DIgSILENT Power Factory Kullanılarak Orta Gerilim Dağıtım Şebekelerinde Güneş Enerji Santrali Entegrasyonunun Etkilerinin Değerlendirilmesi

Öz

Günümüzde büyük ölçekli güneş enerji santrallerinin (GES) dağıtım şebekelerine entegrasyonu, gerilim profili, reaktif güç dengesi ve koruma koordinasyonu gibi önemli teknik zorlukları beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada, Diyarbakır bölgesinde bulunan pilot bir besleyiciye 1,6 MW ve 16 MW kapasiteli iki GES’in entegrasyonunun şebeke üzerindeki etkileri DIgSILENT Power Factory yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Gerçek şebeke verileri üzerinden yürütülen senaryo tabanlı analiz kapsamında, yük akışı, gerilim değişimi, ters güç akışı ve kısa devre akımları gibi kritik parametreler detaylı olarak değerlendirilmiştir. Bulgular, artan üretim kapasitelerinin gerilim kararlılığına olumlu katkılar sağladığını ancak koruma sistemlerinde röle ayarları ve kesici kapasiteleri gibi unsurlarda ek düzenlemeler gerektirebileceğini göstermektedir. Çalışma, benzer dağıtım şebekelerinde yenilenebilir enerji entegrasyonu için pratik bir çerçeve sunmakta ve ileride yapılacak detaylı koruma ve kısa devre analizlerine zemin hazırlamaktadır.

Anahtar Kelimeler

• DIgSILENT power factory
• Güneş enerji santrali
• Yük akışı analizi
• Kısa Devre akımı
• Şebeke kararlılığı

Evaluation of Solar Power Plant Integration Effects on Medium Voltage Distribution Networks Using DIgSILENT Power Factory

Abstract

The integration of large-scale solar power plants (SPPs) into distribution networks brings significant technical challenges related to voltage profiles, reactive power balance, short-circuit currents, and protection coordination. In this study, the effects of adding two SPPs with capacities of 1.6 MW and 16 MW to a pilot feeder in the Diyarbakır region are analyzed using the DIgSILENT Power Factory software based on real grid data. The scenario-based analysis evaluates critical parameters such as power flow, voltage deviations, reverse power flow, and the expected impact on short-circuit levels. The results show that higher generation capacities contribute positively to voltage stability and load balancing but may require adjustments to relay settings and breaker capacities to maintain protection reliability. This study provides a practical framework for planners and operators considering similar renewable integrations in medium-voltage distribution grids and emphasizes the need for comprehensive protection and fault analyses in future work.

Keywords

• DIgSILENT power factory
• Solar power plant
• Load flow analysis
• Short-circuit current
• Grid stability

References

1. H. A. Abd el-Ghany, I. A. Soliman, and A. E. ELGebaly, “An advanced wide-area fault detection and location technique for transmission lines considering optimal phasor measurement units allocation,” Alex. Eng. J., vol. 61, no. 5, pp. 3971–3984, 2022.
2. E. Kavuş Demir, C. Haydaroğlu, H. Kılıç, M. Çelikpençe, and M. M. Şahin, “IoT-driven monitoring and optimization of hybrid energy storage systems with supercapacitors in distribution networks,” Turk. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 5, no. 2, pp. 86–95, Jun. 2025.
3. IEA, “World energy outlook 2024,” Paris, 2024.
4. C. Haydaroğlu, H. Kılıç, and B. Gümüş, “Performance analysis and comparison of performance ratio of solar power plant,” Turk. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 4, no. 3, pp. 190–199, Oct. 2024.
5. S. Shahzad, T. R. Alsenani, O. Alrumayh, A. Altamimi, and H. Kilic, “Adaptive hydrogen buffering for enhanced flexibility in constrained transmission grids with integrated renewable energy system,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 144, no. Feb., pp. 637–651, 2025.
6. IEA, “Renewables 2022: analysis and forecast to 2027,” [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/renewables-2022. [Accessed: 2022].
7. IEA, “Electricity 2025,” 2025.
8. P. Saenger, N. Devillers, K. Deschinkel, M.-C. Pera, R. Couturier, and F. Gustin, “Optimization of electrical energy storage system sizing for an accurate energy management in an aircraft,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 66, no. 7, pp. 5572–5583, Jul. 2017.

9. N. Narasimhulu, M. Awasthy, R. Pérez de Prado, P. B. Divakarachari, and N. Himabindu, “Analysis and impacts of grid integrated photo-voltaic and electric vehicle on power quality issues,” Energies, vol. 16, no. 2, 2023.
10. İ. Türk, H. Kılıç, C. Haydaroğlu, and A. Top, “Robust load frequency control in hybrid microgrids using type-3 fuzzy logic under stochastic variations,” Symmetry, vol. 17, no. 6, p. 853, May 2025.
11. M. Thakur, A. Patil, and G. Patil, “The current state of the art for PV grid connected system issues with power quality,” in Proc. Int. Interdiscip. Humanitarian Conf. Sustain. (IIHC), 2022, pp. 1515–1520.
12. A. Mazza et al., “Interaction among multiple electric vehicle chargers: Measurements on harmonics and power quality issues,” Energies, vol. 16, no. 20, pp. 1–17, 2023.
13. M. Türk, C. Haydaroğlu, and H. Kılıç, “Machine learning-based detection of non-technical losses in power distribution networks,” Firat Univ. J. Exp. Comput. Eng., vol. 4, no. 1, pp. 192–205, Feb. 2025.
14. S. Shahzad, T. R. Alsenani, A. N. Alrumayh, A. Almutairi, and H. Kilic, “Fault ride-through capability improvement in hydrogen energy-based distributed generators using STATCOM and deep-Q learning,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 143, no. Oct., pp. 1000–1012, 2024.
15. F.A. Fırış, and M. Şekeli, “Güneş enerji santrallerinin şebeke gerilimine etkilerinin incelenmesi; Kahramanmaraş örneği,” Kahramanmaraş Sütçü İmam Univ. Mühendislik Bilimleri Derg., vol. 24, no. 2, pp. 53–65, Jun. 2021.
16. Z. Aygün, F. A. Fırış, and M. Şekkeli, “Güneş enerji santrallerinin şebeke entegrasyonunda yük akışı analizlerinin incelenmesi: Kahramanmaraş örneği,” Kahramanmaraş Sütçü İmam Univ. Mühendislik Bilimleri Derg., vol. 26, no. 2, pp. 331–345, Jun. 2023.
17. Z. Baş, A. İncesu, and A. S. Yılmaz, “Investigating the effects of local power plants on the stability of distribution networks,” Kahramanmaraş Sütçü İmam Univ. Mühendislik Bilimleri Derg., vol. 20, no. 2, pp. 97–104, Aug. 2017.
18. O. B. Tör, M. E. Cebeci, M. Koç, and A. N. Güven, “Dynamic optimization of long term primary electric distribution network investments based on planning metrics,” J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ., vol. 33, no. 1, pp. 227–237, 2018.
19. D. C. Samuk, and F. M. Nuroǧlu, “A new wide area-based algorithm to determine faulted line in series-compensated grid using k-nearest neighbor (k-NN) classification method,” J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ., vol. 36, no. 2, pp. 871–882, 2021.
20. F. Özel, N. Yörükeren, and İ. G. Tekdemir, “Total harmonic power method for harmonic source detection in distribution system,” J. Fac. Eng. Archit. Gazi Univ., vol. 39, no. 1, pp. 359–370, 2023.
21. D. Yıldızhan, A. K. Erenoğlu, and O. Erdinç, “Elektrikli araç entegrasyonunun dağıtım sistemine etkilerinin incelenmesi ve şarj istasyonu altyapısının tayin edilmesi,” Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Derg., vol. 10, no. 4, pp. 1232–1242, Dec. 2022.
22. Y. Özgören, and S. Koyuncu, “Geleceğin teknolojisi yenilenebilir enerji sistemlerine geçişte Çanakkale yöresi elektrik şebekelerinin mevcut durumu ve optimizasyonu,” Çanakkale Onsekiz Mart Univ. Fen Bilimleri Enstitüsü Derg., vol. 4, no. 2, pp. 212–236, Dec. 2018.
23. M. Saygılı, and S. S. Tezcan, “Ankara bölgesi için enerji iletim hattı koruma modellemesi analizi ve uygulaması,” Gazi Univ. Fen Bilimleri Derg. Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol. 7, no. 2, pp. 303–316, 2019.
24. U. Fesli, M.B. Özdemir, and Ş. Özdemir, “IEEE 14 bara sistemine bağlanabilecek maksimum yük seviyelerinin belirlenmesi,” Gazi Univ. Fen Bilimleri Derg. Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol. 11, no. 1, pp. 111–132, Mar. 2023.
25. M. Kiliçarslan Ouach, and E. Çam, “Investigation on the electrical vehicles effects on the electrical power grid,” El-Cezeri J. Sci. Eng., vol. 8, no. 1, pp. 21–35, 2021.
26. R.B. Mert, and N. Umurkan, “Konut bölgelerinde elektrikli taşıt şarj istasyonlarının elektrik şebekesine entegrasyonunun analizi,” Karadeniz Fen Bilimleri Derg., vol. 13, no. 3, pp. 965–980, Sep. 2023.
27. A.T. Yapıcı, and N. Abut, “Elektrikli araç şarj istasyonu konum tasarımında, Digsilent yazılımı kullanılarak Kocaeli Üniversitesi Umuttepe Kampüsü için sample uygulama,” Black Sea J. Eng. Sci., vol. 7, no. 5, pp. 1066–1080, Sep. 2024.
28. K. Dinçer, and M. Dursun, “Elektrik dağıtım şebekelerinde rüzgar ve güneş enerji santrallerinin şebeke entegrasyonunun Digsilent’ta esnek AC iletim sistemleri (FACTS) ile incelenmesi,” Düzce Univ. Teknik Bilimler Derg., vol. 2, no. 2, pp. 26–46, Dec. 2024.
29. Z. Deng, G. Todeschini, K. L. Koo, and M. Mulimakwenda, “Modelling renewable energy sources for harmonic assessments in digsilent Power Factory: Comparison of different approaches,” in Proc. 11th Int. Conf. Simulation Modeling Methodologies, Technologies and Applications (SIMULTECH), 2021, pp. 130–140.
30. C. H. Lin, “A power dispatch approach to enhance dynamic stability for incorporating a large scale PV farm into an isolated grid,” IET Renew. Power Gener., vol. 19, no. 1, pp. 1–18, Jan. 2025.
31. O. G. Carmona, K. M. Silva, V. M. V. Marín, D. A. G. Neira, and C. C. M. Cano, “A novel approach for reconfiguring large-scale power distribution systems using genetic algorithms and DIgSILENT Power Factory,” in Proc. 3rd Int. Conf. Electr., Comput., Commun. Mechatronics Eng. (ICECCME), 2023, pp. 1–6.
32. Y. Dai, M. Panteli, and R. Preece, “Python scripting for DIgSILENT Power Factory: Enhancing dynamic modelling of cascading failures,” in Proc. IEEE Madrid PowerTech, 2021, pp. 1–6.
33. V. Vergara, and J. D. Pinzón, “Automation of power system security assessment using Python and DIgSILENT Power Factory,” in Proc. IEEE PES GTD Latin America Conf. Ind. Expo. (GTDLA), 2024, pp. 1–6.