Güç sistemlerinde durum kestirimi kullanılarak ortak bağlantı noktalarındaki harmonik akım katkılarının incelenmesi
Investigation of harmonic current contributions at the point of common coupling based on power system state estimation
Yazar: ERHAN SEZGİN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜL SALOR DURNA ; YRD. DOÇ. DR. MURAT GÖL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında Ortak Bağlantı Noktası (OBN) üzerinden beslenen tesislerin harmonik akım katkılarının belirlenmesi için durum kestirimine dayanan yeni bir model geliştirilmiştir. OBN'ye bağlı tesis fiderlerinden ve tesislerin içinden alınan eşzamanlı-fazör akım ve gerilim ölçümleri kullanılarak sırasıyla durum kestirimi yapılmakta ve elde edilen yeni ölçüm seti ile harmonik akım katkıları hesaplanmaktadır. Geliştirilen yöntem, geleneksel gerilim ölçüm transformatörlerinden alınan hatalı harmonik gerilimlerinin durum kestirimi yardımıyla iyileştirilmesini ve iyileştirilmiş ölçümlerle harmonik akım katkılarının güvenilir bir şekilde hesaplanmasını sağlamaktadır. Mevcut sistem topolojisi göz önünde bulundurularak iki farklı durum kestirimi yönteminin kullanılması önerilmiştir: Sistemde, bilinen referans noktalarına doğrudan bağlı, harmonik akım süzgeci gibi harmonik üretmeyen yüklerin olması durumunda ölçümlerin taşıdığı kaba hataların Ağırlıklandırılmış En Küçük Mutlak Değerler (AEKMD, Weighted Least Absolute Values - WLAV) durum kestirimi kullanılarak çok iyi düzeyde iyileştirildiği görülmüştür. Yalnızca hat başından ve sonundan alınmış ölçümlerin bulunması durumunda ise ölçümlerin taşıdığı standart ölçüm hatalarının Ağırlıklandırılmış En Küçük Kareler (AEKK, Weighted Least Squares - WLS) durum kestirimi kullanılarak iyileştirildiği görülmüştür. Önerilen yöntemler, test ve saha verileri kullanılarak doğrulanmıştır. İyileştirilen ölçümler ve tesis empedansları kullanılarak tesislerin harmonik akım enjeksiyonları ve OBN'ye bağlı fiderlerdeki bireysel harmonik akım katkıları hesaplanmaktadır. Bu çalışmada kullanılan saha verileri, Milli Güç Kalitesi İzleme Projesi kapsamında geliştirilen PQ+ cihazları kullanılarak elde edilmiştir. Çalışma sonunda elde edilen sonuçlar, geliştirilen yaklaşımların gerçek sistemlerde geleneksel gerilim transformatörleri yerine daha pahalı ve kullanımı zor bir seçenek olan rezistif kapasitif gerilim transformatörlerine duyulan gereksinimi ortadan kaldırarak gerçek zamanlı iyileştirilmiş harmonik gerilimlerin izlemesi ve tesislerin bireysel harmonik akım katkılarının belirlenmesi için kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, a state estimation based method is developed to determine harmonic current contributions of plants supplied from a Point of Common Coupling (PCC). By using synchro-phasor measurements acquired from feeders of the plants at the PCC and inside the plants, state estimation process is run and harmonic current contributions are calculated respectively. The proposed method ensures curing erroneous harmonic voltage measurements acquired from conventional measurement transformers and calculating harmonic current contributions reliably. Considering system topology, two different state estimation methods are proposed: In case of the loads, which are connected to known reference points and do not produce harmonic currents such as harmonic filters, gross errors of measurements are reduced by Weighted Least Absolute Values (WLAV) state estimation method efficiently. If only sending and receiving end measurements are to be used, Gaussian errors of measurements are reduced by Weighted Least Squares (WLS) state estimation. All proposed methods are verified with test and field measurements.  Harmonic injection currents of plants and harmonic current contributions on each feeder are calculated by employing refined measurements and plant impedances. The field measurements used in this work are acquired from PQ+ monitoring devices developed by the National Power Quality Project of Turkey. The results obtained from this work shows that using the proposed state estimation methods, real time voltage measurements can be monitored without expensive devices such as resistive capacitive voltage transformers and also harmonic current contributions of the plants can be determined accurately.