Güç sistemlerinde modülasyon ve Kalman süzgeci tekniklerini kullanarak araharmonik analizi
Interharmonic analysis in power systems using modulation and Kalman filtering techniques
Yazar: MURAT DUMAN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜL SALOR DURNA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, güç sistemlerinde doğrusal olmayan yüklerden kaynaklanan
araharmonik frekans bileşenlerine ait genlikleri, güç sisteminin temel frekansının büyük
miktarda saptığı durumlarda yüksek doğruluk derecesinde hesaplayan modülasyon ve
Kalman süzgeci tabanlı bir yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemde araharmonik
genliklerinin hesaplanmasında IEC61000-4-7 Standardı esas alınmıştır. Önerilen yöntem,
araharmonik frekans bileşenlerinin oluşmasına neden olan sinyal zarfının elde edildiği
kısım ve zarf sinyalinden Kalman süzgeci kullanılarak araharmonik genliklerinin
kestirildiği kısım olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Sinyal zarfının elde edildiği
kısım için iki alternatif yöntem önerilmiştir. Bu yöntemlerden ilki, sinyali harmonik
frekans bileşeniyle aynı frekansa sahip ve temel frekans bileşeniyle aynı faza sahip
sinüzoidal sinyalle çarpıp zarf sinyalini doğrudan elde etmektir. İkinci yöntem ise alt
örnekleme kullanarak sinyal zarfının elde edilmesidir. Geliştirilen yöntem, hem birden
fazla araharmonik frekans bileşeninin kullanıldığı sentetik verilerle, hem de temel frekans
değişiminin meydana geldiği Elektrik Ark Ocağı fabrikalarını besleyen transformatör
merkezlerinden alınan gerilim verileriyle test edilmiştir. Yapılan testler sonucunda
geliştirilen yöntemin, diğer Kalman süzgeci tabanlı yöntemlere göre düşük hesaplama
yüküne sahip olmasına rağmen, araharmonik altgrup hesaplamalarında hem saha verisi
hem de sentetik veri için %3'ün altında hata oranıyla, başarılı sonuçlar verdiği
gösterilmiştir.

Abstract:
In this thesis work, a modulation and Kalman filtering based method is proposed to
decompose the amplitudes of interharmonic frequency components in a power
system,where the system frequency deviates significantly resulting from non-linear loads.
In the developed method, interharmonic amplitudes have been computed based on
recommendations given in the IEC Standart 61000-4-7. Proposed method consists of two
parts; fırst is obtaining the fluctuating signal envelope caused by the interharmonic
frequency components and the second is Kalman filtering used to estimate the
interharmonic amplitudes from the signal envelope. Two alternative methods are proposed
for obtaining the signal envelope. The first of these methods is obtaining the signal
envelope directly by multiplying the signal with a sine wave which is in the same phase
and at the same frequency with the fundamental frequency component. In the second
method, signal envelope is obtained by downsampling. The developed method is tested
both on synthetic data, which consists of more than one interharmonic frequency
components and on field data obtained from transformer substations supplying electric arc
furnace plants,where the fundamental frequency variation takes place. It has been observed
that despite its low computational complexity, when it is compared to other Kalman
filtering based methods, the developed method gives successful interharmonic estimates
with subgroup calculation error under 3% for both field data and synthetic data.