Elektrik güç sistemlerinde gerilim çökmeleri ve çatallaşma noktalarının dinamik olarak tespit edilmesi

Güç sistemi üzerinde statik analiz, modal analiz, sürekli güç akışı analizi, tekil değer ayrıştırması analizi, ve çatallaşma analizi gibi metotlar ile gerilim kararlılığı başta olmak üzere, güç sisteminin maksimum yüklenebilirlik sınırı, kararlılık sınırı ve meydana gelebilecek kararsızlık mekanizmaları hakkında öngörüler geliştirilmesi, detaylı iyileştirme algoritmaları ve erken müdahale araçları oluşturulması önemlidir. Q-V eğrisi analiz metodu güç akışı programlarının özellikle maksimum güç transferi şartlarına yakın çalışma bölgelerinde P-V eğrileri ve güç akışı hesaplamalarında oluşan yakınsama hatalarının zorluklarının üstesinden gelmek amacıyla kullanılan önemli bir araçtır. Bu analiz yönteminin en bilinen uygulamalarının başında hiç şüphesiz, Q-V eğrileri üzerinde yapılan çatallaşma analizleri gelmektedir. Çatallaşma analizi güç sistemlerinde işletme ve planlama aşamalarında, dinamik sistem analizi incelemelerinde özellikle de gerilim kararlılığı menşeli reaktif güç planlamalarında sıklıkla kullanılan bir yöntemdir.Bu tezde doğrusal olmayan ve yoğun reaktif güç talep eden dinamik yüklerin bulunduğu üç baralı bir güç sistemi üzerinden reaktif güce bağlı gerilim çökme safhaları incelenmiştir. Yapılan dinamik analizde farklı reaktif güç talebi değerlerinde sistemin Q-V eğrileri üzerinde tespiti yapılan hopf, eyer noktası ve periyot ikiye katlama gibi çatallaşmalar için periyodik yörünge analizleri yapılarak, bu çatallaşma oluşumlarının sistem üzerinde fiziksel etkileri irdelenmiştir. Bundan başka periyot yörüngelerinin kaosa bir başka ifade ile kontrol edilemezliğe sürüklendiği değişim aşamaları incelenmiştir. Bu bilgiler ışığında özellikle hopf ve periyot ikiye katlama çatallaşmalarında meydana gelen periyodik-2n yörüngelerin önce limit döngülerine daha sonra ardışıl bir şekilde ilerleyerek tuhaf çekere(strage attractor) ondan sonra kararsızlığını kaybetmiş olarak periyodik-2n+1 yörüngesine dönüşebildiği bundan en sonra da geri döndürülemeyecek bir karmaşıklıkla tam bir kaosa sürüklenebileceği gösterilmiştir. Çalışmanın iyileştirici müdahale kısmında reaktif güce maruz üç baralı güç sistemi için yüklü baraya periyodik yörünge takibi yapılarak reaktif güç temininin ilgili bara üzerinde oluşması muhtemel kritik çatallaşmaları elimine ederek diğer çatallaşma oluşumlarını da daha yüksek reaktif güç talebi değerlerine öteleyeceği, bundan başka yapılan iyileştirmelerin ilgili baranın yüklenebilirlik sınırlarını genişlettiği gösterilmiştir. Bu tezde ağırlıklı olarak Q-V eğrilerin üzerinden incelemesi yapılan güç sisteminin uzun dönem ve kısa dönem gerilim kararlılık analizlerinde ve gerilim çökmelerine doğru sürüklenen sistem davranışlarının tespit edilmesinde, dinamik çatallaşma noktası tespiti algoritmalarının çoklu kararlılık analiz araçlarının yardımcı bir unsuru olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.