AA-DA sistemlerinde yapay arı koloni algoritması ile geçici hal kararlılık kısıtlamalı optimal güç akışı
Transient stability constrained optimal power flow in AC-DC systems using artificial bee colony algorithm
Yazar: ULAŞ KILIÇ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. KÜRŞAT AYAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Geçici hal kararlılık analizi = Transient stability analysis ; Güç akışı = Power flow ; Optimizasyon = Optimization ; Yüksek gerilim sistemleri = High voltage systems

Özet:
Artan enerji ihtiyacıyla büyüyen ve genişleyen enerji sistemlerinde, müşteri ihtiyaçlarının kesintisiz ve minimum maliyetiyle sağlanması, her geçen gün zorlaşmakta, verimsiz şekilde planlanan sistemlerin sebep oldukları maliyet kayıpları göz ardı edilemez haldedir. Ayrıca enerji sistemlerinin limit değerlerde çalışması ve herhangi bir ani yük değişiminde veya oluşan arıza sonrasında jeneratörlerden bazılarının senkronizmadan ayrılması neticesinde müşterilerin bir kısmının veya tamamının enerjisiz kalması gibi istenmeyen durumlar ortaya çıkmaktadır. Böyle bir durumda enterkonnekte güç sistemlerinde işletmenin sürekliliği zarar görebilir. Bu durum, güç sistem planlayıcılarını enerji sistemlerini yeniden planlamaya yönlendirmiştir. Karşılaşılan problemin çözümü için bilim insanları geçici hal kararlılık kısıtlamalı optimal güç akışı (GHKKOGA) yapılmasını önermişlerdir.Problemin karmaşıklığı ve doğrusal olmaması göz önüne alındığında, şu ana kadar kullanılagelmiş klasik metotların yerine bu çalışmada daha yeni ve güncel bir sezgisel metot kullanılması tercih edilmiştir. Bunun nedeni, sezgisel metotların sayısal metotlara göre daha kısa bir sürede ve daha az hata ile optimum noktaya ulaşabilme yeteneğidir. Bu nedenle bu çalışmada alternatif akım-doğru akım (AA-DA) sistemlerinde optimal güç akışı (OGA) ve GHKKOGA ilk defa yapay arı koloni (YAK) algoritmasıyla çözülmüştür.Bu çalışma için önerilen YAK algoritmasının AA-DA sistemlerinin GHKKOGA probleminin çözümündeki geçerliliğini ve etkinliğini değerlendirebilmek için, bu algoritma modifiye New-England 39-baralı test sistemine uygulanmış ve bu test sisteminde oluşan iki farklı arıza durumu için simülasyonlar gerçekleştirilmiştir.Modifiye New-England 39-baralı test sistemindeki her iki arıza durumu için elde edilen yakıt maliyetleri, hesaplama süreleri ve güç akışı sonuçları tablolar halinde verilmiştir. Ayrıca simülasyon süresince jeneratörlerin bağıl rotor açılarının değişimi şekillerle verilmek suretiyle, test sistemindeki tüm jeneratörlerin kararlı kaldığı gösterilmiştir. Netice olarak elde edilen tüm simülasyon sonuçlarının gayet iyimser olduğu gözlemlenmiştir. Bu sonuçlardan YAK algoritmasının AA-DA sistemlerinin GHKKOGA için etkin bir biçimde kullanılabileceği görülmüş olup AA-DA sistemlerinin OGA ve GHKKOGA problemlerinin çözümünde de sezgisel metotların güvenli bir biçimde kullanılabilirliği ispatlanmıştır.

Abstract:
It is getting harder everyday to provide customer needs with a continuous and minimum cost in growing and expanding energy systems which are in need of increasing energy supplies. The cost losses caused by inefficiently planned systems cannot be ignored. Furthermore by reason of energy systems? working at the limitrates, in case of a sudden load change or after occuring a fault, as a result of the disconnection of some generators from the synchronism, such undesired situations like entire or a part of the customers? left without energy occurs. In a situation like this, in interconnected power systems the persistence of the operation can be harmed. This situation has directed the power system planners to reschedule the energy systems. In order to solve the problem, scientists suggested to use the transient stability constrained optimal power flow (TSCOPF).Due to the complexity and non-linearity of the problem, it is preferred to be used a heuristic one that is a new and up-to-date method rather than the conventional methods used so far. The reason for this is the ability of the heuristic methods? being able to reach the optimum point with smaller error in a shorter time. In this study, therefore, the optimal power flow (OPF) and TSCOPF problems in alternating current-direct current (AA-DA) systems is solved by using artificial bee colony (ABC) algorithm for the first time.In order to able to evaluate validity and effectiveness of ABC algorithm suggested for this study on TSCOPF problem of AC-DC systems, this algorithm is applied to the modified New-England 39-bus test system and the simulation is performed for two distinct fault cases occurred in this test system.Fuel costs, computational times, and power flow results obtained for both fault cases in the modified New-England 39-bus test system are given in the related tables. Furthermore, all the generators in the test system are shown to be kept stable by drawing the variations of the relative rotor angles of the generators during the simulation. Consequently, it is seen that all the obtained simulation results are highly optimistic. From these results, it is shown that ABC algorithm is able to use effectively for TSCOPF of AC-DC systems and it is proved that heuristic methods are able to use securely for solution of OPF and TSCOPF problems in AC-DC systems.