Güç sistemlerinde harmonik kaynak tespiti için kullanılan yöntemlerin incelenmesi
Investigation of methods used for harmonic source detection in power systems
Yazar: FERHAT ÖZEL
Danışman: PROF. DR. NURAN YÖRÜKEREN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM GÜRSU TEKDEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif güç filtreleri = Active power filters ; Empedans = Impedance ; Gerilim = Tension ; Harmonik distorsiyon = Harmonic distortion ; Ohm kanunu = Ohm law

Özet:
Güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılan doğrusal olmayan karakteristiğe sahip yükler, akım ve gerilimde harmonik bozulmalara neden olmakta ve bu durum, bozulmanın ciddiyetine bağlı olarak motor, generatör, kondansatör, transformatör gibi elemanların zarar görmesine sebebiyet verir. Bir güç kalitesi problemi olan harmonikler, enerji verimliliğinin düşmesine ve sistemin işletilmesi açısından sorunlar teşkil eder. Sistemdeki herhangi bir Ortak Bağlantı Noktasında (OBN) oluşan harmoniklere, genellikle birden fazla harmonik kaynak neden olmaktadır. Bu sebeple, harmonik kaynakların yerinin belirlenmesi ve harmonik azaltma yöntemlerinin uygulanması uluslararası standartlardaki sınır koşullarının sağlanması açısından önemlidir. Bu tez çalışmasında, harmonik kaynakların yerinin belirlenmesine yönelik bazı çalışmalar incelenmiştir. Literatürde harmonik kaynakların yerinin belirlenmesi ile ilgili birçok yöntem önerilmiştir. Bunlar içinden sıkça ele alınmış olan Kritik Empedans (KE) Yöntemi, Gerilim-Akım (V-I) Oranı Yöntemi ve Toplam Harmonik Aktif Güç (THAG) Yöntemi bu çalışmada farklı senaryolar üretilerek incelenmiştir. Gerekli analizler DIgSILENT Power Factory ve PSCAD/EMTDC programlarında yapılmış ve IEEE 13 baralı dengeli dağıtım test sistemi, Park ve diğ. (2020) tarafından sunulan 2 yüke sahip test sistemi ve oluşturulan diğer test sistemleri kullanılarak gerçekleştirilen analizler sonucunda, gerilim ve akım harmonik bileşenlerinin genlik ve açı değerleri ile toplam harmonik bozulma gibi parametreler elde edilmiştir. Sonrasında, senaryolardan elde edilen veriler, MATLAB programına aktarılmış ve bu programda uygun hesaplamalar yapılarak yöntemlerin harmonik kaynağın yerini belirlemedeki başarımları ortaya konulmuştur. Böylece yöntemler, farklı durumlarda verdikleri sonuçlar açısından incelenmiş, yöntemlerin olumlu ve olumsuz yönleri ortaya konulmuştur.

Abstract:
Loads with nonlinear characteristics, which are widely used in power systems, cause harmonic distortions in current and voltage, and this, depending on the severity of the deterioration, causes damage to elements such as motors, generators, capacitors and transformers. Harmonics, which are a power quality problem, cause a decrease in energy efficiency and cause problems for the operation of the system. The harmonics occurring in any Point of Common Coupling (PCC) in the system are usually caused by loads with more than one harmonic. For this reason, it is important to determine the location of harmonic loads and to apply harmonic reduction methods in order to meet conditions in international standards. In this thesis, some methods which determine the location of harmonic loads were examined. Many methods have been proposed in the literature for locating harmonic loads. Among these, the Critical Impedance (CI) Method, Voltage-Current (V-I) Ratio Method and Total Harmonic Power (THP) Method, which are frequently discussed, are examined by producing different scenarios in this study. The necessary analyzes were made in DIgSILENT Power Factory and PSCAD/EMTDC programs and balanced distribution test system with IEEE 13 busbars, Park et al. (2020), parameters such as amplitude and angle values of voltage and current harmonic components and total harmonic distortion were obtained as a result of the analyzes carried out using the test system with 2 loads and other test systems created. Afterwards, the data obtained from the scenarios were transferred to the MATLAB program and the performances of the methods in determining the location of the harmonic load were revealed by making appropriate calculations in this program. Thus, the methods were examined in terms of the results they gave in different situations and the positive and negative aspects of the methods were revealed.