Güç sistemlerinde yük-frekans kontrolünde PID denetleyici ve parametrelerinin simbiyotik organizmalar arama algoritması ile ayarı
PID controller in load frequency control of power systems and tuning of its parameters by symbiotic organisms search algorithm
Yazar: ZÜMRE YENEN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. EMRE ÇELİK
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, iki alanlı termal güç sistemi ve termal, hidro ve gaz enerji santralleri gibi farklı güç üretim kaynaklarına sahip çok kaynaklı bir güç sisteminin Yük Frekans Kontrolü (YFK) uygulaması işlenmektedir. Elektrik enerjisi üreten bu sistemlerin YFK performansını artırmak için basit yapılı bir PID (Oransal-İntegral-Türev) denetleyici kullanılmıştır ve PID denetleyici parametrelerinin en uygun değerlerini elde etmek için yeni bir amaç fonksiyonu önerilmiştir. Optimizasyon tekniği olarak ise yakın zamanda önerilen, güçlü yapısı ile tanınan simbiyotik organizmalar arama algoritması (SOAA) kullanılmıştır. YFK uygulaması yapılan tüm enterkonnekte elektrik güç sistemleri MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve SOAA ise MATLAB/m-file ortamında kodlanarak denetleyici parametrelerinin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Önerilen yaklaşımın performansı ilk olarak iki alanlı ara-ısıtmasız (non-reheat) termik güç sistemi ve doğrusal olmayan iki alanlı ölü bantlı governor (governor dead band) özellikli ara-ısıtmasız termik güç sisteminde test edilmiştir. Daha sonra çok kaynaklı tek alanlı güç sistemi, çok kaynaklı iki alanlı güç sistemi ve yüksek gerilim doğru akım baralı çok kaynaklı iki alanlı güç sistemin üzerinde test edilmiştir. Çalışmanın literatüre katkısının ispatı için her bir sistemden elde edilen sonuçlar ilgili literatür çalışmalarında önerilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Elde edilen karşılaştırma sonuçlarına göre SOAA tekniği ve önerilen amaç fonksiyonu kullanılarak ayarlanan PID denetleyici ile frekans değişimi ve bağlantı hattındaki güç değişim eğrilerinde büyük ölçüde iyileşme olduğu görülmüştür. Böylece basit yapısına rağmen önerilen yaklaşımın literatürdeki çalışmalara iyi bir alternatif olabileceği bu tez çalışmasıyla ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, the application of Load Frequency Control (LFC) with separate features of a non-linear two-area thermal power system and a multi-source power system with different power generation sources such as thermal, hydro and gas power plants is studied. PID, which is a simple structured (Proportional-Integral-Derivative) controller has been used to increase the LFC performance of these electrical generating systems, and a new objective function has been proposed to obtain the most suitable values of PID controller parameters. As an optimization technique, the recently proposed, known for its strong structure symbiotic organisms search algorithm (SOS) was used. All interconnected electric power systems with LFC control application are designed in MATLAB/Simulink environment and SOS is encoded in MATLAB/m-file environment. Performance of the proposed approach was first tested in a linear two-area non-reheat thermal power system and a non-linear two-area governor dead band non-reheat thermal power system. Then, multi-source single-area power system, multi-source two-area power system with and without high-voltage direct current (HVDC) link were tested. In order to prove the contribution of the study to the literature, the results obtained from each system were compared with the results suggested in the relevant literature studies. According to the comparison results, it was seen that there was a great improvement in the frequency change and tie-line power change curves in the connection line with the PID controller adjusted using the SOAA technique and the proposed objective function. So, it has been demonstrated in this thesis that the proposed approach, despite ists simplicity, can be a good alternative to the literature works.