Harmonik içeren güç sistemlerinin gerilim kararlılığının yük modellemeleri ve facts elemanları bakımından incelenmesi
Voltage stability analysis of power systems having harmonics considering load modeling and facts devices
Yazar: MUSTAFA BAYSAL
Danışman: PROF. DR. CELAL KOCATEPE ; YRD. DOÇ. DR. MEHMET UZUNOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Bir güç sisteminin başlıca işlevi, tüketicilere ekonomik ve güvenilir biçimde elektrik enerjisinin sunulmasıdır. Çevresel ve ekonomik faktörlerden dolayı yeni iletim hatlarının inşa edilmesinde bazı kısıtlamalar vardır. Bu nedenle günümüzün güç sistemleri daha yüklü ve daha ağır koşullar altında çalışmaktadır. Sürekli artan güç talebini karşılamakta zorlanan güç sistemleri için gerilim kararlılığı önemli bir konu haline gelmiştir. Bir güç sisteminin gerilim kararlılığı açısından güvenli bir biçimde çalışmasını sağlamak için öncelikle tasarım aşamasında analizlerin gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Sistemde yer alan yüklerin karakteristiğinin yük akışı ve gerilim kararlılığı üzerinde önemli etkisi bulunmaktadır. Bu nedenle gerilim kararlılığı analizi sırasında bu durumun göz önüne alınması gerekir. Son yıllarda güç sisteminde sıklıkla kullanılmaya başlanan FACTS elemanları sistemin yüklenebilirlik sınırlarını ve gerilim kararlılığını iyileştirmektedir. Son zamanlarda iletim sistemleri üzerindeki harmonik bozulmanın artması, sinüsoidal olmayan bu büyüklüklerin gerilim kararlılığı üzerindeki etkisinin incelenmesini gerekli kılmaktadır.Bu tez çalışmasında, doğrusal ve doğrusal olmayan yüklenme durumlarında, yük modellemeleri ile SVC ve STATOM gibi reaktif güç kompanzasyonu amacıyla kullanılan FACTS elemanlarının gerilim kararlılığı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu amaçla MATLAB ortamında geliştirilen Newton-Raphson ve Newton-Raphson-Seydel yöntemlerine dayalı güç akışı algoritması kullanılarak gerim kararlılığı analizleri gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen bu algoritma yardımıyla çok baralı örnek güç sistemleri kullanılarak beş farklı sayısal uygulama gerçekleştirilmiştir. Bu uygulamalarda doğrusal ve doğrusal olmayan yüklerin, çeşitli yük modellemelerinin, çeşitli reaktif güç kompanzasyon sistemlerinin ve farklı güç faktörüne sahip yüklerin gerilim kararlılığı üzerindeki etkisi ortaya konmuştur.Anahtar kelimeler : Gerilim kararlılığı, yük modellemeleri, harmonikler, FACTS elemanları, Newton-Raphson yöntemi, Newton-Raphson-Seydel yöntemi

Abstract:
The basic function of a electrical power system is to serve electricity to consumer both economically and reliably due to environmental and economical factors, building up new transmission lines are limited. Thus, current power systems operate under more stressed and heavily loaded conditions. Voltage stability becomes more and more significant issue for power systems that have difficulty to meet ever growing energy demand. In order for a power system to operate securely in terms of voltage stability, prior analysis has to be carried out in design stage. It should be mentioned that the load characteristics in power systems have significant effect on power flow and voltage stability. Thus, the load characteristics have to be considered in voltage stability analysis. FACTS devices that often used in power systems in recently improve loadability limits and voltage stability. Besides, increasing harmonic distortion in transmission lines lately necessitate to analyze the effect of non-sinusoidal quantities on voltage stabilityIn this thesis, the effects of load modeling, of FACTS devices that used to compensate reactive power such as SVC and STATCOM on voltage stability is examined under linear and nonlinear loading conditions. To succeed it, voltage stability analyses have been performed using the power flow algorithm which is developed in MATLAB platform based on the Newton-Raphson and Newton-Raphson-Seydel methods. With the developed algorithm, different numerical applications are performed using multiple test power systems. In these applications, the effects of linear and nonlinear loads, of several load modeling, of several reactive power compensation systems and of loads having different power factors on voltage stability are examined and the results are discussed.Keywords : Voltage stability, load modeling, harmonics, FACTS devices, Newton-Raphson method, Newton-Raphson-Seydel method