I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 ,   p p .   1 6 5 8 ~ 1 6 7 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 16 .i 3 . p p 1 6 5 8 - 1 6 7 2           1658       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Sy nchro no us  g enerato s y stem  i de ntif ica tion  via   d y na mic  sim ula tion usin g   PSS/E:  M a la y sia n cas e       Sa leh Ba - s wa im i 1, 2 ,   Renug a   Ver a y ia h 1 ,   T a n Yi  Xu 1 Na g a ra j a   Rupa n P a nn ee rc helv a n 1   Aidil   Azw i n Z a in ul Abi din 1 ,   M a ra y a t i Ma rsa dek 1 Ag iles wa ri  K .   Ra ma s a my 1   I zha m   Z a ina l A bid i n 1 W.   M o hd   Su ha im i Wa n J a a f a r 3   1 I n st i t u t e   o f   P o w e r   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   T e n a g a   N a s i o n a l ,   S e l a n g o r ,   M a l a y s i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c   a n d   C o m m u n i c a t i o n En g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   P e t r o l e u m,  H a d h r a m o u t   U n i v e r s i t y ,     M u k a l l a ,   Y e me n   3 TN B   R e p a i r   a n d   M a i n t e n a n c e   S d n .   B h d . ,   P e t a l i n g   J a y a ,   K a j a n g ,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ma y   2 7 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u n   3 ,   2 0 2 5       Th e   sy n c h r o n o u g e n e ra to (S G p lay a   c ru c ial  ro le  in   p o we sy ste m b y   se rv in g   a a   sta b le  a n d   re li a b le  s o u rc e   o e lec tri c a e n e rg y .   Th e   p e r fo rm a n c e   o a n   S G   h in g e o n   it sta n d a rd   p a ra m e ters ,   wh ich   c a n   b e   d e ri v e d   t h ro u g h   d y n a m ic  tes ts.  T h is  st u d y   i n tr o d u c e a   m e th o d   fo r   d e term in in g   t h e   sta n d a r d   p a ra m e ters   o a n   S G   fro m   d y n a m ic  tes ts  c o n d u c ted   v ia  p o w e sy ste m   sim u latio n   f o e n g in e e rin g   ( P S S / E ) .   Th e   p r o p o se d   m e th o d   e n tails  c o n d u c ti n g   se v e ra k e y   tes ts  o n   t h e   g e n e ra to r,   i n c lu d in g   a   d irec t - lo a d   re jec ti o n   tes t,   e x c it a ti o n   re m o v a tes t,   q u a d ra t u re - a x is  l o a d   re jec ti o n   tes t,   a rb i trary   a x i s   lo a d   re jec ti o n   tes t,   a n d   o p e n - c ircu it   sa tu ra ti o n   tes t.   Th e   re su lt s o b tai n e d   fr o m   th e se   tes ts  a re   th e n   u ti li z e d   to   c a lcu late   th e   sta n d a rd   p a ra m e ters   o th e   S G   a c c u ra tely .   To   v a li d a te  th e   e ffe c ti v e n e ss   o th e   m e th o d ,   sim u lati o n   d a ta  fro m   th e   S G ,   a we ll   a t h e   d e sig n e d   i n it ial  d a ta,  a re   u ti li z e d .   S tatisti c a a n a ly sis   re v e a ls  th a t   th e   m a x imu m   re lati v e   e rro is  e q u a to   o r   les t h a n   2 . 7 %   o f   t h e   d e sig n   v a lu e fo a ll   sta n d a rd   p a ra m e t e rs,  e m p h a siz in g   t h e   ro b u stn e ss   a n d   a c c u ra c y   o th e   p ro p o se d   m e th o d .   Th e   m e th o d o lo g y   p re se n ted   i n   t h is  stu d y   c a n   c o m p lem e n field   o si te  m e a su re m e n ts,  a it   e n a b les   t h e   v e rif ica ti o n   o f   sy ste m   p a ra m e ters   th ro u g h   d y n a m ic sim u latio n s.   K ey w o r d s :   Dy n am ic  test s   E lectr ical  en er g y   g en er atio n   L o ad s   r ejec tio n   test   Op en - cir cu it satu r atio n   Sy n ch r o n o u s   g e n er ato r   s im u latio n     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R en u g Ver ay iah     I n s titu te  o f   Po wer   E n g in ee r in g ,   Un iv er s iti T en ag Nasio n al   I KR AM - UNI T E N   St. ,   Kaja n g   4 3 0 0 0 ,   Selan g o r ,   Ma lay s ia   E m ail:  r en u g a@ u n iten . e d u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr ic  p o wer   g e n er atio n   in v o lv es  u s in g   v a r io u s   t y p es  o f   elec tr ic  g en er ato r s ,   ea ch   w ith   u n iq u e   ch ar ac ter is tics   an d   a p p licatio n s   [ 1 ] .   T h ese  in cl u d li n e ar   g e n er ato r s ,   wh ich   ar e   o f ten   u s ed   in   n ich e   ap p licatio n s in d u ctio n   g e n er a to r s ,   ty p ically   u s ed   in   win d   en er g y   s y s tem s an d   p er m an en m ag n et  g en er at o r s ,   v alu ed   f o r   th eir   h ig h   ef f icien cy   in   r en ewa b le   en er g y   s y s te m s   [ 2 ] .   Am o n g   th ese,   th s y n ch r o n o u s   g e n er ato r   ( SG)   is   s ig n if ican t,  as  it  ef f icien tly   co n v e r ts   m ec h an ical  en er g y   i n to   elec tr ical  en er g y   an d   en s u r es  g r id   s tab ilit y .   SGs   ar co m m o n ly   em p lo y e d   in   lar g e - s ca le  p o wer   p lan ts ,   s u ch   as  h y d r o ele ctr ic,   th er m al,   an d   n u clea r   f ac ilit ies,  wh er th ey   p lay   cr itical  r o le  in   g en e r atin g   an d   s u p p ly in g   elec tr icity   to   t h g r id .   T o   d e t e r m i n e   t h e   f u n d a m e n t al   p a r a m e t e r s   o f   an   S G ,   s u c h   a s   f i el d   wi n d i n g   c h a r a c t e r i s t i cs ,   l ea k a g r e a c t i o n s ,   a n d   m a g n e ti z i n g   a n d   d a m p i n g   w i n d i n g   p r o p e r t ie s ,   it   is   n e c es s a r y   t o   ca l c u l at e   t h e   s t a n d a r d   p a r a m e t e r s   f i r s t .   T h es e   s t a n d a r d   p a r a m e ter s   i n c l u d e   d i r ec t - a x is   a n d   q u ad r a t u r e - a x i s   s y n c h r o n o u s / r e a c ta n c e / t r a n s i e n t /s u b - t r a n s i e n r e a ct a n c e s ,   r o t o r   tim e   c o n s t a n t s ,   i n e r t i c o n s t a n t ,   a n d   s a t u r a t i o n   f a c t o r s   a t   d i f f e r e n t   f l u x   le v e ls .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S yn ch r o n o u s   g en era to r   s ystem  id en tifi ca tio n   via   d yn a mic  s i mu la tio n   u s in g   P S S /E:     ( S a l eh   B a - s w a imi )   1659   D y n a m i c   t es t s   o f f e r   a   m e a n s   to   d e t e r m i n e   t h e s e   s t a n d a r d   p a r a m e t e r s   a c c u r at e l y .   O n c e   o b ta i n e d ,   m a t h e m a t i ca r e l a t i o n s h i p s   c a n   b e   u ti l i ze d   t o   d e r i v e   t h e   f u n d a m e n t a l   p a r a m et e r s   [ 3 ] .   T h p r o p o s ed   m eth o d s   f o r   d er iv in g   SG p ar am eter s   ca n   b ca teg o r ized   in to   two   m ain   ty p es:   s tan d s til l   m eth o d s   [ 4 ]   an d   o n lin p r o ce d u r es  [ 5 ] .   Stan d s till   m eth o d s   o r   o f f lin p r o ce d u r es  a r m an d ato r y   test s   co n d u cte d   d u r in g   g en e r ato r   s t ar t - u p ,   m ain ten an ce ,   an d   s er v i ce   o p er atio n s .   T h ese  test s ,   s u ch   as  lo ad   r ejec tio n   an d   s u d d e n   s h o r t - ci r cu it  test s ,   ar class if ied   in to   tim d o m ain   an d   f r eq u e n cy   d o m ain   m eth o d s   [ 6 ] .   On   th o th er   h a n d ,   o n lin p r o ce d u r e s   in v o lv test in g   m eth o d s   p e r f o r m e d   in   r ea l - tim wh ile  t h g en er at o r   is   in   o p er atio n   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   Var io u s   m eth o d s   h av b ee n   p r o p o s ed   f o r   m o d elin g   an d   p ar a m eter   id en tific atio n   o f   SG,  in clu d in g   a n   U n s ce n ted   Kalm an   f ilter   ( UKF)   [ 9 ] C o n s tr ain ed   I ter ated   Un s ce n ted   Kalm a n   Fil ter .   ( C I UKF)   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] o p tim izatio n   al g o r ith m s   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] ,   m ax im u m - lik elih o o d   e s tim atio n   [ 1 4 ] ,   n o n lin ea r   tec h n iq u es  [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] n eu r al  n etwo r k s   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] ,   tr ajec to r y   s en s itiv ities   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] ,   ad a p tiv m o d el  [ 7 ] ,   [ 2 1 ] ,   f r e q u en c y     r esp o n s [ 2 2 ] ,   an d   lo ad   r ejec tio n   d y n am ic  test s   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] .   Dy n am ic  m ath em atica m o d els  o f   SG  s er v a s   ess en tial  to o ls   f o r   u n d er s tan d in g   th eir   b eh a v io r   an d   p r ed ictin g   p er f o r m a n ce   in   d if f er en t   o p e r atin g     co n d itio n s   [ 2 3 ] .   T h ese  m o d el s   p lay   cr itical  r o le  in   d esig n in g ,   a n aly zin g ,   an d   co n tr o lli n g   SGs   in   m o d er n   p o wer   s y s tem s   en g in ee r in g   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   Dy n am ic  test s   ar co n d u cte d   o n   o p er atin g   SG  to   d eter m in s tan d ar d   p ar am eter s   s u ch   as  s y n ch r o n o u s   r ea ctan ce ,   tr an s ien r ea ctan ce ,   an d   s u b - tr a n s ien r ea ctan ce   [ 2 6 ] .   Ho wev e r ,   th er ar co n ce r n s   ab o u th d if f icu lty   an d   p r ac ticality   o f   ex tr ac tin g   th n ec ess ar y   p ar a m eter s   f r o m   th ese  test s ,   esp ec ially   in   s itu atio n s   wh er p r ec is r esu lts   ar e   n ee d e d   q u ick ly   ( s u ch   as  d u r in g   m ain te n an ce   s h u td o wn s ) ,   u s in g   r ea d ily   a v ai lab le  to o ls   [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ] .   T h is   r esear ch   p ap e r   in v esti g ates  th d eter m in atio n   o f   SG  s tan d ar d   p ar a m eter s   o r   s y s tem   id en tific atio n   th r o u g h   d y n a m ic  s im u latio n   co n d u cted   u s in g   th i n d u s tr ial - g r a d e   p o wer   s y s tem   s im u latio n   ( PS S/E)   s o f twar e.   T h PS S/E   u s ed   in   th is   p r o ject  f o r   s y s t em   id en tific atio n   h as  p r o v id e d   m o r e   ac cu r ate   r ep r esen tatio n   o f   th s y s tem ' s   b eh av io r   d u to   t h p r ac tic ality   o f   th m ath e m atica m o d el.   T h p r o p o s ed   m eth o d o l o g y   i n   th is   s tu d y   ca n   co m p lem en t h f ield   o r   s ite  m ea s u r em en as  it  en ab les  th e   v er if icatio n   o f   th e   s y s tem   p ar am eter s   th r o u g h   d y n am ic  s im u latio n s .   T h is   s tu d y   aim s   to   p r o v th u s o f   d y n am ic  test s   f o r   ac cu r ately   d er iv in g   th s tan d ar d   p ar am eter s   o f   SG  v ia  s y s tem   id en tific atio n .   I p r o v id es  an   o v er v iew  o f   v ar io u s   d y n a m ic  test s   th at  ca n   b em p lo y ed .   I p r esen ts   ca s s tu d y   d em o n s tr atin g   th u ti lizatio n   o f   d y n am ic   test s   to   d er iv th s tan d ar d   p ar am eter s   o f   an   SG.   T h r em ain in g   s ec tio n s   o f   th is   ar ticle  ar s tr u ctu r ed   as  f o llo ws:   Sectio n   2   d etails  th m eth o d o lo g ical   ap p r o ac h   em p lo y ed   f o r   m o d e lin g   an d   v alid atin g   th e   d eter m in atio n   o f   SG  s tan d a r d   p ar am eter s .   Sectio n   3   o v er v iews  th e   co m b i n ed   c y cle  p o wer   p lan ( C C PP ) ,   en co m p ass in g   g en er ato r   ch a r ac ter is tics ,   s elec te d   d y n am ic   m o d els,   an d   n etwo r k   to p o lo g y .   Sectio n   4   p r esen ts   th r esu lts   o b tain ed   f r o m   th e   s im u latio n   co n d u cte d   in   PS S/E.   I n   Secti o n   5 ,   th r esu lts   o b tain ed   ar e   th o r o u g h l y   d is cu s s ed   an d   co m p ar ed   with   r esu lts   f r o m   o t h er   p r o p o s ed   m eth o d s .   Fin ally ,   Sectio n   6   p r esen ts   th co n clu s io n s   d er i v ed   f r o m   th i s   s tu d y .       2.   M E T H O   T h is   s ec tio n   d escr ib es  t h m eth o d o lo g y   u s ed   t o   co n d u ct   t h d ir ec t - l o ad   r ejec tio n   test ,   ex citatio n   r em o v al  test ,   q u ad r atu r e - ax is   lo ad   r ejec tio n   test ,   ar b itra r y - a x is   lo ad   r ejec tio n   test ,   an d   o p en - cir cu it  s atu r atio n   test   in   PS S/E.     2 . 1 .     Dire ct   a x is - lo a d r ej ec t io n t est    T o   d eter m in th d - ax is   p ar am eter s ,   th g en er ato r   m u s b co n n ec ted   t o   th g r id ,   s u p p ly in g     th m in im u m   p o s s ib le  ac tiv e   p o wer ,   id ea lly   at  ze r o ,   a n d   t h m ax im u m   p o s s ib le  r ea ctiv p o wer .   T h f ield     test   r esu lts   in d icate   th at  th m in im u m   ac tiv p o wer   is   5 . 8   MW  with   r ea ctiv p o we r   o f   - 1 6 . 5   MV AR     f o r   th s team   t u r b in e   g en er at o r   ( STG3 )   a n d   2 . 3   MW  with   r ea ctiv p o wer   o f   - 1 6 . 1   MV AR   f o r   th g as   tu r b in g en er ato r   ( GT G1   &   GT G2 ) .   T h e   d - a x is   p ar am ete r s   ca n   b e   d eter m i n ed   ac c o r d i n g   to   Fig u r e   1   a n d     th ( 1 ) - ( 3 )   [ 2 9 ] .   T h f o llo win g   s tep s   o u tlin h o to   p er f o r m   t h D - ax is   lo ad   r ejec tio n   test   in   PS S/E:    i)   Step   1 : L o ad   th e   . s av   ca s f ile  an d   . s ld   f ile.   ii)   Step   2 : Red u ce   th g e n er ato r   l o ad   to   th e   m in im u m   v alu d eter m in ed   f r o m   th e   f ield   test .   iii)   Step   3 : So lv th s y s tem   to   ch ec k   f o r   co n v er g en ce .   iv )   Step   4 : Pr ep ar th c o n v e r ted   ca s e:   a)   C o n v er t g en e r ato r s   an d   lo ad s Go   to   Po wer   f lo w   C o n v er L o ad s   an d   Gen e r ato r s .   b)   Or d er   th e   n etwo r k   f o r   m atr i x   o p er atio n s Go   to   Po wer   f lo w   So lu tio n   Or d er   Netwo r k   f o r   Ma tr ix   Op er atio n s .   c)   Facto r ize  th ad m ittan ce   m atr i x : G o   to   Po wer   f l o w   So lu tio n   Facto r ize  Ad m ittan ce   Ma t r ix .   d)   Set  u p   th e   s o lu tio n   f o r   s witch in g   s tu d ies:   Go   to   Po wer   f l o w   So lu tio n   >   So lu tio n   f o r   Switch in g   Stu d ies.   v)   Step   5 : L o ad   th e   d y n am ic  f ile  ( . d y r ) : G o   to   Fil Op en .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 :   1658 - 1 6 7 2   1660   v i)   Step   6 : D ef in ch an n els f o r   t h o u tp u t: Go   to   Dy n a m ics >  C h an n el  Setu p   W izar d   E T R M.   v ii)   Step   7 : Per f o r m   t h d y n am ic  s im u latio n :   ( a)   Def in th o u tp u f ile  a n d   i n itialize  th s im u latio n Go   t o   Dy n am ics  Simu latio n   >   Per f o r m   Simu latio n .   ( b )   Simu late  p r e - f au lt c o n d itio n i n g : G o   to   Dy n a m ics >  Simu latio n   Per f o r m   Simu latio n   >   2 0 s .   ( c)   Ap p ly   th f a u lt b y   o p en i n g   th e   g en er ato r   cir cu it b r ea k er .   ( d )   Simu late  th f au lt d u r atio n : G o   to   Dy n am ics >  Simu latio n   >   Per f o r m   Simu latio n   6 0 s .   v iii)   Step   8 : Plo t th o u tp u t f ile  to   a n aly ze   th r esu lts : G o   to   Fil Op en .     = °   ( 1 )     = °   ( 2 )     ′′ = °   ( 3 )           Fig u r 1 .   T y p ical  tr an s ien t r es p o n s o f   g en er at o r   ter m in al  v o ltag in   d ir ec t - ax is   test       2 . 2 .     Q ua dra t ure - a x is   lo a d r ej ec t io n t est   T o   co n d u ct   th e   q - a x is   lo ad   r ejec tio n   test ,   f o llo th e   s am e   p r o ce d u r es   o u tlin e d   in   th e   d - ax is   lo ad   r ejec tio n   test ,   with   o n k ey   m o d if icatio n   in   Step   2 .   I n s tead   o f   ad ju s tin g   th g e n er ato r   lo a d   to   th m in im u m   v alu e,   th l o ad   m u s b a d ju s ted   u n til  th r o to r   an g le   is   9 0   d eg r ee s   awa y   f r o m   th r ef er en ce   p o in t   o b tain e d   d u r in g   th d ir ec t - ax is   test .   T h i s   en s u r es  p r o p e r   alig n m e n f o r   th q - a x is   an aly s is .   T h d ete r m in atio n   o f   th d - ax is   p ar am eter s   ca n   th e n   b p e r f o r m e d   b ased   o n   Fig u r e   1   an d   ( 4 ) - ( 6 )   [ 2 9 ] .     = 2 2 °   ( 4 )     ′′ = 2 2 2 2 °   ( 5 )     ′′ = °   ( 6 )     W h er e:  °   is   th in ter r u p ted   cu r r en t     2 . 3 .     Arbit ra r y   a x is   lo a d r e j e ct io n t est   T h ar b it r ar y   a x is   l o ad   r ej ec t io n   t est   f o ll o ws   t h e   s a m p r o ce d u r es   as   d esc r i b e d   in   t h e   d - a x is   l o a d   r ej ec t io n   t est ,   wit h   tw o   m o d i f i ca ti o n s .   I n   S te p   2 ,   i n s te a d   o f   a d j u s ti n g   t h e   g e n e r at o r   l o a d   t o   t h e   m i n im u m   v al u e ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S yn ch r o n o u s   g en era to r   s ystem  id en tifi ca tio n   via   d yn a mic  s i mu la tio n   u s in g   P S S /E:     ( S a l eh   B a - s w a imi )   1661   it m u s t b e   r e d u ce d   t o   1 8   MW .   I n   s t ep   6 ,   t h e   o u t p u t   f o r   c h a n n el  s et u p   s h o u l d   b th s p e e d   ( S PD)   r at h e r   t h an   t h e   ter m i n a v o lt ag ( E T R M ) .   T h e   i n e r ti t im c o n s ta n t   ( H )   c an   b d et e r m i n ed   b ase d   o n   Fi g u r 2   a n d   ( 7 ) .     = ° ×  ° 2 ×   ×     ( 7 )     W h er e:      : I n itial sl o p e,   ° : Bas f r eq u en c y ,   ° : lo ad   r ejec tio n     2 . 4 .     O pen c ircuit   s a t ura t io t est    T o   p e r f o r m   th e   o p en - cir cu it  s atu r atio n   test ,   it  f o llo ws  th e   s am p r o ce d u r es  o u tlin ed   in   th d - ax is   lo ad   r ejec tio n   test ,   with   two   m o d if icatio n s .   I n   S tep   2 ,   t h e   g en er ato r   cir cu it  b r ea k er   s h o u ld   b s et  to   o p en   in s tead   o f   ad ju s tin g   th g en er ato r   lo ad .   I n   S tep   7 ( c ) ,   in s tead   o f   ap p ly in g   f au lt,  it  s h o u l d   b s et  to   in cr ea s e   th ex citer   cu r r e n in   s tep s   o f   0 . 1   p er   u n it  ( p u )   u n til  th m ax im u m   allo wab le  ter m in al  v o ltag is   r ea ch ed .   T h e   d - ax is   p ar am eter s   ca n   b d ete r m in ed   b ased   o n   Fig u r 3   a n d   ( 8 )   an d   ( 9 ) .     1 . 0 =   ( 8 )     1 . 2 =    ( 9 )           Fig u r 2 .   Der iv ati o n   o f   th in e r tia  tim co n s tan t             Fig u r 3 .   T y p ical  o p en - cir c u it satu r atio n   cu r v e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 :   1658 - 1 6 7 2   1662   2 . 5 .     E x cit a t io n r emo v a t est    T h e   e x c i t a t i o n   r e m o v a l   t es t   f o l l o w s   t h e   s a m e   p r o c e d u r e s   as  t h e   d - a x i s   l o a d   r e j e c ti o n   t e s t ,   w i t h   t w o   e s s e n t i a m o d i f i c at i o n s .   I n   S t ep   2 ,   t h e   g e n e r at o r   c i r c u i t   b r ea k e r   i s   s e t   t o   o p e n   i n s t ea d   o f   a d ju s t i n g   t h e   g e n e r a t o r   l o a d .   I n   S t e p   7 ( c ) ,   t h e   e x c i t e r   f i e l d   c i r c u it   b r e a k e r   i s   o p e n e d   r a t h e r   t h a n   a p p l y i n g   a   f a u l t   o r   m a n i p u l a t i n g   e x c i te r   c u r r e n t s .   T h e s e   a d j u s t m e n ts   a l lo w   f o r   t h e   p r o p e r   e x e c u t i o n   o f   t h e   e x c i t at i o n   r e m o v a l   t es t .       3.   CASE   S T UD   T h s im u latio n   r esu lts   p r ese n ted   in   th is   s tu d y   ar b ased   o n   a   m o d i f ied   C C PP   in   Ma lay s ia  as  r ep r esen tativ ca s e   s tu d y .   T h e   p lan t   co n f ig u r atio n   i n clu d es  t wo   g as  t u r b in e   u n its   ( GT G1   a n d   GT G2 )   a n d   o n e   s team   tu r b in u n it  ( STG3 ) ,   as   d ep icted   in   Fig u r 4 .   T h ese  co m p o n en ts   ar i n ter co n n ec te d   to   f o r m   s in g le   p o wer   g en er atio n   b lo ck   with in   th e   p lan t.   T h e   SG  g en er ato r   r atin g s   f o r   ea ch   u n it  ar e   as  f o llo ws:   i)   T h e   s team   tu r b in u n it  ( STG3 )   is   r ated   a 1 4 6 . 2 5   MV A,   o p er ates  at  1 3 . 8   k V,   an d   h as  p o wer   f ac to r   o f   0 . 8 .   I is   d r iv en   b y   s team   tu r b in with   n a m ep late  r atin g   o f   1 1 7   MW .   ii)  T h g as  tu r b i n u n its   ( GT G1   a n d   GT G2 )   ar b o th   r ated   at  1 3 4 . 6 2 5   MV A,   o p er a te  at  1 5   k V,   an d   h av a   p o we r   f ac to r   o f   0 . 8 .   T h ey   a r d r i v e n   b y   eith e r   n atu r al  g as o r   d is till ate  o il - f ir ed   tu r b in es.   T h elec tr o m ag n etic  m o d el  o f   th r o u n d   r o to r   g e n er ato r   ( GE NR OU)   was  em p lo y ed   to   ac cu r ately   r ep r esen th e   g as   an d   s team   u n it   g en er at o r s ,   as  r ec o m m en d ed   b y   [ 3 0 ] .   GE NR OU  is   well - estab lis h ed   m ath em atica m o d el  s p ec if ically   d esig n ed   to   s im u late  th p er f o r m a n ce   o f   r o u n d   r o t o r   g e n er ato r s ,   wh ich   ar e   SGs   f ea tu r in g   cir cu lar   r o to r .   B y   lev er ag in g   th p r in cip l es  o f   elec tr o m ag n etis m ,   th is   m o d el  en ab les  th e   p r ed ictio n   o f   t h g e n er ato r ' s   b eh av i o r   ac r o s s   v ar y in g   o p er atin g   co n d itio n s ,   in cl u d in g   d if f er e n lo ad   an d   ex citatio n   lev els  [ 3 1 ] .   T h u tili za tio n   o f   th GE NR OU  m o d el  h as  b ec o m p r ev ale n in   th d esig n   an d   an aly s is   o f   r o u n d   r o to r   g en er ato r s ,   p r o v id in g   v alu ab le   in s ig h ts   in to   th eir   p er f o r m a n ce   c h ar ac ter is tics   u n d e r   d iv er s o p e r atin g   c o n d itio n s .   Fo r   co m p r e h en s iv u n d e r s tan d in g   o f   th e   GE NR OU   m o d el,   i n clu d in g   s atu r atio n   ef f ec ts ,   th b l o ck   d i ag r am   r e p r esen tatio n   ca n   b r e f er r ed   to   in   [ 3 2 ] .           Fig u r 4 .   C C PP   s in g le - lin d iag r am       4.   RE SU L T S   AND  D I SCU SS I O NS    4 . 1 .     RE SUL T   T h r esu lts   o f   GT G 1   an d   GT G2   ar p r esen ted   as  o n g r o u p   b ec a u s th ey   s h ar th e   s am s y s tem   d esig n .   Ho wev er ,   th STG3   is   p r esen ted   s ep ar ately   d u to   its   d is tin ct   d esig n   an d   o p e r atio n al  co n d itio n s ,   wh ich   d if f er   f r o m   th o s o f   G T G1   an d   GT G2 .   T h is   s ep ar atio n   allo ws  f o r   co m p r eh en s i v an aly s is   o f   th p er f o r m an ce   an d   ch ar ac te r is tics   o f   ea ch   tu r b in ty p e ,   co n s i d er in g   th eir   s p ec if ic  attr ib u tes  an d   r e q u ir em en ts .   T h am p lific atio n   o f   p lo ts   is   em p lo y ed   i n   th PS S/E  en v ir o n m en to   e n h an ce   th e   ac cu r a cy   o f   r ea d in g s   an d   o b s er v atio n s .   B y   am p lify in g   t h p lo ts ,   f in e r   d etails  an d   s u b tle  v ar iatio n s   in   t h d ata  ca n   b m a g n if ied   an d   an aly ze d   with   g r ea ter   p r e cisi o n .     4 . 1 . 1.    E x cit a t io n r e m o v a l t e s t     T h ex citatio n   r em o v al  test   is   co n d u cte d   to   v alid ate  th e   g en er ato r ' s   d ir ec t - ax is   tr an s ien o p en - cir cu i t   tim co n s tan (  u s ed   in   th s im u latio n .   I n   th is   test ,   th g en er ato r   o p er ates  at  f u ll  s p ee d   w ith   n o   lo a d ,   a n d       B us   2 11   kV   B us   1 27 5   kV   B us   3 13 2   kV   B us   8 11   kV   20 M W   B us  5:  33  kV   B us   4 13 2   kV   B us   6 13 2   kV   B us   7 1 1   kV   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S yn ch r o n o u s   g en era to r   s ystem  id en tifi ca tio n   via   d yn a mic  s i mu la tio n   u s in g   P S S /E:     ( S a l eh   B a - s w a imi )   1663   th u n it  cir cu it  b r ea k er   is   o p e n .   T h e   ex citer   f ield   cir c u it  b r ea k er   is   th en   o p e n ed ,   an d   th e   r esu ltin g   g en er ato r   ter m in al  v o ltag is   r ec o r d ed .   B ased   o n   Fig u r es  5   an d   6 ,   ( GT G1   an d   GT G2 ) ,   wh ich   p r esen th g en er ato r   ter m in al  v o ltag d u r in g   th e   ex citatio n   r em o v al   test ,   th v alu o f   T _ d o ^'   f o r   STG3   a n d   th e   g as   u n its   is   ca lcu lated   as f o llo ws:     2 = 1 . 05 , 0 . 368 2 = 0 . 3864 ,  = 11 . 9   s e c on ( GT G3 )     2 = 1 . 05 , 0 . 368 2 = 0 . 3864 , = 9   Se c on ( GT G1   an d   GT G2 )           Fig u r 5 .   Gen e r ato r   ter m in al  v o ltag in   ex citatio n   r em o v al  test   f o r   STG3           Fig u r 6 .   Gen e r ato r   ter m in al   v o ltag in   ex citatio n   r em o v al  test   f o r   GT G1   an d   GT G2       F i gur 1 :  G ene r at or   t er m i n al   v o l t age   i e x ci t a t i on   r e m oval   t es t   f or  ST G 3   H 2   0 . 3 6 8 H2   11 . 9   se c ond                               Figur 1 :  G ene r at or   t er m i n al   v o l t age   i e x ci t a t i on   r e m oval   t es t   G TG &  G TG 2   H 2   0 . 3 6 8 H2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 :   1658 - 1 6 7 2   1664   4. 1. 2 .     Dire ct - a x is   pa ra m et er s   t est   T h e   o b j e c t i v e   o f   t h e   d - a x i s   t e s t   i s   t o   v a l i d a t e   t h e   g e n e r a t o r ' s   d i r e c t - a x i s   p a r a m e t e r s   u s e d   i n   t h e   s i m u l a t i o n ,   w h i c h   i n c l u d e   t h e   s y n c h r o n o u s ,   t r a n s i e n t ,   a n d   s u b - t r a n s i e n t   r e a c t a n c e s   ( , , ′′ ) ,   a s   w e l l   a s   t h e   t r a n s i e n t   a n d   s u b - t r a n s i e n t   t i m e   c o n s t a n t s   (  ,  ′′ ) .   I n   t h i s   t e s t ,   t h e   g e n e r a t o r ' s   l o a d   w a s   r e d u c e d   t o   t h e   m i n i m u m   p o s s i b l e   v a l u e   b a s e d   o n   t h e   f i e l d   t e s t   r e s u l t s .   T h e   c i r c u i t   b r e a k e r   w a s   o p e n e d ,   a n d   t e r m i n a l   v o l t a g e   v a l u e s   w e r e   r e c o r d e d   t o   v a l i d a t e   t h e   m o d e l .   D u r i n g   t h e   t e s t ,   t h e   g e n e r a t o r   o p e r a t e d   a t   a   l o a d   o f   5 . 8   M W / - 1 6 . 5   M V A R   f o r   S T G 3   a n d   2 . 3   M W / - 1 6 . 1   M V A R   f o r   G T G 1   &   G T G 2 .   T h e   d i r e c t - a x i s   p a r a m e t e r s   f o r   s t e a m   a n d   g a s   u n i t s   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b a s e d   o n   t h e   g e n e r a t o r   t e r m i n a l   v o l t a g e   d e p i c t e d   i n   F i g u r e s   7   a n d   8 ,   a l o n g   w i t h   ( 1 ) - ( 3 ) ,   a s   :     1 2 1 0 . 0 2 6 , 0 . 0 3 , 0 . 1 9 5 , 0 . 0 1 , 0 . 1 1 4 , 0 . 3 6 8 0 . 0 0 4 A B C H H H = = = = = =     '' 2 0 .3 6 8 0 .0 4 2 , 0 .0 4 Se c o n d , 0 .1 2 p u d H T I = = =     ' ' ' 1 .6 2 5 p u , 0 .2 5 p u , 0 .2 1 6 p u d d d X X X = = = ( STG3 )     12 0 . 0 1 2 5 , 0 . 0 1 7 , 0 . 1 3 3 , 0 . 0 1 , 0 . 1 3 2 A B C H H = = = = =     '' 12 0 .3 6 8 0 .0 0 4 , 0 .3 6 8 0 .0 5 , 0 .0 5 s e c o n d , 0 .0 7 6 d H H T I = = = =     ' ' ' 2 .1 p u , 0 .2 2 p u , 0 .1 6 4 4 p u d d d X X X = = =   ( GT G1   an d   GT G 2 )     4 . 1 . 3 .     Arbit ra ry   a x is   lo a d r e j ec t io n t est    T h o b jectiv o f   t h p ar tial  lo ad   r ejec tio n   test   is   to   v alid ate   th g en er at o r ' s   in er tia  tim c o n s tan b y   o b s er v in g   th in itial  in cr ea s in   g en er ato r   s p ee d   d u r in g   lo ad   r ejec tio n .   I n   th is   test ,   th g en er ato r   o p er ate d   at  p ar tial  lo ad   o f   1 8   MW  f o r   G T G1   an d   GT G2   an d   3 9 . 2   MW  f o r   STG3   wh e n   th test   w as  co n d u cted .   T h e   D - ax is   p ar am eter s   f o r   b o th   th s team   an d   g as  u n its   ca n   b ca lcu lated   b ased   o n   th g e n er ato r   ter m in al  v o ltag e,   s h o wn   in   Fig u r es  9   an d   1 0 .   T h ese  ca lcu latio n s   ar p er f o r m ed   u s in g   ( 7 )   as  i)   = 6 . 686 ,   wh er e:  ° = 50    , ° = 18    ,   = 134 . 60    ,   = 0 . 5   ( GT G1   an d   GT G2 ) an d   ii )   = 4 . 497 w h er e:  ° = 50    , ° = 39 . 2    ,   = 146 . 25    ,   =   1 . 49   ( STG3 ) .           Fig u r 7 .   Gen e r ato r   ter m in al  v o ltag in   d ir ec t - a x is   test   f o r   STG3     Figur 1 :  G ene r at or   t er m i n al   v o l t age   i d i r e ct - ax i t es t  f or   ST G 3   C   A   B G   H2   H1   0 . 3 6 8 H2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S yn ch r o n o u s   g en era to r   s ystem  id en tifi ca tio n   via   d yn a mic  s i mu la tio n   u s in g   P S S /E:     ( S a l eh   B a - s w a imi )   1665       Fig u r 8 .   Gen e r ato r   ter m in al  v o ltag in   d ir ec t - a x is   test   f o r   G T G1   an d   GT G2           Fig u r 9 .   Gen e r ato r   in itial sp e ed   in cr ea s in   3 9 . 2   MW lo ad   r ejec tio n   test   f o r   STG3       4 . 1 . 4 .     Q ua dra t ure - a x is   pa ra m et er s   t est    T h o b jectiv o f   th p ar tial  lo ad   r ejec tio n   test   is   to   v alid ate  th g en er ato r ' s   q u ad r atu r e - ax is   p ar am eter s   u s ed   in   th s im u la tio n ,   wh ich   in clu d th s y n c h r o n o u s   an d   tr an s ien r ea ctan c es  ( , ′′ ) ,   as  well   as  th tr an s ien an d   s u b - tr an s ien tim co n s tan ts   (  ,  ′′ ) .   Du r in g   th is   test ,   th g en er ato r   lo ad   is   ad ju s ted   u n til  th r o to r   an g le  is   9 0   d e g r ee s   awa y   f r o m   t h r ef er e n c p o in o b tain e d   d u r in g   th e   d ir ec t - ax is   test .   T h e   cir cu it  b r ea k e r   is   o p en e d ,   a n d   ter m in al  v o ltag v alu es  ar r e co r d ed   t o   v alid ate  t h m o d el.   T h r o to r   an g le  f o r   th tu r b in was  9 0   d eg r ee s   awa y   f r o m   th r ef er en ce   p o i n tak en   at  th d ir ec ax is   wh en   th test   wa s   co n d u cte d ,   a n d   t h g en er ato r   ter m in al  v o ltag f o r   th s tea m   u n it   is   s h o wn   in   Fig u r 1 1   an d   f o r   g as  u n its   in   Fig u r 1 2 .   Usi n g   ( 4 ) - ( 6 ) ,   th t u r b in Q - a x is   p ar am eter s   ar c alcu lated   as f o llo ws:     = 0 . 97875 , = 0 . 96675 , = 0 . 92 , = 3   s ec . , ′′ = 0 . 15   s ec . , = 0 . 22   pu   ′′ = 0 . 91 pu ( STG3 )     = 1 . 027 , = 0 . 9954 , = 0 . 965 , , 1 . 3 s ec o n d , ′′ = 0 . 075 s ec o n d ,   = 0 . 22   pu   ′′ = 0 . 448   pu   ( GT G1   an d   GT G2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   3 Sep tem b er   20 25 :   1658 - 1 6 7 2   1666   4 . 1 . 5 .     O pen - circ uit  s a t ura t io n t est    T h o p en - cir cu it  s atu r atio n   t est  aim s   to   v alid ate  th g en er ato r ' s   s atu r atio n   f ac to r s   u s ed   in   th s im u latio n .   T h g e n er ato r   o p e r ates  at  f u ll  s p ee d   with   n o   lo a d   d u r i n g   th is   test ,   an d   th u n it  cir cu it  b r ea k e r   is   o p en .   T h e x citer   cu r r en v a r i es  in   s tep s   u n til  th p o s s ib le  m ax im u m   ter m in al  v o ltag v a lu is   r ec o r d ed .   T h is   test   ca n   v er if y   th ac cu r ac y   a n d   r eliab ilit y   o f   th s atu r atio n   f ac to r s   u s ed   in   th s im u latio n .   B y   u tili zin g   th r esu lts   o f   th e   o p e n - cir cu it   s atu r atio n   test ,   it   b ec o m es   p o s s ib le  to   ca lc u late  th e   g en er at o r   s atu r atio n   f ac to r s .   Fig u r es  1 3   an d   1 4   d e p ict  th d ata  p o in ts   r eq u ir e d   to   d eter m in th 1 . 0   an d   1 . 2   v alu es  s p ec if ically   f o r   th e   s team   an d   g as  tu r b in g en er at in g   u n its ,   r ep r esen ted   b y   s m all  cir cles.  Us in g   ( 8 )   an d   ( 9 ) ,   th e   s atu r atio n   f ac to r s   f o r   STG3   an d   g as u n its   ( GT G1   an d   GT G3 )   ca n   b d eter m i n ed   as f o llo ws:     = 1 . 375 , = 1 . 26 , = 0 , = 0 , = 1 . 9 , = 1 . 50     1 . 0 = 0 . 09 1 . 2 = 0 . 266   ( STG3 )     = 1 . 136 , = 0 . 976 , = 0 , = 0 , = 1 . 696 , = 1 . 2     1 . 0 = 0 . 17     1 . 2 = 0 . 4   ( GT G1   an d   GT G 2 )           Fig u r 1 0 .   Gen er ato r   in itial sp ee d   in cr ea s in   th 1 8   MW lo a d   r ejec tio n   test   f o r   GT G1   an d   GT G2           Fig u r 1 1 .   Gen er ato r   ter m in al  v o ltag in   q - ax is   test   f o r   STG 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S yn ch r o n o u s   g en era to r   s ystem  id en tifi ca tio n   via   d yn a mic  s i mu la tio n   u s in g   P S S /E:     ( S a l eh   B a - s w a imi )   1667       Fig u r 1 2 .   Gen er ato r   ter m in al  v o ltag in   q - ax is   test   f o r   STG 3       4 . 2 .     D i s cus s io n   T h o b tain ed   r esu lts ,   as  s h o w n   in   T ab le  1 ,   d em o n s tr ate  th ef f ec tiv en ess   o f   th p r o p o s ed   m eth o d   f o r   d er iv in g   s tan d ar d   p ar am eter s   o f   an   SG  u s in g   d y n am ic  m ea s u r em en ts .   T h e   d y n am ic  test s   co n d u cte d   in   PS S/E   f o r   t h is   s tu d y   s h o wed   th at   th p r o p o s ed   m eth o d   r esu lted   in   m o r ac c u r ate  s tan d a r d   p ar am eter   v alu es  th a n   th e   o th er   m et h o d s .   T h m ax im u m   er r o r   o b tain ed   u s in g   th p r o p o s ed   m eth o d   was 2 . 7 %,  wh ile   th m ax im u m   e r r o r   o b tain ed   u s in g   o th er   s im u latio n   s o f twar o r   o th e r   m eth o d s   was  5 [ 2 9 ] ,   5 [ 2 6 ] ,   5 . 8 [ 3 3 ] ,   4 . 1 5 [ 1 2 ] 7 . 2 5 %   [ 7 ] ,   an d   4 . 8 [ 1 9 ] .   T h i s   in d icate s   th at  th p r o p o s ed   m eth o d   h as  th p o ten tial  to   s ig n if ican tly   im p r o v e   th ac cu r ac y   o f   SG stan d ar d   p ar am eter   d er iv ati o n .           Fig u r 1 3 .   Op en - cir c u it c h ar ac ter is tic  ( OC C )   test   p lo t f o r   STG3     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.