İletim şebekelerinde geçici hal kararlılık analizi

Bu tez çalışmasının temel amacı arıza öncesi kararlı çalışma koşullarına sahip örnek iletim sisteminin dışarıdan etki edilebilecek geçici müdahaleler sonunda (arıza etkisi altında) geçici hal davranışının incelenmesidir. Bu tez çalışmasında MATLAB Matpower (Matlab M-file) ve PowerWorld yazılımı kullanılmıştır. Analiz öncesi her iki programda incelenen IEEE-9 baralı güç sisteminin parametreleri aynı olacak şekilde değiştirilmiştir ve böylece aynı güç sisteminin farklı yazılımlarda kullanılması sağlanmıştır. Statik parametrelerin Matpower ve PowerWorld programında belirlendikten sonra, PowerWorld programında geçici hal kararlılık analizinin incelenmesi için kontrol sistemlerin (senkron generatör, uyarma ve governor) dinamik sistem parametreleri, modelleri ve değişkenleri tanımlanmış ve verilmiştir. İncelenen güç sisteminin potansiyel çalışma koşullarında arıza öncesi yük akışı analizi Matpower programı ile gerçekleştirilmiş ve elde edilen analiz sonuçları aktif ve reaktif güç sistemi kayıpları ile verilmiştir. Dinamik analiz yöntemi ile güç sisteminde müdahale edilmiş çalışma durumlarının elde edilmesi için farklı örnek arızalar oluşturulmuştur. Bunun için öncelikle Matpower ile incelenen potansiyel çalışma durumları (senkron generatörlerin güç sistemine ilettiği toplam mekanik gücün değiştirilmesi) geçici hal kararlılık incelemesi için PowerWorld programında oluşturulmuş ve sonrasında sistemin geçici hal kararlılık analizi sonuçları yük akışı sonuçları ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen analiz sonuçlarında 75 MW'lık senkron generatörün güç sisteminden devre dışı bırakıldığında 85 MW güçteki senkron generatörün devre dışı bırakılmasından daha fazla iletim kayıpları elde edildiğinin ve arızanın güç sistemine etkisinin - rotor açısı ve hız dalgalanmasının daha fazlı olduğu gözlenmiştir. Daha sonrasında örnek güç sistemi arızaları ile dinamik geçici hal kararlılık analizi gerçekleştirilerek güç sisteminde elde edilen maksimum arıza yeri ve maksimum arıza durumların güç sistemine etkisi değerlendirilmiştir. Ek analizler ayrıca tez sonunda verilmiştir. Analizi yapılan müdahaleler güç sistemindeki senkron generatörlerde geniş rotor ve açı salınımlarına sebep olduğu için örnek olarak seçilmiş ve incelenmiştir. Bunun için iki temel arıza çeşidi olan senkron generatörlerin ve statik yüklerin açıp/kapatılması ve kısa devre (3-fazlı dengeli ve faz A-toprak arası tek fazlı) oluşturulması geçici hal kararlılık analizi olarak seçilmiştir. Farklı arıza koşullarında güç sisteminin geçici hal kararlılık incelemesi yapıldıktan sonra elde edilen analizler karşılaştırılmıştır. Analiz sonuçlarında senkron generatörlerin rotor açısının değişimi mekanik ve elektrik yük dengesinin arttıracak arızanın oluşması ile arttığı ve senkron generatörlerin gerilim değişimi de üç-fazlı kısa devrenin oluşması ile arttığı gözlenmiştir. Ayrıca elde edilen analiz sonuçlarında örnek olarak governor kontrol sistemi ile sistem frekansının iyileştirilmesi sağlanmıştır. Yapılan analizlerde güç sistemin farklı çalışma koşullarında analiz edilen süre içerisinde kararlı çalışma koşullarına yaklaştığı gözlenmiştir.