Geri Dön

Optimized and coordinated voltage regulation in electrical distribution systems with distributed generators

Dağıtık üretım birimlerine sahip elektrik dağıtım şebekelerinde en iyilenmiş ve eş güdümlü gerilim regülasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 445053
  2. Yazar: VAHID ASGHARIAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 126

Özet

İletim sistemi gerilim seviyesi dağıtım merkezi transformatörleri ile daha düşük gerilim seviyelerine dönüştürülür. Birincil dağıtım sistemi dağıtım merkezleri ile dağıtım transformatörleri(34.5/0.4 kV) arasındaki güç ağıdır. Modern dağıtım sistemleri, dağıtım merkezinin primer devresinin çıkişindan başlar va müşteri terefinde sekonder servise sisteminede biter. Dağıtım sistemleri bir çok müşteriye hizmet vermektedir. Kullanılan gerilim standart şebeke uygulamalarına, mesafeye ve bağlı bulunan yük sayısına göre 2,300V ile 35,000V arasında değişiklik gösterir ve kısa mesafe için uygundur. Dağıtık üretim birimleri, büyük santrallere alternatif olarak doğrudan dağıtım ağına bağlı olan ve yenilenebilir enerji kaynaklarını güç sistemine entegre eden nispeten küçük santrallerdir. DG'lerin bir çok avantajı olmasına karşın, dağıtım sistemleri üzerinde ciddi etkileri vardır. Alışılagelen güç sistemleri, birincil merkezin tek güç kaynağı olduğu ve tek yönlü güç akışının olduğu dağıtım ağlarından meydana gelmektedir. Bu sistemlerde, gerilim radial ağların veya fiderlerin sonuna doğru yüklerden oluşan gerilim düşüşü sebebiyle azalabilir. Ancak, DG'nin dağıtım sistemine entegre edilmesi güç sistemleri koruma sistemini azaltan ters yük akışı yaratır. Ayrıca, DG'nin bağlı olduğu noktada gerilim seviyesi artarak fiderin gerilim profilinde değişikliğe yol açar. Rüzger türbinleri gibi yenilenebilir dağıtım sistemi kaynağının güç sistemine olan etkisi bu duruma verilebilecek spesifik bir örnektir. Endüksiyon jeneratörü tabanlı çalışan türbinler reaktif güç kompanzasyonu gerektirir. Genellikle kapasitör kurumları ile dengeli olsa da, karmaşık bir sistem içerisinde bir diğer husus, DG entegrasyonu planlaması boyunca değerlendirilmeli ve temsil edilmelidir. DG'lerin varlığı özellikle gerilim dalgalanmalarının ve kesintilerin sık meydana geldiği kırsal kesimlerde sağladığı fayda ile gerilim profilini iyileştirir. Büyük boyutlandırma ve uygun olmayan konumlandırma gibi durumlara bağlı istenmeyen gerilim profillerine neden olarak sisteme aşırı akım enjekte edilebilme olasılığı da vardır. Sistemin gerilim kararlığı temel olarak gerilim profillerine dayanmaktadır ve güvenilir bir şebeke işletimi için güç sistemlerinin her zaman kararlı olması çok önemlidir. DG'lerin varlığı dağıtım sisteminin kararlılığını iyileştirebilir yada kötüleştirebilir. Bu nedenle DG'nin boyutunu ve konumunu doğru seçmek esastır. Bu nedenle, DG'lerin gerilim regülasyonu üzerindeki etkisi ile ilgili araştırmalara ihtiyaç vardır. Güç kalitesi ile ilgili problemler eskiden beri süregelmekle beraber, son yıllarda tüketicilerin bu konudaki taleplerinin artmasının bir sonucu olarak güç kalitesi sorunları ve çözüm yolları çok daha fazla tartışılmaya başlanmıştır. Bu durum, güç kalitesi için eskiye göre daha üst düzey kalite standartlarının ve katı sınırların ortaya çıkmasını sağlamıştır. Yükün voltaj seviyesi üretim barasındaki voltaj, hatlardaki gerilim düşümü, trafonun kademesi ve dağıtım şebekesindeki gerilim düşümü tarafından belirlenir. Bu anlamda en zayıf baraya yapılan reaktif güç desteği gerilim seviyelerinin iyileştirilmesine yardımcı olur. Statik Var Kompanzatörü normalde şebeke geriliminin uzun süre değişimine sebep olabilecek istenmeyen durumlarda hızlı tepki veren, dinamik reaktif güç kompanzasyonu sağlayan sistemidir. Bu tez çalışmasında, kapasitörler ve statik VAr sistemleri gibi diğer kompanzasyon cihazlarının bulunduğu dağıtım şebekelerinde, yenilenebilir dağıtık üretim birimlerinin optimum boyutlandırılması ve yerleştirilmesi için çeşitli optimizasyon yöntemleri test edilmiş, önerilmiş ve geliştirilmiştir. Ele alınan problem, birtakım kısıtlar altında çok amaçlı bir optimizasyon problemi olarak formüle edilmiş ve önerilen algoritmalarla çözülmüştür. Uygulanan optimizasyon yöntemlerinde, şebeke güç kayıpları en az seviyelerde tutulurken, sistemdeki bara gerilimlerinin arzu edilen anma değerlerinden sapmalarının en aza indirilmesi başlıca amaç olarak benimsenmiştir. Parçacık sürü optimizasyonu (PSO) ve öğretim ve öğrenme tabanlı optimizasyon (TLBO) olmak üzere ele alınan iki sezgisel yöntem, iki amaç fonksiyonun birleştirilmesi ile elde edilen bir tek amaç fonksiyonun kullanılması ile optimizasyon problemine uygulanmıştır. Ağırlıklı toplam yaklaşımı ile, çok amaçlı optimizasyon problemi, sezgisel yöntemlerle çözülmek üzere, tek amaçlı bir probleme dönüştürülmüştür. Ayrıca problemin çözümü, çok amaçlı klasik optimizasyon yöntemi olarak, hedefe ulaşma (goal attainment) metodu ile aranmıştır. Öte yandan, çok amaçlı optimizasyon problemi, amaç fonksiyonları birleştirilmeksizin, baskın olmayanları sıralayan genetik algoritma II (non-dominated sorting genetic algoritm II) ile de doğrudan çözülmüştür. Önerilen yöntemlerin performanslarını değerlendirmek için bir IEEE 34 baralı test sistemi, MATLAB ortamında oluşturulmuştur. Sisteme entegre edilen dağıtık üretim birimlerinin, kapasitörlerin ve statik VAr sistemlerinin sağlayabilecekleri reaktif güç miktarları gibi işletim kısıtları tüm hesaplamalarda dikkate alınırken, dağıtım sistemi yük akışı hesaplamalarında doğrudan yük akışı yöntemi kullanılmıştır. Uygulanan yöntemlerin performansını değerlendirmek için bir kaç örnek durum çalışması geliştirilmiştir. Bir örnek durum çalışmasında, şebeke gerilim profilini düzenlemek ve toplam güç kaybını en aza indirmek üzere, test sisteminin belirli bir barasına bağlı dağıtık üretim biriminin optimal reaktif güç üretimi ve şebekeye bağlanacak kapasitör ve statik VAr sistemlerinin optimal yeri ve boyutu hesaplanmıştır. Başka bir örnek durum çalışmasında, fotovoltaik ve rüzgar türbini olmak üzere, farklı baralara bağlı iki çeşit dağıtık üretim birimi test sistemine entegre edilmiştir. Son bir durum çalışması olarak, güç kayıplarını en aza indirmek ve bara gerilimlerini düzenlemek için, sistemde hali hazırda tesis edilmiş dağıtım üretim birimi, kapasitör ve statik VAr sistemine ilişkin reaktif güç optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Yukarıdaki durum çalışmalarının tümünde, test sistemini ana şebekeye bağlayan transformatörün kademe değiştiricisi pozisyonunun, şebeke gerilim profili üzerine, ve aynı zamanda, kapasitör ve statik VAr sisteminin optimal boyutu ve yeri üzerine etkileri, ayrıca incelenmiştir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, various optimization methods for optimum sizing and allocation of renewable distributed generators (DGs) in the presence of other compensation devices such as capacitors and SVCs in distribution networks have been proposed, developed, and tested. The overall problem is formulated as a multi-objective optimization problem under several constraints and solved by the proposed algorithms. In the optimization methods applied, the main objective is to minimize the deviations of the system bus voltages from their desired nominal values, while the power loss in the network is also kept minimum. Two heuristic methods, particle swarm optimization and teaching learning based optimization, have been applied to the optimization problem using a single objective function obtained by aggregating the two objective functions. Using a weighted sum approach, multi-objective optimization problem is converted to a single objective problem to be solved by the heuristic methods. The solution to the problem has also been sought using the goal attainment method as a classical multi-objective optimization method. On the other hand, the optimization problem is also solved directly by the non-dominated sorting genetic algorithm preserving the number of the multi-objective functions. An IEEE 34 bus test system has been developed in the MATLAB® environment to investigate the performance of the proposed methods. A direct power flow method has been employed for the power flow calculations in the distribution system, while the operational constraints such as limits on the reactive power capabilities of DGs, capacitors and SVCs to be integrated in the system are taken into account in all computations. Several case studies are developed to assess the performace of the methods applied. In one of the case studies, the optimal reactive power generation of a DG connected to a specific bus of the test system is calculated, whereas the optimal sizes and locations of a capacitor and a SVC connected to the network are found such that the voltage profile in the network is regulated while the total power loss is minimized. In another case study, two different types of DGs, a photovoltaic and a wind turbine connected to different buses, are assumed in the test system. As a final case study, the reactive power optimization of the already installed system components, including a single DG, capacitor and SVC, is carried out to minimize the system power loss and to regulate the bus voltages. In all of the case studies above, the effects of the optimal tap changer position of the main transformer, which connects the test system to the main grid, on the network voltage profile, as well as on the optimal sizes and the locations of capacitor and SVC are also investigated.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    878531

    Optimal distributed control for power sharing in ac microgrids

    Ac mikroşebekelerde güç paylaşımı için optimal dağıtık kontrol

    MOHAMMED QASIM TAHA TAHA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş Üniversitesi

    Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEFER KURNAZ

  2. Tez No

    507225

    An optimal generation dispatch for a reliable and environment friendly microgrid using multi-objective optimization

    Güvenilir ve çevre dostu bir mikro şebeke için çok amaçlı optimizasyon tabanlı optimum üretim dağıtımı

    IKRAMUL HASAN SOHEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ

  3. Tez No

    904411

    Elektrikli araçların kullanımına yönelik yük tahmini ve karar destek sistemi

    Load forecasting and decision support system for electric vehicles use

    HATİCE MENEKŞE KÖSEMEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. ORHAN TORKUL

  4. Tez No

    418293

    Polymer white light emitting diodes applications of benzotriazole and fluorene derivatives

    Benzotriazol ve floren türevleri içeren polimerlerin beyaz ışık yayan diyot uygulamaları

    GÜLER KOÇAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ ÇIRPAN

  5. Tez No

    808476

    Kuzeybatı Anadolu güç sisteminde yenilenebilir enerji kaynaklarının gerilim kararlılığına etkileri

    The effects of renewable energy sources on voltage stability in Northwest Anatolia power system

    RUKİYE B.AYMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALİ YALÇIN

Geri Dön