Yenilenebilir Enerji Kaynaklarını İçeren Çok Kaynaklı Tek Alanlı Modern Güç Sistemi için Yük Frekansı Kontrolünün İyileştirilmesi

Yıl 2023, Cilt: 5 Sayı: 1, 142 - 154, 30.04.2023

Yunus Balcı Serhat Duman

https://doi.org/10.46387/bjesr.1262587

Öz

Son zamanlarda, artan enerji talebi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK)
elektrik güç sistemlerinde yer almasıyla, enterkonnekte güç sistemlerinde frekans
ve gerilim kararlılığının önemi artmaktadır. Modern güç sistemlerinde tüketiciye
kaliteli, sürekli ve kararlı elektrik enerjisi iletimi sağlanmalıdır. Güç
sistemlerindeki ani yük değişimlerinde güç üretimi ile yük talebi arasındaki
uyumsuzluk, üretim bölgeleri arasındaki frekansta istenmeyen salınımlara neden
olur. Sistemdeki frekans salınımlarını minimize etmek için yük frekans kontrolü
(YFK) uygulanır. Sistemdeki salınımları bastırmak için kullanılan denetleyiciler,
istenen sistem kriterleri doğrultusunda tatmin edici bir şekilde çalışmalıdır. Bu
bağlamda PID ve PID+DD denetleyici yapılarından yararlanılmıştır. Denetleyici
parametrelerinin optimizasyonunda literatürde sunulan GBO, BSA ve BKA
algoritmaları kullanılmıştır. YFK problemi, termal, hidroelektrik, gaz, rüzgar ve
dizel enerji sistemlerini içeren çok kaynaklı tek alanlı test sisteminde
incelenmiştir. Test sisteminin doğrusalsızlığını artırmak için kazan dinamiği
yapısı kullanılmıştır. Optimizasyon işlemi sonucunda algoritmaların denetleyici
parametrelerini optimize etme başarısı kendi içinde değerlendirilmiş ve BSA
algoritmasının diğer algoritmalara göre daha başarılı olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Yük Frekans Kontrolü, Bukelemun Sürü Algoritması, Optimizasyon

Kaynakça

• D. H. Tungadio and Y. Sun “Load frequency controllers considering renewable energy integration in power system”, Energy Reports, vol. 5, pp. 436-453, 2019.
• K. Peddakapu et al. “A state-of-the-art review on modern and future developments of AGC/LFC of conventional and renewable energy-based power systems”, Renewable Energy Focus, vol. 43, pp. 146-171, 2022.
• M. Ranjan and R. Shankar “A literature survey on load frequency control considering renewable energy integration in power system: Recent trends and future prospects”, Journal of Energy Storage, vol. 45, p.103717, 2022.
• A. Pappachen and A.P. Fathima “Critical research areas on load frequency control issues in a deregulated power system: A state-of-the-art-of-review” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 72, pp. 163-177, 2017.
• Y. Arya et al. “AGC performance amelioration in multi-area interconnected thermal and thermal-hydro-gas power systems using a novel controller”, Engineering Science and Technology, an International Journal, vol. 24, pp. 384-396, 2021.
• E. Celik et al. “(1+PD)-PID cascade controller design for performance betterment of load frequency control in diverse electric power systems”, Neural Computing and Applications, vol. 33, pp. 15433-15456, 2021.
• A. Tabak and S. Duman “Levy flight and fitness distance balance-based coyote optimization algorithm for effective automatic generation control of PV-based multi-area power systems”, Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 47, pp. 14757-14788, 2022.
• Y. V. Hote and S. Jain “PID controller design for load frequency control: Past, Present and future challenges”, IFAC-PapersOnLine, vol. 51, no. 4, pp. 604-609, 2018.
• S. Duman and N. Yorukeren “Automatic generation control of the two area non-reheat thermal power system using gravitational search algorithm”, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 10a, pp. 254-259, 2012.
• E. Celik “Improved stochastic fractal search algorithm and modified cost function for automatic generation control of interconnected electric power systems”, Engineering Applications of Artificial Intelligence, vol. 88, 103407, 2020.
• A.K. Barisal “Comparative performance analysis of teaching learning based optimization for automatic load frequency control of multi-source power systems”, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 66, pp. 67-77, 2015.
• H. Shabani, B. Vahidi, and M. Ebrahimpour “A robust PID controller based on imperialist competitive algorithm for load-frequency control of power systems”, ISA Transactions, vol. 52, pp. 88-95, 2013.
• E.S. Ali and S.M. Abd-Elazim “BFOA based design of PID controller for two area load frequency control with nonlinearities”, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 51, pp. 224-231, 2013.
• J. Kaliannan, A. Baskaran, and N. Dey “Automatic Generation Control of Thermal-Thermal-Hydro Power Systems with PID Controller using Ant Colony Optimization”, Int. J. Serv. Sci. Manag. Eng. Technol., vol. 6, no. 2, pp. 18-34, 2015.
• D.C. Das, A.K. Roy, and N. Sinha “GA based frequency controller for solar thermal-diesel-wind hybrid energy generation/energy storage system”, Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 43, no. 1, pp. 262-279, 2012.
• K. Jagatheesan et al. “Application of flower pollination algorithm in load frequency control of multi-area interconnected power system with nonlinearity”, Neural Comput. Appl., vol. 28, no. s1, pp. 475-488, 2017.
• A. Panwar, G. Sharma, and R.C. Bansal “Optimal AGC Design for a Hybrid Power System Using Hybrid Bacteria Foraging Optimization Algorithm”, Electr. Power Components Syst., vol. 47, no. 11-12, pp. 955–965, 2019.
• K.S. Simhadri and B. Mohanty “Performance analysis of dual-mode PI controller using quasi-oppositional whale optimization algorithm for load frequency control”, Int. Trans. Electr. Energy Syst., vol. 30, no. 1, pp. 1-23, 2020.
• M. Raju, L.C. Saikia, and N. Sinha “Automatic generation control of a multi-area system using ant lion optimizer algorithm based PID plus second order derivative controller”, Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 80, pp. 52-63, 2016.
• S. Li, H. Chen, M. Wang, A.A. Heidari, and S. Mirjalili “Slime mould algorithm: A new method for stochastic optimization”, Futur. Gener. Comput. Syst., vol. 111, pp. 300-323, 2020.
• B. Abdollahzadeh, F. Soleimanian Gharehchopogh, and S. Mirjalili “Artificial gorilla troops optimizer: A new nature-inspired metaheuristic algorithm for global optimization problems”, Int. J. Intell. Syst., vol. 36, no. 10, pp. 5887-5958, 2021.
• M.S. Braik “Chameleon Swarm Algorithm: A bio-inspired optimizer for solving engineering design problems”, Expert Syst. Appl., vol. 174, no. April 2020, p. 114685, 2021.
• B. Mohanty, S. Panda, and P.K. Hota “Diff erential evolution algorithm based automatic generation control for interconnected power systems with non-linearity”, Alexandria Engineering Journal, vol. 53, pp. 537-552, 2014.
• S. Oladipo, Y. Sun, and Z. Wang “Application of a new fusion of flower pollinated with pathfinder algorithm for AGC of multi-source interconnected power system”, IEEE Access, vol. 9, pp. 94149-94168, 2021.
• P.C. Sahu, R.C. Prusty, and S. Panda “Approaching hybridized GWO-SCA based type-II fuzzy controller in AGC of diverse energy source multi area power system”, Journal of King Saud University – Engineering Sciences, vol. 32, pp. 186-197, 2020.