Rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığının güç sistemi dengeleyicisi kullanılarak karga arama algoritması ile iyileştirilmesi

Yakıt gideri olmaması ve çevre dostu enerji kaynağı olması nedeni ile rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üretimi son zamanlarda büyük önem kazanmıştır. Rüzgârdan enerji üretimi için rüzgâr türbini ve generatör çeşitleri üzerinde pek çok çalışma gerçekleştirilmiş ve bu sistemlerin güç sistemlerine entegresi için çok farklı çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmada rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığı incelenmiş ve güç sisteminde oluşan bir şiddetli arıza durumunda rüzgâr türbinin dinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda kararsızlık durumu için uygun türbin generatör çifti belirlenmesi amaçlanmıştır. Güç sistemi stabilizatörleri (PSS'ler), güç sisteminin geçici kararlılığını geliştirmek için generatör ünitelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. PSS'ler, büyük bir bozulmanın ardından güç açısı, rotor hızı ve alan akımı sapması vb. gibi düşük frekanslı salınımları en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, PSS'nin parametrelerinin optimal ayarlanması ve yerleştirilmesi, stabilizatörün verimliliği için çok önemlidir. Bu çalışmada, kargaların zekasına dayanan, meta-sezgisel yöntemlerden biri olan Karga Arama Algoritması (KAA), PSS'nin optimum parametrelerini bulmak için Tek Makineli Sonsuz Baralı (SMIB) sistemde ilk defa kullanılmıştır. Ayrıca, çok makineli bir güç sisteminde PSS'nin parametrelerinin bulunması için Yapay Arı Kolonisi Algoritması (YAKA) ve Karınca Kolonisi Optimizasyonu (KKO) algoritmaları da uygulanmış olup karşılaştırmalı analizler de gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmada rüzgâr santrali tribün generatör sistemine sahip bir güç sisteminin geçici arıza durumları için salınım denklemlerinin kararlılık analizi KAA ile gerçekleştirilmiştir. Sistemin geçici hal kararlılığı SMIB'nin modellenmesi ve simülasyonu ve PSS'nin tasarımı Matlab/Simulink tarafından yapılmıştır. Simülasyonlar, KAA tabanlı PSS denetleyicisinin, sistem kesintiye uğradığında GA tabanlı ve PSO tabanlı PSS denetleyici tasarımlarından oldukça üstün bir dinamik tepki verdiğini ortaya koymaktadır. KAA'ya dayalı PSS, PSO'ya dayalı PSS'den %48,1 ve GA'ya dayalı PSS'den %55,7 daha hızlı yerleştiği gözlemlenmiştir. PSO ve GA'ya kıyasla KAA'nın amaç fonksiyonunun yakınsaması çok daha hızlıdır. KAA için değerlendirme süresi PSO'dan %43,5, GA'dan %48,6 daha kısadır. Diğer yaklaşımlara kıyasla SMIB sisteminde KAA tabanlı PSS kullanıldığında, aşma ve düşük frekanslı salınımlar büyük ölçüde azaltılmıştır ve aktif güç, rotor hızı, alan akımı ve mekanik gücün düşük frekanslı salınımlarını önemli ölçüde azalttığı gözlemlenmiştir.