Householder yöntemi ile güç sistemlerinde küçük sinyal kararlılığının incelenmesi
Analysis of small signal stabilitiy with the Householder method in power systems
Yazar: ASGHAR SABATI MOKARRAMI
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN BAYINDIR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Küçük sinyal (veya küçük bozulma) kararlılığı, güç sisteminin yükler ve üretimdeki küçük farklılıklar gibi küçük arızalar altında senkronizasyonu sürdürme ve kararlılığı sağlama yeteneğidir. Fiziksel olarak güç sistemi kararlılığı genel olarak iki ana kategoride sınıflandırılabilir. Bu kategoriler, açı kararlılığı veya rotor açısı kararlılığı ile gerilim kararlılığıdır. Açı kararlılığı veya rotor açısı kararlılığı, "bir güç sisteminin birbirine bağlı senkron makinelerinin senkronizasyonda kalması-kararlılığını koruması" olarak tanımlanabilir. Bu kararlılık problemi, güç sistemlerinde bulunan elektromekanik salınımların çalışmasını içerir. Buradaki temel mesele, senkron makinelerin güç çıkışının, rotorlarının salınımı ile değişmesidir. Küçük bozulma gerilimi kararlılığı kavramı, kararlı durumun stabilitesi ile ilgilidir ve sistemin küçük sinyalli (doğrusallaştırılmış) modeli kullanılarak analiz edilebilir. Bu tez çalışması, özellikle sabit durum/dinamik kararlılık alt başlığına ve küçük bir bozulmayı takiben bir güç sisteminin dinamik kararlılığını analiz ve kontrol etmek için kullanılabilecek tekniklere odaklanmıştır. Özellikle çok fazla sayıda senkron jeneratör bulunan şebekede bir jeneratörde meydana gelen arıza diğer senkron jenaratörleri de etkileyecektir. Bu durum fazla sayıda değişken içeren şebekede arızanın bulunmasını veya çözümünü zorlaştıracak ve tüm sistemin kararlığını etkileyecek büyük bir problem haline gelecektir. Tezde önerilen Küçük Sinyal Kararlılığı analizi yöntemlerinden Householder  yöntemi ile bu karmaşık sistemde büyük matrislerin çözümü daha kolay yapılabildiği için arızanın bulunması ve temizlenmesi çok kısa sürede yapılabilecektir.  Bu kapsamda senkron jeneratörün farklı rotor açısı sapması örneklerinde benzetimler yapılarak rotor açı kararlığı 5 dereceye kadar sapmalarının düzeltimesini sağlayarak sistemin kararlı bir şekilde çalışmasına imkan sağlamış ve sistem kendi kararlılığını korumuştur.

Abstract:
Small signal (or small disturbance) stability is the ability of the power system to maintain synchronization and stability under minor faults, such as small differences in load and production. In general, physical power system stability can be classified into two main categories. These categories are angle stability (rotor angle stability) and voltage stability. Angle stability can be defined as 'to remain in synchronism or the stability of the interconnected synchronous machines in a power system'. This stability problem involves the operation of electromechanical oscillations in power systems. The concept of small disturbance voltage stability is related to the stability of the steady state and can be analyzed using the small-signal (linearized) model of the system. Angle stability category can be evaluated under two subheadings. Temporary state / Transient: The instability here is due to the lack of synchronization after large disturbances such as system failures or equipment shortages. The purpose of transient stability studies is to determine whether the machines in a system will return to a stable synchronized state after a large disturbance. This thesis will focus on steady state / dynamic stability sub-title and techniques that can be used to analyze and control the dynamic stability of a power system, especially following a small disturbance. In particular, the failure of one generator among the network with a large number of synchronous generators will affect other synchronous generators. This will become a major problem that will make it difficult to find or solve the fault in the network containing too many variables and that will affect the stability of the entire system. Since the solution of large matrices can be done easier in this complex system with Householder method, one of the small signal stability analysis methods and which is suggested in the thesis, the detection of error and troubleshooting can be done in a shorter period.  In this context, samples of different rotor angle deviations of synchronous generator have been performed by simulating rotor angle stability deviations up to 5 degrees, allowing the system to operate stably and the system has maintained its stability.