Rotor açısı kararlılığının analizi ve optimizasyon tekniklerinin uygulanması
Rotor angle stability analysis ve optimization techniques
Yazar: ZAKİRHUSSAİN FARHAD
Danışman: ÖĞR. GÖR. SÜLEYMAN SUNGUR TEZCAN ; YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM EKE
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:
Gelişen dünyada gün geçtikçe enerji ihtiyacının artması, elektrik enerjisi talebinin de sürekli artmasına neden olmaktadır. Bu durumda, elektrik enerjisinin belli standartlarda ve sürekli olarak tüketiciye sağlanması bir zorunluluk haline gemiştir. Elektrik enerjisini, sabit gerilim ve frekans değerlerinde, kesintisiz olarak sağlamak ancak güç sistemlerinin kararlı çalışmasıyla mümkün olabilir. Güç sistemleri, elektrik enerjisi üretimi için senkron jeneratörlere bağımlıdır. Sistemin düzgün çalışması için gerekli koşul bütün senkron jeneratörlerin senkronizmada kalması ve çalışmaya devam etmesidir. Bu açıdan bakıldığında güç sistemlerinde kararlılık, senkron jeneratörlerin rotor açılarına bağlıdır. Bu tez çalışmasında ilk olarak tek makineli sonsuz güçlü baraya bağlı senkron jeneratörde oluşan salınımları sönümlemede kullanılan oransal integral türev tabanlı güç sistemi dengeleyicisinin ve ikinci olarak çok bölgeli sisteme bağlı senkron jeneratörlerde oluşan salınımları sönümlemede kullanılan güç sistemi dengeleyicilerinin parametrelerinin ayarlanması ile ilgili teknikler sunulmuştur. Ateş böceği algoritması ile tek makine sonsuz güçlü baraya bağlı güç sistem dengeleyicisi parametrelerinin ve yapay arı koloni algoritması ile çok makineli güç sistem dengeleyicisi parametrelerinin çözümü sağlanmıştır. Her iki algoritmada da özdeğer temelli amaç fonksiyonlar kullanılmıştır. Yapay arı koloni algoritması tabanlı güç sistem dengeleyicisi, dört makine iki bölgeli güç sisteminde farklı işletme koşullarında test edilmiştir. Tek makine için yarasa algoritması tabanlı güç sistem dengeleyicisi ile ateş böceği algoritması tabanlı oransal integral türev kontrolü güç sistem dengeleyicisi karşılaştırılmıştır. Ayrıca ikinci bölümde, otomatik gerilim regülatörü ve governörün devrede olup olmadığı durumlardaki; yapay arı kolonisi algoritma tabanlı GSD olan, 2 yapay arı kolonisi algoritma tabanlı GSD olan, 3 yapay arı kolonisi algoritması tabanlı güç sistem dengeleyicisinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır ve önerilen 4 yapay arı kolonisi algoritması tabanlı güç sistem dengeleyicisi olan dört makine iki bölgeli güç sistemin salınımlarını söndürmede daha hızlı cevaplar ürettiği gözlenmiştir.

Abstract:
Due to the daily increase of energy consumption, electric energy demand increases continuously in developing world. In this case, providing uninterrupted electric energy according to certain standards to consumers has become too important. For supplying uninterrupted electric energy with fixed value of voltage and frequency the power system must be stable. As known, for electric energy production the power systems are dependent to synchronous generators. All synchronous generators must be kept in synchronism for proper system working. According to that, power system stability is related to rotor angles of synchronous generators. In this thesis, first the techniques for a generalized parameter tuning of proportional integral derivative (PID) based power system stabilizer to damp the oscillatory modes of generator connected to a single machine infinite bus (SMIB) system are presented and second the techniques for a generalized parameter tuning of power system stabilizers to damp the oscillatory modes of generators connected to a two areas four generators power system are presented. For two area-four generators power system using power system analysis toolbox (PSAT) and PSSs are installed to damp the oscillations of the system under different inputs. Eigenvalue based objective function with Firefly Algorithm (FA) is used for two bounds parameters of PID-PSS (case-1 and case-2) of SMIB system and with Artificial Bee Colony (ABC) algorithm is used for two area four generators system to solve the problem. For SMIB system the comparative performance analysis of FA-PID-PSS (case-2) (proposed), FA-PID-PSS (case-1) and BA-CPSS is achieved and eigenvalue based analysis to guarantee the robust tuning of power system stabilizer. Also for two area-four generators system, without automatic voltage regulator (AVR) and turbine governor (TG), with AVR and TG, 1 ABC algorithm based PSS, 2 ABC algorithm based PSS, 3 ABC algorithm based PSS, 4 ABC algorithm based PSS the comparative performance analysis is performed, and at the result, fast settling time and low overshoot of speed response, and the eigenvalues location in the right hand side of s-plane  of  4 ABC algorithm based PSSs power system indicates  the superior performance than others.