Güç sistemlerinde fazör ölçüm birimlerinin optimal yerleşimi
Optimal placement of phasor measurement units power systems
Yazar: EMRE ŞIK
Danışman: DOÇ. DR. SALİH TOSUN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Gelişen teknoloji ve artan nüfus ile birlikte elektrik enerjisine olan ihtiyaç ve talep her geçen gün artmaktadır. Enerji talebindeki artış güç sistemlerini kararlılık sınırlarına yakın bölgelerde çalışmaya zorlamaktadır. Bu durum güç sistemlerinde gerilim kararsızlığı ve gerilim çökmesi gibi sonuçlar doğurmaktadır. Güç sistemlerinin kararlılık durumunun gerçek zamanlı olarak takip edilmesi kritik önem taşımaktadır. Bu sebeple güç sistemlerinin izlenebilirliği ve kontrolünü sağlayan sistemlere duyulan ihtiyaç da artmıştır. Fazör Ölçüm Birimi (FÖB) bu sistemlerden birisidir. FÖB'ler Global Positioning System (GPS) yardımıyla gerilim, akım ve faz açısının anlık olarak takip edilmesine imkan sağlamaktadır. Ancak maliyet kısıtı nedeniyle FÖB'ler iletim hatlarında tüm baralara yerleştirilememektedirler. Bu yüzden FÖB'leri şebekeye maksimum gözlenebilirliği sağlayacak optimal bir şekilde yerleştirmek önem arz etmektedir. Optimal yerleşim için literatürde pek çok yöntem kullanılmaktadır. Bu çalışmada Modifiyeli Benzetilmiş Tavlama Algoritması (MBTA) kullanılmıştır. Algoritma ilk olarak Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)'nin 14 ve 30 baralı güç sistemine uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar literatürdeki farklı algoritmalarla ve Power System Analysis Toolbox (PSAT) programındaki FÖB yerleştirme algoritmalarından elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Algoritma IEEE test sistemleri üzerinde başarılı sonuçlar verdikten sonra enterkonnekte güç sisteminin bir kısmı olan Trakya Güç Sistemi'ne optimal FÖB yerleşimi yapılmıştır. MBTA ile elde edilen sonuçlar PSAT programındaki FÖB yerleştirme algoritmalarından çıkan sonuçlarla karşılaştırılmıştır.  Bu çalışma ile sistemin tamamını anlık olarak takip edebilmek için kullanılan FÖB'lerin, Trakya Güç Sistemi'nde hangi baralara yerleştirilmesi gerektiği tespit edilmiş ve optimal yerleşim gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
With the developing technology and increasing population, the need and demand for electrical energy is increasing day by day. The increase in energy demand, forces power systems to operate in regions close to stability limits. This situation gives results such as voltage instability and voltage collapse in power system. It is critical to monitor the stability of power systems in real time. For this reason, the need for systems that provide traceability and control of power systems has increased. Phasor Measurement Unit (PMU) is one of these systems. The PMUs provides to instantly monitor voltage, current and phase angle with the help of Global Positioning System (GPS). However, due to cost constraints, PMUs cannot be placed in all busbars in transmission lines. Therefore, it is important to place the PMUs in the grid in an optimal way to ensure maximum observability. Many methods are used in the literature for optimal placement. In this study used Modified Simulated Annealing Algorithm. The algorithm was first applied to the 14 and 30 bar power system of Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). The obtained results were compared with different algorithms in the literature and the results obtained from the PMU placement algorithms in the Power System Analysis Toolbox (PSAT) program. After the algorithm gave successful results on IEEE test systems, optimal PMU placement was made in the Trakya Power System, which is a part of the interconnected power system. The results obtained with the Modified Simulated Annealing Algorithm were compared with the results obtained from the PMU placement algorithms in the PSAT program. With this study, the PMUs which are used to monitor the entire system momentarily, have been optimally placed in the Trakya Power System.