Güç sistemlerinde kapasite artırımı planlamaları için kaynak boyutu ve konumunun bozkurt algoritması tabanlı belirlenmesi
Gray wolf algorithm-based determination of source size and location for capacity expansion planning in power systems
Yazar: UĞUR FESLİ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA BAHADIR ÖZDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Güç sistemleri, üretim, iletim ve dağıtım bölümlerini içeren karmaşık ağ yapılarıdır. Bu karmaşık ağlar, elektrik enerjisinin güvenli, verimli ve kesintisiz bir şekilde tüm tüketici noktalarına iletilmesini sağlar. Güç sistemlerine artan yükler ve ortaya çıkan enerji ihtiyaçlarını karşılamak adına mevcut kaynaklardaki güç artışı veya sisteme eklenen yeni kaynaklardan dolayı tüm sistemdeki güç akışları, hat yüklenmeleri ve gerilim profilleri farklılıklar göstermektedir. Bu farklardan dolayı sisteme eklenen yeni kaynaklar kararlılık problemlerine yol açabilmektedir. Dolayısıyla, yeni üretim kaynaklarının eklendiği bir sistem daha da karmaşık hale gelecektir. Yeni kaynakların sisteme uygun planlanma yapılmadan yerleştirilmesi durumunda şebekede fazladan üretim, koruma ve topraklama problemleri, gerilim yükselmeleri, aşırı hat yüklenmeleri gibi çeşitli problemlere yol açabilirler. Bu tez çalışmasında, güç sistemin kararlı çalışmasını sürdürmesi amacıyla generatörlerin gücünü ve optimum konumunu belirleyen Bozkurt Algoritması tabanlı bir optimizasyon yapısı oluşturulmuştur. Önerilen yöntemle, gerilim kararlılığı ve aşırı yükleme sorunlarını ortadan kaldırmak için ihtiyaç duyulan yeni kaynağın optimum konumu ve güç kapasitesi belirlenmektedir. DIgSILENT PowerFactory programında benzetimi yapılan sistem üzerinde Python scriptleri ile birlikte Bozkurt Optimizasyon Algortiması kullanılarak standart bir IEEE bara sistemine dahil edilecek yeni kaynakların boyutu ve konumu belirlenmiştir. Farklı senaryolarla, bir noktada, üç noktada ve altı noktada yük artışları tanımlanmış meydana gelen problemlerin çözümü için üretim tabanlı çözüm önerileri elde edilmiştir. Bu çözüm önerileri Bozkurt Optimizasyon Algoritması kullanılarak optimum çözümler bulunmuştur. Optimum çözüm önerileri benzetim programında denenmiş ve generatör yüklenmeleri, üretim tüketim dengesi, hat yüklenmeleri ve bara gerilim değerleri karşılaştırılarak çözüm önerilerinin doğruluğu ispatlanmıştır.

Abstract:
Power systems are complex network structures that include generation, transmission, and distribution parts. The safe, efficient, and uninterrupted transfer of electricity energy to consumer points is provided by these complex systems. The power flow in a power system can be changed depending on load demand and generation. To meet the increment in load demand, new sources are added to the power system. Therefore, the complexity of the power system will increase and the system stability may vary due to these changes. The location of the new generation systems has vital importance in terms of efficiency, grounding, overload, overvoltage, and protection system issues. In this thesis, the power capacity and location of the new generation system needed in the case of an increment in load demand are determined based on Gray Wolf Optimization Algorithm. The optimum location and power capacity of the new source that is needed to eliminate the voltage stability and overloading issues are determined by the proposed method. The proposed is tested on IEEE 14-Bus Standard Test System. The simulation studies are performed on DIgSILENT PowerFactory software. Four different scenarios that include load demand increment in one location, two locations, three locations and six locations are tested in simulations. The Python scripts are created to determine the required power capacity and location of the new generations by considering fourteen buses. The possible solution list is obtained by using this Script. Then, the obtained solutions are evaluated in the GWO's cost function which includes power transmission and required power capacity. Thus, the optimum solution is suggested by the GWO that determines the location and power capacity of the new source is determined. The obtained optimum solution is tested in the simulation. The results reveal that the system stability issues are cleared by applying the optimum solution.