Elektrik güç sistemi koruma analizinde petri ağları kullanımı ve uygulamaları

Ülkemizdeki elektrik enerjisi ihtiyacı, sanayi, teknoloji alanındaki gelişmeler ve artan nüfus ile her geçen gün hızla artmaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisinin üretilmesinden, şehirlere iletilmesine kadar olan süreçte sürekliliğin sağlanması çok önemlidir. Güç sistemin en önemli parçaları; enerji iletim hatları, baralar ve trafolardır. Bu parçalarda oluşacak olan arızalara en kısa zamanda müdahale edilmesi, sistemin verimi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla arıza esnasında değişen sistem parametrelerini anında tespit eden ve arızalı bölümü sistemden izole eden çeşitli koruma tertipleri geliştirilmiştir. Grafiksel doğası, statik ve dinamik sistem karakteristiklerini ve sistem belirsizliğini tanımlayabilme yeteneği ve matematiksel teknikler içermesinden dolayı, petri ağları güçlü bir araç olarak güç sistemlerinin modellenmesi ve analizi için uygun bir kavramsal altyapı oluşturmaktadır. Grafiksel ve matematiksel bir araç olarak petri ağları, zaman uyumlu, paralel, eşzamanlı, dağıtık, kaynak paylaşımlı, deterministik olmayan ve stokastik olarak karakterize edilebilen karmaşık sistemlerin modellenmesi ve analizi için kullanılabilmektedir. Bu çeşit karmaşık sistemler diferansiyel denklemler, fark denklemleri gibi geleneksel araçlar kullanılarak matematiksel olarak tanımlamanın zor olduğu karakteristik özellikler göstermektedirler. Petri ağları matematiksel bir araç olarak sistem davranışını tanımlayan durum denklemlerinin elde edilmesine, cebirsel sonuçlar bulunmasına ve diğer matematiksel araçlar geliştirilmesine imkân vermektedirler. Blok diyagramları veya mantıksal ağaçlar gibi diğer grafiksel sistem temsil tekniklerine göre, petri ağları bir sistemdeki parçalar ve faaliyetler arasındaki mantıksal etkileşimleri daha doğal bir yolla ifade etmek için özellikle daha uygundurlar. Modelleme açısından bakıldığında, petri ağ teorisi hem etkinlik hem de verimlilik analizi için uygun modeller oluşturulmasına izin vermektedir.Sistemdeki birden fazla arıza durumunda koruma elemanlarının yanlış açmaları, rölelerin arıza bölgesini tespit etme görevini zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, güç sistemlerinde oluşan arıza yerlerinin önceden tespit edilmesi ve bu sorunun çözülmesi amacıyla matematiksel bir model geliştirilmiştir. Benzetim aşamasında sezgisel yöntemlerden daha başarılı sonuç veren Bulanık Petri Ağları kullanılmıştır. İşlemsel ve kontrol karakteristikleri açısından birbirinden farklı yapılara sahip güç sistemleri ele alınmış, arıza esnasında personel müdahalesinin en aza indirgenmesi amaçlanmıştır. Benzetim aşamasında PIPE2 yazılımı kullanılarak Kuzeybatı Anadolu şebekesine ait 14 baralı güç sisteminde arıza olma ihtimali yüksek olan yerlerin doğruluk derecesi değerleri elde edilmiştir. 14 baralı güç sisteminde çeşitli arıza durumları için sistem benzetimleri gerçekleştirilmiş, her arıza için sistem davranışı ve koruma elemanlarının doğruluk derecesi değerleri hesaplanmıştır. Oluşturulan yeni Bulanık Petri Ağı yaklaşımı yöntemiyle, arıza yerinin tespitinde kısıt ve amaç fonksiyonu dönüşümlerinde destek hiperdüzlemlerine yaklaşma yerine bulanık yaklaşımlar üzerinde durulmuştur. Doğruluk derecesi değerleri kesici ve koruma rölelerinin kesin olmayan ve tamamlanmamış alarm bilgilerine göre elde edilmiştir. Doğruluk derecesi değerleri kullanılarak en fazla doğrulukta arıza bölgesi tespit etme işlemi gerçekleştirilmiştir.