Application of whale algorithm optimizer for unified power flow controller optimization with consideration of renewable energy sources uncertainty

Purpose. In this paper an allocation methodology of Flexible Alternating Current Transmission Systems (FACTS) controllers, more specifically, the Unified Power Flow Controller (UPFC) is proposed. As the penetration of Renewable Energy Sources (RESs) into the conventional electric grid increases, its effect on this location must be investigated. Research studies have shown that the uncertainty of RESs in power generation influences the reactive power of a power system network and consequently its overall transmission losses. The novelty of the proposed work consists in the improvement of voltage profile and the minimization of active power loss by considering renewable energy sources intermittency in the network via optimal location of UPFC device. The allocation strategy associates the steady-state analysis of the electrical network, with the location and adjustment of controller parameters using the Whale Optimization Algorithm (WOA) technique. Methodology. In order to determine the location of UPFC, approaches are proposed based on identification of a line which is the most sensitive and effective with respect to voltage security enhancement, congestion alleviation as well as direct optimization approach. The optimum location of UPFC in the power system is discussed in this paper using line loading index, line stability index and optimization method. The objective function is solved using the WOA algorithm and its performance is evaluated by comparison with Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. Results. The effectiveness of the proposed allocation methodology is verified through the analysis of simulations performed on standard IEEE 30 bus test system considering different load conditions. The obtained results demonstrate that feasible and effective solutions are obtained using the proposed approach and can be used to overcome the optimum location issue. Additionally, the results show that when UPFC device is strategically positioned in the electrical network and uncertainty of RES is considered, there is a significant influence on the overall transmission loss and voltage profile enhancements of the network.Мета. У статті пропонується методологія розподілу контролерів гнучких систем передачі змінного струму (FACTS), зокрема уніфікованого контролера потоку потужності (UPFC). Оскільки проникнення відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) у звичайну електричну мережу збільшується, необхідно досліджувати їхній вплив на це. Наукові дослідження показали, що невизначеність ВДЕ у виробленні електроенергії впливає на реактивну потужність мережі енергосистеми і, отже, на її загальні втрати під час передачі. Новизна запропонованої роботи полягає в покращенні профілю напруги та мінімізації втрат активної потужності за рахунок обліку перемежування відновлюваних джерел енергії в мережі за рахунок оптимального розташування пристрою UPFC. Стратегія розподілу пов'язує стаціонарний аналіз електричної мережі з розміщенням та налаштуванням параметрів контролера з використанням методу алгоритму оптимізації кита (WOA). Методологія. Для визначення розташування UPFC пропонуються підходи, засновані на виявленні лінії, яка є найбільш чутливою та ефективною з точки зору підвищення безпеки за напругою, зменшення навантажень, а також прямий підхід до оптимізації. Оптимальне розташування UPFC в енергосистемі обговорюється в цій статті з використанням індексу завантаження лінії, індексу стійкості лінії та методу оптимізації. Цільова функція вирішується з використанням алгоритму WOA, а її продуктивність оцінюється шляхом порівняння з алгоритмом оптимізації рою частинок (PSO). Результати. Ефективність запропонованої методології розподілу перевірена за допомогою аналізу моделювання, виконаного на тестовій системі стандартної шини IEEE 30 з урахуванням різних умов навантаження. Отримані результати демонструють, що за допомогою запропонованого підходу виходять здійсненні та ефективні рішення, які можна використовувати для подолання проблеми оптимального розташування. Крім того, результати показують, що коли пристрій UPFC стратегічно розташований в електричній мережі і враховується невизначеність ВДЕ, це значно впливає на загальні втрати при передачі і поліпшення профілю напруги в мережі

Multi-objective optimal power flow considering the multi-terminal direct current

Introduction. In recent years, transmission systems comprise more direct current structures; their effects on alternating current power system may become significant and important. Also, multi-terminal direct current is favorable to the integration of large wind and solar power plants with a very beneficial ecological effect. The novelty of the proposed work consists in the effects of the aforementioned modern devices on transient stability, thus turn out to be an interesting research issue. In our view, they constitute a new challenge and an additional complexity for studying the dynamic behavior of modern electrical systems. Purpose. We sought a resolution to the problem of the transient stability constrained optimal power flow in the alternating current / direct current meshed networks. Convergence to security optimal power flow has been globally achieved. Methods. The solution of the problem was carried out in MATLAB environment, by an iterative combinatorial approach between optimized power flow computation and dynamic simulation. Results. A new transient stability constrained optimal power flow approach considering multi-terminal direct current systems can improve the transient stability after a contingency occurrence and operate the system economically within the system physical bounds. Practical value. The effectiveness and robustness of the proposed method is tested on the modified IEEE 14-bus test system with multi-objective optimization problem that reflect active power generation cost minimization and stability of the networks. It should be mentioned that active power losses are small in meshed networks relative to the standard network. The meshed networks led to a gain up to 46,214 % from the base case.Вступ. В останні роки системи передачі електроенергії включають в себе більше структур постійного струму; їх вплив на енергосистему змінного струму може стати значним і важливим. Крім того, багатотермінальний постійний струм є сприятливим для інтеграції великих вітрових та сонячних електростанцій з дуже позитивним екологічним ефектом. Новизна запропонованої роботи полягає у впливі вищезазначених сучасних пристроїв на перехідну стабільність, що виявляється цікавим питанням для дослідження. На наш погляд, вони становлять нову проблему та додаткову складність для вивчення динамічної поведінки сучасних електричних систем. Мета. Ми шукали розв’язання задачі перехідної стабільності, обмеженої оптимальним потоком потужності в мережах змінного/постійного струму. Збіжність для забезпечення оптимального потоку енергії була глобально досягнута. Методи. Розв’язання задачі було здійснено в середовищі MATLAB за допомогою ітеративного комбінаторного підходу між оптимізованим обчисленням потоку потужності та динамічним моделюванням. Результати. Новий підхід, що обмежує перехідну стабільність, з урахуванням багатотермінальних систем постійного струму може покращити перехідну стабільність після виникнення непередбачених ситуацій та економічно експлуатувати систему у фізичних межах системи. Практичне значення. Ефективність та надійність запропонованого методу перевіряється на модифікованій тестовій 14-шинній системі IEEE з використанням багатоцільової задачі оптимізації, яка відображає мінімізацію витрат на активну генерацію електроенергії та стабільність мереж

Multi-objective optimal power flow based gray wolf optimization method

Introduction. One of predominant problems in energy systems is the economic operation of electric energy generating systems. In this paper, one a new evolutionary optimization approach, based on the behavior of meta-heuristic called grey wolf optimization is applied to solve the single and multi-objective optimal power flow and emission index problems. Problem. The optimal power flow are non-linear and non-convex very constrained optimization problems. Goal is to minimize an objective function necessary for a best balance between the energy production and its consumption, which is presented as a nonlinear function, taking into account of the equality and inequality constraints. Methodology. The grey wolf optimization algorithm is a nature inspired comprehensive optimization method, used to determine the optimal values of the continuous and discrete control variables. Practical value. The effectiveness and robustness of the proposed method have been examined and tested on the standard IEEE 30-bus test system with multi-objective optimization problem. The results of proposed method have been compared and validated with hose known references published recently. Originality. The results are promising and show the effectiveness and robustness of proposed approach.Вступ. Однією з головних проблем енергетичних системах є економічна експлуатація систем виробництва електроенергії. У цій статті один новий підхід до еволюційної оптимізації, заснований на поведінці метаевристики, яка називається оптимізацією сірого вовка, застосовується для вирішення одно- та багатокритеріальних завдань оптимального потоку потужності та індексу викидів. Проблема. Оптимальний потік потужності - це нелінійні та неопуклі задачі оптимізації з дуже обмеженнями. Метою є мінімізація цільової функції, необхідної для найкращого балансу між виробництвом та споживанням енергії, яка представлена у вигляді нелінійної функції з урахуванням обмежень рівності та нерівності. Методологія. Алгоритм оптимізації сірого вовка - це натхненний природою комплексний метод оптимізації, що використовується для визначення оптимальних значень безперервних і дискретних змінних, що управляють. Практична цінність. Ефективність та надійність запропонованого методу були перевірені та протестовані на стандартній 30-шинній тестовій системі IEEE із завданням багатокритеріальної оптимізації. Результати запропонованого методу були зіставлені та підтверджені нещодавно опублікованими відомими посиланнями. Оригінальність. Результати є багатообіцяючими та показують ефективність та надійність запропонованого підходу.

Effect of growth stages on phenolics content and antioxidant activities of shoots in sweet marjoram (Origanum majorana L.) varieties under salt stress

We investigated the contributions of salinity and development stage on total polyphenols, flavonoids,  condensed tannins contents, phenolic content, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and superoxide  scavenging activities at three phenolic stages: early vegetative stage (EVS), late or prefloral vegetative (LVS) stage and flowering stage (FS). The total phenolic, flavonoids and condensed tannins contents were more  important in the presence and absence of salt at prefloral or building stage than at EVS and FS. In addition, salt stress increased total polyphenol and individual phenolic contents in shoots of Origanum majorana. This  increase was more important in LVS than in EVS and FS. Moreover, the antiradical activity of the shoots (DPPH) decreased with the addition of NaCl. In fact, LVS extracts showed the highest antioxidant properties.  Furthermore, at LVS, marjoram grown at 75 mM showed a higher antiradical ability against DPPH radical and antioxidant activity, compared to EVS and LVS. Data reported here revealed the variation of phenolic  compound contents at different stages of growth of O. majorana, and the possible role of these changes in the response of the plant to salt was also discussed.Key words: Antiradical activity, Origanum majorana, early vegetative stage (EVS), late or prefloral vegetative (LVS) stage and flowering stage (FS), phenolic content

Ethanolic Extract of Algerian Propolis Induced Cell Damage in Staphylococcus aureus: A Promising Alternative as a Natural Bio-Preservative in Food Products

This study describes the antistaphylococcal mechanism of the ethanolic extract of Algerian propolis on Staphylococcus aureus ATCC 25923. To investigate the underlying mechanism of action of the ethanolic extract of propolis, bacteriolysis, bacterial death, leakage of potassium, proteins, nucleic components, and scanning electron microscopic studies were conducted. The results showed that the minimum inhibitory concentration (MIC) of ethanolic extract of propolis against Staphylococcus aureus ATCC 25923 was 39 μg ml–1. The extract displayed significant bactericid activity against S. aureus in a time and concentration dependant manner. Its mode of action was evident from the increase of K+ efflux and nucleotide leakage. These results were confirmed by Scanning Electron Microscopy (SEM) that showed remarkable morphological and ultrastructural changes in S. aureus after exposure to 1MIC and 2MIC concentrations. The overall study contributed to the understanding of the antistaphylococcal mechanism of ethanolic extract of propolis. It emphasizes its potential to be used as an important natural bio-preservatives in food products

A Constrained Fuzzy Knowledge-Based System for the Management of Container Yard Operations

The management of container yard operations is considered by yard operators to be a very challenging task due to the many uncertainties inherent in such operations. The storage of the containers is one of those operations that require proper management for the efficient utilisation of the yard, requiring rapid retrieval time and a minimum number of re-handlings. The main challenge is when containers of a different size, type, or weight need to be stored in a yard that holds a number of pre-existing containers. This challenge becomes even more complex when the date and time for the departure of the containers are unknown, as is the case when the container is collected by a third-party logistics company without any prior notice being given. The aim of this study is to develop a new system for the management of container yard operations that takes into consideration a number of factors and constraints that occur in a real-life situation. One of these factors is the duration of stay for the topmost containers of each stack, when the containers are stored. Because the duration of stay for containers in a yard varies dynamically over time, an ‘ON/OFF’ strategy is proposed to activate/deactivate the duration of stay factor constraint if the length of stay for these containers varies significantly over time. A number of tools and techniques are utilised for developing the proposed system including: discrete event simulation for the modelling of container storage and retrieval operations, a fuzzy know ledge-based model for the stack allocation of containers, and a heuristic algorithm called ‘neighbourhood’ for the container retrieval operation. Results show that by adopting the proposed ‘ON/OFF’ strategy, 5% of the number of re-handlings, 2.5% of the total retrieval time, 6.6% of the total re-handling time and 42% of the average waiting time per truck are reduced

PP2A/B55 and Fcp1 regulate Greatwall and Ensa desphorylation during mitotic exit

Entry into mitosis is triggered by activation of Cdk1 and inactivation of its counteracting phosphatase PP2A/B55. Greatwall kinase inactivates PP2A/B55 via its substrates Ensa and ARPP19. Both Greatwall and Ensa/ARPP19 are regulated by phosphorylation, but the dynamic regulation of Greatwall activity and the phosphatases that control Greatwall kinase and its substrates are poorly understood. To address these questions we applied a combination of mathematical modelling and experiments using phospho-specific antibodies to monitor Greatwall, Ensa/ARPP19 and Cdk substrate phosphorylation during mitotic entry and exit. We demonstrate that PP2A/B55 is required for Gwl dephosphorylation at the essential Cdk site Thr194. Ensa/ARPP19 dephosphorylation is mediated by the RNA Polymerase II carboxy terminal domain phosphatase Fcp1. Surprisingly, neither Fcp1 nor PP2A appear to essential to dephosphorylate the bulk of mitotic Cdk1 substrates following Cdk1 inhibition. Taken together our results suggest a hierarchy of phosphatases coordinating Greatwall, Ensa/ARPP19 and Cdk substrate dephosphorylation during mitotic exit

Differential hypoglycaemic, anorectic, autonomic and emetic effects of the glucagon-like peptide receptor agonist, exendin-4, in the conscious telemetered ferret.

Background: Rodents are incapable of emesis and consequently the emetic potential of glucagon-like peptide-1 receptor (GLP-1R) agonists in studies designed to assess a potential blood glucose lowering action of the compound was missed. Therefore, we investigated if the ferret, a carnivore with demonstrated translation capability in emesis research, would identify the emetic potential of the GLP-1R agonist, exendin-4, and any associated effects on gastric motor function, appetite and cardiovascular homeostasis. Methods: The biological activity of the GLP-1R ligands was investigated in vivo using a glucose tolerance test in pentobarbitone-anesthetised ferrets and in vitro using organ bath studies. Radiotelemetry was used to investigate the effect of exendin-4 on gastric myoelectric activity (GMA) and cardiovascular function in conscious ferrets; behaviour was also simultaneously assessed. Western blot was used to characterize GLP-1R distribution in the gastrointestinal and brain tissues. Results: In anesthetised ferrets, exendin-4 (30 nmol/kg, s.c.) reduced experimentally elevated blood glucose levels by 36.3%, whereas the GLP-1R antagonist, exendin (9–39) (300 nmol/kg, s.c.) antagonised the effect and increased AUC0–120 by 31.0% when injected alone (P < 0.05). In animals with radiotelemetry devices, exendin-4 (100 nmol/kg, s.c.) induced emesis in 1/9 ferrets, but inhibited food intake and decreased heart rate variability (HRV) in all animals (P < 0.05). In the animals not exhibiting emesis, there was no effect on GMA, mean arterial blood pressure, heart rate, or core body temperature. In the ferret exhibiting emesis, there was a shift in the GMA towards bradygastria with a decrease in power, and a concomitant decrease in HRV. Western blot revealed GLP-1R throughout the gastrointestinal tract but exendin-4 (up to 300 nM) and exendin (9–39), failed to contract or relax isolated ferret gut tissues. GLP-1R were found in all major brain regions and the levels were comparable those in the vagus nerve. Conclusions: Peripherally administered exendin-4 reduced blood glucose and inhibited feeding with a low emetic potential similar to that in humans (11% vs 12.8%). A disrupted GMA only occurred in the animal exhibiting emesis raising the possibility that disruption of the GMA may influence the probability of emesis occurring in response to treatment with GLP-1R agonists

Utjecaj uvjeta uzgoja i dodatka soli na sastav eteričnog ulja slatkog mažurana (Origanum majorana) iz Tunisa

O. majorana shoots were investigated for their essential oil (EO) composition. Two experiments were carried out; the first on hydroponic medium in a culture chamber and the second on inert sand in a greenhouse for 20 days. Plants were cultivated for 17 days in hydroponic medium supplemented with NaCl 100 mmol L1. The results showed that the O. majorana hydroponic medium offered higher essential oil yield than that from the greenhouse. The latter increased significantly in yield (by 50 %) under saline constraint while it did not change in the culture chamber. Under greenhouse conditions and in the absence of salt treatment, the major constituents were terpinene-4-ol and trans-sabinene hydrate. However, in the culture chamber, the major volatile components were cis-sabinene hydrate and terpinene-4-ol. In the presence of NaCl, new compounds appeared, such as eicosane, spathulenol, eugenol, and phenol. In addition, in the greenhouse, with or without salt, a very important change of trans-sabinene hydrate concentration in EO occurred, whereas in the culture chamber change appeared in cis-sabinene hydrate content.U radu je opisano ispitivanje sastava eteričnog ulja izdanaka biljke O. majorana. Provedena su dva eksperimenta: prvi na hidroponom mediju u komorama za uzgoj, a drugi na inertnom pijesku u stakleniku tijekom 20 dana. Biljke su uzgajane 17 dana u hidroponom mediju u koji je dodan NaCl 100 mmol L1. Rezultati ukazuju na to da hidroponi medij O. majorana osigurava veće prinose eteričnog ulja nego staklenik. U stakleniku se prinos ulja značajno povećao dodavanjem 50 % soli dok u uzgoju u uzgojnoj komori nije bilo promjene. U uvjetima u stakleniku i u odsutnosti soli, najvažniji sastojci ulja bili su terpinen-4-ol i trans-sabinen hidrat, dok su u uvjetima uzgojne komore najvažnije hlapljive komponente bile cis-sabinen hidrat i terpinen-4-ol. U prisutnosti NaCl-a, pojavili su se novi sastojci, kao što su eikozan, spatulenol, eugenol i fenol. Dodatno je uz stakleničke uvjete, sa i bez soli, došlo do važne promjene u količini trans-sabinen hidrata u eteričnom ulju, dok se u komorama promijenio sadržaj cis-sabinen hidrata