Güç sistemlerinde sınırlı sayıda ölçüm cihazı kullanılarak güç kalitesi olaylarının izlenmesi ve yük modellemesi için yeni yaklaşımlar
New approaches for monitoring power quality events and load modelling in power systems using limited number of measurements
Yazar: MEHMET KARADENİZ
Danışman: PROF. DR. SAFFET AYASUN ; PROF. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrik güç sistemleri = Electric power systems ; Güç kalitesi = Power quality ; Sayısal işaret işleme = Digital signal processing ; Yük modellenmesi = Load modelling

Özet:
Elektrik enerjisinde güç kalitesi, şebekeye bağlı cihazların hatasız ve verimli çalışması bakımından oldukça önemlidir. Bu bakımdan, şebekedeki güç kalitesi sapmalarının ve güç kalitesi olaylarının izlenmesi istenir. Gerekli tüm işaretleri doğrudan ölçen yeterli sayıda cihazın şebekede bulunması oldukça maliyetli olduğu ve pratik olmadığı kabul edildiğinden, şebekeye ancak sınırlı sayıda ölçüm cihazı konulabilmektedir. Diğer yandan, bir güç kalitesi olayı meydana geldiğinde, şebekeye bağlı yüklerin bundan nasıl etkilendiklerinin bilinmesi oldukça önemlidir. Bunun için ise şebekeye bağlı yüklerin dinamik modellerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu tezde yapılan çalışmalarda, bu ihtiyaçları karşılamak üzere sınırlı sayıda ölçüm cihazı ile şebekenin ölçülmeyen değerlerinin kestiriminin yapılması ve şebekeye bağlı yüklerin modellerinin elde edilmesi yöntemlerine yeni yaklaşımlar geliştirilmiştir. Şebeke değerlerinin kestirimi için geliştirilen yaklaşımlarda ölçüm hatasının etkisinin azaltılması, yük modellerinin elde edilmesi için geliştirilen yaklaşımlarda ise yüklerin en kısa zamanda en az işlemle modellenmesi amaçlanmıştır. Ölçüm hatalarının işlem doğruluğuna olumsuz etkileri, mevcut kestirim yöntemlerindeki en önemli sorunlardan biridir. Bu olumsuz etkilerin azaltılması için yeni eleman modelleri ve bir Kalman filtresi önerilmiştir. Önerilen yeni eleman modelleri ve Kalman fitresinin kullanımları ile ölçüm hatalarının etkileri etkin bir şekilde bastırılmıştır. Bundan başka, kısa hatlı şebekeler için Kalman filtresine dayalı bir kestirim yöntemi daha önerilmiştir. Bu yöntemin gerektirdiği işlem miktarı diğer kestirim yöntemlerine göre daha düşük olma eğilimindedir. Güç kalitesi olayları karşısında yüklerin davranışının kestirimi amacıyla modellenmesi için az miktarda işlem gerektiren bir yöntem önerilmiştir.

Abstract:
Power quality in electrical energy is very important in terms of faultless and efficient operation of devices connected to the grid. In this regard, it is desirable to monitor power quality deviations and power quality events in the network. Since it is considered very costly and impractical to have a sufficient number of devices to measure all the required signals directly in the network, only a limited number of measuring devices can be placed in the network. On the other hand, it is very important to know how the loads are affected by a power quality event. For this, it is necessary to know the dynamic models of the loads connected to the grid. In this thesis, new approaches to the methods of estimating the unmeasured values of the network with a limited number of measuring devices and obtaining the models of the loads connected to the grid have been developed to meet these needs. In the approaches developed for the estimation of the values in the network, it is aimed to reduce the effect of the measurement error, and in the approaches developed to obtain the load models, it is aimed to model the loads in the shortest time with the least operation. The negative effects of measurement errors on the accuracy of estimation processes is one of the most important problems in current estimation methods. New network element models and a Kalman filter have been proposed to mitigate these negative effects. The effects of measurement errors are effectively suppressed with the proposed new network element models and the use of the Kalman filter. Moreover, another estimation method based on Kalman filter is proposed for short-line networks. The amount of processing required by this method tends to be lower than other estimation methods. A relatively low-cost method is proposed for modeling loads to predict the behavior of loads in response to power quality events.