Akıllı şebekelerde giriş zaman gecikmelerinin telafisi ve geçici kararlılık için doyum tabanlı denetleyici tasarımı
A saturated based controller design for input delays compensation and transient stability in smart grids
Yazar: TUĞÇE DALYAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET NACİ METE ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SERHAT OBUZ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Kumanda Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde elektrik enerjisin üretim, iletim ve dağıtımındaki artış Akıllı Elektrik Şebekelerinin (AEŞ) kullanımını gerekli kılmıştır. AEŞ'lerin kullanımının artması ve akıllı teknolojilerin ilerlemesinin bir sonucu olarak siber-fiziksel yapıdaki güç sistemleri siber saldırılarla ilgili kayıpların artmasına neden olacaktır.

Bu tez çalışmasında; büyük boyutlu bir arıza sonrası, rotor salınımları, doğrusal olmayan salınım denklemleri ve parametrik belirsizlikler içeren Senkron Generatörlerin (SG), geçici kararlılık ve frekans-gerilim regülasyonlarını iyileştirmek için Dağıtık Enerji Depolama sistemlerini (DEDS) yapısında barındıran bir denetleyici çerçevesi tasarımı sunulmuştur. Ancak DEDS'lerin sisteme vereceği güç miktarı sınırlı olması nedeniyle tasarlanan denetleyici çerçevesinin doyum tabanlı olması ve güç sistemi sabitleyici gibi eyleyicilerin kullanılması amaçlanmıştır.

Tasarlanan denetleyici çerçevesinin kararlılığını kanıtlamak için Lyapunov tabanlı kararlılık analiz yöntemleri kullanılmıştır. Önerilen denetleyici çerçevesinin performansı, öncelikle MATLAB/Simulink ortamında çevrim dışı yazılımsal benzetim çalışmaları yapılarak test edilmiştir. Aynı denetleyicinin gerçek güç sistemi uygulamalarında benzer şekilde çalışabildiğini test etmek için, OPAL-RT firmasının OP4510 model numaralı gerçek zamanlı simülatöründe, gerçek zamanlı döngüde yazılımsal benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Deneysel benzetim çalışmaları neticesinde elde edilen sonuçlarda, denetleyici çerçevesinin model doğrulaması yapılmış ve gerçekçi hizmet engelle tarzı siber saldırılar altında denetleyicinin başarısı kanıtlanmıştır.

Abstract:
Nowadays, the expansion in the generation, transmission and distribution of electrical energy has required the use of Smart Electricity Grids (ISGs). As a result of the expanding use of ISGs and the advancement of smart technologies, power systems with cyber-physical structure will lead to increased loses related to cyber attacks.

This thesis presents the design of a controller framework that integrates Distributed Energy Storage System (DESSs) to improve the transient stability and frequency- voltage regulation of Synchronous Generators (SGs) with rotor oscillations, nonlinear oscillation equations and parametric uncertainties after a large scale fault. However, due to the limited amount of power that DESSs can supply to the system, the designed controller framework is intended to be saturation based and to use actuators such as power system stabilizers.

Lyapunov based stability analysis methods are used to prove the stability of the designed controller framework. The performance of the proposed controller framework is first tested by performing offline software simulation studies in MATLAB/Simulink platform. In order to test that the same controller can work similarly in real power system application, software simulation studies were carried out in the real-time loop in the real time simulator of OPAL-RT company with model number OP4510. The results obtained from the experimental simulation studies provide model validation of the controller framework and prove the controller's performance under realistic denial-of-service style cyber attacks.