FACTS cihazları kullanılarak elektrik güç sistemlerinin kararlılık yapısının incelenmesi ve çoklu bara uygulamaları
Investigation of stability structure of electric power systems using FACTS devices and multi-bus applications
Yazar: UMUT EMRE UZUN
Danışman: DOÇ. DR. NİHAT PAMUK ; PROF. DR. SEZAİ TAŞKIN
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Alternatif enerji kaynakları = Alternative energy resources ; Elektrik güç sistemleri = Electric power systems ; FACTS = FACTS ; Gerilim kararlılığı = Voltage stability ; Güç akışı = Power flow

Özet:
Bu tez çalışmasında, IEEE-30 baralı enterkonnekte güç sisteminin, IEEE-33 baralı radyal güç sisteminin ve Kuzeybatı Anadolu güç sisteminin gerilim kararlılığı analizleri temel (nominal) durum, aşırı yüklenme durumu ve hat kopması durumu olmak üzere üç farklı durum için gerçekleştirilmiştir. Güç sistemlerinin modelleme ve analiz işlemleri MATLAB® programında yer alan PSAT (The Power System Analysis Toolbox) araç kutusu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Gerilim kararlılığını iyileştirmek için güç sistemlerine seri ve paralel FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) cihazları ayrı ayrı ve birlikte bağlanmıştır. Paralel FACTS cihazı olarak maliyeti en düşük olan SVC (Static Var Compensator) cihazı kullanılmış ve sürekli güç akışı analizine göre en düşük gerilim değerine sahip olan baraya bağlanmıştır. Seri FACTS cihazı olarak ise maliyeti en düşük olan TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) cihazı kullanılmış ve hat kararlılık analizine göre en kritik enerji iletim hattına bağlanmıştır. Hat kararlılık analizi, altı farklı hat kararlılık indeksinin karşılaştırılması, en uygun olanın belirlenmesi ve kullanımı ile gerçekleştirilmiştir.

Güç sistemlerine FACTS cihazlarının haricinde alternatif enerji kaynaklarından yakıt hücresi, güneş enerji santrali ve rüzgâr enerji santrali ayrı ayrı ve birlikte eklenmiş ve bu kaynaklarında gerilim kararlılığına olan etkileri analiz edilmiştir. Alternatif enerji kaynakları da paralel FACTS cihazları gibi sürekli güç akışı analizine göre en düşük gerilim değerine sahip olan baraya bağlanmıştır. 
Çalışmada alternatif enerji kaynakları, FACTS cihazları birlikte de kullanılmış ve güç sistemlerine olan etkileri analiz edilmiştir. Yapılan her analiz sonrasında bara gerilim değerleri, yüklenme parametresi, aktif ve reaktif güç kayıpları incelenmiştir. İncelemeler sonucunda ilgili cihazların ve kaynakların güç sistemleri üzerine olumlu ve olumsuz etkileri tartışılmıştır.

Abstract:
In this thesis, voltage stability analyses of IEEE-30 bus interconnected power system, IEEE-33 bus radial power system and Northwest Anatolian power system are carried out for three different cases: base (nominal) case, overload case and line outage case. Modelling and analyses of power systems are performed using the PSAT (The Power System Analysis Toolbox) in the MATLAB®. Serial and parallel FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) devices are connected to power systems separately and together to improve the voltage stability. As the parallel FACTS device, the SVC (Static Var Compensator), which has the lowest cost among the parallel FACTS devices is used and it is connected to the bus which has the lowest voltage value according to the continuous power flow analysis. As the serial FACTS device, the TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor), which has the lowest cost among the serial FACTS devices is used and it is connected to the most critical energy transmission line according to the line stability analysis. The line stability analysis is performed by comparing six different line stability indices, determining the most suitable one and using it.
Apart from FACTS devices, fuel cell, solar power plant and wind power plant which are alternative energy sources are added to the power systems separately and together, and their effects are analyzed on the voltage stability. Alternative energy sources, like parallel FACTS devices, are connected to the bus which has the lowest voltage value according to the continuous power flow analysis.
In this study, alternative energy sources, FACTS devices are used together and their effects are analyzed on the power systems. After each analysis, bus voltage values, loading parameters, active and reactive power losses are examined. As a result of the study, the positive and negative effects of the related devices and sources are discussed on the power systems.