Determination of Optimal Phase Measurement Unit Settlements In the Turkey 400 kV Power System

Abstract

Türkiye 400 KV’luk Güç Sistemi İçin Optimal Fazör Ölçüm Birimlerinin Yerleşim Yerlerinin Belirlenmesi

Abstract

Güç sistemlerinde gerilim ve açı kararsızlığı gibi olumsuz nedenlerden dolayı güç sisteminin hızlı bir şekilde gözlenebilmesi ve kontrol edilmesi gerekmektedir. Fazör Ölçüm Birimi (FÖB) teknolojisi bu gereksinimi karşılayan oldukça yeni bir teknolojidir. Güç sisteminin tamamen gözlemlenmesi, sistemin planlanması, sistemin herhangi bir kararsızlık durumuna gelmeden gerekli önlemler alınarak kararlılığı ve güvenirliği sağlanması için, güç sistemine kaç adet FÖB yerleştirilmesi gerektiğini ve FÖB’lerin hangi baralara yerleştirilmesinin uygun olacağı analiz edilmesi büyük önem taşımaktadır. Güç sisteminde kullanılan FÖB’lerin maliyetleri yüksek olduğu için, güç sistemindeki baralara optimum şekilde yerleştirilmesi önemlidir. Sistemi tamamen gözlenebilir kılan en az sayıda FÖB’lerin belirlenmesi için farklı metotlar kullanılmaktadır. Önerilen metotların amacı, güç sistemi veri yollarındaki toplam FÖB sayısını minimize etmek ve böylece FÖB'lerin kurulum maliyetini en aza indirmektir. Bu çalışmada, optimal çözüm için benzetimler Matlab kod kullanarak ve Matlab kod yazılımı üzerinde çalışan PSAT Toolbox ara yüzü ile gerçekleştirilmiştir. Uygulamada Derinlik Arama Metodu, Graf Teorisi Metodu, Yinelemeli N-1 Güvenlik metotları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu metotlar Türkiye 400 KV’luk güç sistemi üzerinde uygulanmıştır. Bu çalışma sonucunda güç sisteminde herhangi bir kararsızlık durumuna gelmeden gerekli önlemler alınarak kararlılığı ve güvenirliği sağlana bilmesi için en az sayıda FÖB kullanılarak güç sistemindeki hangi baralara yerleştirilmesinin uygun olacağı belirlenmiştir. Elde edilen simülasyon sonucunda hem maliyeti azaltmak hem de güç sisteminin tamamının gözlenmesinin sağlamak için optimum sayıda FÖB’leri hangi baralara yerleştirilmesi gerektiği bulunmuştur.

Keywords

• Gözlenebilirlik,Optimal FÖB Yerleşimi,Fazör Ölçüm Birimi,Derinlik Arama Metodu,Graf Teorisi Metodu,Yinelemeli N-1 Güvenlik Metodu

References

1. [1] D. Chouhan and V. A. Jaiswal, “Literature Review on Optimal Placement of PMU and Voltage Stability,” Indian Journal of Science and Technology, c. 9(47), 2016.
2. [2] A. G. Phadke and J.S. Thorp, “Synchronized Phasor Measurements and Their Applications”, New York, Springer, 2008.
3. [3] A. G. Phadke, J. S. Thorp, and K. J. Karimi, “State Estimation with Phasor Measurements” IEEE Transactions on Power Systems, c. 1, s. 1, ss. 233-241, 1986.
4. [4] H. Var and B. E. Türkay, "Optimal Placement of Phasor Measurement Units for State Estimation in Smart Grid," 2016 National Conference on Electrical, Electronics and Biomedical Engineering (ELECO), Bursa, 2016, ss. 6-10.
5. [5] IEEE Standart for Synchro Phasors for Power Systems, C37.118-2005, IEEE, Nisan 2006.
6. [6] A.G. Phadke, “Phasor Measurements for Real Time Applications" IEEE Power and Energy Magazine, c. 6, s. 5, ss. 20-22, 2008.
7. [7] M. Shahraeini, and M.H. Javidi, "A Survey on Topological Observability of Power Systems", IEEE Power Engineering and Automation Conference PEAM, c.3, Wuhan, China, 2011.
8. [8] R., Saini Manju and M. Saini, “Optimal Placement of Phasor Measurement Units for Power System Observability without Considering Zero Injection Buses," International Journal of Smart Sensors and Ad Hoc Networks, c. 1, s. 4, ss. 118-122, 2012.

9. [9] T. L. Baldwin, L. Mili, M. B. Boisen. and R. Adapa, “Power System Observability with Minimal Phasor Measurement Placement,” IEEE Trans. Power Syst., c. 8, s. 2, ss. 701–715, 1993.
10. [10] B.M. Ivatloo, “Optimal Placement of PMUs for Power System Observability Using Topology Based Formulated Algorithms,” Journal of Applied Sciences, c. 9, s. 13, ss. 2463- 2468, 2009.
11. [11] P. Jiangnan, S. Yuanzhang and H. F. Wang, “Optimal PMU Placement for Full Network Observability using Tabu Search Algorithm,” Electrical Power and Energy Systems, c. 28, s. 4, ss. 223-231, 2006.
12. [12] A. Y. Abdelaziz, Amr M. Ibrahim, and Reham H. Salem, “Power System Observability with Minimal Phasor Measurement Units Placement,” International J. Eng. Sci. Technol., c. 5, s. 3, ss. 1–18, 2013.
13. [13] T.-T. Cai and Q. Ai., “Research of PMU Optimal Placement in Power Systems,” 2005 World Sci. Eng. Acad. Soc. Int. Conf, ss. 38–43, 2005.
14. [14] H. Goklani, N. A. Chauhan, M. Prajati, “Optimal Placement of Phasor Measurement Unit in Smartgrid,” International Conference on Advance Trends in Engineering and Technology (ICATET-2014), Jaipur, Rajsthan, c. 2, 2014.
15. [15] R. F. Nuqui ve A. G. Phadke, “Phasor Measurement Unit Placement Techniques for Complete and Incomplete Observability,” IEEE Transactions on Power Delivery, c. 20(4), s. 2381-2388, 2005.
16. [16] B. Milosevic ve M. Begovic, “Nondominated Sorting Genetic Algorithm for Optimal Phasor Measurement Placement,” IEEE Transactions on Power Systems, c. 18(1), ss. 69-75, 2003.
17. [17] Y. Gao, Z. Hu, X. He and D. Liu, “Optimal Placement of PMUs in Power Systems Based on Improved PSO Algorithm,” 2008 3rd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, ss. 2464–2469, 2008.
18. [18] D. Devesh, D. Sanjay, K. G. Rajeev and S. A. Soman, “Optimal Multistage Scheduling of PMU Placement: An ILP Approach,” IEEE Trans. Power Delivery, c. 23, s. 4, ss. 1812- 1820, 2008.
19. [19] Singh et al., “Applications of Phasor Measurement Units (PMUs) in Electric Power System Networks Incorporated with FACTS Controllers”, International Journal of Engineering, Science and Technology, c. 3, s. 3, ss. 64-82, 2011.
20. [20] M.A.M. İpek, “Elektrik Güç Sistemlerinde Geniş Alan Ölçüm Sistemi ve Fazör Ölçüm Birimi Yerleşiminin İncelemesi”, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye, ss. 5-20, c. 53, 2008.
21. [21] A. Sarıtaş, “Akıllı Şebekeler Ve Fazör Ölçüm Birimlerinin Şebekeye Optimal Yerleşimi,” Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2013.
22. [22] M. Varan, S. Haidary, İ. ÖYLEK ve Ö. CANAY, “Akıllı Şebekelerde Güvenli Haberleşme Tabanlı Güç Akışı Analizi,” Journal of New Results in Engineering and Natural Science, No:8 pp. 68, 2018.
23. [23] Z. Sha, Y. Hao, Y. Hao ve diğerleri, “A New Algorithm for PMU Placement Optimization in Power System,” s. 4(7), ss. 31-36, 2005.
24. [24] P. Xu and B. F. Wollenberg, “Power System Observability and Optimal Phasor Measurement Unit Placement,” ss. 1–34, 2015.
25. [25] F. Milano, “Power System Analysis Toolbox Documentation for PSAT,” version 2.0.0, Şubat 14, ss. 89-98, 2008.
26. [26] B. Xu, and A. Abur, “Observability Analysis and Measurement Placement for System with PMUs,” Proc. IEEE Power System Conf. Expo, s. 2, ss. 943–946, 2004.
27. [27] D. Dua, S. Dambhare R.K. Gajbhiye, and S.A. “Soman, Optimal Multistage Scheduling of PMU Placement: An ILP Approach,” IEEE Trans. Power Del., s. 23, ss. 1812–1820, 2008.
28. [28] D. Narsingh, “Graph Theory with Applications to Engineering and Computer Science,” Prentice Hall Inc, 1974.
29. [29] S. Chakrabarti, E. Kyriakides, and D.G. Eliades, “Placement of Synchronized Measurements for Power System Observability,” IEEE Trans. Power Deliv., s. 24, ss. 12-19, 2009.
30. [30] B. Xu and A. Abur, “Optimal Placement of Phasor Measurement Units for State Estimation, Final Project Report,” PSERC, 2005.
31. [31] P. T. Nikolaos, M. M. Nikolaos, N. K. George, “Optimal PMU Placement Using Nonlinear Programming,” 1st International Conference on Engineering and Applied Sciences Optimization, ss. 240–258, 2014.
32. [32] M.M. Begovic, and A.G. Phadke, "Voltage Stability Assessment through Measurement of a Reduced State Vector", IEEE Transactions on Power Systems, PWRS-5(1), ss. 198-203, 1990.
33. [33] M.M. Begovic, “Analysis Monitoring and Control of Voltage Stability in Electric Power Systems”, Doktora Tezi, Virginia Polytechnic Institute and State University, Temmuz, 1989.
34. [34] The University of New South Wales, “Power System Analysis Toolbox Documentation for PSAT version 1.3.4,” [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: http://seit.unsw.adfa.edu.au/staff/sites/hrp/research/PSAT/psat-1.3.4.pdf. Erişim Tarihi:07.10.2019
35. [35] S. Russell and P. Norvig, “Articial Intelligence: A Modern Approach,” 2009.
36. [36] G. B. Denegri, M. Invernizzi and F. Milano “A Security Oriented Approach to PMU Positioning for Advanced Monitoring of a Transmission Grid,” in Proc. of PowerCon 2002, Kunming, China, Kasım, 2002.
37. [37] Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi (TEİA), Araştırma ve Geliştirme (AR-GE) Müdürlüğü.