Mesafe koruma rölelerinin güç salınımlarında çalışma başarımlarının yükseltilmesi
Improvement of distance protection relay performance during power swing
Yazar: İBRAHİM GÜRSU TEKDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. BORA ALBOYACI
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrik güç sistemleri = Electric power systems ; Koruma röleleri = Protection relays ; Kısa devre arızaları = Short circuit defect ; Mesafe rölesi = Distance relay ; İletim hattı arızaları = Transmission line faults

Özet:
Bu çalışmada, enerji iletim hatlarının korunmasında kullanılan mesafe rölelerinin güç salınımlarında yanlış kesici anahtarlaması yaptırmalarının önlenmesi üzerinde durulmaktadır. Böylesi yanlış anahtarlamalar enerji sürekliliğini aksatabileceği ve sistemi kararsızlığa götürebileceği için rölelerin kısa devre arızası ve güç salınımı durumlarını birbirinden yüksek doğrula ayırt etmesi gerekmektedir. Bunun için rölede güç salınımı perdeleme ve güç salınımı geri perdeleme fonksiyonları kullanılmaktadır. Literatürde söz edilen klasik ve güncel bazı yöntemlerin bu fonksiyonları iyileştirmede bazı eksik ve yetersiz kalan noktaları bulunduğu görülmektedir. Bu tez çalışmasında, bazı mevcut yöntemlerin başarısız olduğu durumlar olduğu gösterilmiş ve Taylor serisi açılımına ve tahmin hatasını izlemeye dayanan yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Yöntemlerin başarımını değerlendirmek için PSCAD'te çeşitli analizler gerçekleştirilmiş; tek makina sonsuz güçlü bara test sistemi ve 68 baralı New England test sistemi – New York güç sisteminde farklı kısa devre arızası, güç salınımı ve güç salınımı esnasında kısa devre arızası senaryoları oluşturulmuştur. MATLAB'te gerçekleştirilen analizler, tezde önerilen yöntemin yüksek başarım gösterdiğine işaret etmektedir. Yapılan analizlere göre, yöntemin doğru anahtarlama cevabı vermeyi sağladığı, algoritma ve işlemci temelinde cevap verme hızının yüksek olduğu ve parametre çıkışının kısa devre arızası ve güç salınımı durumlarının ayrımı yapmayı kolaylaştıracak yapıda olduğu görülmektedir. Ayrıca, yöntemin akım ölçü transformatörlerinin doyması durumundaki tepkisi de incelenmekte ve başarımının yine yüksek düzeylerde olduğu görülmektedir. Sonuç olarak, tezde önerilen yöntem basit ve uygulanabilir bir yapıdadır ve sistemin güvenilirliğini arttırmaktadır. Yapılan çalışma ile mesafe rölesinin güç salınımı perdeleme ve güç salınımı geri perdeleme fonksiyonları iyileştirilmektedir.

Abstract:
In this study, prevention of wrong breaker action of distance relays during power swing is focused on. Because such wrong actions may disturb continuity of power supply and lead to system instability, it is necessary for relays to distinguish power swing and short circuit fault cases with high accuracy. Power swing blocking and power swing deblocking functions are employed in the relay for that purpose. There seems some missing and insufficient points of conventional and some latest methods mentioned in literature for enhancing these functions. In this thesis study, it is shown that there are cases in which some current methods are unsuccessful and a novel method is developed which is based on Taylor series expansion and tracking of estimation error. Various analyses are carried out in PSCAD for evaluating performances of methods; different short circuit fault, power swing and short circuit fault during power swing scenarios are constituted in single machine infinite bus test system and 68-bus New England test system – New York power system. Analyses carried out in MATLAB points out that the proposed method has high performance. According to the analyses, it is shown that the method ensures correct breaker action, speed of it is high when algorithm and processor execution times are considered and structure of its parameter output makes discrimination of short circuit fault and power swing cases easier. Moreover, reaction of the method in current transformer saturation case is also examined and it is shown that performance of it is in high level again. As a conclusion, structure of the proposed method is simple and applicable and it improves system reliability. Power swing blocking and power swing deblocking functions are improved as a result of this work.