Abstract
This paper presents an Enhanced Cuckoo Search Algorithm (ECSA) to optimally place and size Distributed Generation (DG) in radial distribution systems to minimize real power loss within operating constraints. The proposed ECSA has exponentially decaying adaptive Lévy flights, constraint-aware solution repair with dynamic penalty coefficients, and diversity-directed stochastic replacement to enhance search robustness and convergence speed. It was tested with 30 independent runs on the IEEE 33-bus, IEEE 69-bus, and a practical Nigerian 32-bus distribution network. The simulations show that the ECSA lowers the active power loss of the IEEE 33-bus system from 201.58 kW to 102.75 kW (49.03%), and the IEEE 69-bus system from 224.60 kW to 81.59 kW (61.67%), both statistically significant at p> 0.01. For the 32-bus network of Imalefalafia, losses were reduced from 95.07 kW to 14.78 kW (84.45%), and the minimum voltage was increased from 0.9524 p.u. to 0.9821 p.u. For all test systems, the proposed ECSA consistently outperformed fifteen benchmark metaheuristic algorithms in convergence speed, solution quality, and strength, making it useful for DG planning applications.
Keywords
Distributed Generation
Distribution Networks
Enhanced Cuckoo Search Algorithm
Metaheuristic Optimization
Power loss minimization
Voltage Profile Improvement
Abstract
تقدم هذه الورقة البحثية خوارزمية بحث الوقواق المحسّنة (ECSA) لتحديد الموقع الأمثل وحجم وحدات التوليد الموزعة (DG) في أنظمة التوزيع الشعاعية، بهدف تقليل فقد الطاقة الفعالة ضمن قيود التشغيل. تتميز خوارزمية ECSA المقترحة برحلات ليفي التكيفية المتضائلة أُسّيًا، وإصلاح الحلول مع مراعاة القيود باستخدام معاملات جزاء ديناميكية، واستبدال عشوائي موجه بالتنوع لتعزيز متانة البحث وسرعة التقارب. وقد تم اختبارها من خلال 30 عملية تشغيل مستقلة على شبكة توزيع IEEE ذات 33 عقدة، وشبكة IEEE ذات 69 عقدة، وشبكة توزيع نيجيرية عملية ذات 32 عقدة. أظهرت المحاكاة أن خوارزمية ECSA تُخفّض فقد الطاقة الفعّالة في نظام IEEE ذي 33 عقدة من 201.58 كيلوواط إلى 102.75 كيلوواط (49.03%)، وفي نظام IEEE ذي 69 عقدة من 224.60 كيلوواط إلى 81.59 كيلوواط (61.67%)، وكلا النتيجتين ذو دلالة إحصائية عند مستوى p> 0.01. أما بالنسبة لشبكة إيماليفالافيا ذات 32 عقدة، فقد انخفضت الخسائر من 95.07 كيلوواط إلى 14.78 كيلوواط (84.45%)، وارتفع الحد الأدنى للجهد من 0.9524 وحدة نسبية إلى 0.9821 وحدة نسبية. في جميع أنظمة الاختبار، تفوّقت خوارزمية ECSA المقترحة باستمرار على خمس عشرة خوارزمية مرجعية من حيث سرعة التقارب وجودة الحل وقوته، مما يجعلها مفيدة لتطبيقات تخطيط وحدات التوليد الموزعة.