Gri kurt algoritması kullanarak geçici hal kararlılık kısıtlı çok amaçlı optimal güç akışı çözümü
Transient stability constrained multi-objective optimal power flow using grey wolf algorithm
Yazar: RIDVAN BAYANCIK
Danışman: DOÇ. DR. ULAŞ KILIÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Artan dünya nüfusu ve gelişen teknolojiyle birlikte artan güç talebi, büyüyen ve genişleyen güç sistemlerini gerekli hale getirmiştir. Müşterilerin elektrik enerjisi ihtiyaçlarını sürekli ve yeterli düzeyde karşılamak her geçen gün zorlaşmaktadır. Enerji sistemlerinin limit değerlerinde çalıştırılması, herhangi bir arıza durumu veya ani yük değişimlerinde sistemdeki generatörlerin bazılarının veya tümünün senkronizmadan çıkmasına neden olabilir. Bu durum enterkonnekte sistemin işletilmesine zarar vererek müşterilerin bir kısmının veya tamamının enerjisiz kalmasına neden olabilir. Bu yüzden günümüzde sistem tasarımının önemi artmıştır.
Güç sistemlerinin tasarımında güç akışı analizi, üretilen enerji ile tüketilen enerji arasındaki ilişkiyi matematiksel olarak tanımlamada kullanılır. Güç akışı analizi enerji sistemlerindeki fiziksel ve elektriksel büyümelerden dolayı karmaşıklaşıp zorlaşmaktadır. Bu analize ek olarak oluşan arıza sonrasında sistemin senkronizmada kalmasının eklenmesiyle ortaya çıkan Geçici Hal Kararlılık Kısıtlı Çok Amaçlı Optimal Güç Akışı (GHKKÇAOGA) bilim insanları tarafından son yıllarda üzerinde çalışılan optimizasyon problemlerinden biridir. Optimizasyon probleminde, enerji üretim maliyeti ve hatlarda kaybolan güç minimize edilmektedir.
Güç sistemlerinde optimizasyon problemlerinin doğrusal olmayışı ve karmaşıklığı sebebiyle problemlerin çözümünde mevcut sayısal yöntemler yerine sezgisel metotlar kullanılmaktadır. Literatürdeki çalışmalardan, sezgisel metotların sayısal metotlara göre daha kısa sürede daha iyi sonuçlar elde ettikleri görülmektedir. Ayrıca sayısal metotlar yerel minimuma takılma ve başlangıç noktası problemleri yaşamaktadır. Bu tez çalışmasında optimal güç akışı (OGA),optimal reaktif güç akışı (ORGA) ve geçici hal kararlılık kısıtlı çok amaçlı optimal güç akışı (GHKKÇAOGA) sezgisel metotlardan biri olan gri kurt optimizasyon (GKO) algoritması kullanılarak çözülmüştür.
Tez çalışmasında GKO algoritması ile iki farklı test sisteminde (IEEE-30 Bara ve Modifiye New-England 39 Bara) oluşan arızalar sonucunda yakıt maliyeti, güç kaybı ve simülasyon süreleri analiz edilmiştir. Analiz sonucunda GKO algoritmasının OGA, ORGA ve GHKKÇAOGA problemlerinin çözümündeki etkinliği ve geçerliliği değerlendirilmiştir. Analiz içerisinde sistem kararlılığının göstergesi olarak rotor bağıl açısı kabul edilmiştir. GKO algoritması ile IEEE-30 Bara test sisteminde iki farklı arıza durumu ve Modifiye New-England 39 Bara test sisteminde ise tek arıza durumu için iki farklı maliyet katsayılı optimizasyon problemleri çözülmüştür. Önerilen algoritma ile elde edilen sonuçlar, GKO algoritmasının geçerliliğini ve etkinliğini göstermek için, literatürdeki diğer sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırma sonucunda GKO algoritmasının güç sistemlerinde OGA, ORGA ve GHKKÇAOGA problemlerinin
çözümünde efektif ve güvenli bir şekilde kullanılabileceği görülmüştür.

Anahtar kelimeler: Optimal güç akışı, Gri kurt optimizasyon algoritması, Geçici hal kararlılık kısıtı, Optimal reaktif güç akışı

Abstract:
Improved technology and rising of world population with electrical energy consumption make necessary to growing and expanding power systems. It is getting harder to satisfy the electrical energy demand of customers continuously and adequately. Operating at limit value of the generators, any mulfunction or sudden load changes of energy systems may cause some or all of generators to go out of synchronism. This case may cause some or all customers to be de-energized. This undesirable situation can demage the operation of the interconnected system. The situation can be encountered directs power system designers to replanned the energy systems. Re-planning is not preferred when time and cost are considered as important parameters. Therefore system designing getting important.
Power flow analysis is one of the mathematical methods are used to describe the relationship between the energy produced and the energy consumed. Power flow analysis becomes complicated and difficult due to physical and electrical constraints in energy systems. The transient state, which aims to keep the system in synchronization, and the transient state notification of cost and power loss analysis, has been one of the solutions proposed by the multi purpose power flow (TSC-MOOPF) scientists.
Considering of complexity and non-linearity of the power flow problems, it required the use of newer and more current heuristic method instead of the conventional methods used so far. It is preferable that heuristic methods catch the optimum value with fewer errors in a shorter time than classical methods. Therefore, in this study, optimal power flow (OPF), optimal reactive power flow
(ORPF) and transient stability constrained multi objective power flow (TSC-MOOPF) are solved using the grey wolf optimizer (GWO) algorithm.
In order to evaluate the effectiveness and currency of the grey wolf optimizer algorithm proposed in this study fort he power systems of OPF, ORPF and TSC-MOOPF problems. The grey wolf optimization algorithm is obtained as a result of the analyzes performed for two different fault conditions in modified New-England 39 Busbar systems and IEEE-30 Busbar test systems. Generation fuel
costs, power loss and analysis times are given in the tables. The relative rotor angles, which is important stability parameter, was also examined during the simulation and results were observed to be quite good. From these results, it has been seen that the GWO can be used fort he transient stability constrained optimal power flow for power systems, it has been proved that heuristic methods can be used for OPF, ORPF and TSC-MOOPF problems in power systems effectively and
safely.

Key Words: Optimal power flow, Grey wolf optimization algorithm, Transient stability constraint, Optimal reactive power flow