · a 1 · s s · i 3 · · · · · · : · 1 · 6 · · 6 · i 9 3 6 6 . 2 ' i · · · · · · · · 1 · s · . · 9 6 9 ' 3 3 8 8 s · · · · · · · · 5 : o ' E > ' 5 3 6 s · 4 1 · 3 · · · · · · · · · s · 7 5 h s 4 9 ' 9 6 t · : o · 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · · M u i t i i J . i e . R i i i i . O ' L i f i J l i i · r = ; i ' e 21::_o4oo~1iiiiiiE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R.uii·ii·······ta·ri··rsiisiiiaii·········HVVCiiia·9·e········cv·vaii'a·9·e··········rfi·Aii9·.::lv··············t:v~M\i\i···········t:v~Mvar····w~Hv~cliii'eiii'·············· · · · · · 1 · · · · · · · · · · · · : 9 i o t i b b ' O o t i 6 ' · · · · · · ' i 5 : 9 . 2 6 1 i 6 3 8 . . . . . . . '3.3:33·1·s1i1·7······~14:2z'361.71i2·······1·8·.'904.:'3s914········4:79.2162635·······:63186's1·1o2t·:o·1···· · M i i H i i J ' i e . R i i · i i · a · [ i t i > . u t · r = i i e . . 21.~0'43o3iJ.iiiiE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · R · u i i . # . . . . . . . · t a · p · · r ' > ' i i s i i i o i i . . . . . . . . H V . V o i i a · g · e . . . . . . . . L V . V o i i ' a g · e · · . . . . . . . · p f i . Aiig·~ l v · . . . . . . . . . . . . . L V ~MVI/ . . . . . . . . . . . l V~MVa·;· . . . tF'~Hv~Curreiii' . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . : 9 · i o o b ' 6 · o o i : Y a · · · · · · · t 5 : 7 4 1 . 7 7 2 2 9 . . . . . . . 3 ' 3 : 1 . 7 6 3 b 6 . 2 ' o . . · · · · : 1 2 · . · 8 s i 4 7 2 ' s 2 · · · · · · · z · i A M i 3 3 0 9 . . . . . . . . 4 : 8 9 ' 7 2 4 . 9 4 7 4 · · · · · · · · 7 1 . 3 M 1 . 5 8 ' 9 2 t : : o 1 · · · . . . . . . . . . . . . . · · M i i H i i > . i e . R i i · i i · a · u t i > . u t · r = i i e . . 2 1 · : : , M o o 3 i i i i i i i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · R l i i i i i . . . . . . t a r i . F ' i i s i i i o i i · · · · · · H V ' V C i i i a 9 e . . . . . . . . l : \ / V C i i i a · 9 · e . . . . . . . . . . P h Ari·9·~cv . . . . . . . . . . . T v : : M w . . . ·······t:v~Mi/i,ir····tF _Hv~curreiii . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . : 9 7 · o o a 6 · o o a a · · · · · · · · 7 5 : s · 7 2 9 s . 5 6 6 · · · · · · · ' 3 ' 3 : 1 T a 1 · z 4 · 9 2 · · · · · : · 1 · 2 : 0 6 s · 4 1 8 . 2 ' 7 · · · · · · · : z s · > 3 2 8 2 ' 2 9 5 4 . . . . . . . 5 : 4 · 1 · 5 6 7 ' 3 . 9 M · · · · · · · ' I J 3 9 6 · o 3 t o 6 o t : : o · 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · ··Miirtii>'ie.Rii·ii·a·[iii).lit.F'iie.21·::_o·s3o~2iia·iiiis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · R u i i # · · · · · · h p · F , . o s i i i C i i i . . . . . . . H V V C i i i a . g e . . . . . . . T V \ i a i i · a · g e . . . . . . . . P f i '.ii.ri·g~lV . . . . . . . . . . . . . L V : : I i i 1 W . . . . . . . . . lv~·Mvar · · · t F _ H v _ c u r r e n t ' . . . . . . . · · · · · : ; · · · · · · · · · · · · : 9 i o o b 6 ' o o t i 6 ' · · · · · · · 7 5 : 6 · 4 6 4 M 6 6 · · · · · · 3 · 3 : o 5 M i 7 · 1 · s 5 · · · · · :;:;-.·61'2.171.s6·6·······z8·.·923.io518········1':3·1·96ss·oo5········.·9346s269.79E:~a·1············· · · M u r t i i > ' i e . R i i · i i · O ' L i t i > . u t · r = i i e . . 2 1 · : : , i i ' s o c U i J a . i i k S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · . R . C i i i · # . · · · · · · h r i . · r o · i i s i t i · a i i · · · · · · · · H v · V a i i a · 9 · e · · · · · · · · t : v V C i i i a . 9 e · · · · · · · · · · P fi'Aii9.~t:v·· · · · · · · · · · · · · c v : : M w · · · · · · · · · · · t : V J v i V i i i · · · T ' F ' ~ H V ~eli i i e i i r · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . . : 9 i 6 b t i ' M t i b 6 ' · · · · · · · 7 4 : 9 · 9 7 7 7 ' 8 3 t · · · · · · 3 ' 3 : o i o 5 1 · 1 · 7 o . . . . . . :j··i'81·5·94.i6'8·······3o·.'52oM494········i':M678'8'084·········fiii58'5'6M44E:~o·1················· · M i i H i i > . i e . R i i · i i · a · u t i > . l i t . F ' i i e . . 21·::,ii's3o~2iia·iiiis··· . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · R · u i i . i i . . . . . . . ' t a ' r i . · r o · i i s d i o i i . . . . . . . . . H V . V o i i a g · e · . . . . . . · t : v · V o i i a · g · e · · . . . . . . . 'pfi.Aiig.~l:V . . . . . . . . . . . . . 'i.:V~ M ' i i l / . . . . . . . . . . . l:V~Iii1Va ; · . . . tf''~ HV~tu r i e i i i · · · · · · 1 · · · · · · · · · · · · : 9 · 7 a o o · M 6 M · · · · · · · 7 5 : 3 4 3 8 5 1 ' 7 6 . · · · · · · 3 : 3 : 3 2 ' : 3 ' 4 3 ' 3 . 4 5 . . . . . : z - · s i . U 0 9 s ' i 5 · · · · · · · 2 7 ' > 3 s 9 · 1 6 6 o · 8 · · · · · · · 1 · : 3 4 i i b s 3 3 5 8 . · · · · · · t 3 7 8 M o 4 9 7 4 t : : o · 1 · · · · M i i H i i > . i e . R i i · i i · a · u t i > · u r · r = i i e . . 21·::_0'7oo~2iia·iiiis····· . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R . u i i · # · · · · · · · · t a ' p . . P.iisfiioii········Hv·vaiia·g·e········LVVCiiia·iie··········pfi.Aiig~l:V··············LV~M'iii/···········LV~MVar····tt·~Hv~c·urreiii········· . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . : 9 ' i o 6 l Y M o o · a · · · · · · · 7 5 · . a s 3 8 · 6 · 4 7 s · · · · · · · · 3 ' 3 : 4 7 . 9 M i 4 1 · · · · · · : · 3 · . 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L V J i J 1 V a r . t F _HV~Curreni · · · · · · · · · · · · · · . · · · · · 1 · · · · . . · · · · · · : 9 7 . o o b 6 ' o o t i b ' · · · · · · · 7 6 : 7 ' 4 9 2 3 . 2 9 t · · · · · · 3 ' 3 : M i . 6 7 ' 5 ' 7 3 · · · · · · : s · · 4 8 4 i 9 0 6 ' 8 3 · · · · · · · z z - · t 2 s ' 3 · a 9 M · · · · · · · 2 : s s ' 3 9 M i 7 2 · · · · · · · · . · 7 2 6 z z 9 6 2 ' 5 . 7 t : : 6 · 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · M i i H i i > . i e . R i i · i i · a · u t i > · u r · r = i i e . . 2 1 · : : _ o · a o o j i i i i i i i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R.Liii.it.·······ta·ri··ro·iisi·iraii········Hv·vaiia9·e········~:.vvaiia·9·e··········rfi·Aii·9·~t:v··············cv~MiN···········t:v~MVar····tf:~Hv~turieiii········· · · · · · : ; · · · · . . · · · · · · : 9 7 . o t i b M o M · · · · · · · t 6 : B ' i i s 9 5 2 9 2 . . . . . . . ' 3 2 : 9 9 . 6 5 9 6 ' 3 2 · · · · · · : 1 · t : 3 4 4 . 6 M o 4 . . . . . . . 3 o · : o 6 4 s · 1 · 9 9 · s · · · · · · · 9 : 3 8 . 9 6 1 . . 1 . 8 3 4 . . . . . . . . . 1 . o z z · 2 ' 3 1 9 · s · 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · M i i H l i J ' i e . . R i i · i i · O ' l i f i J · u r · F ' i l e . . 21::,oa3o~4ii.iiiikS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ···Ruii·#·······ta·p··ro·iisfiion·········HV.Voiiag·e········LV'Voiia·g·e··········pfi.Aii·g·~t:v··············cv~Mw···········lv~Mi/a·;····t'F~HV_::curreiii'······························ · · · · · 2 · · · · · · · · · · · · : 9 · s · s o M o o 6 a · · · · · · · · 7 5 : s · 8 1 · 1 ' 1 7 1 · 9 · · · · · · · 3 ' 3 : 5 1 ' 3 6 1 6 . 6 1 · · · · · · · : s > e i 5 z o · 5 s 6 . i 1 . · · · · · · · 3 5 · · 4 4 6 8 ' 8 8 1 · 5 · · · · · · · ' 3 ' : 1 · · 3 · 4 3 5 · i 4 4 9 · · · · · · · · 1 · 1 · 4 9 : 2 ' 2 3 3 · 4 5 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 · · · · . . · · · · · · : 9 7 ' o o o a · o o o · a · · · · · · · · 7 5 · s · s 2 i s . 9 3 2 . . . . . . . 3 ' 3 : o 6 o 4 9 · a · 6 a · · · · · · : s · · o 5 8 . 5 8 3 2 T 2 · · · · · · · 3 4 . > 3 M i 9 3 · 1 · 6 · · · · · · ' 3 : 0 4 1 . 5 3 2 ' 6 9 5 · · · · · · j · 1 · 1 4 2 6 4 ' 3 . s 7 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 · · · · · · · · . . · · : 9 · s · s o o 6 · o o 6 · a · · · · · . . · 7 s : s · s 2 7 < r s 8 z · · · · · · · ' 3 · 2 : 5 o · 2 ' 6 4 4 ' 8 6 · · · · · · : s · · a 5 6 · s · 2 M I ' i 3 . . . . . . . 3 3 . > 3 3 5 6 . 2 3 6 · 3 · · · · · · · · 2 : 9 4 ' 9 4 s s · 1 · 7 s · · · · · · · · · 1 o 8 6 ' i i 8 z 4 · 7 3 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · M i i r t i i > ' i e · R i i . i i · a · L i t i > l i t · r = n e · 2 1 · : : o9tii:i~4iia.iiE. · · · · . . . . . . · · . . . . . · . . . · · · · · . . . · · · . . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · . . · · · · · · · · . . . . . · · . . . . · · · · · · · · . . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · . . · · . . . R.un·li········ta·ri··ro·iisfiian········Hv·vaiia·9·e········t:vVaii'a.9e··········rfi.Aii·9~t:v··············t:v,::Mw···········t:v~Mva·;····tf:JN~cuiieiii'··· 1 :J:::::::::::::~;:~~~~~~~:~:::::::;i~i~~i-~~r:::Ji:~~:~~~~:f.r::J::~~~~:~~~~~:::::::~~::~~~~:i~~·r::::nif~~~:~~~:::::::::n~;r~~J.Ir~::::L: . . : . : . . . : . . : : . . . : · : : : : A - 1 5 A P P E N D I X 8 ( b ) F o r m a t f o r S u m m a r y o f r e s u l t s - C o m p a r i s o n o f s i m u l a t i o n P r e s e n t , & v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e s f o r 2 1 s t 2 2 n d 2 4 t h J a n u a r y 2 0 0 9 U n d e r P r e s e n t c r i t e r i a P r o p o s e d v o l t a g e c o n t r o l s c h e m e D a t e & T i m e 3 3 1 1 3 2 M W I M v a r l V o l t V o l t 2 1 0 1 2 0 0 9 0 0 0 0 0 0 2 0 . 3 1 1 1 9 3 3 1 1 7 7 2 6 2 1 0 1 2 0 0 9 0 0 3 0 0 0 1 9 . 6 3 0 9 2 3 3 2 8 7 5 3 9 2 1 0 1 2 0 0 9 0 1 0 0 0 0 1 9 . 0 7 0 . 7 6 3 3 3 7 7 5 4 7 . . . . . . . . · · · · · · · · · . . . 2 1 0 1 2 0 0 9 0 1 . 3 0 0 0 1 8 6 1 0 . 7 1 3.3}~ 7 5 6 ! . . . 2 . 1 0.120~9 q . z o o ~? j~Hil ~ ;lj~J.:lJI:f~j~ . 1 . 0 0 2 3 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0 1 2 0 0 9 0 3 . 0 0 . 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0 1 2 0 0 9 0 3 3 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0 1 2 0 0 9 0 4 " 0 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0 1 2 0 0 9 0 4 . 3 0 : 0 0 ~~:~:J.~:11J:~i::m~ i~ 2 1 0 1 2 0 0 9 0 5 0 0 0 0 1 2 5 8 1 1 0 . 4 1 1 3 3 4 2 1 7 5 7 0 ~~ ~~ ~~~t:~~~~ ~~ J~~j~tU~Htm~~:~~ 2 1 . 0 1 2 0 0 9 0 7 0 0 0 0 2 2 . 7 1 1 5 7 3 3 . 4 8 7 5 8 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · . . . . . . . . . . . 2 1 0 1 2 0 o 9 o 7 · 3 o o o 2 2 0 5 2 5 1 3 3 2 9 7 6 7 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · · · · · · · · . . . . . . . . . 2 1 0 1 . 2 0 0 9 0 8 : 0 0 : 0 0 3 0 . 6 3 4 4 9 3 3 3 1 7 7 . 0 1 2 1 0 1 . 2 0 0 9 0 8 . 3 0 : 0 0 3 4 . 3 6 3 0 4 3 3 0 0 7 5 5 8 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ~~ ·~~ ~~~: ~: i c i 6 6 · n i i~H ~~ li}i~liH~ 4 . 9 4 133?~17.4. 5~. 5 7 5 3 3 0 9 7 4 . 6 8 6 2 4 3 3 0 2 7 4 . 6 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . 2 0 3 3 . 4 3 7 4 . 3 1 . . . . . . . . 6 0 2 3 3 . 2 4 7 4 6 1 4 . 5 3 3 3 4 3 7 4 7 8 4 2 4 3 3 4 3 7 5 . 1 2 3 . 2 5 3 3 1 1 7 5 1 4 3 5 5 3 3 . 3 0 7 4 8 9 . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 3 3 3 4 5 7 4 2 5 5 7 9 3 3 0 4 7 4 2 3 . . . . . . 5 0 6 3 3 1 1 7 4 . 4 6 o f 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 P h I U t i l i z 1 H V A a n g l e a t i o n - 3 . 3 3 8 5 0 0 4 5 2 4 2 . 6 7 0 5 0 0 4 4 8 2 2 2 8 0 5 0 0 4 3 . 4 3 . . . . . . . . . . . . . . . . · 2 1 9 0 5 0 0 4 2 3 7 · 1 4 9 0 5 0 0 4 1 6 0 1 1 4 0 5 . 0 0 3 9 8 9 . o 4 9 0 5 0 0 3 9 . 0 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 1 1 0 5 0 0 3 9 . 7 7 0 8 8 0 5 . 0 0 4 2 1 1 . . . . . . · · · · · · · 0 3 6 0 5 0 0 4 9 4 1 . o 9 1 0 5 . 0 0 5 8 . 3 4 · · · · · · · · · · · · · · . . . . . . . . - 2 . 6 1 0 5 0 0 6 6 0 9 3 . 1 8 0 5 0 0 6 9 . 6 9 · 2 . 8 2 0 - 3 9 4 0 - 6 4 9 0 - 8 3 4 0 l r ! ! ! 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