Akıllı şebekelerde arıza analizi ve koruma
Fault analysis and protection for smart grid networks
Yazar: MEHMET TAN TURAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ERDİN GÖKALP
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Konvansiyonel şebekeler birbirine bağlı şekilde dizayn edilmiştir. Herhangi bir noktadaki değişim çok kısa sürede geniş bir alanı etkileyebilmektedir ve bu etki şebekeye çok daha fazla hasar verebilmektedir. Bu sorunu çözmek için yetersiz hale gelen altyapının oluşturduğu dezavantajlar ortadan kaldırılmalı ve geliştirilmiş şebeke çözümleri sunulmalıdır. Şebekede meydana gelmesi muhtemel arızaları algılama ve anında müdahale için güvenilir bir haberleşme sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Sistemin güvenilirlik, etkinlik ve verimliliğini arttırmak için haberleşme sistemi de aynı şekilde güvenilir ve etkin bir şekilde çalışmalıdır. Akıllı şebekelerin en önemli alt başlıklarından birisi olan haberleşmenin güç sistemlerine dahil edilmesi sonucunda arzu edilen güvenilir şebekeler elde edilecektir. Akıllı şebekelerin en önemli getirilerinden birisi ise sistemde meydana gelebilecek hatalar esnasında ortaya çıkmaktadır. Tepki süresi çok hızlı olan sistemlerin kullanımı ile birlikte bir noktadaki hatanın şebekenin kalan kısmını etkilemesinin önüne geçilecektir. Yüksek hızlı koruma ve uzaktan kontrol ile istenilen güvenilir sonuçlar elde edilecektir. Akıllı şebekelerde hata yeri tespiti yapıldıktan sonra enerjinin sürekliliğini sağlama ve tüketiciyi enerjisiz bırakmama amacı ile çeşitli çözümler sunulmaktadır.
Bu tez çalışmasında bir ring şebeke için herhangi bir noktada oluşan kısa devre ve aşırı akım olayları  sonrasında şebekedeki tüketiciler için  enerjinin sürekliliğini sağlayan bir sistem kurulup, simülasyon ve test sistemi oluşturulması amaçlanmıştır. Aynı kontrol sistemi ile IEEE 13 baralı test sistemi üzerinde benzer analizler yapılarak sistemin güvenilirliğ test edilmiştir. Generatör ve rüzgar türbini modelleri içeren sistemde ilgili arıza durumlarının simülasyonlar üzerinde gerçekleştirilmesi sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında sistemdeki röle koordinasyonu ile ilgili optimizasyonlar yapılmıştır. Tez çalışması aşağıda verilen yaklaşım ve yöntemler ile gerçekleştirilmiştir:•	Simülasyon ortamında rüzgar türbini modeli ve generator modeli kullanılarak üç fazlı bir şebeke modeli oluşturulmuştur. Sistemde çeşitli omik-endüktif yükler ve kapasitörler tüketicileri modellemek için kullanılmıştır.
•	Oluşturulan sistemde korumayı sağlamak için kesici ve röle modelleri dizayn edilmiştir. Kullanılacak kesici ve röle modelleri fonksiyon blokları ile kontrol edilip, kontrol blokları sistem ile anlık iletişim halindedir.
•	Sistemin içerisinde bulunan rüzgar türbini, generatör, tüketici modelleri ile aşırı akım ve kısa devre koruması sağlayan kontrol sistemi birleştirilerek çalışma şartları optimize edilmiştir.

Abstract:
The modern infrastructures of grids are designed extremely dependent with each other. Hence a fault or any other event occurs in any location can effect a huge part of system rapidly and this drawback may cause more damage on the grid. In order to solve this problem disadvantages of grids which becomes inadequate should be eliminated and impoved grid solutions should be implemented. With the purpose of detecting probable faults and creating rapid solutions a reliable communication system is needed. The communication system should operate in a reliable and efficient way so as to maximize productivity, reliability and efficiency of  the system. As a result of integrating communication which is one of the most important sub topic of smart grids to power systems desired reliable grids will come out. One of the most important advantage of smart grids comes out at the time of fault events.It will be possible to prevent expansion of fault to large areas of grid with the usage of short response timed systems. The intended results will be obtained by fast protection and remote control systems. 
There are several options for ensuring permanence of energy and not to leave consumers without energy after the location of fault is detected. After disconnecting fault location from grid by using breakers, the consumers which are not feeded will be powered by another sources in the grid. In order to effectuate that traditional grids have to be equipped by necesarry communication and protection tools and upgreaded to smart grids.
In concept of this thesis study, it's aimed to simulate a system that ensures permanence of energy for consumers during a short circuit or overcurrent event. It's aimed to simulate system that contains a generator and wind turbine and test it for related fault conditions. Optimization of relay coordination system is  made with the help of obtained test results. The thesis study is realized with the help of following methods:
•	A three phase ring grid model and IEEE 13 node test system which includes a wind turbine and a generator are modeled and simulated. The grid models include ohmic-inductive loads and capacitors in order to model consumers.
•	Relay and breaker models are used for realizing protection in existing system. Related breaker and relay models are controlled by function blocks and control blocks communicate with grid instantly.
•	Wind turbine, generator and consumers which are part of the grid are combined with control system that includes short circuit and overcurrent protection systems in order to optimize operating conditions.