Dağıtım sistemlerine yerel elektrik santrallerinin yerleştirilmesi
Optimal allocation of distributed generators in distribution systems
Yazar: TUBA GÖZEL
Danışman: DOÇ. DR. M. HAKAN HOCAOĞLU
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dağıtım sistemleri = Distribution systems ; Optimizasyon = Optimization ; Optimum yerleşim = Optimum allocation ; Çok amaçlı programlama = Multiobjective programming

Özet:
Son zamanlarda yenilenebilir kaynaklara olan ilgi hızla artmaktadır. Yenilenebilir kaynakları içine alan Yerel Elektrik Santraller(YES) ile ilgili çalışmalar da önem kazanmaktadır. YES'in, dağıtım sistemlerinin gerilim profilini düzeltmesi, kayıplarını azaltması, maliyeti düşürmesi, güvenilirliğini artırması gibi pek çok avantajı bulunmaktadır. Avantajlarından yararlanabilmek için YES'in en uygun yer ve büyüklükte olması gereklidir. Dağıtım sistemlerinin radyal yapısı, dengesiz dağılmış yükü çok sayıdaki düğümleri, geniş aralıklardaki direnç ve reaktans değerleri gibi özelliklerden dolayı iletim sistemleri için geliştirilen metotlar genellikle yeterli olmamaktadır.Bu tezde dağıtım sistemlerine uygun eşdeğer akım injeksiyon tekniği temelli iki kayıp duyarlılık ifadesi elde edilmiştir. Kayıp duyarlılık ifadesinden yararlanılarak radyal ve kapalı devre bulunan dağıtım sistemlerinde güç kayıplarını en aza indirmek amacı ile eklenecek YES'in yerleştirilmesi için güvenilir, kolay uygulanabilen ve sonuca hızlı ulaşılabilen iki metot geliştirilmiştir. Geliştirilen metotlar radyal sistemler ve kapalı devre bulunan dağıtım sistemler için Jacobian veya empedans matrisi kullanmayan YES'in en uygun yeri ve büyüklüğü elde eden analitik metotlardır. Geliştirilen analitik metotlar dağıtım test sistemine ve gerçek radyal dağıtım sistemine uygulanarak ızgara arama metodu ile geçerliliği doğrulanmıştır.Bununla birlikte, zamanla değişen yükleri göz önünde bulundurarak kapalı devre bulunabilen dağıtım sitemlerin gerilim duyarlılık ifadesi elde edilmiştir. Gerilim duyarlılık ifadesini kullanarak gerilim profilini düzeltmesi amacıyla dağıtım sistemlerine yerleştirilecek YES'in en uygun yeri ve büyüklüğünü belirleyen analitik bir metot geliştirilmiştir. Geliştirilen üçüncü metot dağıtım sistemleri için Jacobian veya empedans matrisi kullanmadan bara gücü, gerilimi ve empedansı ile bara akımının ifadesine dayanmaktadır. Geliştirilen analitik metodun geçerliliği beş test sistemine uygulanarak ızgara arama metodu ile karşılaştırılarak doğrulanmıştır.

Abstract:
In recent years, great interests have been directed to integration of distributed resources to the grid with the aim of exploitation of the renewable resources. On account of achieving positive effects, distributed generator (DG) must be reliable, dispatchable, of the proper size and at the proper locations. On the other hand, some inherent features of distribution systems, such as radial structure, large number of nodes, a wide range of X/R ratios; the conventional techniques developed for the transmission systems generally fail on the determination of optimum size and location of distributed generations.In this thesis, two loss sensitivity factors, based on the equivalent current injection technique, are formulated for radial or weakly meshed distribution systems. The formulated sensitivity factors are employed for the determination of the optimum size and location of distributed generation so as to minimize total power losses by an analytical method without use of admittance matrix, inverse of admittance matrix or Jacobian matrix. The optimum size of DG and placement for loss minimization are determined by two different proposed methods and validated against the results obtained by the classical grid search algorithm which is implemented by successive load flows for six distribution test systems and an actual large radial distribution system.In addition to this, a voltage sensitivity factor is formulated with the equivalent current injection technique by taking into consideration time dependent nature of the loads. The developed sensitivity factor is employed for deriving an analytical expression to calculate the optimum size of DG to improve the voltage profile. Consequently, third analytical method is proposed to determine the optimum size and location of DG so as to maximize the voltage profile improvement of overall system. It is shown that, the proposed method is in close agreement with the classical grid search algorithm.