Geri Dön

Multy-agent approach to adaptive protection of microgrid

Mikro şebeke korumasına malti-agent yaklaşımı

PDF İndir

  1. Tez No: 467266
  2. Yazar: MATIN JAMALIYAN DARYANI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER USTA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

Yenilenebilir enerji kaynaklarının daha verimli ve daha erişilebilir hale gelmesiyle birlikte birçok birey veya kurum kendi elektrik enerjilerini üretmeye başlamıştır. Ayrıca, merkezden uzak küçük yerleşim birimlerine yüksek güçlü merkezi santrallerde üretilen elektrik enerjisini iletmek masraflı bir işlemdir. Bu temel sebepler mikroşebeke kavramının ortaya çıkmasını sağlamışlardır. Mikroşebekelerin amacı aynı şehir şebeke sistemlerinde olduğu gibi elektrik üretmek ve üretilen elektriği civardaki yüklere iletmektir. Ancak, mikroşebekeler boyutları bakımından daha küçüktür, ayrıca bir çok dağıtık üretim kaynağı içermektedirler. Bu dağıtık üretim kaynakları güneş panelleri, rüzgar türbinleri, biyogaz tesisleri, çeşitli enerji depolama üniteleri gibi genellikle düşük güçlü kaynaklar olmaktadır. Mikroşebekeler sadece mikro generatör olarak adlandırılan bu düşük güçlü dağıtık üretim kaynakları ve çeşitli yükler ile işletilebilirler veya bir ana şebekeye bağlı olarak çalışabilirler. Şebekeye bağlı çalışma durumunda mikroşebekede üretilen fazla enerjiyi ana şebekeye aktarırlar, eğer yerel kaynaklarda üretilen enerji bölgedeki yükler için yetersiz kalıyorsa ana şebekeden enerji alırlar. Herhangi bir arıza durumunda veya istemli olarak, mikroşebekenin ana şebekeyle olan bağlantısı kesilebilir, böylece mikroşebeke güç adası modunda çalışmaya başlar. Mikroşebekeler gerekli koruma ve kontrol sistemlerine sahiplerse ada durumunda çalışmaları bir sorun teşkil etmez aksi halde sistem düzgün şekilde çalışmayacak, frekans ve gerilimde büyük değişimler meydana gelecektir. Mikroşebekeler genellikle birden fazla kaynak içerdikleri, yenilebilir enerji kaynakları gibi oldukça değişken güç üreten kaynaklar barındırdıkları, şebekeye bağlı ve güç adası modunda olmak üzere farklı çalışma durumlarına sahip oldukları için güç akışı da buna bağlı olarak büyük değişimler gösterebilmektedir. Bu sebeple mikroşebekelerin kontrolü ve koruması radyal yapıya sahip geleneksel şebekelere nazaran daha zordur. Günümüzde sıklıkla karşılaştığımız geleneksel yönlü aşırı akım koruması birçok büyük sistemi başarıyla korumak için yeterli olabilmektedir. Bu koruma sisteminde kullanılan röleler akımın genliğine bakarak arızayı tespit eder, akımın yön bilgisi de arızanın koruma bölgesinde olup olmadığını tespit etmesine yardımcı olur. Eğer örnek sistemde olduğu gibi ters zamanlı röleler kullanılırsa rölelerin zaman gecikmeleri de akımın genliğine bağlı olarak değişecek şekilde ayarlanabilir. Bu tip rölelerin koordinasyonu için ardışık röleler arasında zaman aralıkları kullanılır. Rölenin arızayı algılama alt sınırının belirlenmesi ve zaman aralıklarının uygulanması için rölenin ayar değerleri olan Ip ve TMS uygun şekilde ayarlanır. Birbirleri arasında veya merkezi bir kontrol ünitesiyle haberleşme hattına sahip olmayan bu rölelerin ayarlarının bir kez ayarlandıktan sonra tekrar değişmesi sadece manuel olarak mümkündür, bu işlem otomatik olarak gerçekleşemez. Bu sebeple bu koruma şeklinin, şebekedeki yük akışının sıklıkla değiştiği durumlarda kullanılması oldukça güçtür. Yük akımının sıklıkla değiştiği durumlar için bu değişimlere uyum sağlayabilen bir koruma sisteminin kullanılması gerekmektedir. Bu koruma sistemi de adaptif koruma sistemi olarak adlandırılır. Adaptif koruma şebedeki akım bilgilerini ve kesicilerin durumlarını kontrol eder, değişiklik tespit edilmesi durumunda yük akışını tekrar hesaplar ve röle ayarlarını buna bağlı olarak değiştirir. Adaptif koruma sisteminin uygulanması için rölelerin bir ana merkezle haberleşmesi zorunluluğu bulunmaktadır, aksi halde hesaplamalar değişimlerden sonra tekrar yapılarak rölelere aktarılamaz. Ayrıca arızanın her an gerçekleşebilme ihtimaline karşı haberleşmenin oldukça hızlı olması gerekmektedir. Böyle geniş ve hızlı bir haberleşme ağını kurduktan sonra entegre korumanın uygulanması klasik koruma metodlarına göre daha kolay ve hızlı olur. Entegre koruma sistemi aynı baraya bağlı kesicilerin bir entegre röle tarafından kontrol edildiği ve bütün entegre rölelerin bir merkezle haberleşerek çalıştığı bir sistemdir. Bu sistemin daha hızlı olması istenirse entegre rölelerin birbirleriyle haberleşmesi de sağlanabilir. Bu durumda entegre röleler kendi baralarından aldıkları ölçümleri ve diğer entegre rölelerin ölçümlerini karşılaştırarak arızayı ve arızanın yerini kısa sürede tespit edebilirler. Bu sistemde röle koordinasyonu için fazladan bir ayara ihtiyaç duyulmaz. Bütün bunlar dikkate alındığında, mikroşebekeler için adaptif-entegre bir koruma sisteminin yönlü aşırı akım röleleriyle oluşturulmuş geleneksel bir sisteme göre korumanın seçiciliği ve güvenilirliği açısından daha avantajlı olduğu söylenebilir. Ancak, merkezi bir kontrol ünitesine bağlı haberleşme özelliğine sahip bir koruma sistemi yönlü aşırı akım röleleriyle oluşturulmuş geleneksel bir sisteminden daha karmaşıktır. Bu sebeple, mikroşebekeleri korumak amacıyla adaptif-entegre bir koruma sisteminin tercih edilmesinin daha uygun olacağının gösterilmesi gerekmektedir. Karşılaştımanın yapılabilmesi amacıyla örnek bir mikroşebeke modellenmiş ve bu şebekede her iki koruma sistemi de uygulanmıştır. Örnek mikroşebeke normal durumda şebekeye bağlı olarak çalışmaktadır, ayrıca güç adası modunda da çalışabilmektedir. Aslına uygun bir örnek teşkil etmesi için güneş enerjisi santrali, rüzgar türbini ve biyogaz tesisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları ve çeşitli güçlerde yüklerden oluşturulmuştur. Örnek sistemin normal çalışma durumu maksimum yükte çalışma olarak belirlenmiş ve koruma sistemlerinin ilk ayarları bu duruma göre yapılmıştır. Geleneksel koruma sisteminde bu ayarlar her durum için sabit kalırken adaptif-entegre koruma sistemi farklı durumlara göre rölelerin akım ayar değerlerini (Ip) belirli bir algoritma yardımıyla değiştirmektedir. Koruma sistemlerinin karşılaştırılması için dört farklı durum belirlenmiştir. Bu durumlar normal çalışma, bir kısım yüklerin devreden çıkarılması, yerel kaynaklardan birinin devreden çıkarılması ve güç adası modunda çalışma durumlarıdır. Bütün bu durumlar için 1 numaralı hatta 3 faz, faz faz, faz faz toprak ve tek faz toprak arızaları gerçekleştirilmiştir. Yönlü aşırı akım röleleri ile uygulanan geleneksel korumanın koordinasyonu, arızanın gerçekleştiği hattın iki ucundaki rölelerin yedek korumayı sağlayan diğer hatlardaki rölelerden daha önce kesicilere açma sinyali göndermesi esasına dayanır. Bu durumda hatalı açma sinyallerini önlemek için sistemdeki ekipmanların özelliklerine bağlı olarak yedek koruma ile birincil koruma arasında belirli bir zaman aralığı bulunması gerekir. Örnek sistemde bu zaman aralığı 300 - 350 ms olarak belirlenmiştir. Adaptif-entegre koruma sisteminde ise hatların korunması, akım yönlerinin karşılaştırılması prensibine dayanmaktadır. Bu durumda arızayı tespit eden entegre aşırı akım rölesi komşu röle'lerle haberleşerek yön sorgulaması yapar. Her iki EAR tarafından da hattın ortasına doğru akan akım tespit edilirse arıza da tespit edilmiş olacaktır. Normal çalışma ve bir kısım yüklerin devreden çıkarılması durumlarında her iki koruma sistemi de beklendiği üzere doğru bir biçimde çalışmıştır. Sistemde değişiklik olmasına rağmen ikinci durumda da Yönlü aşırı akım röleleri ile geleneksel korumanın doğru biçimde çalışmasının sebebi, yüklerin devreden çıkarılmasının arıza durumunda akan akım üzerindeki sınırlı etkisidir. Ancak, yerel kaynaklardan birinin devreden çıkarılması ve güç adası modunda çalışma durumlarında Yönlü aşırı akım röleleri kullanılarak oluşturulan sistem seçicilik ve güvenilirlik konusunda başarısız olmuştur. Adaptif-entegre koruma sistemi ise her iki durumda da başarılı bir şekilde çalışmaya devam etmiştir. Sonuç olarak, mikroşebekelerde adaptif-entegre koruma sisteminin Yönlü aşırı akım röleleri ile oluşturulan geleneksel koruma sisteminden daha başarılı bir koruma sağladığı bu çalışmayla beraber gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

Protection system has great effect on the operation of power system and also protective devices have important role in this way so, protective devices (relays) coordination is essential for proper designing of power systems. The objective of this thesis is to design a multi-agent based adaptive protection system for microgrid and analyze the performance coordination of power system (microgrid) after any changes in microgrid configuration, like change in connection status of DGs and PCC and more over maintain this coordination for post-fault conditions. Currently distributed generation (DG) become more attractive for its owners and distribution utilities because it has different advantage for both sides. We can classify the advantages of DGs to engineering and economic advantages. But the presence of DGs in power system can affect protection system performance. The level of short-circuit current would be altered by the coordination of microgrid and connection status of DGs. Therefore, protection system may act wrongly if the fault current, That flowing through relays is altered and this challenge can cause large damages to microgrid and the reliability will decrease. So many researches have been done over the past decades to address a proper solution to this issue and improve the reliability of DGs embedded microgrid. The technology gives great advantages for large and complex power system via radio communication. Difference intelligent techniques are applied for analyze of power system like neural network, fuzzy logic, knowledge-based system and etc. A multi-agent approach to adaptive protection system of microgrid proposed in this thesis. The proposed multi-agent system comprise of relay agents, DG agents, current transformers and voltage transformers agents, circuit Breacker agents, PCC agent and a central controller unit as master agent. Every relay agents has adequate intelligence to coordinate their self with each other in the decentralized manner after any reconfigurations in microgrid topology. The relay settings are not only important parameters for proper coordination. Every relay need to have communication with other relays and stablished DGs and PCC and also has communication with central controller in order to obtain proper coordination of protection system. The performance and the validity of proposed multi-agent based protection system is demonstrated by applying the system to matlab sim power program. The result indicate that the multi-agent system is proper and feasible approach for protection system of microgrid. By adaption of multi-agent system to microgrid protection system different abilities like self-checking, self-correction and decreased response time of the system are achieved. All in all, the improvement in the performance of the adaptive protection system by adding multi-agent system to it, is obvious.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    603313

    A reinforcement learning approach for adaptive dispatching rule acquisition for automated guided vehicles

    Otomatik yönlendirmeli araçlara takviyeli öğrenme yaklaşımı ile adaptif dağıtım kuralları kazandırılması

    YASEMİN AYLİN AKTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖNENÇ YÜCEL

    PROF. DR. FİKRET ÜMİT BİLGE

  2. Tez No

    672532

    Etmen tabanlı bir anlamsal süreç çalışma ortamının geliştirilmesi

    Development of an agent-based semantic business process management framework

    HÜSEYİN KIR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAKUHİ NADİA ERDOĞAN

  3. Tez No

    166672

    Lojistik sistemlerin yapay sinir ağları ile modellenmesi, gerçeklenmesi ve kontrolü

    Modeling, implementation and control of logistics systems using artificial neural networks

    MURAT ERMİŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. FÜSUN ÜLENGİL

  4. Tez No

    486591

    Termoakustik görüntüleme için silindirik doku modelinde çoklu kaynak ile elektromanyetik odaklama kontrolü

    Multi-source electromagnetic focusing control for thermoacoustic imaging in cylindrical tissue model

    BETÜL SAMANCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KARAMAN

  5. Tez No

    825906

    Practical coordination of multi-vehicle systems in formation

    Formasyon içinde çoklu araç sistemlerinin pratik koordinasyonu

    İSMAİL BAYEZİT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Makine MühendisliğiUniversity of Waterloo

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BARIS FIDAN

Geri Dön