Elektrik şebekelerinde facts cihazlarının optimum yerleşimi
Optimum allocation of facts devices in electrical networks
Yazar: CEVDET ERSAVAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ENGİN KARATEPE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: FACTS = FACTS ; Genetik algoritma tekniği = Genetic algorithm technique ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Bu tez çalışmasının ilk aşamasında elektrik güç sistemlerinde kullanılan kademeli transformatör, faz kaydırıcı transformatör, statik var kompansatör ve tristör kontrollü seri kompansatör gibi elektrik şebekelerinde aktif rol oynayan güç elemanları elektrik güç akışı algoritmalarında analizleri yapılmak üzere modellenmiştir. Bu cihazların etkinlikleri test sistemleri üzerinde araştırılmıştır. Günümüzde rüzgar enerji santralleri ve yük talebindeki belirsizlikler elektrik güç sisteminin kontrolünü daha karmaşık bir hale getirmektedir. Bu tez çalışmasının ikinci aşamasında, farklı senaryolar altında bu belirsizliklerin etkileri kademeli ve faz kaydırıcı transformatörlerin çalışma performansları üzerinde araştırılmıştır. Kademeli transformatörün kontrolü farklı senaryolar altında yapay sinir ağları ve ANFIS gibi akıllı sistemler ile gerçekleştirilmiştir. Mevcut elektrik şebeke altyapısı giderek daha karmaşık hale gelen ve büyüyen elektrik güç sistemlerindeki gereksinimleri karşılamada yetersiz kalabilmektedir. Bu nedenle gerilim ihlalleri ve iletim hatlarındaki termal kapasitelerin aşılması söz konusu olabilmektedir. Bu bağlamda, FACTS cihazlarının yerinin ve boyutunun belirlenmesi hem teknik hem de ekonomik açıdan büyük önem arz etmektedir. Bununla birlikte, bu optimizasyon problemine uygun çok-amaçlı fonksiyonu elde etmek karmaşık ve zahmetlidir. Bu tez çalışmasının son aşamasında, grafik tabanlı basit bir amaç fonksiyonu geliştirilerek, uzun vadeli yük belirsizlikleri altında genetik algoritma ile FACTS cihazlarının bara gerilim değişimleri ve hat kapasiteleri açısından optimum yerleşimlerini ve değerlerini belirleyen bir yöntem önerilmiş ve performansı IEEE test sistemi kullanılarak test edilmiştir. Önerilen yöntemin diğer çalışmalardan farkı, sabit bir yük profili yerine uzun vadede rastgele değişen yük profilinin kullanılmasıdır. Elde edilen sonuçlar önerilen yöntemin güvenilir bir şekilde kullanılabileceği göstermiştir.

Abstract:
The first part of this thesis aims at modeling and analyzing the role of static var compensator, thyristor controlled series compensator, tap changing transformer, and phase shifter transformer in electrical power flow studies. The effectiveness of these devices are investigated in test networks. Because the level of uncertainty increases with growing wind power penetration and load demand, electric power systems have become larger and more complex in terms of efficient management. In the second part of this thesis, the impact of these uncertainties are investigated on tap changing transformer and phase shifter transformer through different scenarios. After that, intelligent tools such as artificial neural network and ANFIS are utilized to control tap changing transformer under these circumstances. The existing infrastructures are difficult to catch up with the growth in generation capacity. Therefore, the overall system is obliged to operate under stress due to the voltage profile and thermal capacity problems. In that manner, FACTS devices are playing important role for the system security and power quality. Thus, the problem of determining the size and location of FACTS devices is essential due to the technical and economical reasons. However, the most difficult task of an optimization problem is to find a suitable multi-objective function. In the final part of this thesis, a genetic algorithm optimization method is proposed with a graph based panelized objective function. In the proposed method, annual daily load profile is considered as a whole instead of an instant load profile while looking for optimum size and location of FACTS devices. The proposed method allows including, in a simple way, the load fluctuations for a long period while improving the power system performance by using FACTS devices. The performance of the proposed method has been tested on the IEEE test system.