Benzetilmiş Tavlama Algoritması İle Fazör Ölçüm Birimlerinin Optimal Yerleşimi

Yıl 2021, Cilt: 9 Sayı: 2, 746 - 758, 25.04.2021

Emre Şık Salih Tosun

https://doi.org/10.29130/dubited.847805

Cited By: 2

Öz

Gelişen teknoloji ve artan nüfus ile birlikte elektrik enerjisine olan ihtiyaç ve talep her geçen gün artmaktadır. Enerji talebindeki artış güç sistemlerini kararlılık sınırlarına yakın bölgelerde çalışmaya zorlamaktadır. Bu durum güç sistemlerinde gerilim kararsızlığı ve gerilim çökmesi gibi sonuçlar doğurmaktadır. Güç sistemlerinin kararlılık durumunun gerçek zamanlı olarak takip edilmesi kritik önem taşımaktadır. Bu sebeple güç sistemlerinin izlenebilirliği ve kontrolünü sağlayan sistemlere duyulan ihtiyaç da artmıştır. Fazör Ölçüm Birimi (FÖB) bu sistemlerden birisidir. FÖB’ler Global Positioning System (GPS) yardımıyla gerilim, akım ve faz açısının anlık olarak takip edilmesine imkan sağlamaktadır. Ancak maliyet kısıtı nedeniyle FÖB’ler iletim hatlarında tüm baralara yerleştirilememektedirler. Bu yüzden FÖB’leri şebekeye maksimum gözlenebilirliği sağlayacak optimal bir şekilde yerleştirmek önem arz etmektedir. Optimal yerleşim için literatürde pek çok yöntem kullanılmaktadır. Bu çalışmada Benzetilmiş Tavlama Algoritması kullanılarak Enterkonnekte güç sisteminin bir kısmı olan Trakya Güç Sistemi’ne optimal FÖB yerleşimi yapılmıştır. Benzetilmiş Tavlama Algoritması ile elde edilen sonuçlar, Power System Analysis Toolbox (PSAT) programı ile FÖB yerleşim algoritmalarından çıkan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu çalışma ile sistemin tamamını anlık olarak takip edebilmek için kullanılan FÖB’lerinin, Trakya Güç Sistemi’nde hangi baralara yerleştirilmesi gerektiği tespit edilmiş ve optimal yerleşim gerçekleştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Güç Sistemi, Fazör Ölçüm Birimi, Optimal FÖB Yerleşimi, Benzetilmiş Tavlama Algoritması

Kaynakça

• [1] A. G. Phadke, “Synchronized Phasor Measurements in Power Systems,” IEEE Computer Applications in Power, c. 6, s. 2, ss. 10-15, 1993.
• [2] A. G. Phadke, “System of Choice,” IEEE Power and Energy Magazine, c. 6, s. 5, ss. 20-22, 2008.
• [3] N. M. Manousakis, G. N. Korres and P. S. Georgilakis, “Taxonomy of PMU Placement Methodologies,” IEEE Transactions on Power Systems, c. 27, s. 2, ss. 1070-1077, 2012.
• [4] A. G. Phadke ve J. S. Thorp, “History And Applicatıons of Phasor Measurements,” IEEE PES Power Systems Conference and Exposition, Atlanta, Amerika, ss. 331-335, 2006.
• [5] K. Mazlumi ve H. Vahedi, “Optimal Placement of PMUs in Power Systems Based On Bacterial Foraging Algorithm,” 18th Iranian Conference on Electrical Engineering, Isfahan, İran, ss. 885-888, 2010.
• [6] K. E. Martin vd., “IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems,” IEEE Transactions on Power Delivery, c. 13, s. 1, ss. 73-77, 1998.
• [7] D. Chouhan and V.Jaiswal, “A Literature Review on Optimal Placement of PMU and Voltage Stability.” Indian Journal of Science and Technology, c. 9, ss. 1-7, 2016.
• [8] K.P. Lien, C.W. Liu, C.S. Yu ve J.A. Jiang, “Transmission Network Fault Location Observability with Minimal PMU Placement,” IEEE Transactions on Power Delivery, c. 21, s. 3, ss. 1128-1136, 2006.
• [9] S. Chakrabarti ve E. Kyriakides, “Optimal Placement of Phasor Measurement Units for Power System Observability,” IEEE Transactions on Power Systems, c. 23, s. 3, ss. 1433-1440, 2008.
• [10] R.Sodhi, S.C. Srivastava, S.N. Singh, “Optimal PMU Placement Method for Complete Topological and Numerical Observability of Power System,” Electric Power Systems Research, c. 80, ss. 1154–1159, 2010.
• [11] S. Chakrabarti, E. Kyriakides ve D. G. Eliades, “Placement of Synchronized Measurements for Power System Observability,” IEEE Transactions on Power Delivery, c. 24, s. 1, ss. 12-19, 2009.
• [12] F. J. Martin, F. Garcia-Lagos, G. Joya, F. Sandoval, “Genetic Algorithms for Optimal Placement of Phasor Measurement Units in Electrical Networks”, IEEE Electronic Letters, c. 39, 2003.
• [13] M. Hajian, A. M. Ranjbar, T. Amraee ve A. R. Shirani, “Optimal Placement of Phasor Measurement Units: Particle Swarm Optimization Approach,” 2007 International Conference on Intelligent Systems Applications to Power Systems, Toki Messe, Niigata, Japonya, ss. 1-6, 2007.
• [14] A. H. Al-Mohammed, M. A. Abido ve M. M. Mansour, “Optimal PMU Placement For Power System Observability Using Differential Evolution,” 2011 11th International Conference on Intelligent Systems Design and Applications, Cordoba, İspanya, ss. 277-282, 2011.
• [15] C. Peng, H. Sun, J. Guo, “Multi-Objective Optimal PMU Placement Using A Non-Dominated Sorting Differential Evolution Algorithm,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, c. 32, s. 8, ss. 886-892, 2010.
• [16] H. A. Abdelsalam, A. Y. Abdelaziz and V. Mukherjee, “Optimal PMU Placement in a Distribution Network Considering Network Reconfiguration,” 2014 International Conference on Circuits, Power and Computing Technologies, Nagercoil, Hindistan, ss. 191-196, 2014.
• [17] S. Mandava, “A Spanning Tree Approach in Placing Multi-channel and Minimum Channel PMU's for Power System Observability,” International Journal of Electrical and Computer Engineering c. 5, s. 3, ss. 518~524, 2015.
• [18] A. Almunif, L. Fan, “Optimal PMU Placement for Modeling Power Grid Observability with Mathematical Programming Methods,” Int Trans Electr Energ Syst., ss. 1-13 2020.
• [19] T. Johnson, T. Moger, “A Critical Review of Methods for Optimal Placement of Phasor Measurement Units,” Int Trans Electr Energ Syst., ss. 1-25, 2020.
• [20] P. Chunhua ve X. Xuesong, “A Hybrid Algorithm Based on Immune BPSO and N-1 Principle for PMU Multi-Objective Optimization Placement,” Third International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies, Nanjing, Çin, ss. 610-614, 2008.
• [21] N. H. A. Rahman ve A. F. Zobaa, “Optimal PMU Placement Using Topology Transformation Method in Power Systems,” J. Adv. Res., c. 7, sayı 5, ss. 625–634, 2016.
• [22] M.A.M. İpek, “Elektrik güç sistemlerinde geniş alan ölçüm sistemi ve fazör ölçüm birimi yerleşiminin incelemesi”, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2008.
• [23] A. S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt, M. P. Vecchi, “Optimization by Simulated Annealing,” American Association for the Advancement of Science Stable, c. 220, s 4598, ss. 671–680, 1983.
• [24] A. Yılmaz, “Sonlu eleman modeli güncellemesi tekniğinde benzetilmiş tavlama algoritması kullanılarak mekanik sistemlerde hasar tespiti” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2008.
• [25] T. L. Baldwin, L. Mili, M. B. Boisen ve R. Adapa, “Power System Observability with Minimal Phasor Measurement Placement,” IEEE Transactions on Power Systems, c. 8, s. 2, ss. 707-715, 1993.
• [26] P. Xu ve B. F. Wollenberg, “Power System Observability and Optimal Phasor Measurement Unit Placement,” University of Minnesota, 2015.
• [27] P. P. Bedekar, S. R. Bhide ve V. S. Kale, “Optimum PMU Placement Considering One Line/ One PMU Outage and Maximum Redundancy Using Genetic Algorithm,” The 8th Electrical Engineering/ Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI), Khon Kaen, Tayland, ss. 688-691, 2011.
• [28] S. Chakrabarti, G. K. Venayagamoorthy ve E. Kyriakides, “PMU Placement for Power System Observability Using Binary Particle Swarm Optimization,” Australasian Universities Power Engineering Conference, Sidney, Avustralya, ss. 1-5, 2008.
• [29] O. Uslu, “Türkiye elektrik iletim şebekesinin trakya bölümünün kontrollü çalışma bölgelerine ayrılmasının incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2008.