Elektrik şebekelerinde Fliker sorumluluk oranlarının belirlenmesi

Elektrik güç sistemlerinde gerilim düşümleri, gerilim yükselmeleri, harmonikler, ara harmonikler ve fliker gibi güç kalitesi bozuklukları son dönemlerde sıklıkla görülmektedir. Bu bozukluklardan fliker, hem güç sistemi işletmecisi hem de sistem kullanıcısı açısından ciddi bir güç kalitesi problemi olmaktadır. İnsan sağlığı üzerindeki baş ağrısı, göz zorlanması ve yorgunluk hissi gibi doğrudan etkilerinin yanında elektrik ekipmanlarının hasar görmesi ve yanlış çalışması gibi sonuçları da olmaktadır. Bu nedenle fliker kaynağının doğru bir şekilde tespit edilip bu güç kalitesi bozukluğunun giderilerek kullanıcılara kaliteli enerjinin sağlanması sistem işletmecileri açısından büyük önem arz etmektedir. Fliker ölçümü IEC 61000-4-15 standardında tanımlanan fliker metre ile yapılmaktadır. Bu fliker metrede ölçüm için sadece gerilim işareti alınmaktadır ve fliker nedeni olan kaynağın tespitinde yeterli olmamaktadır. Bununla birlikte sadece fliker metrenin sonucuna bağlı olarak temel neden analizi için yapılan çalışmalar hatalı yorumlara da neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında kaynağın doğru tespit edilip yük ve güç sisteminin fliker probleminde hangi oranlarda sorumlu olduğunun tespiti için bir yöntem önerilmiştir. Tez çalışmamızda son yıllarda çok farklı ve geniş uygulama alanları bulan bir işaret işleme yöntemi olan dalgacık analizi kullanılmıştır. Dalgacık analizini diğer yöntemlere göre daha üstün kılan özelliği işareti farklı frekanslarda farklı çözünürlüklerle analiz etmesidir. Fourier dönüşümü bize frekans bilgisini verir ama bu frekansların ne zaman oluştuğunu belirtemez. Kısa Zamanlı Fourier dönüşümünde zaman-frekans çözünürlüğü sabittir yani zaman penceresi bütün frekanslarda değişmeyen büyüklüktedir. Çoklu Çözünürlük Dalgacık Analizinde ise bu çözünürlük ayarlanabilmektedir ve işaret farklı frekanslarda farklı çözünürlüklerle analiz edilebilmektedir. Çoklu Çözünürlük Dalgacık Analizi, yüksek frekanslarda iyi zaman çözünürlüğü ve zayıf frekans çözünürlüğü; düşük frekanslarda ise iyi frekans çözünürlüğü ve zayıf zaman çözünürlüğü elde etmek için tasarlanır. Bu yaklaşım özellikle incelenecek işaretin kısa süre için yüksek frekans bileşenleri ve uzun süre için düşük frekans bileşenleri içermesi durumunda çok anlamlı olmaktadır. Fliker analizinde incelenecek işaret uzun süre için düşük frekans bileşenlerini içereceğinden dolayı uygulamamızda Dalgacık Analizi kullanılmıştır. Çoklu Çözünürlük Dalgacık Analizi ile fliker frekans aralığına denk gelen katsayılar elde edilerek bilgi kuramı temelli Dalgacık Enerji Entropi değerleri elde edilmiştir. Dalgacık Enerji Entropi, Shannon'un bilgi ölçümü entropi kavramı ile dalgacık analizinin bir birleşimi olarak tanımlanabilmektedir. Elektrik şebekesi normal bir durumdan problemli bir duruma geçtiğinde akım ve gerilim işaretleri değişecektir. Bu değişiklik bilgi entropisi değişimi olarak da karşımıza çıkacaktır. Bir olağan dışı durum ortaya çıktığında işaretin genliği, frekansı ve dolayısıyla entropisi değişecektir. Bu sayede elektrik sistemlerindeki olağan dışı durumlar entropi değişiminin analiz edilmesi ile incelenebilir. Güç sistemlerinden elde edilen gerçek zamanlı veriler sistemin karmaşıklığını ve belirsizliğini içermektedir. Bu belirsizliklerden yorumlanabilir ve kullanılabilir bir bilgi elde etmek büyük öneme sahiptir. Entropi, ayrık olasılık dağılımları ile elde edilen, belirsizliğin bir ölçüsü olarak göz önüne alınabilir. Bilgi kuramı entropisi işaretin içerdiği bilgi miktarını gösteren önemli bir indekstir. Fliker analizinde işaretin içerdiği bilgi miktarını elde etmek amacıyla çalışmalarımızda Dalgacık Enerji Entropi yaklaşımı kullanılmıştır. Çalışmalarımızda benzetim programında oluşturulan fliker kaynağı içeren bir modelden elde edilen veriler ile Marmara ve Ege Bölgesi'nde bulunan farklı demir çelik fabrikalarından alınan gerçek ölçüm verileri kullanılmıştır. Benzetim verilerinde ve gerçek ölçüm verilerinde yükün ve güç sisteminin fliker probleminde sorumluluğunun tespiti için yük devrede iken ve devre dışı iken durumlarına ilişkin veriler kullanılarak Dalgacık Enerji Entropi değerleri elde edilmiştir. Bu değerleri kullanarak fliker sorumluluk tespiti için bir indis önerilmiştir. Önerilen indis fliker emisyon analizlerinde kullanılan Kısa Devre Oranı (Short Circuit Ratio – SCR) ve Kısa Devre Gerilim Düşümü (Short Circuit Voltage Depression – SCVD) olarak adlandırılan büyüklükler ile karşılaştırılarak iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu kapsamda önerilen yöntemin gerçek ölçüm cihazlarına uygulanması hedeflenmektir. Bu sayede yönetmelikler gereği uygulanması gereken düzeltme yöntemlerinin daha net bir şekilde tespit edilip en uygun çözümün uygulanmasına karar verilip sistem işletmecileri ve sistem kullanıcıları arasındaki olası ihtilaf durumunun önüne geçilmesi hedeflenmektedir.