Coğrafi bilgi sistemleri ve akıllı sayaç ile elektrik şebekesi optimizasyonu
Optimisation of electricity distribution system with geographic information system and smart meters
Yazar: TUNCAY KÜÇÜKPEHLİVAN
Danışman: PROF. DR. ALPER ÇABUK ; PROF. DR. KAMİL ÇAĞATAY BAYINDIR
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Coğrafya = Geography ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Akıllı şebekeler = Intelligence networks ; Alçak gerilim = Low voltage ; Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Elektrik dağıtım sistemleri = Electric distribution systems ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) elektrik dağıtım şebeke envanterinin kaydedilmesi için kullanılmaya başlanmış, sonrasında günlük süreçlere dahil olarak kalite ve verimlilik artışına katkıda bulunmuştur. Şehirlerdeki hızlı değişim ve teknolojik gelişmeler ile bölgesel tüketim davranışlarındaki değişimler, şebeke kapasite yönetiminde yeni ihtiyaçlar ortaya çıkarmıştır.  
Bu çalışmada, bir dağıtım şirketinin şebeke kapasite kullanımını CBS ile hesaplayacak ve yük değişimlerini simüle edecek metodoloji araştırılmıştır. Metodolojiyi kurgulamak için Denizli şehir merkezindeki gerçek şebeke verileri ile entegre edilen 2020 yılına ait sayaç ölçümleri kullanılmıştır. Trafolarda ve müşteri sayaçlarında mevcut bulunan verilerin şebekedeki yük dağılımının hesaplanmasında kullanılabileceği bir uygulama geliştirilmiştir. Uygulama arayüzüne müşteri tiplerine göre gün içinde saatlik tüketim profillerini kullanarak toplam yük profillerini dinamik şekilde oluşturan ve gerçek ölçüm yük profilleri ile karşılaştırılmasını yapabilen modül geliştirilmiştir. Uygulama, ilave yük veya ilave enerji kaynağının şebekedeki yük profilini nasıl etkileyeceğini simüle etmektedir. Bu uygulama sayesinde her bir iletken ve ekipman üzerindeki yük miktarı ve gerilim düşümü hesaplanmıştır. Uygulama, uç noktadan trafoya kadar her segment için kapasite ve doluluk oranlarını, gerilim düşümü ile birlikte görselleştirmiştir. 
Uygulama sayesinde, kurumdaki mevcut veriler CBS ile entegre edilerek saha ölçümüne gerek kalmadan yük artırımı ve yeni yük talepleri anında cevaplayabilmiştir.  Ayrıca CBS ile şebekedeki darboğazların tespiti ve aşılması için tarife değişikliği uygulanacak veya yenilenebilir enerji kaynağı önerilecek yerler harita üzerinde gösterilebilmiştir. Uygulama yardımı ile mevcut yatırımın en optimum şekilde kullanılabileceği senaryoları CBS de simüle edilebilmektedir.

Abstract:
Geographic Information Systems (GIS) was initially used to record the electricity distribution network inventory, and later contributed to the increase in quality and efficiency by using in daily processes. Rapid changes in cities and technological developments and changes in regional consumption behaviors have revealed new needs in network capacity management.
In this study, a methodology is investigated to calculate network capacity utilization with GIS and simulate the load changes. In order to construct the methodology in Denizli City Center, meter measurements of the year 2020 are integrated with the real network data. An application is developed to calculate network loads by using available transformers and customer meters data. Application can compare hourly transformer load measurement with derived load profile, which is created by using customer loads and hourly consumption profiles per customer type. The application simulates how an additional load or an additional energy source will affect the load profile in the grid. The amount of load and voltage drop on each line and equipment were calculated by the application. The application also visualized the capacity and occupancy rates for each segment, from the endpoint to the transformer, together with the voltage drop.
GIS application was integrated with the existing data in the organization and the demand increases and new load demands were instantly answered without the need for field measurement. In addition, with GIS, the places where tariff changes needed or renewable energy sources to be proposed can be shown on the map in order to detect and overcome the bottlenecks in the network. With the application, using the existing investments with the most optimal scenarios can be simulated in GIS.