Güç sistemlerinde ışık kırpışmasının hesabı için düşük ve yüksek frekanslı araharmoniklere duyarlı ve temel frekans sapmalarına dayanıklı yöntemlerin geliştirilmesi
Enhancement of the methods sensitive to low & high-frequency interharmonics and robust to fundamental frequency deviations for the calculation of the light flicker
Yazar: SITKI AKKAYA
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜL SALOR DURNA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrik şebekelerine bağlı yüksek güç harcayan ark ve pota eritme ocakları ile düşük güç harcayan fotokopi makinası, X-ray cihazı gibi elemanlar şebeke geriliminde bozucu etki oluştururlar. Gerilimdeki bozulma, aydınlatma sistemlerinde ışık kırpışması olarak isimlendirilen etkiye neden olur. Bu etki görülebilir ve uzun vadede insanlarda rahatsız edici etkiye neden olur. Bu olası etkinin doğrudan gerilimden ölçülebilmesi için IEC (Uluslararası Elektroteknik Komisyonu)'nin önermiş olduğu bir standart kırpışmaölçer mevcuttur. IEC kırpışmaölçeri, akkor filamanlı lambalara göre tasarlanmıştır. Bu tez çalışmasında, yeni nesil enerji tasarruflu lambalarda oluşan ışık kırpışmasını da gerilimden sezebilecek ve şebekede oluşan temel frekans sapmasına dayanıklı çeşitli kırpışmaölçer yöntemleri önerilmiştir. Bunlar: iyileştirilmiş spektral ayrıştırma yöntemine dayalı sadeleştirilmiş IEC kırpışmaölçeri, iyileştirilmiş Gerilim Tepesi Sezmeye (VPD) dayalı kırpışmaölçer, iyileştirilmiş spektral ayrıştırma yöntemine dayalı sadeleştirilmiş VPD kırpışmaölçer ve son olarak düşük frekanslı bileşenleri göz önüne alan ve bütün spektrumu kapsayan iki modu bulunan spektral iyileştirmeye dayalı kırpışmaölçerdir. Sadeleştirilmiş kırpışmaölçerler için sırasıyla IEC ve VPD kırpışmaölçerin analitik olarak sadeleştirilmiş çözümünden yararlanılarak işlem yükü azaltılmış ve temel frekans sapmasına dayanıklı yöntem elde edilmeye çalışılmıştır. İyileştirilmiş VPD kırpışmaölçer, IEC kırpışma eğrisi ile homojenlik testlerine uyumlu VPD kırpışmaölçer sunmaktadır. Spektral iyileştirmeye dayalı kırpışmaölçer ise frekans sapmasına dayanıklı bir çözüm sunmanın yanı sıra iki mod bulundurmaktadır. Bunlardan ilki, sadece düşük frekanslardaki araharmoniklerin neden olduğu kırpışmayı sezebilirken; ikincisi yeni nesil lambalarda etkili olan bütün spektrumdaki araharmoniklerin neden olduğu kırpışmayı sezebilmektedir ki bu günümüz koşulları için daha uygun bir çözüm sunmaktadır. Sunulan kırpışmaölçerlerin her biri farklı hesaplama yapacak şekilde tasarlanarak amaca uygun kullanım sağlamaları amaçlanmıştır. Bu kırpışmaölçerler 3200 Hz örnekleme frekansıyla sentetik veriler ve saha verileri üzerinde test edilerek; avantaj ve dezavantajları ortaya konulmuştur.

Abstract:
High-power loads such as electric arc furnaces and ladle furnaces and low-power loads such as X-ray machines supplied from the electric power system have a disruptive effect on the utility voltage. This disruption has an effect on the enlightenment systems, which is called light flicker. This effect can be observed by people and causes disturbing effects for them in the long term. In order to measure this effect directly from the disrupted voltage, there is a standard flickermeter recommended by the IEC (International Electrotechnical Commission). The IEC flickermeter is designed for the enlightenment of the incandescent lamps. In this thesis, various flickermeter methods designed for the enlightenment of the new generation energy saving lamps and robust to fundamental frequency deviations in the electricity network are proposed. These are a simplified IEC flickermeter based on the improved spectral decomposition method, a flickermeter based on the improved Voltage Peak Detection (VPD), a simplified VPD flickermeter based on the improved spectral decomposition method, and finally, a flickermeter, based on spectral correction with two modes considering only the low frequency interharmonic components and including the whole spectrum. For simplified flickermeters, the analytically-simplified solution of the IEC and VPD flickermeters are proposed to reduce the computation complexity and they are both robust to frequency deviation. The improved VPD flickermeter offers a VPD flickermeter compatible with the IEC flicker curve and can pass the homogeneity tests defined by the IEC standard. The spectral enhancement-based flickermeter provides two modes while comprising a robust solution to the fundamental frequency deviation. The first mode can only sense the flicker caused by the interharmonics at low frequencies and the latter can detect the flicker caused by the interharmonics in the whole spectrum which affect the enlightenment of the new generation lamps offering a more appropriate solution for today's needs. Each one of the proposed flickermeters is designed to perform different calculations and is intended for proper use. These flickermeters have been tested both on the synthetic input voltage and field data with a sampling frequency of 3200 Hz; and advantages and disadvantages of all have been reported.