Lineer olmayan dengesiz yükler içeren enerji sistemlerinde üç fazlı harmonik yük akışı analizi ve simülasyonu
Three-phase harmonic load flow analysis and simulation of energy systems including unbalanced nonlinear loads
- Tez No: 93696
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CELAL KOCATEPE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Harmonikler, dengesiz yük akışı, dengesiz güç sistemi, distorsiyon, nonlineer yük, yazılım. xi, Harmonics, unbalanced load flow, unbalanced power system, distortion, nonlinear load, software. xn
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 258
Özet
ÖZET Enerji sistemlerinde gerilim-akım karakteristiği lineer olmayan elemanlar sebebiyle gerilim ve akımın dalga şekli bozularak sinüs formundan uzaklaşmaktadır. Fourier analizi yardımıyla, bozulmuş dalga biçimleri, temel frekans bileşeni ve frekansı temel frekansın tam katlarına denk olan harmonik bileşenleri cinsinden ifade edilebilir. Harmonikler sinusoidal dalga biçiminin bozulması ile ortaya çıkar. Enerji sistemlerinde doğrultucular, eviriciler, ark fırınları, HVDC sistemleri, statik VAR sistemleri... tipik harmonik kaynağı örnekleridir. Harmonik distorsiyonunun enerji sistemleri üzerindeki etkileri ise ek kayıplar, rezonans olayları, dielektrik zorlanması, ölçme, koruma ve kontrol sistemlerinin hatalı çalışması vb. şeklinde özetlenebilir. Bu etkileri araştırmak ve harmonikleri süzmek için gerekli filtre sistemlerinin tasarımını gerçekleştirmek için kullanılacak veriler harmonik yük akışı analizi ile elde edilebilir. Üç fazlı güç sisteminin dengesiz olması halinde, güç sistem elemanları üç fazlı olarak modellenmeli ve harmonik analizi üç fazlı dengesiz harmonik yük akışı ile yapılmalıdır. Bu tez çalışmasında üç fazlı güç sistemi elemanları faz koordinatları ile harmonik bağımlı olarak modellenmiş ve“üç fazlı dengesiz harmonik yük akışı analizi”gerçekleştirilmiştir. Bu analizde, Newton-Raphson yöntemine dayalı, dengesiz sistemler için üç fazlı yük akışı analizi ile dengeli sistemler için yine Newton-Raphson yöntemine dayalı harmonik yük akışı tekniğinin sentezinden yararlanılmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde bu konu ile ilgili önceki çalışmalar açıklanmış, yapılan çalışma kısaca tanıtılmıştır. İkinci bölümde, harmonik analizi ile ilgili olarak Fourier katsayılarının bulunmasına yönelik yöntemler tanıtıldıktan sonra güç sistemlerindeki sinusoidal olmayan elektriksel büyüklükler ile ilgili tanımlar ve bağıntılar verilmiştir. Üçüncü bölümde ise harmonik kaynaklan ve harmoniklerin güç sistemi üzerindeki etkileri hakkında bilgi verilmiş, üç fazlı güç sistemi elemanlarının faz koordinatları ile harmonik bağımlı olarak üç fazlı modellenmesi açıklanmıştır. Dördüncü bölümde, dengeli sistemler için bilinen geleneksel yük akışı algoritması ile üç fazlı dengesiz sistemler için üç fazlı yük akışı algoritması, ilgili bağıntılar çıkarılarak açıklanmıştır. Beşinci bölümde, üç fazlı dengesiz harmonik yük akışı algoritması daha önceki bölümlerde verilen modellemeler ve geliştirilen matematiksel bağıntılar kullanılarak ortaya konulmuştur. Sayısal uygulama bölümünde, lineer ve nonlineer yükleri içeren 23 baralı bir güç sistemi gözönüne alınmıştır. Bilgisayar ile yapılan analiz için, güç sisteminin, lineer ve nonlineer yüklerin dengeli ve dengesiz olduğu çeşitli çalışma durumları öngörülmüştür. Önerilen üç fazlı dengesiz harmonik yük akışı algoritmasına uygun olarak bir bilgisayar programı yazılımı gerçekleştirilmiştir. Örnek sistem üzerinde gözönüne alman çalışma durumları için bu programdan elde edilen simülasyon sonuçları ile bilgisayar programı yazılımı ekte verilmiştir. Elde edilen tüm sonuçlar irdelenerek değerlendirilmiş ve önerilere yer verilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Current and voltage characteristics in power systems are distorted because of nonlinear elements. In this case, current and voltage waveforms differ from sinusoidal form. By using Fourier analysis, distorted waveforms can be defined with their fundamental frequency component and harmonic components which have times of fundamental frequency. Harmonics arise from distortion of sinusoidal waveform. In power systems, the typical examples of harmonic sources are rectifiers, inverters, arc furnaces, HVDC systems, static VAR systems. The effects of harmonics in power systems are additional losses, resonance events, dielectric stress, faulty operations in measurement, control and protection systems etc. The data used to investigate above effects and to design filter system which is necessary to filter harmonics can be obtained from harmonic load flow. In case of unbalanced three-phase power system, power system components are modelled as three-phase and harmonic analysis are performed with unbalanced three-phase harmonic load flow. In this thesis, three-phase power system components are modelled with phase coordinates as harmonic dependent and three-phase unbalanced harmonic load flow analysis is performed. Three-phase unbalanced harmonic load flow algorithm is performed by combination of three- phase unbalanced load flow algorithm for linear loads and balanced harmonic load flow algorithm. Both of these algorithms are based on Newton-Raphson Method. In the first chapter of this study, previous studies and the developed algorithm are explained. The methods to obtain Fourier coefficients for harmonic analysis and general mathematical definitions for nonsinusoidal electrical quantities are given in the second chapter. In the third chapter, harmonic sources and their effects on power systems are explained and three-phase modelling of power system components as harmonic dependent with phase coordinates are performed. In the fourth chapter, related expressions for balanced and unbalanced load flow are derived. In the fifth chapter, three-phase unbalanced harmonic load flow algorithm based on given modelling and developed mathematical expressions is achieved. In the numerical illustration, a 23 -bus sample power system including linear and nonlinear loads is considered. For computer analysis, different operation modes including balanced and unbalanced cases of linear and nonlinear loads of power system are proposed. A computer programme is written based on proposed three-phase unbalanced harmonic load flow algorithm. The simulation results obtained this programme for proposed operation modes and computer programme software are given in the Appendix. Finally, overall conclusions are discussed and new considerations are given.
Benzer Tezler
- Savaş gemisi elektrik dağıtım sisteminin arıza sonrası toparlanmasına yönelik yöntem geliştirilmesi
New developing reconfiguration method for naval shipboard power distribution system after fault situation
İZZET EMRE AFACAN
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ YALÇIN
- Assessment of operational transfer path analysis for practical applications
Pratik uygulamalar için operasyonel iletim yolu analizi'nin değerlendirilmesi
GÜRKAN TUTU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Design and analysis of an optimal day-ahead energy management system based on PV generation and BESS under distribution grid constraints
Dağıtım şebekesi kısıtları altında PV üretimi ve BESS'e dayalı optimal bir gün öncesi enerji yönetim sisteminin tasarımı ve analizi
SEZAİ POLAT
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYaşar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HACER ŞEKERCİ
- Finite element modeling of orthodontic tooth movement via stimulus-induced node motion
Ortodontik diş hareketlerinin stimulus temelli nod hareketleri temelinde sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi
ZUMRAT USMANOVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- Topology and bandwidth adaptation in optical WDM backbone networks with dynamic traffic
Değişken veri trafikli optik WDM omurga ağlarında topoloji ve bant genişliği uyarlama
AYŞEGÜL GENÇATA
Doktora
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BÜLENT ÖRENCİK