Orta gerilim şebekelerinde toprak arızası için koruma karardestek sistemi geliştirilmesi
Devoloping protection decision support system for earth faults in medium voltage networks
- Tez No: 843042
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET HAKAN HOCAOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
Tek faz toprak arızaları sırasında, arızanın olmadığı bölgede bulunan toprak koruma röleleri kapasitif şarj akımlardan dolayı hatalı açma sinyali üretmektedir. Etkin topraklanmamış dağıtım şebekelerinde yeraltı kablosu kullanımının agresif bir şekilde artması ile hatalı açma sayısı artmaktadır. Hatalı açma yük kayıplarına, maddi kayıplara sebep olmaktadır. Hatta, güvenirlik endekslerinin olumsuz etkilenmesine de yol açmaktadır. Literatürde kapasitif akım temelli hatalı açma olarak bilinen bu problemin giderilmesi noktasında seçilen koruma türünün ve röle ayarlarının şebeke topolojisine uyumlu olarak optimize edilmesi gereklidir. Böylece seçici koruma koordinasyonu sağlanabilir. Koruma rölelerinin ayarlarının optimize edilmesi çok sayıda kısıt içeren optimizasyon yaklaşımı ile gerçekleşmektedir. Etkin topraklanmış şebekelerde yüksek genlikli arıza akımı sadece arızalı bölgede görülmektedir. Bu sebeple, literatürde toprak arızaları için geliştirilen optimizasyon çalışmaları optimal röle ayarları yardımıyla röle çalışma süresinin minimize edilmesini hedeflenmektedir. Böylece yüksek genlikli arıza akımının şebeke elemanları üzerindeki ısıl stresi minimize edilir. Etkin topraklanmamış şebekelerde ise daha düşük genlikli arıza akımları görülmektedir. Ayrıca faz toprak kapasiteleri üzerinden devresini tamamlayan kapasitif şarj akımları arıza bölgesi dışındaki rölelerin hatalı şekilde açma sinyali üretmesine de sebep olmaktadır. Etkin topraklanmamış şebekelerde toprak rölesinin çalışma süresi sabittir. Bu nedenle seçici koruma koordinasyonunun sağlanması için röle çalışma süresinin minimize edilmesinden ziyade çalışması gereken röle sayısının minimize edilmesi gerekmektedir. Bu tezde etkin topraklanmamış şebekeler için çalışan röle sayısını minimize eden yeni optimizasyon yaklaşımları önerilmiştir. Önerilen yaklaşımlarda yönlü toprak koruma için genlik, yönsüz toprak koruma için genlik ve açı, ilave koruma yöntemi için ise negatif sıra genlik ayarları optimize edilmiştir. Bu üç koruma türü bir paket haline getirilerek Koruma Karar Destek Sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen sistemin etkinliği farklı iki radyal dağıtım şebekesi üzerinde çeşitli durum senaryoları için incelenmiştir. Koruma Karar Destek Sistemi kullanımı ile radyal dağıtım şebekelerinde kapasitif akım temelli hatalı açma problemi giderilmiştir.
Özet (Çeviri)
During single-phase earth faults earth fault protection relays located in the area where there is no fault generate false tripping signals due to capacitive charging currents. Aggressive usage of underground cables in non-effectively earthed distribution networks causes an increasing number of false trips. False tripping causes additional loss of load and financial losses. Further, false tripping negatively impacts the reliability indices. To eliminate this problem, known in the literature as capacitive current-based false tripping, the selected protection type and earth fault relay settings must be optimized in accordance with the network topology. Thus, selective protection coordination can be achieved. Optimizing the settings of protection relays is carried out with a highly constrained optimization approach. In effectively earthed networks, a high magnitude of fault current only appears in the faulted area. For this reason, optimization studies developed for earth faults in the literature aim to minimize relay total operating time with the help of optimal relay settings. Thus, the thermal stresses of high-magnitude fault current on the network are minimized. In non-effectively earthed networks, fault currents with lower magnitudes are observed. In addition, capacitive charging currents completing the circuit through phase-ground capacities cause fault currents to be seen outside the fault zone. Non-effectively earthed networks are protected by definite time relay characteristics. Therefore, rather than minimizing relay operating time, the number of relays that need to operate should be minimized to ensure selective protection coordination. In this thesis, novel optimization formulations that minimize the number of operating relays for non-effectively earthed networks are proposed. With the optimization formulas, magnitude settings for non-directional earth fault protection, magnitude and angle for directional earth fault protection, and negative sequence magnitude settings for the additional earth protection method are optimized. These three types of protection stages form a package, obtaining the Protection Decision Support System. The effectiveness of the proposed optimization approach was examined for different case scenarios on two different radial distribution networks. With the usage of Protection Decision Support System, the problem of capacitive current-based false tripping in radial distribution networks has been resolved.
Benzer Tezler
- O.G. şebeke arızası korumalarında PLC ile uzaktan kumanda ve kontrol
In the protection of my network faults remote command and control with PLC
NAZLI ÇITAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MEHMET CEBECİ
- Mobil trafo merkezi tasarımı ve kısa devre analizi
Designing and short circuit analysis of mobilesubstation
ÇAĞIN ÖZÇİVİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN ZOBİ KARATEKİN
- Loop type DC micro-grid protection
Alçak gerilim halka tipi DC mikro şebekeler için koruma şeması
EMAN NAZUM ABDALAZIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Convolutional neural network based partial discharge pattern classification of medium voltage cable terminations
Orta gerilim kablo başlıklarında evrişimli sinir ağları ile kısmi boşalma örüntü sınıflandırılması
HALİL İBRAHİM ÜÇKOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR
- Orta gerilim şebekelerinde kısa süreli gerilim değişimlerinin topraklama metodlarına bağlı incelenmesi
Investigation into effects of neutral grounding methods on short duration voltage variations in medium voltage networks
ÖZGÜR KARACASU
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
EnerjiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. M. HAKAN HOCAOĞLU