Harmonik üreten yüklerin belirlenmesi ve optimum kompanzasyon için yeni bir güç ifadesi
A new power resolution for optimum compensation and detection of harmonic producing loads
Yazar: MURAT  ERHAN BALCI
Danışman: DOÇ. DR. M. HAKAN HOCAOĞLU
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güç faktörleri = Power factors ; Güç ilişkileri = Power relations ; Güç kalitesi = Power quality ; Güç sistemleri = Power systems

Özet:
Bu tezde; sinüzoidal olmayan dengeli ve dengesiz güç sistemleri için literatürde var olan görünür güç tanımları ve güç ifadeleri, gözden geçirilmiş ve en iyi dengeli kapasitif kompanzasyon bakımından niceliksel biçimde analiz edilmiştir. Sonuçlar; sinüzoidal olmayan ve dengesiz şartlarda görünür güç tanımlarının ya sistem veriminin ölçülmesini dikkate aldığı ya da güç sistem elemanlarının boyutlandırılmasında araç olarak kullanılabilmeye uygun olduğunu göstermiştir. Ayrıca en iyi dengeli kapasitif kompanzatör gücü hakkında bilgi veren ve güç sistemlerinde bulunan harmonik üreten yüklerin tespitinde kullanılabilen bir güç ifadesinin gerekliliği görülmüştür.Tezin ileriki bölümlerinde; bu ihtiyaçları gideren yeni bir güç ifadesi sinüzoidal olmayan-dengeli gerilim ile sinüzoidal olmayan-dengesiz akımların bulunduğu tek faz ve üç faz-üç iletkenli sistemler için önerilmiştir. Bu güç ifadesinin reaktif güç bileşeninin en iyi dengeli kapasitif kompanzatörün çektiği gücü verdiği simülasyon temelli karşılaştırmalı analizlerle gösterilmiştir. Bunun yanında en iyi dengeli kapasitif kompanzatörde bulunan özdeş kondansatörlere ait plaka gücünün seçimi için bir hesap metodu reaktif güç kontrol rölelerine uygulanmak üzere geliştirilmiştir. Bu geliştirilen güç faktörü iyileştirme metodunun reaktif güç rölelerinde uygulanan klasik metotlara göre avantajları örnek bir sistemde yapılan simülasyon temelli karşılaştırmalı analizlerle gösterilmiştir.Yeni güç ifadesinin kaydırılmış iletkenlik güç bileşeninin harmonik üreten yüklerin tespit edilmesinde araç olarak kullanılabilirliği ölçüm temelli istatistiksel analizlerle gösterilmiştir. Bu sonuç tipik dağıtım sisteminde gerilim harmoniklerinin çeşitli açı değerleri ile hattın çeşitli X/R oranları için diğer metot ve indislerinde dikkate alındığı karşılaştırmalı analizlerle desteklenmiştir.

Abstract:
In this thesis, the apparent power definitions and their resolutions for nonsinusoidal balanced and unbalanced systems are reviewed and quantitatively analysed with respect to optimum balanced capacitive compensation. It is found that the apparent power definitions either consider to mesaure the system efficiency or are used to be a tool for the sizing of the power system equipment. It is also seen that there is a groving need for a power resolution of the apparent power that provides information on the optimum balanced capacitive compensator and aims to become a tool for the detection of harmonic producing loads of the system.In the further chapters of the thesis, a power resolution, which fullfils these requirements, is proposed for the single-phase and three-phase & three-line systems, which contain nonsinusoidal & balanced voltages and nonsinusoidal & unbalanced currents. It is figured out from the comparative analysis based on simulations that the reactive power component of the new power resolution gives the power of the optimum balanced capacitive compensator. In addition to that, a calculation method of the name plate power of the identical capacitors of the optimum balanced capacitive compensator is proposed for the application to reactive power control relays. The advantages of the developed power factor improvement method against the classical methods, already implemented in the relays, are shown by means of a comparative analysis in a representative test system.By using statistical analysis based on an actual measurements, it is pointed out that the scattered conductance power component of the new power resolution can be used as a tool for the detection of the harmonic producing loads. In a typical distribution system, this result is also consolidated by means of comparative analysis against other methods and indices for the various phase angles of the voltage harmonics and X/R ratios of the line.