I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   40 ,   N o .   1 O c t o be r   2 025 ,   pp .   34 ~ 46   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 40 .i 1 . pp 34 - 46             34     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   W i n d   f a r m   i n t e g r a t i o n   w i t h   t h e   o b j e c t i v e   o f   t r a n sm i ssi o n   e x p a n si o n   p o w e r   i n   S o u t h   A f r i c a       N om i h l Wan d i l e   N d l e l a K at l e h o   M o l o i ,   M u s as K ab e ya   D e p a rt m e n t   o E l e c t r i c a l   P o w e r   E n g i n e e ri n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Bu i l t   E n v i r o n m e n t   ( F E BE )   D u rb a n   U n i v e r s i t y   o f   T e c h n o l o g y   ( D U T ),   D u r b a n ,   S o u t h   A f r i c a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   M a y   9 2 024   R e v i s e A pr   2 2025   A c c e pt e J ul   3 2025       G r o w i ng   r e ne w a bl e   e n e r g y   ( R E )   us e   m i t i g a t e s   c l i m a t e   c ha ng e .   T he   i nt e g r a t i o o f   l a r g e - s c a l e   i nt e r m i t t e n t   r e ne w a b l e   e ne r g y   r e s o ur c e s   ( R E R )   l i ke   w i nd   e ne r gy   i n t o   e l e c t r i c a l   ne t w o r ks   ha s   i nc r e a s e d ur i ng   t h e   pa s t   de c a d e .   H o w e v e r ,   c a r e f u l   pl a nn i ng   i s   ne e de d   t o   a c c o m m o da t e   t h e   l o ng - t e r m   e ne r gy   de m a nd   i nc r e a s e .   T r a ns m i s s i o n e t w o r k   e xp a ns i o p l a n ni ng   ( T N E P )   i s   t h e   m e t ho di c a l   a n p r o f i t a b l e   pr o c e s s   o f   i nc r e a s i ng   po w e r   i nf r a s t r uc t ur e   t o   m e e t   pr e d i c t e e l e c t r i c i t y   de m a nd  w hi l e   pr e s e r v i ng   r e l i a b i l i t y .   T hi s   a r t i c l e   i s   f o r   t ho s e   i n t e r e s t e i n   i n t e g r a t i ng   r e ne w a bl e   e ne r gy   s o ur c e s   ( R E S )   i n t o   H V T L   t o   i nc r e a s e   po w e r   a v a i l a b i l i t y   a nd   d e c r e a s e   l o s s e s .   T he   E r o s - V u y a ni - N e pt u ne   400   kV   t r a ns m i s s i o po w e r l i ne   c o nne c t i ng   K w a Z ul u - N a t a l   t o   t he   E a s t e r C a pe   i s   us e i n   t hi s   s t udy .   I t   w a s   i m p l e m e nt e du r i ng   t he   t r a n s f e r   o f   a f f e c t e r e s i d e n t s   i n   t h e   I ng quz a   H i l l   L o c a l   M un i c i pa l i t y ,   w hi c h   i nc l ud e s   L us i ki s i k i   a nd  F l a g s t a f f   v i l l a g e s .   T h i s   s t udy   c o nne c t s   t h e   e xi s t i ng   M e t r o   w i nd   f a r m   t o   t he   V uy a ni   s ubs t a t i o n,   w hi c h   i s   c o nne c t e d   t o   t he   E r o s   s ubs t a t i o n   t hr o ug a   40 0   kV   t r a ns m i s s i o n   l i ne T h i s   r e s e a r c h   e nha nc e d   t r a ns m i s s i o n   l i ne   po w e r   w hi l e   pr e s e r v i ng   g r i d   s t a bi l i t y   w i t h   a   2 7   M W   w i nd   f a r m ,   a nd   a l s o   i nc r e a s e e x t e r na l   g r i d   r e s e r v e   c a pa c i t y   f o r   f ut ur e   us a g e   o r   une xp e c t e d   po w e r   de m a nd.   T hi s   pa pe r   o ut l i ne s   T N E P s   s i g ni f i c a nt   a dv a nc e s   us i ng   c l a s s i c   ( m a t he m a t i c a l )   a nd   a dv a nc e ( he ur i s t i c   a nd  m e t a - he ur i s t i c )   o pt i m i z a t i o a ppr o a c he s .   Ke y w or d s :   E l e c t r i c   g ri d   r e l i a b i l i t y   O pt i m i z a t i o t e c hni que s   R e n e w a b l e   e n e r gy   T r a n s m i s s i o n   e xpa n s i o pl a nni n g   T r a n s m i s s i o n   l i n e   W i n d   e n e rgy   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   N o m i hl a   W a n d i l e   N d l e l a   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   P o w e r   E n gi n e e r i n g ,   F a c ul t y   of   E n gi n e e ri n g   a nd   B ui l t   E n v i r o nm e nt   (F E B E )   D ur b a U n i v e r s i t y   of   T e c h n o l o g y   D ur b a 4000 ,   S o ut A f r i c a   E m a i l :   n o m i h l a n@ du t . a c . z a       1.   I N TR O D U C TI O N   E l e c t r i c i t y   ge n e r a t i o n ,   t ra n s m i s s i o n,   a nd   c o n s um p t i o c o n t ri b ut e   s i g n i f i c a n t l y   t o   t h e   s o c i o - e c o n o m i c   a n d   i n f r a s t ruc t u r e   de v e l o pm e n t   o f   a   de v e l o pi n g   n a t i o [1] .   S o ut A f r i c a   i s   A f r i c a s   l e a d i n g   e n e rgy   us e r   a n d   o n e   o f   t h e   c o n t i n e nt s   m o s t   i n d us t r i a l i z e c o unt r i e s   [2 ] .   T h e   gr o w i n g   r e c o gn i t i o n   o f   t h e   s i g ni f i c a n t   po l l ut a n t s   ge n e ra t e b y   c o a l ,   a s   w e l l   a s   t h e   de pl e t i o n   o f   t h e s e   s o ur c e s ,   ha s   c o m pe l l e e n e r gy   f i r m s   t o   e xpl o r e   a l t e rna t i v e   a n d   s us t a i na b l e   e n e r gy   s o ur c e s ,   k n o w a s   r e n e w a b l e   e n e r gy   r e s o ur c e s   ( R E R s )   w h i c m a y   pl a y   a   b i g   r o l e   i n   r e du c i n g   l o a s h e ddi ng   [3] M o r e o ve r   a s   a   v i a b l e   a l t e rn a t i v e   t o   t h e   de pl e t i n g   a nd  e n v i r o nm e nt   u n f ri e n dl y   fo s s i l   f ue l s   [4 ] [ 5] .   T h e y   a r e   b e i n i nt r o duc e t o   r e duc e   e m i s s i o n s ,   l o w e r   m a i nt e na n c e ,   s t o ra ge   c a pa b i l i t i e s ,   a n c o s t s   a s s o c i a t e w i t h   ge n e ra t i o f a c i l i t i e s   [6] .   H ow e ve r ,   t h e   p r e s e n c e   o f   i nh e r e n t   u n c e rt a i n t i e s   i n   R E R s   a dds   c o m pl e xi t y   t o   o pt i m i z a t i o n   c h a l l e n ge s   [7] .   T h e   t r a ns m i s s i o n   s y s t e m   pl a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i n   po w e r   n e t w o r ks   [8] F i gu r e   1   s h o w s   S o ut A f r i c a s   i n s t a l l e c a pa c i t y ,   w i t t h e rm a l   po w e r   t h e   h i g h e s t .   T hus ,   m o s t   of   o ur   po w e r   pl a n t s   ge n e ra t e   e n e r gy   f r o m   c o a l .   S t a t i s t i c s   s how   t ha t   S o ut A f r i c a   do e s   n o t   us e   o i l   o f ue l   fo r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       W i nd  f ar m   i n t e gr a t i on   w i t t h e   obj e c t i v e   of   t r ans m i s s i on  e x p ans i on  …  ( Nom i hl W andi l e   Nd l e l a )   35   pow e r .   R e n e w a b l e   e n e r gy   (R E s o ur c e s   l i ke   s o l a r   a n d   w i nd  po w e r   ha v e   i n c r e a s e i n   po t e n t i a l   a ga i n.   T h i s   s t udy   s ugge s t s   us i n g   R E   t o   i m p r o v e   t r a n s m i s s i o l i n e   p ow e r   a c c e s s i b i l i t y .   T h e   F i gu r e   us e s   da t a   f r o m   n u m e r o us   s o ur c e s   [9] .           F i gu r e   1 I n s t a l l e c a p a c i t y   i n   S o ut A f r i c a       T h e   t r a n s m i s s i o n   e xp a n s i o pl a nn i ng   (T E P )   p r o b l e m   i m o de rn  po w e r   n e t w o r ks   i s   a   c o m pl e x ,   n o n - l i n e a r,   m i xe d - i nt e ge r,   a n d   n o n - c o n v e p r o b l e m   [10] .   T E P   a i m s   t o   de v e l o a n d   f o r t i fy   t h e   t r a n s m i s s i o n   n e t w o r t o   m e e t   f ut u r e   e n e rgy   de m a n d ,   i nt e gra t e   n e w   po w e r   p l a nt s ,   a nd  e n s u r e   e f f i c i e n t   s y s t e m   o pe r a t i o n   [11] .   T E P   a i m s   t o   i n c r e a s e   po w e r   s y s t e m   c a pa c i t y   t o   m e e t   f ut ur e   de m a n d .   T h e   T E P   s pe c i f i e s   t h e   l o c a t i o n,   t i m i n g ,   a n d   num b e o f   n e w   po w e r   l i n e s   n e e de t o   m e e t   n e t w o r de m a n d .   Cu rr e nt   a n d   f ut u r e   e l e c t r i c a l   n e t w o r ks   r e qu i r e   m o r e   p r e c i s e   m o de l s   t o   a dd r e s s   t h e   T N E P   i s s ue   d ue   t o   t h e i c o m pl e xi t y   [12] .   T h e   S o ut A f r i c a n   e l e c t r i c i t y   gri n e e ds   t o   b e   e xpa nde t o   f ul f i l l   t h e   d e m a n g r o w t h   a nd  t h e   RE   i nt e gra t i o n   o b j e c t i ve   [13] .   O t h e r   m o de l s   i n c l u de   i n v e s t m e n t   a n o pe r a t i o na l   e xpe n s e s   w h e n   c h o o s i n t r a n s m i s s i o n   l i n e s .   T h e   T E P   m o de l   o pt i m i z a t i o n   i s   ha m pe r e by   t h e   n o n - c o n v e a n n o n - l i n e a r   A C   po w e r   f l ow   e qua t i o n s .   E xi s t i n g   m e t h o do l o gi e s   c a nn o t   e n s u r e   t h e   o pt i m a l   gl o b a l   a n s w e r   [14] .   T h e   T E P   i s s ue   i s   a   c o m pl i c a t e a nd  n o n - c o n v e x   pr o b l e m   t ha t   i s   b o t h   n o n de t e rm i ni s t i c   a nd  po l y n o m i a l   t i m e   ( N P ) - ha r d .   I t   m a y   b e   e xpr e s s e a s   a   m i xe d - i nt e ge r   n o n - l i n e a r   p r o g r a m m i n (M IN L P pr o b l e m   [15] .   T h e   M IN L P   pr o b l e m   c a n   b e   a ddr e s s e by   t h e   ut i l i z a t i o n   o m a t h e m a t i c a l   m e t h o ds   t h a t   e m p l oy   c o m m e r c i a l   s o l v e r s ,   o r   t hr o ug t h e   a pp l i c a t i o n   o f   m e t a h e u ri s t i c   a l go ri t hm s   s uc a s   ge n e t i c   a l go r i t hm   (G A ) ,   t a b s e a rc h ,   pa rt i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o (P S O [ 16] .   F urt h e rm o r e ,   s t o c ha s t i c   p r o g r a m m i n g   o r o b us t   o pt i m i z a t i o n   (R O m e t h o do l o gi e s   m a y   b e   e m pl oy e t c o n s i de r   t h e   pe r t i n e n t   u n c e r t a i nt i e s   a s s o c i a t e w i t t h e   T E P   pr o b l e m ,   i n c l udi ng  po w e r   c o n s um p t i o n,   p ri c i n g ,   a n d   r e n e w a b l e   e n e r gy   s o ur c e s   (R E S ),   a m o n g   o t h e f a c t o r s   [17] .   T h e   i n c o r po r a t i o o f   s e c ur i t y   a nd  de pe n da b i l i t y   a s pe c t s   i n t o   t h e   T N E P   p r o b l e m   ha s   b e e n   a dd r e s s e t hr o ug h   t h e   de v e l o pm e n t   o f   s e ve r a l   a pp r o a c h e s   [1 8] .   A   n e w   400/ 1 32  kV   s ub s t a t i o n ,   na m e V uy a ni ,   w a s   n e c e s s a r y   i n   M t ha t h a   to   r e s o l v e   i s s ue s   of  l o w   vo l t a ge s   a n d   o v e r l o a di n o n   t h e   di s t ri b ut i o n   n e t w o r [ 19] .   T hi s   i s   t h e   f i r s t   40 0   kV   t ra n s m i s s i o l i n e   i t h e   f o r m e T ra n s ke i   r e gi o n,   f a c i l i t a t i n g   a e nha n c e c a p a c i t y   fo r   po w e r   t ra n s f e i t h e   a r e a .   400   kV   t r a n s m i s s i o l i n e s   e ff i c i e n t l y   de l i v e r   a   s ub s t a n t i a l   a m o unt   of   e l e c t r i c i t y   t o   s uppl y   a   s i g n i f i c a n t   n u m b e r   o c o n s um e r s   a n d   c a p r o v i de   s uff i c i e n t   po w e r   f o r   a   w h o l e   t o w [20] .   A s   po w e r   p l a nt s   h a v e   g r o w n   l a r ge a nd  f u r t h e a w a y   f r o m   p o pul a t i o n   c e n t e r s ,   t h e   n e e f o r   e f f i c i e n t   w a y s   t o   m o ve   e l e c t r i c i t y   ov e r   l o n g   di s t a n c e s   h a s   b e c o m e   i nc r e a s i n g l y   i m po r t a n t .   ge n e r a t i ng  a   l a r ge   a m o u n t   of   e l e c t r i c i t y   i s   a   m a s s i v e   e n de a v o r   t h a t   n e c e s s i t a t e s   a   l a rge   i n i t i a l   i n v e s t m e n t   a s   w e l l   a s   c o n t i n uo us   c o s t s   fo r   m a i n t e n a n c e ,   o pe ra t i o n ,   a n d   f ue l .   T h e   c ha l l e n ge   i s   t h a t   m o s t   pow e r   p l a nt s   a r e   t y pi c a l l y   l o c a t e f a a w a y   f r o m   po pul a t e a r e a s   f o r   a   v a ri e t y   o f   r e a s o n s ,   i n c l udi ng  l o w e r   l a n c o s t s   i r u r a l   a r e a s ,   t h e   n e e f o r   l a r ge   c o o l i n po n ds   i m a n y   pl a n t s ,   a n d   m o s t   pe o pl e   do   n o t   w a n t   t o   l i v e   ne a l a r ge   i n dus t r i a l   f a c i l i t i e s   t ha t   r e qu i r e   m a s s i v e   a m o u n t s   o f   e l e c t r i c i t y   t o   b e   t ra n s po r t e d   o v e r   l o n g   d i s t a n c e s .   T h e   a pp a r e nt   a n s w e r   t o   t hi s   p r o b l e m   i s   po w e r   t r a n s m i s s i o l i n e s ,   t h i s   r e s ul t s   i a   s i g ni f i c a nt   n e e f o t ra ns m i s s i o l i n e s   t ha t   c a p r o v i de   s uf f i c i e n t   po w e r   a n m a i n t a i n   s t a b i l i t y   i n   t h e   f a c e   of   un e xpe c t e di s r upt i o n s   t h a t   m a y   a r i s e   i t h e   g ri d,   a s   w e l l   a s   t h e   l o s s e s   t h a t   o c c ur   o v e r   l o n d i s t a n c e s .   It   i s   i m pe ra t i v e   t h a t   w e   do   n o t   de l a y   o ur   f o c us   o n   R E   u n t i l   c o a l   r e s e r v e s   a r e   e x h a us t e d.   A c a de m i c s   a n d   b us i n e s s e s   a r e   f o c us i n o R E .   T h i s   r e s e a r c e xa m i ne s   R E s   ut i l i z a t i o of   H V   t ra n s m i s s i o l i n e s   t o   i n c r e a s e   c a pa c i t y .   T h i s   s t udy   i n t e g ra t e s   t h e   i m pl e m e n t a t i o o f   t h e   e xi s t i n g   w i nd  f a rm   us i n g   t h e   D i gS i l e nt   P ow e r F a c t o r y   s of t w a r e   t o o l   i nt o   t h e   e xi s t i ng  S A   H V   t r a n s m i s s i o n   n e t w o r k   t o   pr o m o t e   R E   c o n s um p t i o us i n g   t h e   N e w t o n - R a ph s o m e t h o i l o a d   f l ow   a n a l y s i s .   T hi s   s t udy   c o n duc t s   t r a n s i e nt   s t a b i l i t y   a n a l y s i s   a nd   n - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   1 ,   O c t o b e r   20 25 :   34 - 46   36   c o n t i n ge n c y   a n a l y s i s   t o   e v a l ua t e   t h e   s t a b i l i t y   of   t h e   n e t w o r w h e a   w i n d   f a r m   i s   i nt r o duc e t o   t h e   t r a n s m i s s i o l i n e s .   it   r e v i e w s   t h e   m o s t   e f fe c t i ve   w a y s   t o   l o c a t e   a n d   s i z e   n e w   t ra n s m i s s i o l i n e s   i l a rge c o m pl i c a t e n e t w o r ks   w i t m a n y   l i n e s .   T h e s e   s o l ut i o n s   r e du c e   l o s s e s ,   s t a b i l i z e   v o l t a ge ,   a nd  l o w e r   i n v e s t m e nt   c os t s .   M o s t   pow e r   s o ur c e s   a r e   l o c a t e o n   t e rr a i f a f r o m   t h e   c i t y .   R e l i a b l e   t r a n s m i s s i o n e t w o r ks   a r e   n e c e s s a r y   fo r   c o nn e c t i n po w e r   s o ur c e s   t o   l o a c e nt e r s   [21] T h e   s t a t e - o w n e e l e c t r i c i t y   pr o v i de r   E s ko m   i s   v e r t i c a l l y   i n t e g r a t e d.   N e a rl y   95%  of   S o ut h   A f ri c a s   e n e r gy   c o m e s   f r o m   i t ,   a n d   i t   ge n e ra t e s   e l e c t r i c i t y   a c r o s s   A f r i c a .   It   t ra de s   po w e r   w i t h   B o t s w a n a ,   L e s o t h o ,   M o z a m b i q ue ,   N a m i b i a ,   E s w a t i n i ,   Z i m b a b w e ,   a n d   Z a m b i a   [22] .   D e t e r m i n i ng   t h e   o pt i m a l   t i m i n g   a nd   l o c a t i o f o r   t h e   i n s t a l l a t i o o f   t r a n s m i s s i o l i n e s ,   c a b l e s ,   a n d   t r a n s f o r m e r s   o n t o   t h e   po w e r   gr i i s   t h e   o b j e c t i v e   of   t h e   T E P   pr o b l e m   [23] .   F i gu r e   2   s h o w s   t h e   i n t e g ra t i o n   o R E   i n t o   t h e   t ra n s m i s s i o n   l i n e .   I t   de m o n s t ra t e s   t h e   p r o c e s s   of   s t e ppi n up  po w e r   f o r   t ra n s m i s s i o n   pu r po s e s   a nd  s t e ppi n i t   do w n   f o r   di s t r i b ut i o n   pu r po s e s .   B a s e o n   t h e   di a gra m ,   i t   i s   e v i de n t   t ha t   t hi s   w i n d   c a n   s e r v e   a s   a   s uppl e m e n t a r y   s o ur c e   fo r   s t r e n g t h e n i n g   a n e x t e n d i n g   t h e   po w e r   i n   t h e   t ra n s m i s s i o l i n e s .   T h e   e s t a b l i s hm e n t   o f   t h e   t r a n s m i s s i o n   l i n e   i t h e   E a s t e rn  Ca pe   w a s   p r o m pt e d   by   t h e   f a c t   t ha t   t h e   qua n t i t y   of   e l e c t r i c i t y   r e qui r e i P o rt   E l i z a b e t h   a n t h e   a dj a c e n t   a r e a s   i s   ra pi d l y   a ppr o a c h i n g   c a p a c i t y   [24] T h e   400   kV   t r a n s m i s s i o n   l i n e   go e s   f r o m   E r o s   S ub s t a t i o n   i H a rdi n g ,   K w a Z ul u - N a t a l ,   t o   G ra s s ri dge   S ub s t a t i o i P o r t   E l i z a b e t h.   C o n s t ruc t i o o f   t h e   l i n e   w a s   m e a nt   t o   p r o v i de   e l e c t r i c a l   s u ppl i e s   t o   o t h e m a j o E a s t e rn   Ca pe   c i t i e s .   T h e   m o unt a i n o us   t e rr a i n   m a de   t hi s   p r o j e c t   di f f i c ul t .   It   i s   a l s o   c o n s i de r e o n e   o f   S o ut h   A f r i c a s   ha r de s t   l i n e s .   I t h e s e   di f f i c ul t   t e rra i n s ,   h e l i c o pt e a e r i a l   c o n s t ruc t i o i s   n e e de t o   c o m pl e t e   t h i s   m a g ni t u de   o f   b ui l di n g .   A d di t i o na l l y ,   m a n y   t o w e r   c o n s t ruc t i o n s   r e qui r e   ha nd  a s s e m b l y .   D ue   t o   t h e   s t e e t e rra i n,   t h i s   l i n e   ha s   s o m e   o f   t h e   l o n ge s t   t o w e r   l e n g t h s ,   up   t o   1. 5   km   [25]           F i gu r e   2 G e n e ra t i o n,   t r a n s m i s s i o n ,   a nd  d i s t ri b ut i o n e t w o r w i t r e   i nt e g r a t i o n       2.   M A TER I A LS   A N D   M E TH O D S     A s   i l l us t r a t e i F i g u r e   3 ,   t h e   V uy a ni - E r o s   400   kV   t r a n s m i s s i o n   l i n e   w i t t w o   S S   a n d   t h e   M e t r o   w i n f a rm   w a s   c o n s t r uc t e a n d   s i m ul a t e d   by   e m pl oy i n t h e   D i gS i l e n t   P o w e r F a c t o r y   s of t w a r e   a n d   p r e v i o us l y   ga t h e r e d a t a .   T ra n s f o r m e r s   a r e   b ui l t - i n   po w e r   pl a n t s   t o   e l e va t e   t h e   v o l t a ge   o f   t h e   e l e c t ri c i t y   t o   a   l e v e l   t h a t   i s   a pp r o pri a t e   f o r   l o n g - di s t a n c e   t ra n s m i s s i o n.   T h e s e   t r a n s f o rm e r s   i n c r e a s e   t h e   v o l t a ge   f r o m   22  kV   t o   hi g h e r   l e v e l s   s uc h   a s   220   kV ,   275   kV ,   400   kV ,   o 765   kV ,   a n d   s uppl y   t h e   e n e r gy   t o   E s ko m s   na t i o n a l   g ri d.   T h e   vo l t a ge   i s   ul t i m a t e l y   r e duc e t o   a   l e v e l   t h a t   i s   s u i t a b l e   f o r   t h e   c us t o m e r.   I m a j o e n t e r p ri s e s ,   t h e   v o l t a ge   m a y   r e a c 11   kV ,   w h e r e a s   i s t o r e s   a nd   h o us e h o l ds ,   i t   i s   o f t e 380/ 220   v o l t s   [9] .   T h e   c o n s t r uc t i o i n v o l v e s   t h e   i n s t a l l a t i o o f   a   400   kV   t ra n s m i s s i o l i n e   t ha t   ru n s   a pp r o xi m a t e l y   150  k i l o m e t e r s ,   c o nn e c t i n g   T o w e r   21 1   t o   t h e   V uy a n i   S ub s t a t i o n .   T h e   l i n e   w i l l   go   f r o m   V uy a n i   t o   E r o s .   T h e   p r e s e n t   s t u dy   e m pl oy e t h e   N e w t o n - R a ph s o m e t h o t o   a na l y z e   l o a f l ow   i n   n e t w o r ks .   T h e   s ug ge s t e t ra n s m i s s i o n e t w o r f o r   t h i s   r e s e a r c h   i s   t h e   c u rr e n t   t r a n s m i s s i o l i n e ,   w h i c i s   t h e   E r o s - V u y a n i   4 00   kV   t r a n s m i s s i o l i n e   l o c a t e d   b e t w e e n   K w a Z ul u - N a t a l   a n d   t h e   E a s t e rn  C a pe .   T h e   pu r po s e   o f   t hi s   l i n e   i s   t o   t ra n s f e r   e l e c t r i c a l   po w e r   f r o m   V uy a n i   SS   t o   E r o s   S ub s t a t i o n ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   3   a nd  F i gu r e   4 .   V uy a n i   S S   i s   c o nn e c t e t o   t h e   M e t r o   w i n d   f a rm   by   a   s t e p - dow n   t ra n s f o r m e w i t a   v o l t a ge   ra t i o   o f   132/ 2 2   kV .   A l o n gs i de   i t ,   t h e   v o l t a ge   l e v e l s   a r e   d i s pl a y e d,   e n c o m pa s s i n t h e   e nt i r e   r a nge   o f   vo l t a ge s   ut i l i z e w i t hi t h e   s y s t e m ,   r a n g i n f r o m   22   kV   t o   400   kV .   A ddi t i o n a l l y ,   t hi s   d i s pl a y   i n di c a t e s   t h e   o pe ra t i o na l   s t a t us   o f   t h e   s y s t e m .   T h i s   s t udy   e m pl oy s   l o a df l ow   a n a l y s i s   us i n t h e   N e w t o n - Ra p h s o n   m e t h o t o   e f fe c t i v e l y   c o n s t r uc t   a n i n t e g r a t e   t w o   s u b s t a t i o n s ,   l o a de m a n d e x t e rna l   g ri a n a   t ra n s m i s s i o n   l i n e .   A   w i n d   f a r m   h a s   b e e n   i n c o r po r a t e i nt o   t h e   s y s t e m   t o   a c kn o w l e dge   t h e   s ub s t a n t i a l   ut i l i z a t i o n   o f   RE   i n   t h e   t ra n s m i s s i o n   l i n e   a n d   e nh a n c e   po w e r   a c c e s s i b i l i t y   i n   t h e   n e t w o r k.   T ra n s i e nt   s t a b i l i t y   s t udy   w a s   c o n duc t e a u n de r   l o a d - f l ow   a n a l y s i s .   T h e   a n a l y s i s   i n v o l ve de f i n i ng  t h e   s h o r t   c i r c u i t   e v e n t   a n s w i t c e v e n t ,   c a l c ul a t i n g   i ni t i a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       W i nd  f ar m   i n t e gr a t i on   w i t t h e   obj e c t i v e   of   t r ans m i s s i on  e x p ans i on  …  ( Nom i hl W andi l e   Nd l e l a )   37   c o n di t i o n s ,   a n d   de f i n i ng  t h e   v a ri a b l e   t ha t   m us t   b e   m o ni t o r e d .   F i na l l y ,   t h e   n - c o n t i n ge n c y   a n a l y s i s   w a s   s uc c e s s f ul l y   c o n duc t e by   pe r f o r m i ng   l o a d   f l ow   c a l c ul a t i o n s   ut i l i z i n g   f a ul t   c a s e s   i t h e   c o n t i nge n c y   de f i n i t i o c o m m a nd.   T hi s   a na l y s i s   i s   c a rri e o ut   by   e v a l ua t i n g   t h e   s t a b i l i t y   of   t h e   n e t w o r i t h e   e v e n t   o un e xpe c t e di s t u r b a n c e s ,   s uc a s   a   po w e r   o ut a ge   i a   l i n e   o r   m a l f un c t i o n i ng  ge n e r a t o r .           F i gu r e   3 V uy a ni - E r o s   400   kV   t ra n s m i s s i o n e t w o r w i t h   M e t r o   w i n d   f a r m   i nt e g r a t i o n       In   ( 1 )   r e p r e s e n t s   t h e   m a t h e m a t i c a l   e xp r e s s i o n   us e t o   c o m put e   t h e   t o t a l   po w e r   a v a i l a b l e   i b o t h   t h e   t w o   s u b s t a t i o n s   a n d   t h e   w i n d   f a r m .     = + +    (1)     In   (2 de m o n s t ra t e s   t h e   a b i l i t y   of   t h e s e   t hr e e   s ub s t a t i o n s   t o   ge n e ra t e   po w e r   w i t h o ut   a n y   l o s s   a c r o s s   t h e   c a b l e   t ha t   c o nn e c t s   t o   t h e   w i n t u r b i n e .     = = 1 + = 1 +  = 1   (2)     In   ( 3 )   r e p r e s e nt s   t h e   m a x i m u m   a m o u n t   o f   p ow e r   t h a t   c a n   b e   o b t a i n e f r o m   t h e   E r o s   l o a d.   It   i s   de r i v e f r o m   ( 6 ) - ( 9 ) ,   c o n s i de r i n g   a l l   a v a i l a b l e   pow e r   i n   t h e   s y s t e m   a nd  t a ki n i n t o   c o n s i de ra t i o n   a n y   l o s s e s   t h a t   o c c ur   i n   a   n e t w o r k.     .  = ( = 1 +  )  + = 1   (3)     I ( 4 )   a nd  ( 5 )   de pi c t   t h e   a c t i v e   po w e r   i t h e   e nt i r e   n e t w o r w h e t h e   e xt e rna l   g r i d      i s   p r e s e n t ,     a s   i l l us t r a t e i F i g u r e   3 .     .   = ( = 1 +  )  + = 1 +    or   (4)     .   = .  +    (5)     T h e   (6)   i s   us e t o   c a l c ul a t e   t h e   a c t i v e   po w e r   a v a i l a b l e   i n   t h e   V uy a ni   S S   i n s i de   t h e   t w o   ge n e ra t o r s   t ha t   a r e   a c c e s s i b l e   a s   po w e r   s o ur c e s ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   4 ( a ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   1 ,   O c t o b e r   20 25 :   34 - 46   38   . = = 1   (6)     W h e r e ,     .   i s   t h e   s u m   o f   V u y a n i s   a c t i v e   pow e r   a v a i l a b l e   i ge n e ra t o r s .     r   i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   ge n e ra t o r s   i V uy a n i   S S .       i s   a v a i l a b l e   po w e r   i n   e a c ge n e ra t o i V uy a n i   S S .   T h e   e r o s   s ub s t a t i o n ,   l o c a t e i K w a z ul u   N a t a l ,   i s   u t i l i z e i c o n j un c t i o n   w i t t h e   s ub s t a t i o n   i n   t h e   E a s t e rn   C a pe   t hr o ug h   a   4 00   kV   t r a n s m i s s i o n   l i n e ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4 (b ) .   T h i s   s ub s t a t i o i s   e qui p pe w i t a   500   M V A   t ra n s f o r m e r   w i t a   s t e p - do w n   r a t i o   o f   400/ 132   k V ,   e na b l i n t h e   t ra n s m i s s i o n   o f   a a c t i v e   po w e r   of  400   M W .   A ddi t i o na l l y ,   E r o s   S S   i s   e qui ppe d   w i t a e xt e rn a l   g r i t ha t   s t o r e s   s u r pl us   po w e r   f o r   po w e r   de m a n d   pu r po s e s   a n d   a   l o a d   c a pa c i t y   t h a t   i n di c a t e s   t h e   a m o unt   o f   pow e r   a v a i l a b l e   f o r   di s t r i b ut i o n   p u r po s e s .   T h e   p r o c e dur e   f o r   e s t i m a t i ng  po w e r   a v a i l a b l e   i n   t h e   E r o s   S S   i s   n e a r l y   i de n t i c a l   t o   t h e   o n e   f o r   c a l c ul a t i n g   pow e r   f o r   t h e   V uy a ni   S S   i ( 2 ) ;   t h e   o n l y   di f f e r e n c e   i s   t h e   nu m b e r   ge n e ra t o r   u t i l i z e d.     . = = 1   (7)     W h e r e ,     .   i s   t h e   s u m   o f   E r o s   S S   a c t i v e   po w e r   a v a i l a b l e   i ge n e ra t o r s .       i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   ge n e ra t o r s   i V uy a n i   S S .       i s   a v a i l a b l e   po w e r   i n   e a c ge n e ra t o i E r o s   S S .           (a )   (b )     F i gu r e   4 T h e   c u rr e n t   t ra n s m i s s i o l i n e ,   ( a )   V uy a n i   S S   a nd  (b E r o s   S S       F i gu r e   5   de pi c t s   t h e   M e t r o   w i n f a r m ,   w h i c h   i s   l o c a t e i n   t h e   e a s t e rn   c a pe .   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   t h e   f a rm   i s   c o nn e c t e t o   t h e   t ra n s m i s s i o l i n e   o f   V uy a n i - E r o s ,   a   40 0   kV   t ra n s m i s s i o l i n e ,   w i t h   t h e   a i m   o f   e xpa n d i n g   pow e r   a c c e s s   i n   t h e   t ra n s m i s s i o n   l i n e .   T h e   f a rm   c o m p r i s e s   w i n d   t u r b i n e s ,   e a c h   o f   w h i c h a s   3   M W   a c t i v e   pow e r .   T h e s e   t u r b i n e s   a r e   l i nke t o ge t h e us i n g   8   c a b l e s   t h a t   a r e   1k m   a p a rt .   T h i s   w i n d   f a rm   i s   c o nn e c t e t o   a   50   M V A ,   22/ 1 32   kV   s t e p - up   t ra n s f o r m e r,   w hi c s t e ps   up   t he   vo l t a ge   f r o m   2 2   kV   t o   132   kV   f o r   t ra n s m i s s i o purpo s e s .   S ub s e qu e n t l y ,   i t   i s   t ra n s f o r m e t o   a   v o l t a ge   o f   400   kV   f o r   t h e   pu r po s e   of   t ra n s m i s s i o n.   T h e   t o t a l   a c t i v e   po w e r   i t h e   w i nd  t u r b i n e   c a n   b e   c o m put e us i n ( 8).     =  = 1   (8)     W h e r e ,     n   i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   w i n t u r b i n e s   i a   w i n d   f a r m .     P T w t   i s   t h e   t o t a l   a c t i v e   po w e r   f o r   a l l   t h e   w i nd  t u r b i n e s   i a   w i n d   f a r m .     p wt   i s   t h e   a c t i v e   pow e r   i e a c h   w i n t u r b i n e .      = .   (9)     W h e r e ,   .   a r e   t h e   l o s s e s   o c c urr i ng  i n   t h e   c a b l e s   c o nn e c t i n t h e   t r a n s m i s s i o l i n e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       W i nd  f ar m   i n t e gr a t i on   w i t t h e   obj e c t i v e   of   t r ans m i s s i on  e x p ans i on  …  ( Nom i hl W andi l e   Nd l e l a )   39       F i gu r e   5 M e t r o   w i nd  f a rm       3.   R ES U LTS   V u y a n i   S S   i F i gu r e   6   ut i l i z e s   a   400   kV   b ur s a e qu i ppe d   w i t a   t ra n s f o r m e t ha t   ha s   r a t i n gs   o   250   M V A .   T h i s   t ra n s f o r m e r   i s   a   s t e p - up  t r a n s f o r m e w i t h   a   ra t i o   o f   132/ 40 0   kV ,   e na b l i n g   a   m a x i m um   po w e r   f l ow   of   200   M W .   V uy a n i   S S   i s   e qui ppe w i t h   t w o   ge n e ra t o r s   t h a t   s e r v e   a s   pow e r   s o ur c e s ,   w i t h   e a c ge n e ra t o r   p r o duc i ng  1 00   M W   o f   a c t i v e   e l e c t r i c i t y   t ha t   c a b e   di s t ri b ut e d.   F o r   di s t ri b ut i o pu rpo s e s ,   V uy a n i   S S   i s   ut i l i z e d   i t hi s   s t udy   t o   t ra n s m i t   po w e r   t o   E r o s   S S   t hr o ug a   1 50 - k m   t ra n s m i s s i o l i n e .   V uy a n i   S S   c o n s i s t s   o f   t hr e e   t ra n s f o r m e r s ,   t h e   f i r s t   o f   w h i c s t e ps   up   t h e   v o l t a ge   f r o m   11   kV / 132   kV   f r o m   t h e   V uy a n i   S S / 11   kV   B B ,   t h e   s e c o n o f   w h i c h   s t e ps   up   t h e   v o l t a ge   f r o m   1 1   kV / 22   kV   f r o m   t h e   M e t r o   w i n f a rm ,   a nd  t h e   l a s t   o f   w h i c s t e ps   up  t h e   v o l t a ge   f r o m   132   kV / 40 0   kV   f or  t h e   t r a n s m i s s i o n   l i n e   n e t w o r k.   T h i s   p a r t   de m o n s t ra t e s   t h e   u t i l i z a t i o n   o f   t h e   da t a   ga t h e re i C h a pt e r   3   f o r   t h e   E r o s - V uy a n i   t r a n s m i s s i o n e t w o r k.   T h e   n e t w o r w a s   s i m u l a t e us i n g   D i g S i l e nt   s o f t w a r e   t o   e m p ha s i z e   t h e   s i g ni f i c a n c e   o i n t e g r a t i ng  RE   i nt o   t h e   t r a n s m i s s i o l i n e .   T h i s   s t u dy   ut i l i z e s   w i n e n e r gy   f r o m   t h e   M e t r o   w i n d   f a rm ,   s i t u a t e a t   t h e   e a s t e rn  c a pe .   D u ri n g   n o r m a l   o pe ra t i o n ,   t h e   b us   b a m us t   r e m a i w i t h i t h e   pe rm i t t e d   r a nge   o f   v a l ue s ,   a s   d i s pl a y e i F i gu r e   6 (a ) ,   w h i c w a s   ge n e r a t e us i n g   D i gS i l e n t   P o w e r F a c t o r y   s o f t w a r e .   F o a   h e a l t h y   n e t w o r pe r f o r m a n c e ,   t h e   v o l t a ge   r a nge   s h o ul d   b e   m a i nt a i n e b e t w e e n   0 . 95   a n d   1 . 05   pe u n i t   (p . u).   A   l o w e r   vo l t a ge   r a nge   i s   c o n s i de r e b e l ow   0. 95  p . u,   w h i l e   a n   up pe v o l t a ge   r a nge   i s   b e y o n 1. 05   p. u .   A dd i t i o na l l y ,   t h e   m a xi m u m   t h e rm a l   l o a d i n o f   t r a n s f o r m e r s ,   ge n e r a t o r s ,   l i n e s ,   a nd  w i n t u r b i n e s   s h o ul b e   ke pt   b e t w e e n   80%   a n d   100% .   I ( 10 r e p r e s e nt s   t h e   c o m put a t i o o f   t h e rm a l   l o a di n g   f o r   a   c urr e n t .   It   c a b e   ut i l i z e d   t o   o v e r l o a d   i n   t r a n s f o r m e r s   a n ge n e r a t o r s .      .  =  100%   (10)     F i gu r e   6(b )   i l l us t r a t e s   t h e   V uy a n i   S S   p ri o t o   t h e   i m pl e m e n t a t i o n   o f   t h e   w i n f a rm .   A t   p r e s e nt ,   t h e   V u y a n i   S S   p r o duc e s   200   M W   o f   pow e r   a t   a 11   kV   b us b a r.   T h i s   2 00   M W   i s   t h e n   t ra n s m i t t e t o   a   4 00   kV   t r a n s m i s s i o l i n e   t hr o ug t h e   u t i l i z a t i o o f   a   132 / 400   kV   s t e p - up   t ra n s f o r m e r.   T h e   t h e rm a l   l o a di ng   o f   V u y a n i   ge n e ra t o r s   a nd  t r a n s f o r m e r s   l i e s   w i t h i t h e   a l l o w e ra n g e   of   80 - 100% .   T h e   E r o s   s ub s t a t i o n,   s h o w n   i   F i gu r e   7,   ut i l i z e s   a 11   kV   b us b a r   a n d   c o n s i s t s   o f   fo ur   ge n e ra t i ng  u ni t s .   E a c h   ge n e r a t i n g   u ni t   ha s   a   c a p a c i t y   of   100   M W   a n d   o pe r a t e s   w i t h i a 8 0%  l o a di ng  ra n ge .   A d di t i o n a l l y ,   i t   f e a t u r e s   a e xt e rna l   g r i f o r   s t o r i ng  e xc e s s   e l e c t r i c i t y   i t h e   e v e n t   o f   i n c r e a s e de m a n d   o f o r   f ut u r e   pu rpo s e s .   T h e   s ub s t a t i o i n c l ude s   a E r o s   l o a d,   w h i c h   i n di c a t e s   t h e   a m o un t   o f   pow e r   a v a i l a b l e   f o r   di s t r i b ut i o pu r po s e s   F i gu r e   7(a i l l us t ra t e s   t ha t   t h e   E r o s   s ub s t a t i o n   c a p r o v i de   a   t o t a l   o f   600   M W ,   w i t h   2 00   M W   c o m i ng  f r o m   t h e   V uy a n i   S S   a nd  400   M W   f r o m   t h e   E r o s   s ub s t a t i o n.   A ddi t i o na l l y ,   t h e   f i gu r e   i n di c a t e s   t h a t   t h e r e   i s   a   0. 9   M W   l o s s   o t h e   t r a n s m i s s i o l i n e ,   r e s ul t i n g   i a   s h o r t a ge   o f   po w e r   o t h e   e xt e rn a l   g r i d.   A dd i t i o na l l y ,   i t   i s   e qui ppe w i t h   t w o   s t e p - dow n   t ra n s f o r m e r s ,   t h e   f i r s t   o f   w hi c r e duc e s   t h e   v o l t a ge   f r o m   400 / 132   kV   t o     132/ 11   kV ,   a s   i l l us t r a t e i t h e   f i gu r e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   1 ,   O c t o b e r   20 25 :   34 - 46   40   T h e   di a g r a m   i n   F i gu r e   7(b )   i l l us t ra t e s   t h e   c o m pl e t e   s t ru c t ur e   o f   t h e   V uy a n i - E r o s   t ra n s m i s s i o n   n e t w o r p r i o r   t o   i t s   i nt e g r a t i o w i t t h e   w i n f a r m .   T h e   V uy a n i   S S   s e n ds   200   M W   o f   p ow e r   a l o n a   400   kV   t r a n s m i s s i o l i n e   t ha t   ru n s   150   k m .   D u ri n g   t ra n s m i s s i o n,   t h e r e   i s   a   l o s s   o f   0. 9   M W ,   r e s ul t i n g   i E r o s   S S   r e c e i v i n g   199 . 1   M W ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   7(b ) .   T h e   e n t i r e   s t r uc t u r e   i s   f un c t i o n i ng  w i t hi t h e   pe rm i t t e d   r a nge   a n l i m i t s ,   a s   i l l us t ra t e i n   F i g u r e   7(b ) .   Co n s e que n t l y ,   E r o s   S S   i s   c a pa b l e   o f   r e c e i v i n 199 . 1   M W   f r o m   t h e   V u y a n i   S S   f o r   t h e   pu rpo s e   of   di s t ri b ut i o n.           (a )   (b )     F i gu r e   6 M e t r o   w i nd  f a rm   ( a t h e r m a l   l o a d i n a n d   p . u   a n d   ( b V u y a n i   S S   n e t w o r s i m u l a t i o n             (a )   (b )     F i gu r e   7 .   E r o s   s ub s t a t i o n   ( a E r o s   S S   n e t w o r s i m ul a t i o n   a n d   (b ) V u y a n i   -   E r o s   400   kV   t ra n s m i s s i o n e t w o r k       F i gu r e   8   s h o w s   t h e   M e t r o   w i n d   f a r m ,   c o n s i s t i n g   o f   w i nd  t u r b i n e s ,   e a c c a p a b l e   o f   ge n e r a t i n g     3   M W   o f   pow e r .   T hi s   r e s ul t s   i a   t o t a l   po w e r   o ut put   of   27   M W .   H ow e v e r ,   1   M W   i s   l o s t   du ri n g     t h e   t r a n s m i s s i o n   t hr o ug t h e   c o nn e c t i o c a b l e s .   It   i s   e v i de nt   t ha t   c a b l e   i s   r e c e i v i n 6   M W   o f   pow e r   a n t r a n s m i t t i ng  5 . 9   M W .   I t o t a l ,   26   M W   o f   t h e   ge n e r a t e po w e r   i s   a v a i l a b l e   fo r   t ra n s m i s s i o n   t o   V uy a n i   S S .     T h e   w i n d   f a r m   ut i l i z e s   a   c o m b i n a t i o o f   t hr e e   do ub l e   b us b a r s   a n d   t hr e e   s i ngl e   b us b a r s ,   a l l   f un c t i o n i ng    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       W i nd  f ar m   i n t e gr a t i on   w i t t h e   obj e c t i v e   of   t r ans m i s s i on  e x p ans i on  …  ( Nom i hl W andi l e   Nd l e l a )   41   a t   a   v o l t a ge   o f   11   kV .   T h e   b us b a r s   c o nn e c t i ng  M e t r o   W T t o   M e t r o   W T i n d i c a t e   g ri i n s t a b i l i t y ,     s i n c e   t h e y   o pe r a t e   o ut s i de   t h e   pe rm i t t e ra n ge ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   6( a ) .   T h i s   po s e s   a   t hr e a t   t o   t h e   o v e r a l l   s t a b i l i t y   of   t h e   s y s t e m .   T h e   w i n f a rm   ha s   t w o   s t e p - up  t ra n s fo r m e r s .   T h e   f i r s t   t r a n s f o r m e r   ha s   a   v o l t a ge   ra t i of   11/ 22   kV   a n d   i s   c o nn e c t e t o   t h e   w i n f a rm .   T h e   s e c o n t ra n s f o r m e ha s   a   v o l t a ge   ra t i o   o f   22/ 132   kV   a n d   i s   us e d   t o   i n c r e a s e   t h e   v o l t a ge   b e fo r e   t ra n s m i t t i ng   t h e   po w e r   t o   t h e   V uy a n i   S S   s ub s t a t i o n .   T h e   pu r po s e   o f   t h i s   s e t up  i s   t o   e nha n c e   po w e r   a c c e s s i b i l i t y   i t h e   t ra n s m i s s i o l i n e .   F i gu r e   9   s h o w s   t h e   i de n t i c a l   n e t w o r a s   F i gu r e   6(a ) ,   e xc e pt   f o a a ddi t i o n a l   po w e r   s o ur c e   o f   26   M W   f r o m   t h e   M e t r o   w i nd  f a rm .   T hi s   26   M W   i s   c o m b i n e w i t t h e   e xi s t i ng  200   M W   f r o m   t h e   V uy a n i   S S / 11   kV   b us b a r .   Co n s e que nt l y ,   t h e   V uy a n i   S S   i s   c u rr e n t l y   t r a n s f e rr i ng  a   t o t a l   o f   226   M W   t hr o ug a   t ra n s m i s s i o l i n e ,   w h i c h   w i l l   b e   s uppl i e t o   t h e   E r o s   S S .           F i gu r e   8 .   M e t r o   w i nd  f a rm   s i m u l a t i o n e t w o r k           F i gu r e   9 .   V uy a ni   S S   w i t M e t r o   w i n d   f a r m       T h e   E r o s   S S ,   w hi c i s   i de nt i c a l   t o   t h e   n e t w o r i F i g u r e   7 (a ) ,   f u n c t i o n s   a s   a   r e c e i v i n g   s ub s t a t i o n .   T h e   di s t i n c t i o n   l i e s   i n   t h e   i nt e g r a t i o n   o f   t h e   M e t r o   w i n d   f a rm   a t   p r e s e n t .   It   i s   a p pa r e n t   f r o m   F i gu r e   10   t ha t   t h e   s ub s t a t i o n   o f fe r s   t h e   c a pa b i l i t y   t o   m e e t   t h e   de m a n f o r   60 0   M W ,   w i t a a dd i t i o na l   24 . 9   M W   b e i n o b s e r ve d   i t h e   e xt e rn a l   g r i d.   A s   de pi c t e d   i F i gu r e   8 ,   t h e   i m p l e m e nt a t i o o f   a   w i n d   f a r m   w i t hi t hi s   t ra n s m i s s i o   l i n e   s i g n i f i c a nt l y   e nh a n c e d   po w e r   a c c e s s i b i l i t y ,   t h e r e by   po s i t i v e l y   i m pa c t i ng   t h e   po w e r   de m a n d   o f   E r o s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   40 ,   N o .   1 ,   O c t o b e r   20 25 :   34 - 46   42   W i t h   r e ga rd  t o   vo l t a ge   r e s t r i c t i o n s   a n l o a ra n ge ,   t hi s   n e t w o r c o n t i n ue s   t o   f un c t i o n   w i t hi n   t h e   a l l o w e d   pa r a m e t e r s .   F i gu r e   1 1   s h o w s   t h e   i nt e g r a t e m o de l   o f   t h e   V uy a n i   S S   a nd  t h e   M e t r o   w i n f a rm ,   s h o w c a s i n t h e   gr o w t h   o f   t r a n s m i s s i o n .   It   i s   e v i de n t   f r o m   t h e   F i gu r e   t ha t   t he   V u y a n i   S S   i s   c u rr e nt l y   t r a n s m i t t i ng  22 6   M W ,   c o m pa r e t o   200   M W   i n   F i gu r e   7(b ) A n   a dd i t i o n a l   26   M W   i s   b e i n ge n e ra t e b y   t h e   w i n f a r m .   I t   i s   ob s e r ve f r o m   t h e   t ra n s m i s s i o l i n e   t h a t   o ut   o f   t h e   226   M W   s uppl i e t o   t h e   V uy a n i   T L ,   224 . 9   M W   i s   r e c e i v e by   t h e   E r o s   T L .   T h i s   i n d i c a t e s   a n   i n c r e a s e   i n   l o s s e s   t o   1. 1   M W   c o m pa r e t o   t h e   p r e v i o us   F i gur e   7(b )   w h e n   l o s s e s   w e r e   m e a s u r e a t   0 . 9   M W .   U po n   e xa m i ni n g   s t e p - up  T r x1 ,   i t   i s   o b s e r v e t ha t   t h e   l o a d i n ra n ge   ha s   e l e v a t e d   f r o m   80 . 2%   t o   90 . 8% ,   i ndi c a t i n g   a i n c r e a s e   i t h e   l o a d   o t h e   t r a n s f o r m e r .   F u rt h e r m o r e ,   t hi s   s t udy   de m o n s t ra t e s   t ha t   t h e   ut i l i z a t i o o f   RE   w i l l   s i g ni f i c a nt l y   i m p r o v e   pow e r   a c c e s s i b i l i t y   i n   t h e   t r a n s m i s s i o l i n e ,   w i t h   t h e   m i n i m u m   ri s e   i po w e r   l o s s e s .           F i gu r e   10 .   E r o s   S S   w i t h   M e t r o   w i n f a rm           F i gu r e   1 1 T h e   c o m pl e t e   m o de l   o f   V u y a n i - E r o s   T L   w i t h   M e t r o   w i nd  f a rm       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       W i nd  f ar m   i n t e gr a t i on   w i t t h e   obj e c t i v e   of   t r ans m i s s i on  e x p ans i on  …  ( Nom i hl W andi l e   Nd l e l a )   43   F i gu r e   12   i s   a   g ra p i l l us t r a t i ng  t h e   t ra n s i e nt   s t a b i l i t y   s t udy .   T h e   g ra p s h o w c a s e s   fo ur   E r o s   ge n e ra t o r s   o pe r a t i ng  i p a r a l l e l ,   a l l   h a v i n g   e qua l   c a p a c i t y ,   a l o n w i t o n e   V uy a n i   ge n e ra t o r.   T h e   pu rpo s e   o t h e   a na l y s i s   i s   t o   e xa m i n e   t h e   dy n a m i c   b e ha v i o r   d u r i n g   t ra n s i e n t   c o n di t i o n s   f o r   a   pe r i o o f   10  s e c o n ds .           F i gu r e   1 2 t r a n s i e nt   s t a b i l i t y   a na l y s i s         4.   R ES U LTS   D I S C U S S I O N   T h e   m a i o b j e c t i ve   of   t h i s   s t u dy   i s   t o   c o n d uc t   a   l o a d   f l o w   a na l y s i s   o n   t h e   e xi s t i n g   t r a n s m i s s i o l i n e s   i S A   to   i n c o rpo r a t e   R E   i n t o   t h e   t r a n s m i s s i o s y s t e m   a n d   e nh a n c e   t h e   s uppl y   o f   e l e c t r i c i t y .   T h e   D i gs i l e n t   P ow e r F a c t o r y   t oo l   w a s   ut i l i z e i n   t h i s   s t udy   t o   c o n s t r uc t   e a c h   S ub s t a t i o a n d   w i nd  f a r m ,   a s   de pi c t e i n   F i gu r e   a n F i gu r e   5 .   S ub s e que n t l y ,   t h e s e   i n di v i du a l   S S   w e r e   i nt e r c o nn e c t e t o   c r e a t e   a   u ni f i e t r a n s m i s s i o n   n e t w o r k,   a s   de p i c t e i F i gu r e   3 .   T h e   l o a df l o w   r e s e a r c w a s   c o n duc t e d   us i n g   a   l o a d   de m a n d   o f   600   M W ,   a s   de pi c t e i F i gu r e   7 (a ) .   It   i s   o b s e r v e t ha t   w h e r e a s   V uy a n i   S S   ge n e ra t e s   2 00   M W   a n d   E r o s   S S   ge n e ra t e s   400   M W ,   t h e   l o a de m a n d   r e qui r e s   o n l y   0. 9   M W   t o   m e e t   i t s   r e q ui r e m e n t s   d ue   t o   l o s s e s   i n   t h e   t ra n s m i s s i o l i n e .   By   i n c o r po ra t i n g   a   w i n d   f a r m   w i t a   c a pa c i t y   of   26  M W ,   a s   de pi c t e d   i F i gu r e   8,   t h e   s y s t e m   i s   n o w   c a pa b l e   of   m e e t i n g   t h e   de m a n d   o f   600  M W   a n ha s   a n   e xc e s s   of   pow e r   t h a t   m a y   be   ut i l i z e f o r   f ut u r e   pu r po s e s .   D e s pi t e   t h e   i n c r e a s e t h e rm a l   l o a d i n o b s e r v e i n   F i gu r e   11  w h e c o m pa r e t o   F i gu r e   7(b due   t o   t h e   l o a di n g   o f   t h e   t ra n s m i s s i o l i n e ,   i t   r e m a i n s   w i t h i t h e   pe rm i t t e ra n ge ,   a s   i n d i c a t e d   i F i g u r e   6( a ) .   T h e   c o m pa r i s o n   i s   f u r t h e e l uc i da t e i T a b l e   1 .   T h e   t w o   a na l y s e s ,   t r a n s i e nt   s t a b i l i t y   a n a l y s i s ,   a n d   c o n t i nge n c y   a n a l y s i s   w e r e   c o n duc t e i n   F i gu r e   12  a n d   T a b l e   2 ,   r e s pe c t i v e l y .   T h e s e   a n a l y s e s   a i m   t o   e v a l ua t e   t h e   n e t w o r k pe r f o r m a n c e   i t h e   p r e s e n c e   o f   a n y   di s t ur b a n c e s .   T h e   c o m pa r i s o n   i s   f urt h e r   e l uc i da t e i T a b l e   1.   T h e   t w a n a l y s e s ,   n a m e l y   t r a n s i e nt   s t a b i l i t y   a n a l y s i s ,   a n c o n t i n ge n c y   a n a l y s i s ,   w e r e   c o n duc t e i n   F i g u r e   12  a n T a b l e   2   t o   a s s e s s   t h e   n e t w o r k s   r e s po n s e   t o   a n y   di s r upt i o n.   F i gu r e   12   de m o n s t ra t e s   t ha t   t h e   s y s t e m   c a a c hi e v e   s t a b i l i t y   e ve du r i ng   t ra n s i e n t   c o n di t i o n s .   T a b l e   2   i l l us t r a t e s   t ha t   t h e   s y s t e m   c a o pe ra t e   r e l i a b l y   w i t h i pe r m i t t e v a l ue s   t hr o ug h o ut   c o n t i nge n c i e s   w h e n   c o m pa r i ng  c o n t i n uo us   l o a di n g   a n d   b a s e   c a s e   l o a di ng.   T h i s   s t udy   h o l ds   s i g ni f i c a n t   i m po rt a n c e   due   t o   t h e   de pl e t i o of   c o a l ,   t h e   a gi ng  i n f ra s t r uc t u r e   o f   po w e r   pl a n t s ,   a n t h e   i n c r e a s i n de m a n d .   T hi s   s t udy   a l s o   e m pha s i z e s   t h e   s i g n i f i c a n c e   of   e m pl oy i n m e t h o ds   t o   i de nt i fy   t h e   a pp r o pri a t e   po s i t i o a nd  s i z e   o f   a ddi t i o na l   t r a n s m i s s i o n   l i ne s   i a   l a r ge   n e t w o r k,   a s   w e l l   a s   a pp r o a c h e s   t o   m a na gi ng   t h e   u n c e rt a i n t y   a s s o c i a t e w i t h   RE .       T a b l e   1 .   E v a l ua t i o n   a n d   c o m pa r i s o o f   t w o   n e t w o r s y s t e m   S y s t e m   n e t w o rk   TL   (M W )   L o a d   (M W )   L o s s e s   (M W )   E x t e r n a l   g ri d   (M W )   T rx 1   l o a d i n g   (% )   L i n e   l o a d i n g   (% )   N e t w o rk   w i t h o u t   w i n d   f a r m   200 - 1 9 9 . 1   600   0 . 9   - 0 . 9   8 0 . 2   4 6 . 3   N e t w o rk   w i t h   w i n d   f a rm   226 - 2 2 4 . 9   600   1 . 1   2 4 . 9   9 0 . 8   5 2 . 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.