Bir hidroelektrik santralin kontrol sistemi tasarımına yönelik döngüde donanım modelinin geliştirilmesi ve sınanması
Development and validation of a hardware in the loop model of the control system design for a hydroelectric power plant
Yazar: CEREN KAHRAMAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR ; DR. CEM ŞAHİN
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:
Dijital kontrol ve kumanda imkanları, maliyetlerinin düşmesi ve güvenilirliklerinin yüksek olması sebebiyle hidroelektrik santral (HES) kontrol ve kumanda sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Öte yandan, santralin devre dışı kalmasına ve çeşitli güvenlik zafiyetlerine yol açacağından, dijital HES kontrol ve kumanda sistemi kontrolcülerini gerçek bir HES ortamında geliştirmek pratik olarak mümkün değildir. Bu çalışmada, dijital HES kontrol ve kumanda sistemi kontrolcülerini geliştirmek için, bilgisayar tabanlı bir benzetim modeli oluşturulmuştur. Bu modelde, Bulb tipi türbine sahip bir HES'in özellikleri kullanılmıştır. Geliştirilen bu benzetim modeli, kontrol ve kumanda sisteminin geliştirilmesinde ve fabrika kabul testlerinde kullanılmıştır. Bilgisayar-tabanlı bu benzetim modeli ile, HES türbin-generatör setine ait hız, aktif güç ve gerilim gibi parametreler farklı işletme koşulları için üretilmiştir. Bu bilgiler, kontrol sistemi tarafından sayısal ve analog giriş seviyesinde alınarak değerlendirilmiştir. Üretilen kontrol emirleri sayısal ve analog çıkış olarak bilgisayar-tabanlı benzetim modeline uygulanmış ve HES parametrelerinde meydana gelmesi beklenen değişiklikler benzetim modelinde gözlenmiştir. Bu sayede HES kontrol ve kumanda sistemi, bilgisayar-tabanlı benzetim modeli kullanılarak çevrimdışı geliştirilmiştir. Daha sonra, önerilen modelin doğruluğu, simülasyon sonuçları ve santral çıktıları karşılaştırılarak kanıtlanmıştır.

Abstract:
Digital control and actuator facilities have started to be used widely in hydro-electric power plant (HEPP) control and actuator systems, due to their reduced cost and high reliability. On the other hand, development of digital HEPP control and actuator system controllers in a real HEPP environment is impractical due to the risk of plant shut down and various security deficiencies. In this study, a computer-based simulation model is composed in order to develop digital HEPP control and actuator system controllers. In this model, the properties of an HEPP having a Bulb type turbine are used. The developed simulation model is then used for development of control and actuator systems, and factory acceptance tests. By means of this computer-based simulation model, parameters like speed, active power, and voltage of the HEPP turbine-generator set are produced. These data are received and evaluated at digital and analog levels by the control system. The created control commands, as digital and analog outputs, are applied to the simulation model, and the expected changes in the HEPP parameters are observed in the simulation model. By this means, HEPP control and actuator system is developed offline, using the computer-based simulation model. Afterwards, the accuracy of the proposed model is proved by comparing the simulation results and plant outputs.