Dağıtılmış seri reaktörlerin güç sistemlerinin kararlılığı üzerine olan etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of distributed series reactors on stability of power systems
Yazar: YUSUF ALAŞAHAN
Danışman: DOÇ. DR. SALİH TOSUN
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Güç Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Dağıtılmış FACTS (D-FACTS) aygıtlarından Dağıtılmış Seri Reaktörler (DSR), nakil iletkenine seri bağlanıp hatta seri endüktif empedans ekleyen aygıtlardır. Bu aygıtlar, güç sisteminde nakil hatlarının parametrelerini değiştirerek, empedans dengesizliğini düzeltebilirler. Buna ek olarak sistemde gerilim dengelemesi, daha yüksek miktarda güç taşınımı ya da diğer bir ifade ile güç sisteminin iletim kabiliyetinin daha verimli bir şekilde kullanılabilmesini de sağlamaktadır. DSR, nakil hattı üzerine montajlanır. Her modül önceden belirlenmiş bir akım değerinde tetiklenebileceği gibi uzaktan da kumanda edilebilir. İlk pilot uygulaması, 2002-2003 yılları arasında Yüksek Gerilim (HV) nakil iletkenleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. DSR uygulaması güç sistemlerinde iletim limitinin yükseltilmesini sağlamaktadır. DSR elemanlarının iletim hatlarının optimum olarak işletilmesinde önemli getirileri bulunmaktadır. Güç sisteminin mevcut ölçüleri genişletilmeden sistemin yüklenebilirliğinin kontrol edilmesini sağlamaktadır. Bundan dolayı nakil hatlarında DSR aygıtlarının kullanımı son yıllarda gittikçe çoğalmakta ve ehemmiyeti artmaktadır. Bu çalışmada DSR uygulamasının sistem yüklenmesi üzerindeki etkileri, gerilim kararlılığı üzerinde olan etkisi ve uygulanabilirliği yönünden analizleri gerçekleştirilmiştir. DSR uygulaması PowerWorld Simülasyon yazılımı ile Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 6 baralı ve 9 baralı test sistemleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, DSR cihazlarının kullanılması ile güç sisteminde fazla yüklenen hatların yüklenme oranlarının düştüğü görülmüştür. IEEE 6 baralı sisteminde fazla yüklenen (1-4) ve (3-6) hatlarının yüklenme oranları enbaşta sırasıyla %65 ve %69 iken bu hatlara DSR cihazları eklendiğinde yüklenme oranlarının son durumda sırasıyla %61 ve %64 seviyesine gerilediği görülmüştür. IEEE 9 baralı sisteminde fazla yüklenen (1-4), (4-5), (5-6) ve (5-7) hatlarının yüklenme oranları enbaşta sırasıyla %116, %109, %92, %100 iken bu hatlara DSR cihazları eklendiğinde yüklenme oranlarının son durumda sırasıyla %99, %89, %91, %93 seviyesine gerilediği görülmüştür. Ayrıca sistem kararlılığı açısından kritik güç ve kritik gerilim değerlerinin her ikisinin de genel olarak düştüğü görülmüştür. Yine bu çalışmada DSR kullanımının, fazla yüklenen hatlarda aktif güç kayıplarını azalttığı ama reaktif güç kayıplarını ise genel olarak arttırdığı görülmüştür.

Abstract:
Distributed FACTS (D-FACTS) devices Distributed Series Reactors (DSR) are devices that are connected in series to the transport conductor and add a series inductive impedance to the line. These devices can correct the impedance imbalance in the power system by changing the parameters of the transmission lines. In addition to this, voltage balancing in the system also provides a higher amount of power transport, or in other words, a more efficient use of the transmission capability of the power system. The DSR is mounted on the transmission line. Each module can be triggered at a predetermined current value as well as remotely controlled. The first pilot application was carried out on High Voltage (HV) transmission conductors between 2002-2003. DSR application provides to increase the transmission limit in power systems. DSR elements have important benefits in the optimum operation of transmission lines. It allows controlling the loadability of the system without expanding the existing dimensions of the power system. Therefore, the use of DSR devices in transmission lines has been increasing in recent years and its importance has increased. In this study, the effects of DSR application on system loading, its effect on voltage stability and applicability were analyzed. DSR application was performed on Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 6 busbar and 9 busbar test systems with PowerWorld Simulation software. In this study, it has been observed that the load rates of the lines that are overloaded in the power system decrease with the use of DSR devices. In the IEEE 6 busbar system, the overloaded (1-4) and (3-6) lines were initially 65% and 69% respectively, while when DSR devices were added to these lines, the loading rates decreased to 61% and 64%, respectively, in the final state. In the IEEE 9 busbar system, the loading rates of the overloaded (1-4), (4-5), (5-6) and (5-7) lines are 116%, 109%, 92%, and 100%, respectively, while DSR devices are added to these lines. When added, the loading rates decreased to 99%, 89%, 91% and 93%, respectively, in the last case. In addition, it has been observed that both critical power and critical voltage values generally decrease in terms of system stability. Again in this study, it was observed that the use of DSR reduces the active power losses on the overloaded lines, but increases the reactive power losses in general.