Gerilim kaynağı dönüştürücülü HVDC iletim sistemlerinin aktif ve reaktif güç eğrisi sınırlarının incelenmesi
Investigation of active and reactive power curve limits of HVDC transmission systems with voltage source converter
Yazar: ELİF BALDAN
Danışman: DOÇ. DR. KADİR ABACI
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Güç sistemlerinin yapısal olarak günden güne değişmesi iletim yapısı giderek karmaşıklaşmaktadır. Nüfusun artması ve teknolojinin gelişmesi nedeniyle elektrik enerjisinin tüketim talebini eksponansiyel olarak arttırdığından daha akıllı elektrik iletim sistemlerinin kurulması gerekmektedir. Uygun elektrik iletim sistemleri aranırken artan tüketim talebinin yanı sıra aktif ve reaktif güç taleplerini de kontrol edebilmelidir. Bu konuyla ilgili yapılan çalışmalar incelendiğinde birçok çalışmada Yüksek Gerilim Doğru Akım (HVDC) iletim sisteminin avantajlı olduğu görülmüş ve bu alana yoğunlaşılmıştır. Bu tezde HVDC iletim sisteminin yapısı ve sisteme nasıl bağlanması gerektiği incelenmiştir. Daha önce yapılmış olan çalışmalara göre Gerilim Kaynağı Dönüşümlü Yüksek Gerilim Doğru Akım (VSC-HVDC) iletim sistemi toplu güç aktarımı ve zayıf AC şebekeleri destekleyebildiği için klasik HVDC sistemine göre daha avantajlı olduğu görüldüğünden VSC-HVDC yapısı kullanılmıştır. Yapılan çalışmada VSC-HVDC ile sistemlerinin aktif ve reaktif güç eğrileri üzerindeki etkisini incelemek amaçlanmıştır. Bu amaçla VSC-HVDC, hem MATLAB ortamında oluşturulan güç akışı programında hem de DIgSILENT ortamında modellemesi ile kontrol edilmiştir. VSC-HVDC' nin kontrol modları oluşturularak farklı elektrik güç sistemlerine bağlanmıştır. Daha sonra sistemlerin ayrı ayrı PQ değerleri statik olarak hesaplanmıştır. Farklı yöntemler ile kurulan güç sistemlerine ait bu eğrinin iyileşip iyileşmediği saptanmıştır. Ayrıca oluşturulan kontrolörlerle ilgili performans analizi de yapılmıştır. Dinamik analizler yapılarak sistemde kısa devre hatası, yük artımı gibi bozucu etki verildiği zaman sistemin davranışı incelenmiştir. Bunlara ek çalışma olarak bir Esnek alternatif akım iletim sistemleri (FACTS) cihazı olan HVDC' nin yanı sıra başka FACTS cihazları ile sistemlerin güç kaybı ve gerilim kararlılığı da incelenmiştir. Kullanılan FACTS cihazlarının hangisinin daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir. Denenen yöntemlerin bazılarının PQ eğrilerini genişlettiği yani iyileştirdiği bazılarının ise PQ eğrilerini daralttığı gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar tablo ve şekillerle sunulmuştur.

Abstract:
The structure of power systems changes day by day and the transmission structure is becoming increasingly complex. Because of the increase in population and the development of technology, the consumption demand of electrical energy exponentially increases, therefore, smarter electricity transmission systems should be installed. While searching for appropriate electrical transmission systems, they should be able to control active and reactive power demands as well as increasing consumption demand. When the studies on this subject are examined, it is seen that High Voltage Direct Current (HVDC) transmission system is advantageous in many studies and it is focused on this field. In this thesis, the structure of HVDC transmission system and how it should be connected to the system is examined. According to the previous studies, VSC-HVDC structure is used because it is seen that it is more advantageous than conventional HVDC system because the Voltage Supply Converter High Voltage Direct Current (VSC-HVDC) transmission system provides bulk power transmission and can support weak AC networks. In this study, it is aimed to investigate the effect of VSC-HVDC systems on active and reactive power curves. For this purpose, VSC-HVDC has been controlled by modeling in both the power flow program created in MATLAB and DIgSILENT. Control modes of VSC-HVDC are created and connected to different electrical power systems. Then, the individual PQ values of the systems were calculated statically. It has been determined whether this curve of power systems established by different methods has improved or not. In addition, performance analysis of the controllers was performed. By conducting dynamic analysis, the behavior of the system is examined when the disturbance effect such as short circuit fault and load increase is given. In addition to these, HVDC which is a flexible alternating current transmission system (FACTS) device, power loss and voltage stability of other FACTS devices are also investigated. Which of the FACTS devices used has been observed to give better results. It has been observed that some of the tried and tested methods widen PQ curves, while others have narrowed PQ curves. The results are presented in tables and figures.