Konutsal yüklerin zıp modellerinin elde edilmesi
Determination of zip coefficients for residential loads
Yazar: MEHMET BİRCAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BEDRİ KEKEZOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Güç sistemlerinin sorunsuz işletimi ancak doğru öngörülerle mümkün olabilmektedir. Bu açıdan güç sistemlerinin gerçeğe en uygun biçimde modellenmesi ve analizi amaçlanır. Güç sistemlerinin en önemli parçalarından biri olan sistem yükleri de bu modellemenin temel yapıtaşlarındandır. Sistem yüklerinin doğru bir şekilde modellenmesi güç sisteminin statik ve dinamik analizi için önemlidir. Bu model aracılığıyla kararlılık analizi ve yük akışı çalışmalarının doğruluğu arttırılabilir. Güç sisteminden istenen,  yükte meydana gelebilecek değişimlere karşı kararlı durumdaki sistemin uygun olan işleyişini sürdürmesi, nominal değerlerin ve bara gerilimlerinin eşit tutulmasıdır. Sabit durumda olan bir güç sisteminin uygun bir çalışması ve bara gerilimlerinin ve nominal gerilimlerin eşit değerleri, yükteki muhtemel değişikliklere bağlıdır.  Yükteki değişimlere göre sistemin tepkisini görebilmek için yani güç sistem performansını değerlendirmek için yük karakteristiğini belirlenmesi gerekmektedir. Son yıllarda geleneksel olmayan yük tiplerinin sistemlere bağlanması, bu yüklerin etkisinin de aynı sebebe bağlı olarak artmasıyla modern güç sistemi kurma gereksinimi yük modellemeye ilgiyi arttırmıştır.
Bu çalışmada farklı evsel yüklere ait sabit empedans, sabit akım ve sabit güçten oluşan ZIP modeller oluşturulmuştur. Modeli oluşturmak için ölçüm tabanlı yaklaşım kullanılmıştır. Sistemin gerçek dinamiklerini yansıtması ve yük karakteristiğini daha doğru temsil etmesi yük modellemede ölçüm temelli yaklaşımı önemli kılmıştır. ZIP model,  gerilim değişimlerine bağlı olarak yük tarafından çekilen gücü tahmin edebilmek için kullanılır. ZIP yük modeli, gerilime göre fiziksel anlamda güç bağımlılığını sağlayan bir model olduğundan bu yönde çalışmalar sürmektedir. Bu çalışmada Yıldız Teknik Üniversitesi'ndeki akıllı eve ait cihazların gerilim ve güç değerleri izlenilerek ZIP katsayıları, en küçük kareler metodu kullanılarak oluşturulan algoritmayla hesaplanmıştır. Ortaya konulan bir senaryo dahilinde eve ait günlük tüketim eğrisi geliştirilmiş ve bu senaryo dahilinde gerçek ölçüm sonuçları ile cihazlara ait ZIP modeller kıyaslanmıştır. Geliştirilen modellerin gerçek ölçüm sonuçlarına göre hata oranları ortaya konulmuştur.

Anahtar Kelimeler: Yük modelleri, ZIP model, konutsal yükler, en küçük kareler metodu, ZIP katsayıları

Abstract:
Operating power systems without problems only possible with the right predictions. From this point of view, it is aimed to model and analyze power systems in the most appropriate way. System loads, which are one of the most important parts of power systems, are the basic building blocks of this model. Accurate modeling of system loads is important for static and dynamic analysis of the power system. Through this model, the accuracy of stability analysis and load flow studies can be increased. Desired power system is kept equal the nominal values and the busbar voltages, maintaining the proper operation of the system in the steady state against changes in the power system. The proper operation of a power system in a stationary state and the equal values of the busbar voltages and the nominal voltages depend on possible changes in the load. In order to see the reaction of the system according to the changes on the load and evaluate the power system performance, it is required to determine load characteristic. In recent years, connecting non-traditional types to system, increase of load effects has enhanced the interest in load modeling.
In this study, constant-impedance, constant-current and constant-power ZIP models have been created for different residential loads. Measurement based approach has been used in order to form model. The measurement-based approach for load modeling is important because it reflects the real dynamics of the system and represents the load characteristic more accurately. The ZIP model is used to estimate the power drawn by the load depending on the voltage changes. In this study, the voltage and power changes for residental loads belonging to smart home in Yıldız Technical University were observed and the ZIP coefficients have been calculated by using the least squares method. Also in this article, load model types are explained and the least squares method is given. The measured data was compared with the data formed from the model. The P-V curve of each device is plotted measurement and model. According to a given scenario, the daily energy consumption curve of the house is developed and the actual measurements and ZIP models are compared within this scenario.

Keywords: Load modeling, ZIP model, residental loads, least squares method, ZIP coefficients