I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   8 2 6 ~ 8 4 1   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 14 . i 4 . pp 826 - 841           826       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   O ptima pla ceme nt  a nd sizi ng  of  D G  and  DSTAT C O M  in  o rd er  to mitig a te  po w er  los ses  in  elec trica l distribu tion sy st em       Sm rut irek ha   M a ha nta M a no j   K um a r   M a ha ra na   S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   K I I D e e m e d   t o   b e   U n i v e r si t y ,   B h u b a n e s w a r ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 6 ,   2 0 2 3   R ev is ed   Ma y   1 9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u n   2 3 ,   2 0 2 5       Th e   e m p h a sis  is  n o s h ift i n g   a wa y   fro m   c o n v e n t io n a m e th o d s   o p o we r   g e n e ra ti o n   a n d   t o wa rd u n c o n v e n ti o n a d istri b u ted   e n e r g y   re so u rc e ( DERs )   lo c a ted   a d istri b u ti o n   v o lt a g e   lev e d u e   t o   th e   ra p i d   d e p letio n   o fo ss il   fu e l   su p p l ies   a n d   si g n ifi c a n e n v iro n m e n tal  p o l lu ti o n .   Emp h a sis  o n   re se a rc h   in to   th e   a p p l ica ti o n o DERs  fo u n d   sc o p e   in   m icro g rid a n d   a c ti v e   d istri b u t io n   n e two rk s.   T h e   p lac e m e n o f   DE Rs  c lo se   t o   lo a d   c e n ters   a i d wit h   p ro v id in g   c lea n ,   re li a b le   p o we t o   a d d it i o n a c u st o m e rs,  re d u c e   e lec tri c it y   lo s se a lo n g   tran sm issio n   a n d   d istri b u ti o n   li n e a n d   in   e v e n o fa u lt it   a ll o ws   t o   o p e ra te   in   islan d e d   m o d e .   Th is  m a n u sc rip fo c u se o n   p o we sm o o th i n g ,   w h ic h   imp li e re d u c ti o n   o p o we l o ss ,   imp ro v e d   v o lt a g e   lev e ls,  a n d   v o lt a g e   sta b il it y .   Th is  stu d y   a ims   to   o p ti m ize   th e   c a p a c it ies   a n d   p lac e m e n ts  o d istri b u ted   g e n e ra ti o n ( DG s )   a n d   d istri b u ti o n   sta ti c   c o m p e n sa to rs   ( DST ATCOMs )   in   o rd e t o   re d u c e   re a p o we lo ss   a n d   imp r o v e   t h e   v o l tag e   p ro fil e .   T h e   p r o b lem   o f   v o lt a g e   fr o m   u n d istr ib u ted   e n e rg y   re so u rc e c a n   b e s t   b e   so l v e d   b y   DST ATCOM .   T h e   g o a l   fu n c ti o n   o t h e   d irec l o a d   fl o w   tec h n iq u e ,   w h ich   a lso   m a k e u se   o v o l tag e   d e v iati o n   a n d   t h e   lo ss   se n siti v it y   fa c to r,   is  u se d   in   th is  stu d y   t o   p i n p o in t   t h e   id e a l   p lac e m e n fo r   t h e   DG   a n d   DST ATCOM  o n   th e   M ATLAB  p latfo rm .   T h e   m e th o d   is   tes ted   u si n g   th e   3 3   a n d   6 9   b u s   ro u tes .   W h e n   t h e   re su lt a re   c o m p a re d   to   re c e n t   m e th o d o lo g ies ,   th e y   sh o w en c o u ra g i n g   re su lt s.   K ey w o r d s :   Activ d is tr ib u tio n   n etwo r k   Dis tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s   DSTA T C OM   Op tim al  DG  p lace m en t   Vo ltag p r o f ile  i m p r o v em en t   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 :   Sm r u tire k h Ma h a n ta   Sch o o l o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   KI I T   Dee m ed   to   b Un iv e r s ity   B h u b an eswar ,   Od is h a,   I n d ia   E m ail:  m . s m r u tire k h a 8 8 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   C lim ate  ch an g e,   en e r g y   s ec u r ity ,   an d   th r ap id   d ep letio n   o f   f o s s il  f u el  s o u r ce s   [ 1 ]   h a v p u t   th g lo b a en e r g y   s ec to r   in   c r is is .   T h is   ch an g f r o m   ce n tr alize d   p o wer   g en e r atio n   t o   d is tr ib u ted   en e r g y   r eso u r ce s   ( DE R s )   th at  ar s tr ateg ically   p lace d   at  d is tr ib u tio n   v o ltag lev els  h as  b ee n   v e r y   im p o r ta n [ 2 ] .   As   g o v er n m en ts   all  o v er   t h wo r ld   s et  s tr ict  g o als  f o r   ca r b o n   n eu tr ality   an d   r e n ewa b le  e n er g y ,   th e   n u m b er   o f   s o lar   s y s tem s   an d   win d   g e n er ato r s   h as  g r o wn   at  an   u n p r ec e d en ted   r ate  [ 3 ] .   T h way   elec tr icity   is   d is tr ib u ted   to d ay   is   ch an g in g   a   lo t.  Po we r   ca n   n o f lo in   b o th   d ir ec ti o n s ,   wh ich   m a k es  m an ag i n g   v o ltag h a r d er ,   an d   th s y s tem   n ee d s   to   b m o r f lex ib le  [ 4 ] .   E lectr ic  ca r s ,   h ea t p u m p s ,   an d   o th er   tec h n o lo g ies  th at  u s elec tr icity   h av ch an g ed   th e   way   p e o p le   u s p o wer ,   m a k in g   it  h a r d   t o   p lan   f o r   d is tr ib u tio n .   New   i d ea s   ar n ee d ed   to   k ee p   th s y s te m   r eliab le  a n d   e f f icien t [ 5 ] .   T h is   ch an g i n g   en v ir o n m en t   m ak es  it  p o s s ib le  f o r   d is tr ib u ted   g en e r atio n   ( DG)   a n d   d is tr ib u t io n   s tatic  co m p en s ato r s   ( D - STAT C OM )   to   m a k s y s tem s   wo r k   b etter   an d   s u p p o r t   en er g y   s y s tem s   th at  a r g o o d   f o r   th e   en v ir o n m en t.  W in d   tu r b in es,  s m all - s ca le  co m b in ed   h ea an d   p o wer   p lan ts ,   an d   s o lar   p h o to v o ltaic  s y s tem s   ar e   all  ex am p les  o f   d is p er s ed   g en er atio n   u n its .   T h ese  u n its   [ 6 ]   ar n ee d ed   to   m o d e r n ize  d is tr ib u tio n   n etwo r k s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Op tima l p la ce men t a n d   s iz in g   o DG  a n d   DS TATC OM in   o r d er to   mitig a te     ( S mru tir ek h a   Ma h a n t a )   827   T h ese  s y s tem s   m ak elec tr icit y   clo s to   wh er it  is   u s ed ,   w h ich   cu ts   d o wn   o n   tr a n s m is s io n   lo s s es  an d   m ak es   th s y s tem   wo r k   b etter   [ 7 ] .   Pu ttin g   DG  u n its   in   th r ig h p lace s   h elp s   th en v ir o n m en a n d   m ak es  th g r id   s tr o n g er   b y   lettin g   it  r u n   o n   its   o wn   wh e n   th er e   ar e   p r o b lem s   with   th g r id   an d   lo w er in g   th e   n ee d   f o r   ce n tr alize d   g en e r atio n   [ 8 ] .   DG  u n its   p r o v i d ac tiv p o w er ,   wh ile  d is tr ib u tio n   s tatic  co m p en s ato r s   ( D - STAT C OM )   h elp   with   r ea ctiv p o wer   a n d   v o ltag m an ag em en t o   k ee p   th p o wer   q u ality   o f   th e   d is tr ib u tio n   s y s tem   h ig h   [ 9 ] .     D - STAT C OM   d ev ices  u s v o l tag s o u r ce   co n v er ter   tech n o lo g y   to   m a n ag e   v o ltag e   in   r ea tim e,   f ix   th p o we r   f ac to r ,   a n d   r ed u c h a r m o n ics  [ 1 0 ] .   DG  an d   D - STAT C OM   wo r k   to g eth er   to   s o lv e   p r o b le m s   with   m an ag i n g   ac tiv an d   r ea ctiv p o wer   in   m o d er n   d is tr ib u tio n   n etwo r k s   [ 1 1 ] .   Pu ttin g   DG  an d   D - STAT C OM   s y s tem s   to g eth er   ca n   m a k m an y   p ar ts   o f   th d is tr ib u t io n   s y s tem   wo r k   b etter   [ 1 2 ] .   Nu m er o u s   s tu d ies  h av e   d em o n s tr ated   th at  t h s im u ltan eo u s   im p lem en tatio n   o f   th ese  tech n o lo g ies  d im in is h es  s y s tem   lo s s es  an d   en h an ce s   v o ltag e   p r o f iles ,   p o wer   q u ality ,   an d   t h h o s tin g   c ap ac ity   f o r   r en ewa b le   en er g y   s o u r ce s   [ 1 3 ] .   Sm ar t   g r id   tech n o lo g ies  an d   b etter   co n tr o s y s tem s   m ak it  ea s i er   to   co o r d in ate  t h in s tallat io n   o f   DG  an d   D - STAT C OM   [ 1 4 ] .   T h ef f ec tiv en ess   o f   DG  an d   D - STAT C OM   in teg r atio n   d ep en d s   o n   h o well  th s tr ateg ic  d is tr ib u tio n   n etwo r k   is   laid   o u t a n d   s ized   [ 1 5 ] .   I f   th ese  d ev ic es a r n o t p u t i n   th r ig h t p lac o r   s ized   co r r ec tly ,   th ey   co u ld   ca u s m o r lo s s es,  v o ltag in s tab ilit y ,   o r   p r o b le m s   with   p r o tectio n   co o r d in ati o n   [ 1 6 ] .   Fin d in g   th e   b est  s ize  an d   lo ca tio n   f o r   DG  an d   D - STAT C OM   u n its   i s   m u lti - d im en s io n al  o p tim izatio n   p r o b lem   th at  m u s t   tak in to   ac c o u n tec h n o lo g ic al,   ec o n o m ic ,   an d   o p e r atio n al   lim its   [ 1 7 ] .   W h en   p lacin g   th in g s ,   th elec tr ical  p r o p er ties   o f   th d is tr ib u tio n   n etwo r k ,   th p atter n s   o f   lo a d ,   th p r o f iles   o f   g en er atio n ,   an d   th co n d itio n s   u n d er   wh ich   th s y s tem   r u n s   ar all  tak en   in to   ac co u n [ 1 8 ] .   L o s s   s en s itiv ity   f ac to r s   a n d   v o ltag s tab ilit y   in d ices  ar n ec ess ar y   f o r   p in p o in tin g   ar ea s   wh e r th s y s te m   ca n   b e   im p r o v ed   [ 1 9 ] .   Sizin g   o p tim izatio n   m u s f in d   b ala n ce   b etwe en   th e   c o s ts   o f   in v estme n t,  th b e n ef i ts   o f   o p er atio n ,   an d   th lim its   o f   tech n o lo g y ,   all  wh ile  s tay in g   with in   v o ltag li m its ,   tem p er atu r r atin g s ,   an d   s af ety   s tan d ar d s   [ 2 0 ] .     R ec en s tu d ies  h av s h o wn   th at  it  is   b etter   to   o p tim ize  t h p o s itio n in g   an d   s izin g   o f   DG  an d     D - STAT C OM   at  th s am tim th an   to   d o   th em   s ep a r ately   [ 2 1 ] .   T h is   in teg r ated   ap p r o ac h   s ee s   th e   co n n ec tio n s   b etwe en   m a n ag in g   ac tiv an d   r ea ctiv p o wer ,   wh ich   h elp s   f in d   s o lu tio n s   th at  m ak th s y s tem   wo r k   b etter   [ 2 2 ] .   B ec au s o f   c h an g es  in   r en ewa b le  en er g y   p r o d u ctio n   a n d   lo a d   d em an d ,   b e tter   p lace m en an d   s izin g   s tr ateg ies  ar n ee d ed   [ 2 3 ] .   T h b est  way   to   co n n ec D an d   D - STAT C OM   in   d is tr ib u tio n   s y s tem s   cu ts   d o wn   o n   p o wer   lo s s   [ 2 4 ] .   Usu ally ,   d is tr ib u tio n   n etwo r k s   lo s b etwe en   8   an d   1 5 %   o f   th eir   en er g y .   T h is   c o s ts   th ec o n o m y   an d   en v ir o n m e n lo t,  b u p lan n ed   DE R   u s ca n   cu it  d o wn   [ 2 5 ] .   I n t eg r atin g   d is tr ib u ted   g en er atio n   ( DG)   in to   th g r id   lo wer s   p o wer   lo s s   b y   m ee tin g   lo ca lo ad   d em a n d   an d   lo wer in g   th f lo o f   cu r r en i n   d is tr ib u tio n   l in es  [ 2 6 ] .   T h er ar e   m an y   way s   th at   co o r d in atin g   DG  a n d   D - STAT C OM   cu ts   d o wn   o n   lo s s es  [ 2 7 ] .   DG  u n its   cu d o wn   o n   ac tiv p o wer   lo s s es  b y   lo wer in g   th e   n et   p o we r   f lo at  s u b s tatio n s .     D - STAT C OM   d ev ices,  o n   th o th er   h an d ,   h elp   r ed u ce   lo s s es   b y   s u p p o r tin g   r ea ctiv p o wer   lo ca lly .   T h is   lo wer s   r ea ctiv cu r r en o n   d is tr ib u tio n   lin es  [ 2 8 ] .   B y   o p tim izin g   b o th   ac tiv a n d   r ea ctiv p o wer   f l o ws  at  th e   s am tim e,   it is   p o s s ib le  to   f in d   o p er atio n al  p o i n ts   with   th least lo s s   th at  n eith er   tech n o lo g y   co u l d   f in d   [ 2 9 ] .   C h an g in g   th p atter n s   o f   lo a d   an d   g en er atio n   is   o n o f   t h n ew  way s   to   r ed u ce   lo s s es.  T h is   lets   d y n am ic   o p tim izatio n   m eth o d s   ch an g e   to   f it  th e   s y s tem   [ 3 0 ] .   T o   d ea l   with   th e   m u lti - d im e n s io n al,   n o n - lin ea r ,   an d   o f ten   n o n - co n v ex   n atu r o f   co n c u r r e n DG  a n d   D - STAT C OM   o p tim izatio n ,   we  n ee d   ad v a n ce d   co m p u tatio n al   m eth o d s   [ 1 0 ] .   Me tah eu r is tic  o p tim izatio n   al g o r ith m s   th at  lo o k   t h r o u g h   h u g s o lu tio n   s p ac es  f o r   p r ac tical  n ea r - o p tim al  s o lu tio n s   h av r e p lace d   m o s an aly tical  m eth o d s   [ 1 1 ] .   Ge n etic  a lg o r ith m s ,   p a r ticle  s war m   o p tim izatio n ,   wh ale   o p tim izatio n ,   ar tific ial  b ee   c o lo n y ,   an d   n ewe r   i d ea s   lik a r tific ial  r ab b it   an d   b lack   wid o o p t im izatio n   ar well - k n o wn   [ 1 2 ] .   M ix ed - in teg e r   lin ea r   p r o g r am m in g   ( MI L P )   an d   m ix ed - i n teg e r   nonl in ea r   p r o g r a m m in g   ( MI NL P )   f o r m u latio n s   ar e   m o r e   wid ely   u s ed   b ec au s th e y   ca n   h a n d le   d is cr ete   d ec is io n   f ac to r s   th at  h av to   d o   with   ch o o s in g   a n d   p lacin g   d ev ices  wh ile  s til b ein g   m ath em atica lly   co r r ec t   [ 1 3 ] .   T h ese  m eth o d s   allo f o r   co m p licated   o p er atio n al  lim it s   an d   g o al  f u n ctio n s   wh ile  s till   en s u r in g   th b est   p o s s ib le  s o lu tio n   o r   q u ality   [ 1 4 ] .   T h ese  m eth o d s   ar m o r e   u s ef u in   th r ea wo r ld   b ec au s th ey   m ea s u r u n ce r tain ty   [ 1 5 ] .   Mu lti - o b jectiv o p tim izatio n   f r am ewo r k s   h av b ec o m p o p u lar   b ec a u s th ey   ca n   tak in to   ac co u n co n f lictin g   g o als  lik lo wer in g   co s ts ,   lo wer in g   lo s s es,  r ai s in g   v o ltag e,   an d   p r o tectin g   th e   en v ir o n m en all  at  o n ce   [ 1 6 ] .   T h er ar m an y   tr ad e - o f f s   i n   Par eto - o p tim al  s o lu tio n   s ets,  d ep en d in g   o n   th e   n ee d s   an d   lim its   o f   th s y s t em   [ 1 7 ] .   Hy b r id   o p tim izatio n   m eth o d s   th at  u s th b est  alg o r ith m s   f o r   b ig   d is tr ib u tio n   s y s tem   o p tim izati o n   p r o b lem s   ar p r o m is in g   [ 1 8 ] .     T h is   s tu d y   aim s   to   o p tim ize  t h ca p ac ities   an d   p lace m en ts   o f   DGs  an d   DSTA T C OM s   i n   o r d er   to   r ed u ce   r ea p o wer   lo s s   an d   im p r o v th v o ltag p r o f ile.   T h p r o b lem   o f   v o ltag f r o m   u n d is tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s   ca n   b est  b s o lv ed   b y   DSTA T C OM .   T h g o al  f u n ctio n   o f   t h d ir ec lo ad   f lo tech n iq u e,   wh ich   also   m ak es  u s o f   v o ltag d ev iatio n   an d   t h lo s s   s en s itiv ity   f ac to r ,   is   u s ed   i n   th is   s tu d y   t o   p in p o i n th id ea l   p lace m en t f o r   th DG  an d   DSTA T C OM .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   8 2 6 - 841   828   2.   DIS T RI B U T I O S T A T I CO M P E N SAT O R   I n   h i g h   v o ltag e   tr an s m is s io n   n etwo r k s ,   s h u n FAC T d ev ices,  s u c h   as  s tatic  s y n ch r o n o u s   co m p en s ato r   ( STAT C OM ) ,   ar co m m o n ly   u tili ze d .   W h en   d ep lo y ed   in   lo w - v o ltag e   d is tr ib u tio n   n etwo r k s ,   it is   r ef er r ed   to   as  DSTA T C OM .   T h is   s h u n d ev ice,   DSTA T C OM ,   is   ca p ab le  o f   in jectin g   a n d   ab s o r b in g   r ea o r   r ea ctiv p o wer   at  th b u s ,   e f f ec tiv ely   r e d u cin g   b u s   v o lta g s ag .   C o n n ec tin g   to   t h d i s tr ib u tio n   n etwo r k   r eq u ir es  c o u p lin g   tr a n s f o r m er ,   wh ile  a   DC   en er g y   s to r ag d e v ice,   s p ec if ically   D C   lin k   ca p ac ito r ,   is   em p lo y ed   to   m ain tain   co n s tan DC - lin k   v o ltag e.   Actin g   a s   s y n ch r o n o u s   v o ltag s o u r c e,   DSTA T C OM   is   r esp o n s ib le  f o r   r e g u latin g   a n d   co r r ec tin g   th b u s   v o ltag an d   p o wer   f ac to r .   W h en   f ac ed   w ith   h ig h   lo ad   lev els   o r   s h o r t   cir cu its ,   DSTA T C OM   s u p p lies   o r   i n jects  th n ec e s s ar y   cu r r en at  th c o n n ec tio n   p o i n to   ele v ate  th e   v o ltag p r o f ile   at  th e   co n n e cted   lo ad   b u s   an d   en s u r e   r eg u latio n   t o   th e   d esire d   r ef er en ce   v alu e.   T h e   s im u ltan eo u s   ex ch an g o f   r e ac tiv an d   r ea p o wer   is   en a b led   b y   DSTA T C OM .   T h t y p an d   q u a n tity   o f   en er g y   s o u r ce   u tili ze d   d eter m in th ac tu al  p o wer   ex c h an g ed .   Vo ltag f lu ctu atio n s   ar m itig ated   b y   DSTA T C OM   th r o u g h   a   co m p ar is o n   o f   th li n wav ef o r m   with   r ef e r en ce   s ig n al  an d   s u b s eq u en a d ju s tm en ts   as  n ec ess ar y .   R ea ctiv cu r r en is   in jecte d   o r   ab s o r b ed   b y   DSTA T C OM   to   r ec tify   an y   v o ltag er r o r s .   T h e   m ain   co m p o n en ts   o f   DSTA T C OM   co m p r is a   co u p lin g   tr an s f o r m er ,   PW M,   co n tr o l   s ch em e,   DC - lin k   ca p ac ito r ,   in v e r ter   m o d u les,  a n d   an   AC   f ilter .   T h d ir ec tio n   an d   m ag n itu d o f   th r ea ctiv cu r r en d e p en d   o n   th v o ltag s o u r ce s   em p lo y e d   in   DSTA T C OM .   W h en   th v o ltag at  th co n n ec tio n   p o in t   ex ce ed s   th at  o f   th v o ltag s o u r ce ,   DSTA T C OM   ac ts   as  a   r ea cto r   an d   a b s o r b s   ex ce s s iv r ea ctiv e   p o wer .   C o n v er s ely ,   w h en   th e   v o ltag is   lo wer   th an   th at  o f   t h v o ltag s o u r ce ,   DSTA T C O o p er ates  as  v ar iab le  ca p a cito r   an d   in jects  th r eq u ir ed   r ea ctiv p o wer .       3.   M AT H E M AT I CA L   M O D E L I NG   O F   DS T AT CO M   Fig u r e   1   s h o ws  th in s tallati o n   o f   DSTA T C OM   in   an   I E E E   b u s   s y s tem .   T h lin r esi s tan ce   an d   r ea ctan ce   b etwe en   in ter c h an g node s   ar r e p r esen ted   b y     an d     r esp ec tiv ely .   T h v o ltag an d   lo ca lo ad s   co n n ec ted   to     an d     n o d es  ar d en o ted   b y   ,   +   an d   +   r esp ec tiv ely .   T h e   p h ase  a n g le  o f     is   α .   T h e   v o ltag   is   co n s id er e d   to   h av e   m ag n itu d e   less   th an   1 . 0   p . u .   s u ch   th at  DSTA T C OM   ca n   b u tili ze d   to   im p r o v its   v o ltag p r o f il e.   DSTA T C OM   in ject s   r ea ct iv p o wer   to   th s y s tem ;   co n s eq u en tly   cu r r en t   in jecte d   b y   th e   DSTA T C OM   (  )   is   in   q u ad r atu r e   with   v o ltag o f   th e   s y s tem .   Af ter   th e   ap p licatio n   o f   DSTA T C OM ,   th v o ltag ch a n g es to    .   I n   o r d er   to   m ak th ca lcu latio n s   s im p ler ,   th an g le  o f   v o ltag   is   ass u m ed   t o   b ze r o .       V o l t a g e   S o u r c e   C o n v e r t e r D C   S o u r c e o v n v   r p   p x   p + jq nn   p + jq oo Ip ds tat I     Fig u r 1 .   DSTA T C OM   m o d el       Fig u r 1   illu s tr ates  th s ch e m atic  r ep r esen tatio n   o f   d is tr ib u tio n   s tatic  s y n ch r o n o u s   c o m p en s ato r   ( DSTA T C OM ) ,   wh ich   is   p r i m ar ily   u s ed   f o r   r ea ctiv p o wer   co m p en s atio n   an d   v o lta g r eg u latio n   at  th e   d is tr ib u tio n   lev el.   T h co r c o m p o n en o f   th DSTA T C O is   a   v o ltag s o u r ce   co n v er ter   ( VSC ) ,   wh ich   is   co n n ec ted   to   th e   d is tr ib u tio n   n etwo r k   t h r o u g h   co u p lin g   tr an s f o r m er .   T h e   VSC   co n v er ts   DC   v o ltag f r o m   DC   s o u r ce   in to   co n tr o llab le   AC   v o ltag e,   allo win g   it  to   i n ject  o r   ab s o r b   r ea ctiv p o we r   d ep en d in g   o n   th e   s y s tem   r eq u ir em en ts .   T h co u p lin g   in d u cto r   ( o r   in ter f ac in g   in d u cto r )   h elp s   in   f ilter in g   o u h ig h - f r eq u e n cy   s witch in g   h ar m o n ics  an d   r eg u lates  th p o wer   ex ch an g b e twee n   th VS C   an d   th g r id .   T h DSTA T C O o p er ates  b y   ad ju s tin g   th m a g n itu d an d   p h ase  o f   th o u t p u v o ltag o f   th VSC   r elativ to   th g r id   v o ltag e .   W h en   th VSC   o u tp u v o ltag is   h ig h er   th an   th g r id   v o lta g e,   it  s u p p lies   r ea ctiv p o wer   ( ca p ac itiv m o d e) ,   an d   wh en   it  is   lo wer ,   it  ab s o r b s   r ea ctiv p o wer   ( in d u ctiv m o d e) .   T h is   d y n am ic  co n tr o ca p ab ilit y   en ab les  th DSTA T C OM   to   p r o v id f ast  v o ltag s u p p o r t,  m itig ate  v o ltag s ag s   an d   s well s ,   an d   im p r o v p o wer   q u ality   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Op tima l p la ce men t a n d   s iz in g   o DG  a n d   DS TATC OM in   o r d er to   mitig a te     ( S mru tir ek h a   Ma h a n t a )   829   d is tr ib u tio n   s y s tem s .   I ts   co m p ac d esig n ,   h ig h   r eliab ilit y ,   an d   r ap id   r esp o n s m ak it  an   ef f ec tiv s o lu tio n   f o r   en h an cin g   th e   s tab ilit y   an d   p er f o r m a n ce   o f   ac tiv e   d is tr ib u tio n   n etwo r k s ,   esp ec ially   th o s in teg r ated   with   d is tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s   ( DE R s ) .     ( ) ( ) = o n e w n e w n p p p p p d s t a t n e w π v α v δ - r + jx I θ - r + jx I α + 2   ( 1 )     T h e   (2 )   an d   ( 3 )   a r o b tain ed   b y   eq u atin g   r ea l a n d   im ag in a r y   p ar ts   o f   ( 1 ) .     ( ) ( ) on e w ne w n p p p dstat ne w p dstat ne w ππ v c os α = Re v δ - Re r I θ + x I si n α + - r I c os α + 22   ( 2 )     ( ) ( ) on e w ne w n p p p dstat ne w p dstat ne w ππ v si n α = I m v δ - I m r I θ - x I c os α + - r I si n α + 22   ( 3 )     Simp lify in g   in   (2 )   an d   ( 3 ) ,   ( ) ( ) n p p a = Re v δ - Re r I θ ,   ( ) ( ) n p p v b = I m v δ - I m r I θ 1 = 2 = ,   =  1 =  ,   an d   2 = T h e   (2 )   a n d   ( 3 )   ca n   b e   r ewr itten   as  in   (4 )   an d   ( 5 ) .       2 = 1 1  1 2 1  2   ( 4 )      2 = 2 1  2 + 1 1  2 2   ( 5 )     T h v alu es f o r   1   an d   2   as o b tain ed   f r o m   ( 4 )   an d   ( 5)   a r ex p r ess ed   in   ( 6 ) .     1 =   2 1  2 2  2 ; 1 =  2 2  2 + 1  2   ( 6 )     T h e   ( 7 )   is   o b tain ed   b y   e q u atin g   1 = 1 2 2 1 ,   =  2 ,   2 = 1 1 + 2 2   an d   s u b s titu tin g   i n   ( 6 ) .     ( 1 2 + 2 2 ) 2 + ( 2 1 1 ) + ( 2 1 2 2 2 ) = 0   ( 7 )     T h s o lu tio n   o f   ( 7 )   ca n   b ex p r ess ed   b y   ( 8 )   an d   ( 9 ) .     = 2 1 1 ± ( 2 1 1 ) 2 4 ( 1 2 + 2 2 ) ( 1 2 2 2 ) 2 ( 1 2 + 2 2 )   ( 8 )     = 2 =  1   ( 9 )     No th in jecte d   r ea ctiv p o wer   (  ) ,   cu r r en an d   v o ltag w h er DSTA T C OM   is   in s ta lle d   is   g iv en   b y   ( 1 0 ) - ( 1 2 ) .     o n e w o n e w n e w v = v α   ( 1 0 )     d s ta t d s ta t n e w π I = I α+ 2   ( 1 1 )      =     ( 1 2 )     T h f o r m u latio n   o f   DSTA T C OM   aim s   to   s e th v o ltag m ag n itu d n o d at  th DS T AT C OM ' s   lo ca tio n   to   v alu o f   1   p er   u n it  ( p . u . ) .   T h p h ase  an g le  o f   th DSTA T C OM ' s   n o d is   d eter m in ed   u s in g   in   ( 9 ) ,   wh ile  in   ( 1 1 )   is   em p lo y ed   t o   ca lcu late  th I d s tat.   L astl y ,   th am o u n o f   r ea ctiv p o wer   in jecte d   b y   th e   DSTA T C OM   is   ev alu ated   b y   im p lem en tin g   in   ( 1 2 ) .   T h th r ee   p r im ar y   c o m p o n en ts   o f   th e   p o wer   s y s tem   ar e   g en er atio n ,   t r an s m is s io n ,   an d   d is tr ib u tio n .   Po wer   f o r   en d   u s er s   is   p r o v id ed   b y   t h d is tr ib u tio n   s y s tem .   Dis tr ib u tio n   s y s tem   ty p es  in clu d r a d ial,   r in g ,   a n d   d o u b l y   f ed   co n f ig u r atio n s   f o r   th e   d is tr ib u tio n   lin es.   B ec au s o f   its   d u r ab ilit y   a n d   af f o r d ab ilit y ,   r ad ial  d is tr ib u tio n   s y s tem s   ar e   o n e   o f   th m o s p o p u lar   co n f ig u r atio n s .   Vo ltag s ag   a n d   s tab ilit y   is s u ca u s h ig h   lo s s es  in   th r ad ial  d is tr ib u ti o n   n etwo r k .   T h ese  d is tr ib u tio n   lo s s es  in   I n d ia  r an g f r o m   1 3 to   1 4 o f   th n atio n ' s   to tal   p o wer   o u tp u t.  T o   m in im ize  lo s s es  in   th d is tr ib u tio n   n etwo r k ,   s tr ateg ic  ap p r o ac h   in v o l v es  th p lace m en o f   d is tr ib u ted   g e n er atio n   ( DG)   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   8 2 6 - 841   830   d is tr ib u tio n   STAT C OM   ( DSTA T C OM )   at  wea k   b u s es.  C o n v en tio n al   lo ad   f lo w   m o d els  lik New to n - R ap h s o n Gau s s - Seid el ,   an d   f ast - d ec o u p led   m eth o d s   ar co n s id er ed   u n s u itab le  f o r   lo ad   f lo s tu d ies  i n   d is tr ib u tio n   s y s tem s   d u to   th eir   h ig h   R /X  r atio .   T h ese   m et h o d s   d o   n o t   ac cu r ately   d eter m in lin e   f lo ws  an d   lin v o ltag es  with in   th d is tr ib u tio n   s y s tem .   T o   tac k le  th is   is s u e,   ad v an ce d   n u m er ic al  alg o r ith m s   an d   tech n iq u es  ar em p lo y ed   in   th is   m an u s cr ip to   an aly ze   th lo ad   f lo w.   Sp ec if ically ,   th m e th o d o lo g y   b ased   o n   d ir ec lo ad   f lo ( DL F)  a n aly s is   is   u tili ze d   in   th is   p ap er   f o r   p er f o r m in g   lo a d   f lo ca lcu lat io n s .   T h co m p lex   lo ad   ( )   f o r   o th   b u s   in   a n   I E E E   b u s   s y s tem   is   r ep r esen ted   b y   ( 1 3 ) .     = +   ( 1 3 )     W h er e   an d     r ep r esen ts   th r ea p o wer   an d   r ea ctiv p o wer   at  o th   b u s .   T h e   ( 1 4 )   r ep r esen ts   th cu r r en in jecte d   at  th o th   b u s .      = ( )   ( 1 4 )     W h er e   r ep r esen ts   th v o ltag at  th o th   b u s .   T h e   r elatio n s h ip   m atr ix   is   d e v elo p e d   b y   u s in g   th 3 3   b u s   r ad ial  d is tr ib u tio n   n etwo r k .   T h e   ( 1 4 )   is   u tili ze d   to   ca lcu late  th cu r r en in jectio n   m atr ix   f r o m   th p o wer   in jectio n   v alu es.  Kir ch h o f f s   cu r r en law  is   u tili ze d   to   estab lis h   co r r elatio n   b etwe en   th b r an ch   c u r r en a n d   b u s   cu r r en o f   3 3   b u s   r ad ial  d is tr ib u tio n   n etwo r k .   T h e   ( 1 5 )   r ep r esen ts   th co r r elatio n   b etwe en   th b r an ch   cu r r en t ( )   an d   b u s   cu r r en t in je ctio n s   ( )   f o r   th 3 3   b u s   r ad ial  d is tr ib u tio n   n etwo r k .     = [         1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 ]           ( 1 5 )     T h e   ( 1 6 )   r ep r esen ts   th c o r r e latio n   b etwe en   th e     an d   b u s   v o ltag es  (  f o r   t h 3 3   b u s   r ad ial  d is tr ib u tio n   n etwo r k .      = [ ]   ( 1 6 )     W h er e   is   th b r an ch   cu r r e n b u s   v o ltag e   m atr ix .   T h r elatio n s h ip   b etwe en     an d     is   ex p r ess ed   b y   ( 1 7 ) .     = [ ] ×   ( 1 7 )     W h er e   is   th d iag o n al  b u s   im p ed an ce   m atr ix .   T h co r r elatio n   b etwe en      an d     is   est ab lis h ed     b y   ( 1 8 ) .      = [ ] [ ] [         1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 ]           ( 1 8 )     T h lo ad   f lo s o lu tio n   in   r a d ial  d is tr ib u tio n   s y s tem   ca n   b e   attain ed   b y   iter ativ el y   s o lv in g   in   ( 1 9 ) ,   ( 2 0 ) .     = ( )   ( 1 9 )     + 1 = [  ]   ( 2 0 )     W h er e [  ] = [ ] [ ]   is   cu r r en iter atio n ,   = [         1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 ]         ,   + 1 = [ ] [ + 1 ] ,   an d     is   th r ef er en ce   v o ltag e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Op tima l p la ce men t a n d   s iz in g   o DG  a n d   DS TATC OM in   o r d er to   mitig a te     ( S mru tir ek h a   Ma h a n t a )   831   T h is   s ec tio n   elab o r ates  o n   th o p tim u m   lo ca tio n   an d   s izin g   o f   DGs  an d   STAT C OM .   On o f   th e   f ac to r s   u s ed   t o   d ete r m in wh er to   p lace   DGs  in   a   g iv e n   d is tr ib u tio n   n etwo r k   is   th lo s s   s en s itiv ity   f ac to r   ( L SF ) .   T h ch o ice  o f   L SF   is   b ec au s L SF   s h r in k s   th s ea r ch   s p ac e,   th o p tim izatio n   p r o ce s s   ca n   b e   ca lcu lated   m o r e   q u ick ly .   T h r ea (  ( ) )   an d   r ea ctiv e   p o we r   lo s s   (  ( ) )   f o r   t h lin is   e x p r ess ed   m ath em atica lly   b y   ( 2 1 )   an d   ( 2 2 ) .      ( ) = ( ( × ) 2 + ( × ) 2 ) × 2   ( 2 1 )      ( ) = ( ( × ) 2 + ( × ) 2 ) × 2   ( 2 2 )     W h er e,      an d      r ep r esen ts   th to tal  r ea an d   r ea ctiv p o wer   s u p p lied   ah ea d   o f   n o d o .   T h L SF   (    an d    )   is   o b tain ed   b y   p er f o r m in g   p ar tial  f r ac tio n   o f    ( )   w ith   r esp ec to     an d      r esp ec tiv ely .   L SF   is   ex p r ess ed   m ath em atica lly   b y   ( 2 3 )   an d   ( 2 4 ) .      =  ( ) = ( 2 × ( × ) ) × 2   ( 2 3 )      =  ( ) = ( 2 × ( × ) ) × 2   ( 2 4 )     T h b est  b u s es  f o r   DG  p lace m en ar th o s with   th h ig h est  L SF   v alu es.  Her e,   th v o ltag d ev iatio n   f r o m   th allo wab le  lim it  an d   b o th   th r ea a n d   r ea ctiv p o wer   L SF s   ar u s ed   to   d eter m in wh er th DG  s h o u ld   b p lace d .   T h e   ( 2 5 )   d escr ib es th o b jectiv f u n ctio n   ( 1 )   f o r   ch o o s in g   t h b est DG  lo ca tio n .      ( 1 ) = 1 + + 2 ×  3 × [ { ( ) 2 + (  ) 2 }  = 1 ]   ( 2 5 )     W h er e   1 ,   2 ,   an d   3   ar th weig h i n g   f ac to r s ,      to tal  n u m b er   o f   b u s es  an d   th v alu es  o f     an d     is   0 . 9 5   a n d   1 . 0 5   p . u.       4.   O P T I M AL   P L ACE M E NT   O F   DST AT CO M   T h r ed u cti o n   o f   o v e r all  n etwo r k   lo s s es  an d   th en h an ce m e n o f   th d is tr ib u tio n   n etwo r k ' s   o v er all  v o ltag p r o f ile   ar g o als  b eh in d   t h ca lcu latio n   o f   D STAT C OM 's  o p tim al  lo ca ti o n .   Af te r   in s tallin g   DSTA T C OM ,   all  o f   th b u s es'   v o ltag es  s h o u ld   b with in   th p er m itted   d ev iatio n   r a n g ( 0 . 9 5   to   1 . 0 5   p . u . ) .   T h p lace m en o f   DSTA T C O m u s tak in to   ac co u n an d   v alid ate  all  o p er atio n al  an d   s y s tem   co n s tr ain ts .   T h ac ce p tab le  r an g o f   v o ltag d ev iatio n   an d   o v e r all  s y s tem   lo s s es  d eter m in th b est  lo ca tio n     f o r   DSTA T C OM .   C o n s eq u en t ly ,   th e   o b jectiv e   f u n ctio n   ( 2 )   is   b ein g   f o r m u lated   as   ex p r ess ed   m ath em atica lly   b y   ( 2 6 ) .     ( 2 ) =   × 0 . 01 × [ { ( ) 2 + (  ) 2 }  = 1 ]   ( 2 6 )     W h er e,      an d      in d icate   th lo s s   af ter   an d   b ef o r th in s tallatio n   o f   DSTA T C OM .   T h o p tim al  s ize  o f   DSTA T C OM   an d   DG  is   d eter m i n ed   b y   co n s id er in g   th e   v ar iab les  k VAR  an d   k W ,   r esp ec tiv ely .   T h ca lcu latio n   o f   th o p tim al  s ize  f o cu s es  o n   en h an cin g   th o v er all  v o ltag p r o f ile,   m in im izin g   n etwo r k   lo s s es,  an d   r e d u cin g   en e r g y   co s ts .   T h e   ( 2 7 )   r e p r esen ts   th e x p r ess io n   u s ed   to   d eter m in e   th o p tim al  s ize  o f   DSTA T C OM .      =       ( 2 7 )     T h o p tim u m   s ize  o f   DG  ( P DG )   is   ex p r ess ed   b y   ( 2 8 ) .     3 = × × 8760 ×  ×   ( 2 8 )     W h er e,   3 ,   an d     r ep r esen ts   th o b jectiv f u n ctio n   f o r   DG  an d   DSTA T C OM   s ize,   co s o f   th e   en er g y   ( I NR /k W   h ) ,   p o wer   lo s s   r ed u ctio n   af ter   th in s tallatio n   o f   DG,   ca p ital  co s o f   th DG  ( p er   k W ) ,   an d   an n u al  r ate  o f   d ep r ec iatio n   a n d   in ter est  ch ar g es  r esp ec tiv ely .   T h s ize  o f   th DG  wil b o p tim u m   an d   m ax im u m   w h en   th e   f u n ctio n   F 3   will  h av e   th m a x im u m   v alu e.   T h e   ( 2 8 )   an d   ( 2 5 )   is   u s ed   f o r   lo ca tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   8 2 6 - 841   832   f in aliza tio n   an d   s izin g   r esp e ctiv ely .   Vo ltag e   v io latio n   s er v es  as  th p r im ar y   cr iter io n   f o r   DSTA T C OM   p lace m en an d   s izin g .   As  r esu lt,  DSTA T C OM   wil b p o s itio n ed   in   ac co r d an ce   with   ( 2 6 )   an d   its   s ize  will   b d eter m in e d   u s in g   ( 2 7 )   if   th er is   v o ltag v i o latio n   in   th n etwo r k .       5.   RE SU L T   ANAL YSI S   T h ef f ec tiv en ess   o f   th p r o p o s ed   allo ca tin g   DGs  an d   DSTA T C OM s   tech n iq u is   ev alu ated   b y   co n d u ctin g   test s   o n   two   co m m o n ly   u s ed   d is tr ib u tio n   s y s tem s 3 3 - b u s   s y s tem   an d   6 9 - b u s   s y s tem .   T o   v alid ate  th m eth o d ' s   ef f icac y ,   th r ee   d is tin ct  s ce n ar io s   ar e   e x am in ed .   I n   th f ir s s ce n ar io ,   o n ly   o n DGs  an d   D - STAT C OM s   is   in s talled .   I n   th s ec o n d   an d   th ir d   s ce n ar io s ,   two   an d   th r ee   DGs  an d   D - STAT C OM s   ar e   r esp ec tiv ely   co n s id er ed .   T h e   b est  o u tco m e   f r o m   te n   s ep ar ate  alg o r ith m   r u n s   is   r ep o r te d   f o r   ea c h   s ce n ar io .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   is   ex ec u ted   o n   a n   AM R y ze n   9   7 9 5 0 C PU  o p er atin g   at  5 . 7 0   GHz   with   3 2   GB   o f   R AM   u s in g   th MA T L AB   en v ir o n m e n t.     5 . 1 .   3 3   bu s   s y s t em   T h I E E E   3 3   b u s   test   s y s tem   h as  co m b in ed   lo ad   o f   3 7 1 5   2 3 0 0   k VA.   T h I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   is   s u b jecte d   to   lo ad   f lo an al y s is   with   an d   with o u th p r e s en ce   o f   DSTA T C OM .   T h r esu lts   o f   wh ich   ar e   p r esen ted   in   T a b le s   1   an d   2.   As  s h o wn   in   T ab le  1 ,   th s y s tem   ex h ib its   p o o r   p e r f o r m an c with   s in g le  DG  allo ca tio n   in   9 th   n o d e ,   c h ar ac t er ized   b y   r ea p o wer   lo s s   o f   1 1 7 . 6 4   k W ,   r ea ctiv p o wer   l o s s   7 9 . 5 7 4 9   k VAR,  s tab ilit y   in d ex   o f   0 . 7 7 8   p . u .   with   lo v o ltag e   m ag n itu d o f   0 . 9 3 9 1   p . u .   f o r   co n s tan t   p o wer   lo a d   m o d el.   T h er is   an   im p r o v em e n in   t h p o wer   lo s s   as  well  as  v o ltag p r o f ile  wh en   two   an d   th r ee   n u m b er s   o f   DGs  ar e   p lace d ,   in   all  ty p es o f   lo a d   m o d els.       T ab le  1 .   E f f ec t o f   DG  allo ca ti o n   o n   3 3   b u s   s y s tem   DGs   Ty p e   o f   l o a d   Lo c a t i o n   S i z e   i n   k W   P l o ss   i n   k W   Q l o ss  i n   k V a r   S I   p . u .   M i n   ( a b s( V ) )   p . u .   1   CP   9   1 5 0 0   1 1 7 . 6 4   7 9 . 5 7 4 9   0 . 7 7 8   0 . 9 3 9 1   2   CP   1 3 ,   30   9 0 4 . 7 0 3 7 ,   1 3 4 8 . 1   8 7 . 5 2 5   6 0 . 2 0 6 8   0 . 9 0 5   0 . 9 7 5 3   3   CP   3 0 ,   2 4 ,   13   1 2 2 7 . 9 ,   9 8 4 . 3 4 ,   8 8 3 . 7 2   7 3 . 2 3 8   5 0 . 6 8 1 7   0 . 9 0 4   0 . 9 7 5   1   CC   9   1 5 0 0   1 0 7 . 5 3   7 2 . 7 0 2 7   0 . 7 8 9   0 . 9 4 2 5   2   CC   3 0 ,   13   1 2 8 9 . 2 ,   8 8 7 . 7 7 8 7   8 3 . 0 9 9   5 6 . 9 9 1   0 . 9   0 . 9 7 3 9   3   CC   2 5 ,   1 3 ,   30   8 0 4 . 0 1 5 9 ,   8 3 7 . 5 6 8 3 ,   1 2 6 6 . 1   7 0 . 8 7 7   4 9 . 0 0 1 4   0 . 9 0 5   0 . 9 7 5 5   1   CI   8   1 5 0 0   9 7 . 1 4 3   6 5 . 5 8 4 1   0 . 7 9 9   0 . 9 4 5 5   2   CI   1 3 ,   30   1 2 8 9 . 2 ,   8 8 7 . 7 7 8 7   7 8 . 9 9 0   5 4 . 0 2 7 3   0 . 8 9 6   0 . 9 7 2 9   3   CI   3 0 ,   2 4 ,   14   8 0 4 . 0 1 5 9 ,   8 3 7 . 5 6 8 3 ,   1 2 6 6 . 1   6 5 . 9 4 4   4 5 . 6 6 9 6   0 . 8 9 1   0 . 9 7 1 6       T ab le  2 .   E f f ec t o f   DG  a n d   DS T AT C OM   allo ca tio n   o n   3 3   b u s   s y s tem   DGs   S TA TC O M   Ty p e   o f   l o a d   Lo c a t i o n   S i z e   i n   k W   P l o ss   i n   kW   Q l o ss  i n   k V a r   S I   p . u .   mi n ( a b s( V ) )   p . u .   DGs   S TA TC O M   DGs   S TA TC O M   1   1   CP   12   30   7 6 6 . 5 5 8 1   1 0 0 0   8 4 . 3 9 1 5   5 6 . 2 2 1   0 . 8 2 4 2   0 . 9 5 2 8   2   2   CP   1 3 ,   30   1 2 ,   30   1 2 5 2 . 8 ,   1 0 4 6   7 2 0 . 4 5 2 1 ,   9 2 6 . 8 1 8 1   3 6 . 8 7 8 3   2 6 . 2 3 1 3   0 . 9 2 9 1   0 . 9 8 1 8   3   3   CP   3 0 ,   2 4 ,   14   2 4 ,   3 0 ,   8   9 2 0 . 3 9 2 4 ,   1 0 4 5 . 4 ,   9 7 6 . 9 5 0 2   8 0 1 . 7 3 4 8 ,   8 9 4 . 3 9 9 5 ,   6 9 0 . 2 4 7 6   1 6 . 4 0 8 5   1 3 . 0 9 3 7   0 . 9 7 6 7   0 . 9 9 4 1   1   1   CC   12   30   1 4 5 0   9 9 8 . 2 7 9   6 6 . 9 2 4 4   4 5 . 1 0 5   0 . 8 6 2 5   0 . 9 6 3 7   2   2   CC   1 1 ,   31   3 0 ,   11   1 1 9 6 . 3 ,   1 0 3 3   9 8 4 . 5 3 6 9 ,   6 9 6 . 1 8 2 6   3 2 . 1 7 3 7   2 3 . 3 2 6 1   0 . 9 2 9 6   0 . 9 8 2   3   3   CC   3 2 ,   1 3 ,   28   1 0 ,   3 0 ,   24   1 1 9 1 ,   9 5 4 . 7 0 2 2 ,   1 3 9 1 . 1   5 8 1 . 7 7 4 8 ,   7 7 7 . 4 6 2 6 ,   6 0 1 . 7 1 8 3   7 4 . 5 6 7 1   5 7 . 5 3 1 2   0 . 9 6 4 1   0 . 9 9 0 9   1   1   CI   12   30   1 3 4 8   1 0 0 0   6 3 . 3 6 6 8   4 2 . 5 7 7 8   0 . 8 6 2 4   0 . 9 6 3 7   2   2   CI   3 1 ,   13   8,   30   1 0 9 1 . 1 ,   1 2 9 6   7 8 4 . 3 3 2 4 ,   9 4 5 . 5 0 1 4   3 9 . 9 4 4 7   2 9 . 3 4 3 6   0 . 9 3 3 1   0 . 9 8 2 9   3   3   CI   2 5 ,   2 9 ,   14   3 0 ,   7,   24   8 8 9 . 8 9 0 7 ,   1 2 9 4 . 6 ,   1 0 8 3 . 4   6 7 5 . 4 8 1 9 ,   8 8 8 . 4 5 1 2 ,   6 4 6 . 4 5 0 2   2 4 . 5 2 5 8   1 9 . 6 2 4 1   0 . 9 7 7 5   0 . 9 9 4 3       T ab le  2   s h o ws,   with   th in clu s io n   o f   D - STAT C OM ( s ) ,   th er is   s ig n if ican im p r o v em en i n   th r ea l   p o wer   lo s s   o f   th s y s tem .   W it h   o n D - STAT C OM ,   th r ea p o wer   lo s s   is   8 4 . 3 9 1 5   k W   an d   r ea ctiv p o er   l o s s   is   5 6 . 2 2 1   k VAR,  with   two   D - STAT C OM s   it  is   3 6 . 1 7 3 7   k W   an d   2 6 . 2 3 1 3   k VAR ,   an d   with   th r ee   D - STAT C OM s   it  is   r ed u ce d   to   1 6 . 4 0 85   kW   an d   1 3 . 0 9 3 7 k VAR  f o r   C lo a d   m o d el .   B ased   o n   th e   r esu lts ,   it  ca n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Op tima l p la ce men t a n d   s iz in g   o DG  a n d   DS TATC OM in   o r d er to   mitig a te     ( S mru tir ek h a   Ma h a n t a )   833   b s aid   th at  b y   u s in g   th r ee   DGs a n d   DSTA T C OM s   s im u ltan eo u s ly ,   th s y s tem   p er f o r m s   b etter   th an   u s in g   o n e   o r   two .   T o   f u r t h er   s u p p o r th i s   co n clu s io n ,   Fig u r es   2 ( a ) - 2( c ) ,   Fig u r es   3 ( a ) - 3( c) ,   an d   Fig u r es   4 ( a ) - 4( c )   d is p lay   th v o ltag p r o f ile,   b r an c h   c u r r en p r o f ile,   a n d   m u lti  o b jectiv f u n ctio n - b ased   p o we r   lo s s   p r o f ile  f o r   v ar y in g   n u m b er   o f   DGs  allo c atio n s ,   f o r   co n s tan p o wer ,   c o n s tan cu r r en t ,   an d   co n s tan i m p ed an ce   lo ad   t y p es  r esp ec tiv ely .   Fig u r es   5 ( a ) - 5( c ) ,   Fig u r es   6 ( a ) - 6 ( c) ,   a n d   Fig u r es   7 ( a ) - 7 ( c)   d is p lay   th v o lt ag p r o f ile,   b r an ch   cu r r en p r o f ile,   a n d   m u lti - o b jectiv e   f u n ctio n - b ased   p o wer   l o s s   p r o f ile  f o r   all  th e   ab o v ty p es   o f   lo ad   m o d els  f o r   s im u ltan eo u s   DGs a n d   DSTA T C OM s   p lace m en t.   Fig u r 2   p r esen ts   th p er f o r m an ce   o f   th e   I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   co n s tan p o wer   ( C P)  lo ad   ty p e   u n d er   d if f er en d is tr ib u ted   g en er atio n   ( DG)   s ce n ar io s .   Fig u r 2 ( a)   s h o ws  th v o ltag p r o f i le  ac r o s s   th b u s es,   wh er th o p tim al  DG  p lac em en s ce n ar io   s ig n if ican tly   im p r o v es  v o ltag e   s tab ilit y   b y   m ain tain i n g   b u s   v o ltag es  clo s er   to   th n o m in al   1   p . u .   Fig u r 2 ( b )   d is p lay s   th b r an ch   cu r r e n p r o f iles ,   h ig h lig h tin g   r e d u ctio n   in   cu r r e n m ag n itu d es  wh e n   DG  is   ap p r o p r iately   in teg r ated ,   wh ich   h elp s   in   r eliev in g   s tr ess   o n   d is tr ib u tio n   lin es.  Fig u r 2 ( c)   illu s tr ates  th m in im izatio n   o f   m u lti - o b jectiv f u n ctio n   ( Mo F)   u n d e r   th o p tim al  DG  co n f ig u r atio n .   T h ese  r esu lts   d em o n s tr ate  th at  u n d e r   C lo ad   co n d itio n s ,   p r o p e r   DG  p la ce m en ef f ec tiv ely   en h an ce s   v o ltag e   r eg u latio n ,   r ed u ce s   b r an c h   cu r r en t lo ad i n g ,   an d   m in im izes r ea l p o wer   lo s s es,  co n tr ib u tin g   to   m o r ef f icien t a n d   r eliab le  o p er atio n   o f   th d is tr ib u tio n   n et wo r k .   Fig u r 3   s h o ws  wh at  h ap p e n e d   wh en   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   r an   with   a   co n s tan c u r r en t   ( C C )   lo ad   ty p an d   d if f er en d is tr ib u ted   g en er atio n   ( DG)   s ce n ar io s .   Fig u r 3 ( a )   s h o ws  th e   v o ltag p r o f ile  ac r o s s   th e   b u s es.  T h b est  DG  p lace m en s ce n ar io   g ets  b etter   v o ltag lev els,  k ee p in g   v alu es  clo s er   to   1   p . u .   th a n   o th er   s etu p s ,   wh ich   m a k es  v o ltag e   s tab ilit y   b etter .   Fi g u r e   3 ( b )   s h o ws  th b r a n ch   cu r r en p r o f ile s ,   wh ich   s h o w   th at   th b est  way   to   in teg r ate  DG  lead s   to   b ig   d r o p   in   cu r r e n t   m ag n itu d es  ac r o s s   s ev er al  b r an ch es.  T h is   h elp s   with   b etter   lo ad   d is tr ib u tio n   a n d   less   lin lo ad in g .   W h en   DG  is   p u in   th b est  p lace ,   Fig u r e   3 ( c )   s h o ws  h o w   to   m in im ize  th m u lti - o b jectiv f u n ctio n   ( Mo F).   T h ese  r esu lts   all  s h o th at  s tr ateg icall y   p lacin g   DG  u n d er   C C   lo ad   co n d itio n s   g r ea tly   i m p r o v es  v o ltag r eg u latio n ,   lo wer s   cu r r en f lo in   th n et wo r k ,   an d   m a k es  th wh o le  s y s tem   m o r ef f icien t .             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 2 .   R esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   C P lo ad   ty p u n d er   v ar y in g   D G   s ce n ar i o s :     ( a)   v o ltag e   p r o f ile ( b )   b r a n ch   cu r r en p r o f ile ,   a n d   ( c )   p o wer   lo s s   p lo t             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 3 R esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   C C   lo ad   ty p u n d er   v ar y in g   D G   s ce n ar i o s :     ( a)   v o ltag e   p r o f ile ( b )   b r a n ch   cu r r en p r o f ile ,   a n d   ( c )   p o wer   lo s s   p lo t       Fig u r 4   s h o ws  th s im u latio n   r esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   co n s tan im p e d an ce   ( C I )   lo ad   ty p in   d if f er en t   d is tr ib u ted   g e n er atio n   ( DG)   s ce n ar i o s .   Fig u r e   4 ( a)   s h o ws  th e   v o ltag p r o f iles .   T h in teg r atio n   o f   DG  u n its ,   esp e cially   wh en   t h ey   ar p lace d   i n   th e   b est  way ,   r aises   v o ltag lev els  ac r o s s   th e   b u s es  s ig n if ican tly ,   k ee p in g   t h em   clo s er   to   th n o m in al  1   p . u .   Fig u r e   4 ( b )   s h o ws  th b r an ch   cu r r e n p r o f iles ,   wh ich   s h o th at  ad d in g   DG  lo wer s   th cu r r en in   s ev er al  b r an ch es.  T h is   lo wer s   th s tr ess   o n   th n etwo r k   an d   im p r o v es  th e   f lo o f   c u r r en t.   F ig u r 4 ( c )   s h o ws  h o th m u lti - o b jectiv f u n ctio n   ( Mo F)  is   m in im ized ,   w h ich   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   8 2 6 - 841   834   s h o ws  h o well  DG  wo r k s   to   m ak th s y s tem   m o r ef f icien t.  Ov er all,   th e   r esu lts   s h o th at  p u ttin g   DG  in   th r ig h p lace   u n d er   C I   lo a d   co n d itio n s   im p r o v es  v o ltag r eg u latio n ,   lo we r s   b r an c h   cu r r en ts ,   an d   cu ts   d o wn   o n   p o we r   lo s s es in   th d is tr ib u tio n   n etwo r k .   Fig u r 5   s h o ws  th e   r esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   wi th   co n s tan p o wer   ( C P)  lo a d   ty p i n   d if f er en DG - STAT C OM   s itu atio n s .   Fig u r e   5 ( a)   s h o ws  th v o ltag lev els  ac r o s s   th b u s e s .   I s h o ws  th at  th e   DGStat3 - C s e tu p   g iv es  th e   h ig h est  an d   m o s s tab le  v o lta g e   lev els,  k ee p in g   th e m   clo s to   th n o m i n al  1   p . u .   lev el  co m p ar ed   to   DGStat1 - C an d   DGStat2 - C P.  F ig u r 5 ( b )   s h o ws  th b r an ch   cu r r en p r o f iles .   Un d er   th e   DGStat3 - C s ce n ar io ,   th cu r r en m a g n itu d es  d r o p   s ig n if ican tly ,   wh ich   m ea n s   th at   th lo ad   is   b etter   d is tr ib u ted   an d   th lin es a r le s s   cr o wd ed .   F ig u r 5 ( c )   s h o ws h o to   m ak th m u lti - o b ject iv f u n ctio n   ( Mo F)   as  s m all  as  p o s s ib le.   T h ese  r esu lts   s h o th at  th b est  way   to   co o r d in ate  DG  an d   STAT C OM   u n d er   C lo ad   co n d itio n s   g r ea tly   im p r o v es  v o ltag s tab ilit y ,   r ed u ce s   cu r r e n f lo w,   an d   lo wer s   o v e r all  s y s tem   lo s s es.  T h is   m ak es th d is tr ib u tio n   n etwo r k   wo r k   m o r e f f icien tly .   Fig u r 6   s h o ws  th r esu lts   o f   th s im u latio n   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   co n s ta n cu r r en t   ( C C )   lo ad   ty p in   d if f e r en s ce n ar io s   f o r   d ep lo y i n g   DG - S T AT C OM .   Fig u r e   6 ( a)   s h o ws  th v o ltag p r o f ile   ac r o s s   th b u s es.  T h DGStat3 - C C   co n f ig u r atio n   d o es  th e   b est  jo b   o f   k ee p in g   v o ltag es  clo s to   1   p . u . ,   wh ile   th DGStat1 - C C   an d   DGStat 2 - C C   co n f ig u r atio n s   d o   n o t.  F ig u r 6 ( b )   s h o ws  th b r an c h   cu r r en p r o f iles ,   wh ich   s h o th at  th DGStat3 - C C   s ce n ar io   ca u s es th cu r r en t to   b lo wer   in   s ev e r al  b r an c h es.  T h is   m ea n s   th at   lo ad   b alan cin g   is   b etter   an d   li n co n g esti o n   is   lo wer .   F ig u r e   6 ( c)   s h o ws  h o to   m in im ize  th m u lti - o b jectiv e   f u n ctio n   ( Mo F),   wh ich   s h o ws   th ad v a n tag es  o f   p laci n g   DG  an d   STAT C OM   in   th e   b est   p lace s .   Ov e r all,   th e   r esu lts   s h o th at  p u ttin g   DG  an d   STAT C OM   in   th r ig h p lace s   to g eth er   g r ea tly   im p r o v es  v o ltag s tab ilit y ,   lo wer s   b r an ch   c u r r e n t,  an d   cu t s   d o wn   o n   p o wer   l o s s es in   th d is tr ib u tio n   s y s tem   wh en   th e r is   C C   lo ad .   Fig u r 7   d is p lay s   th p er f o r m an ce   r esu lts   o f   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   wi th   co n s tan t im p ed an ce   ( C I )   lo ad   ty p u n d e r   v ar i o u s   DG - STAT C OM   s ce n ar io s .   F ig u r 7 ( a)   s h o ws  th v o ltag p r o f ile  ac r o s s   th b u s es,  wh er th DGStat3 - C I   co n f i g u r atio n   p r o v id es  th m o s im p r o v e d   an d   s tab le  v o ltag e   lev els,  in d icatin g   ef f ec tiv v o ltag r eg u latio n   d u to   o p tim al  co o r d i n atio n   o f   DG  an d   STAT C OM .   F ig u r 7 ( b )   p r esen ts   th b r an ch   c u r r en p r o f iles ,   d em o n s tr atin g   th at  th DGStat3 - C I   s ce n ar io   lead s   to   n o ticea b le  r ed u ctio n   in   c u r r e n t   m ag n itu d es  ac r o s s   s ev er al  b r an ch es,  wh ich   h elp s   r e d u ce   n etwo r k   c o n g esti o n   an d   im p r o v es  o v er all  lo ad   d is tr ib u tio n .   F ig u r 7 ( c)   illu s tr ates  th m in im izatio n   o f   m u l ti - o b jectiv f u n ctio n   ( Mo F).   Ov er all,   th r esu lts   v alid ate  th at  th s tr ateg ic  p la ce m en o f   DG  alo n g   with   ST AT C OM   u n d er   C I   lo ad   c o n d itio n s   s ig n if ican tly   en h an ce s   v o ltag e   s tab ilit y ,   r ed u ce s   cu r r en t lo a d in g ,   an d   m in i m izes p o wer   lo s s es in   th d is tr ib u tio n   n etwo r k .             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 4 R esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   C I   lo ad   ty p u n d er   v a r y in g   D G   s ce n ar io s :     ( a)   v o ltag e   p r o f ile ( b )   b r a n ch   cu r r en p r o f ile ,   a n d   ( c )   p o wer   lo s s   p lo t             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 5 R esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   C P lo ad   ty p u n d er   v ar y in g   DG - STAT C OM   s ce n ar io s   ( a)   v o ltag e   p r o f ile ( b )   b r a n ch   cu r r en p r o f ile ,   a n d   ( c )   p o wer   lo s s   p lo t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Op tima l p la ce men t a n d   s iz in g   o DG  a n d   DS TATC OM in   o r d er to   mitig a te     ( S mru tir ek h a   Ma h a n t a )   835         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 6.   R esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   C C   lo ad   ty p u n d er   v ar y in g   DG - STAT C OM   s ce n ar io s   ( a)   v o ltag e   p r o f ile ( b )   b r a n ch   cu r r en p r o f ile ,   a n d   ( c )   p o wer   lo s s   p lo t               ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 7 R esu lts   f o r   th I E E E - 3 3   b u s   s y s tem   with   C I   lo ad   ty p u n d er   v a r y in g   DG - STAT C OM   s ce n ar io s :     ( a)   v o ltag e   p r o f ile ( b )   b r a n ch   cu r r en p r o f ile ,   a n d   ( c )   p o wer   lo s s   p lo t         5 . 2 .     6 9   bu s   s y s t em   T h I E E E   6 9   b u s   test   s y s tem   h as a   co m b in ed   l o ad   o f   3 7 9 1 . 9   j 2 6 9 4   k VA.   T h I E E E - 6 9   b u s   s y s tem   is   s u b jecte d   to   lo ad   f lo an al y s is   with   an d   with o u th e   p r es en ce   o f   DSTA T C OM ( s ) .   T h r esu lts   o f   wh ich   ar e   p r esen ted   in   T a b le s   3   an d   4.   T h o u tco m es  in   T ab le  3   ev i d en tly   s p ec if y   th at  th s y s tem   ex h ib its   in ad eq u ate  p er f o r m a n ce   in   th ab s en ce   o f   D - STAT C OM .   W ith   o n DG  p lace d   in   6 1 st   n o d e,   in   co n s tan p o wer   lo ad   m o d el   r esu lts   r ea l   p o wer   lo s s   o f   8 8 . 1 5 9 9   k W ,   r ea ctiv p o wer   lo s s   o f   4 3 . 1 4 3 4   k VAR,  s tab ilit y   in d ex   o f   0 . 8 7 0 4   p . u .   a n d   lo w   m ag n itu d o f   v o ltag is   0 . 9 6 5 9   p . u .   T h er is   an   im p r o v em e n in   th p o wer   lo s s   as  well  a s   v o ltag p r o f ile   f o r   all  ty p es o f   lo ad   m o d els,  wh e n   two   an d   th r ee   n u m b er s   o f   DGs a r p lace d .         T ab le  3 .   E f f ec t o f   DG  allo ca ti o n   o n   6 9   b u s   s y s tem   DGs   Ty p e   o f   l o a d   Lo c a t i o n   S i z e   i n   k W   P l o ss   i n   k W   Q l o ss  i n   k V a r   S I   p . u .   mi n ( a b s( V ) )   p . u .   1   CP   61   1 5 0 0   8 8 . 1 5 9 9   4 3 . 1 4 3 4   0 . 8 7 0 4   0 . 9 6 5 9   2   CP   1 5 ,   6 1 ,   63   7 8 9 . 7 8 1 9 ,   1 3 2 0 . 6 ,   6 9 7 . 3 3 5 6   7 6 . 5 3 5 3   3 7 . 4 8 8 8   0 . 9 5 8 9   0 . 9 8 9 6   3   CP   6 2 ,   6 1 ,   13   8 3 9 . 0 2 6 ,   1 1 7 0 ,   8 8 9 . 1 9 9 6   7 6 . 4 2 4 4   3 7 . 4 5 8   0 . 9 5 7 8   0 . 9 8 9 3   1   CC   61   1 4 6 2 . 8   8 3 . 9 6 3 3   4 1 . 3 2 7 1   0 . 8 6 9 6   0 . 9 6 5 7   2   CC   6 1 ,   11   1 4 6 1 . 7 ,   1 3 5 6 . 2   7 3 . 8 8 3 9   3 6 . 1 7 0 6   0 . 8 9 7 6   0 . 9 7 3 4   3   CC   5 9 ,   6 1 ,   13   9 0 5 . 7 1 8 4 ,   1 1 8 2 . 3 ,   8 7 0 . 7 7 3 7 7 6   7 5 . 8 0 4 6   3 7 . 1 0 5 2   0 . 9 4 7 3   0 . 9 8 6 6   1   CI   61   1 5 0 0   7 8 . 6 4 7 3   3 8 . 9 5 3 7   0 . 8 7 7 5   0 . 9 6 7 9   2   CI   1 5 ,   61   6 4 6 . 2 7 8 1 ,   1 4 9 2   6 8 . 1 4 6 5   3 4 . 2 9 6 6   0 . 8 8 9 2   0 . 9 7 1 1   3   CI   1 7 ,   6 0 ,   61   6 7 4 . 0 8 6 3 ,   7 0 4 . 2 5 7 9 ,   1 2 3 5 . 2   7 0 . 0 6 1 3   3 4 . 8 2 0 3   0 . 9 3 5 7   0 . 9 8 3 5         I n   T ab le  4 ,   we  ca n   s ee   th at ,   with   th in clu s io n   o f   D - STAT C OM ( s ) ,   ag ain   th er is   a   s ig n if ican t   im p r o v em e n in   th e   s y s tem   p ar am eter s Fo r   c o n s tan p o wer   lo ad   m o d el,   w ith   o n D - ST AT C OM ,   th r ea l   p o wer   lo s s   is   3 0 . 8 1 5 2   k W   an d   r ea ctiv e   p o wer   lo s s   is   1 8 . 4 2 1 9   k VAR,  with   two   D - STAT C OM s   th r ea an d   r ea ctiv p o wer   lo s s es  ar 3 0 . 3 0 3 7   kW   an d   1 6 . 8 0 5 1   k VAR ,   an d   with   th r ee   D - STAT C OM s   it  is   5 6 . 8 8   kW   an d   2 7 . 0 4 6 7 k VAR,  r esp ec tiv ely .   B ased   o n   th e   r esu lts   s h o wn ,   it   ca n   b s aid   th at  b y   allo ca t in g   two   DGs  a n d   two   DSTA T C OM s   s im u ltan eo u s ly ,   th s y s tem   p er f o r m s   b ett er   th an   u s in g   o n o r   th r ee .   Fig u r es   8 ( a ) - 8( c ) ,   Fig u r es   9 ( a ) - 9( c) ,   an d   Fig u r e s   1 0 ( a ) - 10 ( c)   d is p lay   th v o lt ag p r o f ile,   b r an c h   cu r r en p r o f ile,   an d   m u lti - o b jectiv e   f u n ctio n - b ased   p o w er   lo s s   p r o f ile  f o r   v a r y in g   n u m b er s   o f   DGs  allo ca tio n s   f o r   co n s tan p o wer ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.