Dağıtık üretim içeren bir güç sistemi için gerilime bağlı yeni bir koruma karakteristiğinin geliştirilmesi
Devising a new protection characteristic depending on voltage for power systems including distributed generation
Yazar: HASAN CAN KILIÇKIRAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEDRİ KEKEZOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Güç sistemlerinde son yıllarda yaşanan değişimler koruma sistemlerinin yeniden gözden
geçirilmesini gerekli kılmıştır. Güç sistemlerinde daha sık gözlenmeye başlayan dağıtık
üretim birimi bağlantıları ve mikroşebeke işletimi gibi etkenler güç akışını etkileyerek
koruma sistemleri açısından olumsuz etkiler yaratabilmektedirler. Teknolojik gelişmelerin
koruma elemanları üzerindeki etkileri sayesinde bugün mevcut olan sayısal röleler ile
standart koruma yöntemlerinden farklı yöntemler izlemek mümkündür. Bu gerçekler göz
önüne alınarak bu çalışma güç sistemlerindeki geleneksel koruma yaklaşımına alternatif
bir yöntem önermektedir. Bu amaçla, literatürde bu problemi ele alan çalışmalar
derlenerek bir standart dışı karakteristiğin taşıması gereken özellikler belirlenmiş ve liste
halinde sunulmuştur. Önerilen yöntem, ilk önce bir standart dışı karakteristik ortaya
konularak ve daha sonra çift karakteristiğe dayalı bir koruma yaklaşımı sunularak
oluşturulmuştur. Yöntemin etkinliği IEEE 14 baralı sistem üzerinde farklı dağıtık üretim
senaryoları göz önüne alınarak denenmiş ve standart karakteristik kullanan geleneksel
yöntemler ile karşılaştırmalı olarak sonuçlar sunulmuştur. Sonuçlar, röle koordinasyon
probleminin bir optimizasyon problemi olarak ifade edilmesi ve bu problemin genetik
algoritma kullanılarak çözülmesi ile elde edilmiştir. Sonuçlar göstermektedir ki, önerilen
yöntem ile işletilen koruma sistemleri geleneksel yöntem ile işletilenlere göre daha hızlı
çalışmakta ve dağıtık üretim birimlerinin sistemde mevcut olması durumunda dahi koruma
koordinasyonunu sağlayarak güvenilir bir koruma yapabilmektedir.

Abstract:
Re-evaluation of protection systems is now a requisite for the reliable operation of power systems, regarding the structural changes over the last few years. Integration of distributed generations (DGs) connections and microgrid (MG) operation are among the most crucial factors that may pose a threat to protection systems. Fortunately, the emergence of digital relays enabled the opportunities for providing alternative approaches to standard ones as a remedy to mitigate the impact of recent changes. Taking the aforementioned facts into consideration, this study suggests an alternative method to the traditional protection approach in power systems. For this purpose, studies dealing with the protection issues induced by DG connections and MG operation in the literature were reviewed in detail and the indispensable features for constructing a non-standard characteristic were listed. A method was proposed so as to tackle with the protection problems, devising a non-standard characteristic and providing a dual characteristic protection approach. The method was tested on the IEEE 14 bus system regarding various DG scenarios and results were presented in comparison with the conventional protection approach using standard characteristics. Relay coordination problem was cast as an optimization problem and the problem was solved using genetic algorithms. The results showed that a more rapid protection may be achieved utilizing the proposed approach than by using the conventional protection strategy. Furthermore, it is also possible to provide reliable protection by ensuring protection coordination even when the power systems are exposed to the high penetration of DGs, using the proposed method.