Dinamik güç sistemleri için Jakoben Yöntemi tabanlı birleşik güç akış kontrolörü tasarımı

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 2, 601 - 607, 25.09.2018

Serhat Berat Efe

Öz

Güç
akış analizi, güç sistemleri için planlama ve işletme aşamalarında yapılması
gereken en önemli çalışmalardan biridir. Yapılan bu çalışma ile sistemin üretim
kapasitesinin belirlenmesi, güç sisteminde mevcut bulunan transformatörlerin
davranışlarının elde edilmesi ile iletim hatlarındaki aktif ve reaktif güç
akışlarının analizi mümkün olmaktadır. Bir güç sistemindeki güç akışlarının
düzenlenmesi ve kontrolü için esnek alternatif akım iletim sistemi (flexible
alternating current transmission system (FACTS)) cihazlarından
faydalanılmaktadır. Birleşik güç akış kontrolörü (unified power flow controller
(UPFC)), bu amaç için tasarlanan ve kullanılan en önemli FACTS cihazıdır. UPFC
yapısı, iki adet gerilim kaynaklı güç elektronik dönüştürücüsünün (voltage
sourced converter (VSC)) bir doğru akım barası yardımıyla birbirine bağlanması
ile oluşturulur.

Bu
araştırma makalesinde dinamik güç istemlerinde kullanılması amacıyla Jakoben
Yöntemi tabanlı bir UPFC tasarlanmıştır. Tasarım esnasında, gerçek güç
sistemlerinin karakterini doğrudan yansıtması nedeniyle özellikle dinamik güç
sistemleri göz önünde bulundurulmuştur. Bu sayede önerilen yöntemin adaptasyon
yeteneği gözlenmiştir.

Çalışma iki temel bölüm
içermektedir. Birinci bölüm yazılım kısmı olup literatürde Jakoben Yöntemi
olarak bilinen güç akış analizi algoritmasının kodlanması ile oluşturulmuştur.
Burada temel amaç, algoritma sonucuna göre UPFC sisteminin içerdiği
kontrolörlerin tetikleme açılarının belirlenmesi ve bu sayede sistemdeki
baraların gerilim genliklerinin düzenlenmesidir. İkinci bölüm ise çalışmanın
donanımsal kısmı olup bu bölümde MATLAB / Simulink platformu altında tasarlanan
IEEE-9 bara sistemine UPFC eklenmiştir. Önerilen yöntem, doğrulanma amacıyla
öncelikle değerleri literatürde mevcut bulunan statik IEEE-9 bara sistemi
üzerinde denenmiştir. Elde edilen sonuçlar, statik sisteme ait güç akış analizi
sonuçları ile karşılaştırılmış ve önerilen yöntem doğrulanmıştır. Daha sonra
önerilen sistemin dinamik bir güç sistemi üzerindeki kontrol yetisinin belirlenmesi
amacıyla IEEE-9 bara sisteminin parametrelerinde ve yapısında değişiklik
yapılarak benzetim gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar önerilen yöntemin
dinamik güç sistemlerinin kontrolü amacıyla kullanılabileceğini göstermiştir. 

Anahtar Kelimeler

UPFC, FACTS, Güç akış analizi, IEEE-9 bara sistemi, MATLAB

Kaynakça

• Albatsh, F.M., Mekhilef, S., Ahmad, S., Mokhlis, H. (2017). Fuzzy-Logic-Based UPFC and Laboratory Prototype Validation for Dynamic Power Flow Control in Transmission Lines, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS. 64 (12), 9538-9548.
• Anderson, P.M., Fouad, A.A. (2003). Power System Control and Stability, IEEE Press.
• Ertay, M.M., Aydoğmuş, Z. (2011). “Güç Sistemlerinde FACTS Uygulamaları”, 6th International Advanced Technologies Symposium, Elazığ.
• Gyugyi, L., (1992). Unified power-flow control concept for flexible AC transmission systems, IEE PROCEEDINGS-C. 139, 323-331.
• Makkar, C.R., Dewan, L. (2016). “Power flow control with different operating modes of UPFC”, 7th Power India International Conference, Bikaner.
• Matos, M.A., Gouveia, E.M. (2008). The Fuzzy Power Flow Revisited, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS. 23 (1), 213-218.
• Özdemir, A., Lim, J.Y., Singh, C. (2005). Post-Outage Reactive Power Flow Calculations by Genetic Algorithms: Constrained Optimization Approach, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS. 20 (3), 1266-1272.
• Powell, L., (2004). Power System Load Flow Analysis, McGraw-Hill Press.
• Shahgholian G., Mahdavian, M., Janghorbani, M., Eshaghpour, I., Ganji, E. (2017). “Analysis and Simulation of UPFC in Electrical Power System for Power Flow Control”, 14th International Conference on Electrical Engineering/ Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, Phuket.
• Todorovski, M., Rajicic, D. (2006). An Initialization Procedure in Solving Optimal Power Flow by Genetic Algorithm, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS. 21 (2), 480-487.