Bir akıllı şebeke sisteminin modellenmesi, simülasyonu ve deneysel olarak doğrulanması

Geçtiğimiz 15 yılda bilgi ve iletişim teknolojilerindeki hızlı gelişmelerin katkısıyla bir sistemi uzaktan izleme, yönetme, büyük veriyi işleyerek optimize etme, çeşitli hesaplamalı yöntemlerle sistem üzerindeki insan faktörünü en aza indirme ve bunlara benzer daha fazla işlemleri yapmak mümkün hale gelmiştir. Bu bağlamda, geleneksel elektrik şebekesi, yeniden yapılandırılarak bilgi ve iletişim teknoljilerinin güvenlik boyutu da ihmal edilmeden, yoğun olarak uygulandığı akıllı şebeke olarak ifade edilen yeni bir şebeke modeline dönüştürülmektedir. Bu yeni sistemle şebekenin uzaktan izlenebilmesi, müdahale edilmesi, onarılması, talep tarafı yönetiminin gerçekleştirilmesi, çift yönlü veri ve güç akışının sağlanması, enerjinin depolanması, elektrikli araçların şebekeye bağlanması, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve mikroşebekelerin etkin olarak kullanılması mümkün hale gelmektedir. Bu tezde, 2018 yılında kurulan Manisa Celal Bayar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Akıllı Şebekeler Laboratuvarı'nda bulunan De Lorenzo firmasına ait Akıllı Şebeke deney setinin MATLAB/Simulink ortamında modellenmesi, simulasyonu ve deneysel olarak doğrulanması gerçekleştirilmiştir. Deney setinde birer adet hidroelektrik, rüzgâr, termik ve güneş enerjisi santrallerini temsil eden birimler bulunmaktadır. Hidroelektrik santral 0,8 kVA nominal güce sahip senkron jeneratör ile, rüzgâr enerjisi santrali bir adet 1,5 kW güce sahip sincap kafesli asenkron jeneratör ile, termik santral 3 fazlı güç kaynağı ile, güneş enerji santrali ise 90 Wp güç değerine sahip bir adet fotovoltaik panel ile temsil edilmektedir. Sistemde ayrıca her faz için 7 kademeli omik, kapasitif ve endüktif yükler bulunmaktadır. SCADA ekranında şebekeye ait veriler gözlemlenmekte, sisteme hem bu ekran üzerinden hem de el ile müdahale edilebilmektedir. Bu çalışmada laboratuvar ölçeğindeki bir akıllı şebeke sistemine ait bütün bileşenler MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş, deneylerle bu modeller doğrulanmış ve sistemin benzetimi sanal ortamda da gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, MATLAB'da bir arayüz tasarlanmıştır. Jeneratör ve yüklerdeki değişimlere göre sistem verileri bu arayüzde gösterilmektedir. Böylece hem lisans hem de lisansüstü düzeyde akıllı şebekeler alanındaki eğitim ve araştırmalarda kullanılmak üzere çok bileşenli bir sistemin gerçek modeli ortaya konulmuştur. Böylece, test ortamından bağımsız çalışma imkanı sağlanmıştır.