Solution of Dynamic Reactive Power Problem in 1500 V DC Supply Rail Systems with DCS

Year 2021, Volume: 13 Issue: 1, 193 - 201, 18.01.2021

Mehmet Taciddin Akçay

https://doi.org/10.29137/umagd.775559

Abstract

In electrical power systems, the main goal is to effectively transfer the power generated from the source to the load. For this, all of the apparent power provided from the source must be active power. Although the power supplied by the AC mains has a high power factor structure with sinusoidal waveform, there are reactive power elements on the load side. This reactive power must be compensated since this will cause problems on the network side and the overall performance of the system. Since rail systems have a complex structure that includes many subsystems within the electrification system, a dynamic reactive power problem arises in this case. Reactive power is compensated according to the dynamic conditions since the behavior of the system and the activated loads change according to the operating characteristics. In this study, dynamic reactive power problem was solved with DCS (Dynamic Compensation System) in 1500 V DC powered rail systems. By giving the algorithm created for DCS, the simulated system was analyzed. When the power factor correction produced is explained on the model, the success achieved after connecting this device to the system is given in comparison with the previous situation.

Keywords

DC, DCS, Dynamic, Power, Reactive

1500 V DC Beslemeli Raylı Sistemlerde Dinamik Reaktif Güç Probleminin DKS ile Çözümü

Abstract

Elektrik güç sistemlerinde kaynaktan üretilen gücün etkin bir şekilde yüke aktarılması ana hedeftir. Bunun için kaynaktan çekilen görünür gücün tamamının aktif güç olması gerekmektedir. AC şebeke tarafından sağlanan güç sinusoidal dalga şekline sahip yüksek güç faktörüne sahip bir yapıda olsa da yük tarafında reaktif güç unsurları bulunmaktadır. Bu durum şebeke tarafında ve sistemin genel performansına problem ortaya çıkaracağı için açığa çıkan bu reaktif gücün kompanze edilmesi gerekmektedir. Raylı sistemler elektrifikasyon sistemi bünyesinde birçok alt sistemi barındıran kompleks bir yapıya sahip olduğu için bu durumda dinamik bir reaktif güç problemi ortaya çıkmaktadır. İşletme özelliklerine göre sistemin davranışı ve aktif hale gelen yükler değiştiği için dinamik koşullara göre reaktif güç kompanze edilmektedir. Bu çalışmada 1500 V DC beslemeli raylı sistemlerde dinamik reaktif güç probleminin DKS (Dinamik Kompanzasyon Sistemi) ile çözümü yapılmıştır. DKS için üretilen algoritma verilerek benzetimi yapılan sistem analiz edilmiştir. Üretilen güç faktörü düzeltmesi model üzerinden anlatılırken tasarlanan bu cihazın sisteme bağlanmasından sonra elde edilen başarı önceki durumla karşılaştırmalı olarak verilmiştir.

Keywords

DC, Dinamik, DKS, Güç, Reaktif

References

• Akçay, M., Kocaarslan, İ. (2019). 750 V DC Beslemeli Bir Demiryolu Cer Merkezinde Güç Kalitesi Probleminin UVDGM Bazlı DSTATKOM İle Çözülmesi. International Journal of Engineering Research and Development, 11 (2), 620-626.
• Arunprasanth, S., Atputharajah, A., Prabath, B., Manjula, F., Sunil, A. (2013). Dynamic reactive power compensator (DRPC) for unbalance load reactive power compensation.
• Ay, M., Göncüoğlu, Y., İri̇s, N. (2003). Bir Fazlı Seri Kompanzasyonlu Tesis Tasarımı ve Analizleri. Sakarya University Journal of Science, 7 (2), 37-43.
• Bayındır, R., Sağıroğlu, Ş., Çolak, İ. (2007). Yapay Sinir Ağları Tabanlı Reaktif Güç Kompanzasyonu. Politeknik Dergisi, 10 (2), 129-135.
• Çöteli̇, R., Aydoğmuş, Z. (2007). DGM-Statcom ile Reaktif Güç Kompanzasyonu. Politeknik Dergisi, 10 (2), 123-128.
• Doğruer, Ö., Kuşdoğan, Ş., Yörükeren, N. (2019). Elektrikli Demiryolu Hatlarında Kompanzasyon Sistemi . Demiryolu Mühendisliği, (9), 28-37.
• Fidan, P., Akdemi̇r, H., Kekezoğlu, B., Adi̇yıl, İ. (2018). İstanbul’da Bir Raylı Sistem Tesisi’ne Ait Harmonik Analizi ve Çözüm Önerileri. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (14), 215-221.
• Gani̇, A., Keçeci̇oğlu, Ö., Açıkgöz, H., Şekkeli̇, M. (2015). Uyarlamalı Bulanık-PI Denetim Esaslı Dinamik Senkron Kompanzatör ile Reaktif Güç Kompanzasyonu Benzetim Çalışması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18 (2), 72-76.
• Güngüneş, R., Ateş, V., Lüy, M., Eke, İ. (2019). Doğrusal Olmayan Yüklerde Sürekli Zaman Karınca Kolonisi Algoritması İle Optimal Değerli Kondansatör Seçimi ve Güç Kontrolü. International Journal of Engineering Research and Development, 11 (3), 780-792.
• Kaleybar, H., Farshad, S. (2016). A comprehensive control strategy of railway power quality compensator for AC traction power supply systems. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 24 (6), 4582-4603.
• Kürker, F., Taşaltın, R., Karadağ, K. (2018). Elektrik Tesisinde Harmonik İncelemesi ve Harmonik Filtreli Kompanzasyon. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 3 (3), 43-51.
• Liudvinavičius, L. (2017). Compensation of Reactive Power of AC Catenary System. Procedia Engineering, 187, 185-197.
• Pavleka, J., Nikolovski, S., Marušić, A. (2019). Using a FACTS Device as a Power Conditioner Suitable for Dynamic Reactive Power Compensation in Railway Application. Tehnicki Vjesnik, 26, 201-211.
• Raimondo, G., Ladoux, P., Lowinsky, A., Caron, H., Marino, P. (2012). Reactive power compensation in railways based on AC boost choppers. Electrical Systems in Transportation, IET. 2. 169-177.
• Sezer, Ö., Daldal, N., Yücedağ, İ. (2020). Toplu Konutlarda Reaktif Güç Kompanzasyonunun Uygulanabilirliğinin Analizi . Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8 (1), 702-710.
• Tunçalp, K., Sucu, M. (2006). Elektrik Enerji Sistemlerinde Oluşan Harmoniklerin Filtrelenmesinde Pasif Filtre ve Filtreli Kompanzasyonun Kullanımı ve Simülasyon Örnekleri. Politeknik Dergisi, 9 (4), 263-271.
• Vardar, T., Çam, E., Yalçın, E. (2010). Reaktif Güç Kompanzasyonu ile Enerji Verimliliği ve Kamu Kurumlarında Reaktif Güç Kompanzasyonu . International Journal of Engineering Research and Development, 2 (2), 20-24.