Elektrik dağıtım şebekeleri için CBS tabanlı kesinti analiz sistemi
GIS based outage analysis system for electric distribution system
Yazar: YASEMİN BÜŞRA KARAKAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ZAİDE DURAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı / Coğrafi Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Coğrafya = Geography ; Enerji = Energy

Özet:
Son yıllarda artan enerji taleplerine bağlı olarak elektrik şebekelerinin daha verimli kullanılabilmesi ve yönetilebilmesi önem arz etmektedir. Bu bağlamda dağıtım şirketleri tarafından enerji sektöründeki teknolojik gelişmeler ile birlikte, elektrik şebekelerinin gerçek zamanlı olarak izlenebilmesi ve yönetilebilmesi, kesinti süre ve sayılarının en aza indirgenmesi, kayıp-kaçak kullanımlarının azaltılması gibi amaçlar doğrultusunda kaliteli enerji kullanmaya yönelik yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmaların en başında, dağıtım şirketlerinin "Akıllı Şebeke" yapısını oluşturması yer almaktadır. Elektrik enerjisi üretim, iletim ve dağıtımını yapan kurumlar "Akıllı Şebeke" yapısını oluşturması için IT (Coğrafi Bilgi Sistemi, Kesinti Yönetim Sistemi, Müşteri Bilgi Sistemi vb.) ve OT (SCADA, DMS-Dağıtım Yönetim Sistemi-, Otomatik Sayaç Okuma Sistemleri, Enerji İzleme Sistemleri vb.) sistemlerini geliştirmekte ve uygulamaya sunmaktadırlar. "Akıllı Şebeke", dağıtım ağlarını bilgisayar ve ağ teknоlоjileri ile entegre ederek оluşturulan, birbiriyle uyumlu çalışan, verimli ve güvenilir çeşitli iletim ve dağıtım sistemlerin оluşan bir enerji yönetim sistemidir. İnsan hayatında su ve ekmek gibi bir ihtiyaç haline gelen elektrik, ulaşım, tıp, tarım, iletişim, sanayi ve birçok sektörde kullanılması ile kesinti anlarında sosyal ve ekonomik birçok yönden insanları etkilemektedir. Bu sebeple akıllı şebeke yapısının en önemli işlevlerinden bir tanesi kesinti yönetiminin hızlı ve doğru yönetilmesidir. Dağıtım şirketleri açısından kesintilerin neden-sonuç ilişkilerinin incelenmesi, kesinti sayılarının analiz edilmesi ve en kısa zamanda kesintilerin giderilmesi gibi çalışmalar teknik kayıpları azaltır, arızalara daha kısa sürede müdahale edilmesini sağlar ve abonelere sunduğu elektrik hizmetinin kalitesinin arttırılmasını sağlar. Aboneler açısından ise bu çalışmalar, kayıp ve kaçakların azaltılması ile daha ucuza enerji kullanımını, tüketimlerin kontrol altına alınmasını ve daha kaliteli enerjinin satın alınmasını sağlar. Enerji Piyasası Denetleme Kurumu, dağıtım şirketleri için yayınladığı Elektrik Dağıtımı ve Perakende Satışına İlişkin Hizmet Kalitesi Yönetmeliği kesinti sınıfı, eşik kesinti süreleri, kesinti sayıları gibi unsurları içermektedir. Bu yönetmelikte belirtilen eşik değerleri geçildiği takdirde dağıtım şirketleri aboneye tazminat ödemesi gerekmektedir. Bu sebep ile mevcut ve geçmiş kesintilerin takip edilmesi, analiz edilmesi, arızalara en kısa sürede müdahale edilmesi dağıtım şirketleri için zorunlu bir durumu teşkil etmektedir. Bu çalışmada, elektrik dağıtım şebekelerinde, kesintilerin harita üzerinde (gerek sensörlerden gelen veriler gerek müşteriden gelen şikayetler gerekse saha personelinin bilgilendirmesi ile) hızlı bir şekilde tespit edilmesi, izole edilmesi ve onarılması ile müşterilerin kesintilerden minimum düzeyde etkilenmesini sağlayacak bir sistemin oluşturulması önerilmiştir. Bu yönden İstanbul İli Avrupa yakası kesintilerinin Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ile diğer sistemleri ile entegrasyonu sağlanarak günlük ve geçmiş kesinti haritalarının yer aldığı, kesintilerin neden-sonuç analizlerinin, kesintilerden etkilenen müşterilerin sayısı ve en önemlisi kesinti verilerini anlık  izleme ve konum bazlı yönetim ile akıllı şebeke güvenilirliğini artırmak amacı ile bir web uygulaması oluşturulmuştur.

Abstract:
Due to the increasing energy demands in recent years, it is important to be able to use and manage electricity networks more efficiently. In this context, with the technological developments in the energy sector, intensive studies are carried out by distribution companies to use quality energy in line with the purposes such as monitoring and managing electricity networks in real time, minimizing downtime and number, and reducing loss and illegal use. The most important of these works is the distribution companies to establish the "Smart Grid" structure. Organizations engaged in the generation, transmission and distribution of electrical energy will use IT (Geographic Information System, Outage Management System, Customer Information System, etc.) and OT (SCADA, DMS-Distribution Management System-, Automatic Meter Reading Systems, Energy Monitoring Systems etc.) to develop their systems and forward information to the application. "Smart Grid" is an energy management system that is created by the integration of distribution networks with computer and network technologies, and consists of many transmission and distribution systems that work in coordination with each other and are efficient, reliable. Electricity, which has become a basic humanitarian need such as water and bread, affects people in many social and economic ways in times of power outage as it is being used in many vital areas inculding transportation, medicine, agriculture, communication, industry and others. Thus, one of the most important functions of the smart grid structure is the fast and accurate management of outages. Studies such as examining the cause-effect relations of the interruptions, analyzing the number of outages and eliminating the outages in the shortest time for distribution companies reduce technical losses, ensure that breakdowns are intervened in a shorter time and increase the quality of the electricity service offered to subscribers. In terms of subscribers, these efforts ensure cheaper energy use, control of consumption and purchase of higher quality energy by reducing losses and leakages. The Service Quality Regulation on Electricity Distribution and Retail Sales published by the Energy Market Supervisory Authority for distribution companies includes factors such as interruption class, threshold interruption periods, and number of interruptions. If the threshold values specified in this regulation are exceeded, distribution companies must pay compensation to the subscriber. For this reason, monitoring and analyzing current and past outages and responding to malfunctions as soon as possible is a compulsory situation for distribution companies. In this study, it is proposed to create a system that will ensure that the customers are affected by the interruptions at a minimum level by quickly detecting, isolating and repairing the outages on the map (both with the data from the sensors, the complaints from the customers and the information of the field personnel) in the electricity distribution networks. In this respect, by integrating the interruptions of the European side of Istanbul with GIS and other systems, daily and past outage maps are included, cause-effect analysis of outages, the number of customers affected by outages, and most importantly, outage data in order to increase the reliability of the smart network with instant monitoring and location-based management. a web application has been created. The architecture of the system is built on Oracle database management system and ESRI software. ORACLE database management system and ArcGIS software, which enables operations on spatial data, were used for storing and managing geographic network data. This data, prepared using the ArcGIS Server program, was made available to the Internet environment and ARCGIS Enterprise software, a powerful GIS software, was used to transfer it to the web environment. With ArcGIS Server, which is one of the components of this software, the data is presented to the web environment as a map service, and has been turned into an application using the Operation Dashboard. As a result of the study, the data listed below were obtained. 
With instant ongoing interruption data; 
 In which regions the cuts intensify in LV-MV and notification-without notification breakdowns,  Interrupted ISKI subscribers and downtime,  Locations and downtime of the patients due to interrupted electricity were obtained. 
With the interruption data of the last 1 year; 
 The regions with the most interruptions,  Average energizing times,  Total downtime,  Number of customers affected by total outages,  Average energizing times according to outage reasons, total outage times, the number of affected customers,  Most interrupted transformers,  Information on the network element with the most interruptions has been obtained. 
With the use of the application, distribution companies can plan maintenance-plan and investment activities, increase system reliability and reduce costs by intervening in the shortest time with instantly monitored data. They can also provide a decision support tool for disaster emergency management and crisis response in the energy industry in real time, helping to prioritize operations in power plants and reduce outages. They can increase efficiency in energy services, improve real-time decision making and realtime planning, enable real-time monitoring, support operational decisions, solve critical problems, and create new and innovative experiences in smart electricity facilities and smart cities.