Belirli Güç Kalitesi Problemlerinin Nesnelerin İnterneti Teknolojileri ile Tespiti ve Bulut Tabanlı Sunuculara Entegrasyonu

Abstract

Elektriğin üretim, iletim, dağıtım ve son kullanıcı alanında kullanımında güç kalitesi problemleri sistem performansını, ekipman ömrünü ve buna bağlı olarak enerjinin verimli kullanımını olumsuz yönde etkiler. Güç kalitesi problemlerini giderebilmek için öncelikle bu problemleri tespit etmek ve kayıt altına almak gereklidir. Araştırmanın amacı güç kalitesi problemlerinin en ekonomik şekilde tespit edilmesi ve büyük veri analizine uygun formatta depolanarak birçok iyileştirme çalışmasına hizmet etmesidir. Araştırma kapsamda belirli güç kalitesi problemlerinin tespitinde nesnelerin interneti altyapısını kullanarak problemlerin tespit edilmesi ve buluttaki sunucularda kayıt altına alınması işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada belirli güç kalitesi problemlerini tespit eden algoritma geliştirilmiştir. Tasarlanan algoritma ve yeni sistem ekipmanları ile işletmede bulunan geleneksel sistem ekipmanlarından daha düşük yatırım maliyeti ile belirli güç kalitesi problemleri tespit edilebilmektedir. Bu çalışma bir tesiste belirli ölçüm noktasında yeni tasarlanan sistemin kurulması ve 48 saatlik ölçüm alınması ile test edilmiştir. Test verileri incelendiğinde tasarlanan algoritma ve sistemin işletmede oluşan güç kalitesi parametrelerini ve problemlerini tespit ederek buluttaki sunuculara gönderdiği tespit edilmiştir. Yapılan maliyet analizi ile mevcut sisteme göre yeni tasarlanan sistemin %47,15 oranında daha az yatırım maliyeti ile yapılabildiği görülmüştür. Bu tip çalışmaların artırılması ve devamında büyük veri, yapay zeka uygulamaları ile daha derin analizler gerçekleştirilmesi sağlanabilmektedir. Böylece elektrik sistemlerinin performansı daha düşük yatırım maliyetleri ile optimize edilerek enerji verimliliği artırılabilmektedir.

Keywords

• Nesnelerin İnterneti
• Güç Kalitesi
• Bulut Teknolojisi
• Enerji Verimliliği
• Uzun Süreli RMS Değişimleri
• Gerilim-Akım Dengesizliği
• Maliyet Optimizasyonu

Detection of Specific Power Quality Problems with Using Internet of Things Technologies (IoT) and Integration to the Cloud Based Servers

Abstract

Power quality problems in production, distribution and end-user areas of the electricity affects negatively to the system performance, equipment lifetime and due to that usage of the energy consumption. To be able to eliminate the specific power quality problems, firstly these problems must be detected and recorded. The aim of this study is detecting the specific power quality problems economically and serving the improvement activities by collecting the specific power quality problems in accordance with the big data analysis. Within the scope of this study, specific power quality problems are detected by using the Internet of Things infrastructure and recorded at the servers in the cloud. In this study, an algorithm which detects the specific power quality problems is developed. With the developed algorithm and new system equipment, specific power quality problems can be detected with lower investment costs than traditional system equipment which is in the plant. This study is tested with the implementation of the developed system in the MCC-2 board of the plant and with taking 48 hours of measurement. When the test data were examined, it is observed that the developed algorithm and system detected the specific power quality parameters and problems in the plant and sent them to the servers in the cloud. With the cost analysis, it was confirmed that the newly developed system can be built with 47.15% less investment cost than the existing system. It is possible to perform in-depth analysis with increasing these kinds of studies and afterwards big data, artificial intelligence applications. Thus, energy efficiency can be increased by optimizing the performance of the electrical systems with lower investment costs.

Keywords

• Power Quality
• Internet of Things (IoT)
• Cloud Technology
• Energy Efficiency
• Long duration RMS Variations
• Voltage-Current Imbalance
• Cost Optimization

References

1. [1] G. Ye, “Power quality in distribution networks: estimation and measurement of harmonic distortion and voltage dips,” Ph.D. dissertation, Dept. Elect. Eng., Tech. Univ. Eindhoven, Eindhoven, Netherlands, 2017. [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://research.tue.nl/en/publications/power-quality-in-distribution-networks-estimation-and-measurement Erişim Tarihi: 10.03.2020
2. [2] R.C. Dugan, M. F. McGranaghan, S. Santoso, H. W. Beaty, “Introduction,” in Electrical Power System Quality, 2. Baskı, New York City, New York, USA: McGraw-Hill Companies, 2002, ss. 1-10.
3. [3] 519-2009 IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, IEEE Std 519-2009, 2009.
4. [4] P. Kumar, “A Review of Power Quality Problems, Standards and Solutions,” International Research Journal of Engineering and Technology, c. 4, s. 1, ss. 1765-1775, 2017.
5. [5] V. Mani, S.Sankaranarayanan, “IoT Based Smart Energy Management System,” International Journal of Applied Engineering Research, c. 12, s. 16, ss. 5455-5462, 2017.
6. [6] D. Despa, G. F. Nama, M. A. Muhammad ve K. Anwar, “The Implementation Internet of Things(IoT) Technology in Real Time Monitoring of Electrical Quantities,” in IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 335 012063, 2018, ss. 1-13.
7. [7] F. Leccese, M. Cagnetti, S. Di Pasquale, S. Giarnetti ve M. Caciotta, “A New Power Quality Instrument Based on Raspberry-Pi,” Electronics, 2016. [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://doi.org/10.3390/electronics5040064 Erişim Tarihi: 10.03.2020
8. [8] L. V. Satyanarayana, “A Survey on Challenges and Advantages in Big Data,” International Journal of Computer Science and Technology, c. 6, s. 2, ss. 115-119, 2015.

9. [9] S. C. Vegunta, C. F. A. Watts, J. V. Milanović, S. Z. Djokic ve M. J. Higginson, “Review of GB Electricity Distribution System’s Electricity Security of Supply, Reliability and Power Quality in Meeting UK Industrial Strategy Requirements,” IET Generation, Transmission & Distribution, 2019. [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://doi.org/10.1049/ietgtd.2019.0052 Erişim Tarihi: 10.03.2020
10. [10] É. Ádámkó, G. Jakabóczki ve P. T. Szemes, “Proposal of a Secure Modbus RTU Communication with Adi Shamir's Secret Sharing Method,” International Journal of Electronics and Telecommunications, c. 64, s. 2, ss. 107-114, 2018.
11. [11] H. Arghavani, M. Peyravi, “Unbalanced current-based tariff,” in 24th International Conference & Exhibition on Electricity Distribution (CIRED), 2017, ss. 883-887.
12. [12] The PostgreSQL Global Development Group. PostgreSQL 10.11 Documentation. (2019). [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://www.postgresql.org/files/documentation/pdf/10/postgresql-10-A4.pdf. Erişim Tarihi: 10.03.2020
13. [13] M. Lavanya , P. Muthukannan, Y.S.S. Bhargav, V. Suresh, “IoT Based Automated Temperature and Humidity Monitoring and Control,” Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences, ISSN: 0974-2115.
14. [14] S. Suresh, H.N.S. Anusha, T. Rajath, P. Soundarya and V. Prathyusha, "Automatic Lighting and Control System for Classroom," Proceedings of 2016 IEEE International conference on ICT in Business, Industry and Government, Indore, Madhyapradesh, ss. 1-6, 2016.
15. [15] Vinay sagar K ,Kusuma S, ” Home Automation Using Internet of Things,” International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), c. 02, s. 03, 2015.
16. [16] Siemens San. ve Tic A.Ş. Siemens Fiyat Listesi. (2020). [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:78ef4f0a-36b8-4d53-9dc1- 36115b7036d/Endustriyel-Otomasyon-ve-Surucu-Teknolojileri-Fiyat-Listesi-20-07-2020.pdf Erişim Tarihi:16.09.2020
17. [17] Raspberry Pi Foundatıon UK. Products. (2020) [Çevrimiçi]. Erişim adresi: https://www.raspberrypi.org/products/ Erişim Tarihi: 16.09.2020
18. [18] The MathWorks, Inc, ThingSpeak. How to Buy (2020) [Çevrimiçi]. Erişim adresi: https://thingspeak.com/prices/thingspeak_standard Erişim Tarihi: 16.09.2020