Ada içeren elektrık şebekelerınde yük atma çalışması

Günümüzde elektrik sanayiinde giderek artan değişmeler ve gelişmelerle bu sanayiide yapı yenilenmesi olarak ileri sürülen genel ismin altında büyük değişmelerin meydana gelmesine tanık olmaktayız. Elektrik güç sistemi çoğu zaman arızaya maruz kalmakta ve arıza etkisinde kalan elektrik güç sistemi bölge veya ülke genelinde elektrik kesilmesi (black out) ortaya çıkabilmekte ve bu kesilme, tehlikeli ve telafi olunmayan sonuçları akabinde getirebilmektedir. Bu tezde; şu olayı önlemek için bir plan sunularak ekipmanların şebekeden çıkması sonucunda gerekli tüketicilere elektrik temininin iyileşme ve sürdürülmesine zemin yaratılmıştır. Elektrik güç sisteminde; Frekans ve gerilim, şebeke için iki önemli etken sayılmakta ve şebekede frekans kontrolü; etkin güç (Active power) kontrolüyle ilgili ve gerilim kontrolü; tepkin güç (Reactive power) kontrolüyle alakalıdır.Frekans ve gerilimi kendi standart ölçüsünden çıkaran herhangi bir etken veya arıza, elektrik güç sisteminin istikrarsızlığına neden olmaktadır Halihazırda güç sistemi istikrarını kontrol etmek için otomatik kontrol sistemleri kullanılmaktadır. Güç sistemleri bir bölgenin farklı semtlerinde birbirlerine bağlanmaktadır. Güç sisteminde herhangi bir ani değişme, semt kontrol merkezinde hissedilir ve bu merkez; değişme türünden asılı olarak sistemin istikrarsızlığını önlemek için uygun tepkiyi göstermek zorundadır. Dolayısıyla sistem istikrarını korumaya yönelik güç sisteminde bulunan etkin (Active) ve tepkin (Reactive) güçlerin kontrolü gereklidir. Dolayısıyla bu tezdeki temel konu; gerilim ve frekansın IEEE 39 Bus sisteminde kontrolünden ibarettir. Bu elektrik güç sistemi 10 jeneratör ve 19 yükten oluşmaktadır. Normal şartlarda elektrik güç sistemindeki üretilen ve tüketilen etkin güç miktarlarının birbiriyle eşit olduğunu (Pg=PL) bilmekteyiz. Yani sistem istikrarlı moddadır. Bu tezde; frekans kontrolü için elektrik güç sisteminde ortaya çıkabilecek iki olası durum öngörülmüştür. 1. durum) Üretilen aktif gücün miktarı tüketilen aktif güç miktarından daha az olduğu (PgPL) durumda salınım denklemi uyarınca frekans çoğalmaya başlar ve eğer bu frekans çoğalması standart ölçüden fazla olursa elektrik güç sisteminin istikrarsızlığına neden olacaktır. Bu durumun meydana gelmesini önlemek için yüksek frekans (over frequency) röleleri jenratörlerde yerleştiriliyor ve eğer gavörnörler, frekansı standart ölçüye getiremezlerse frekans kendi standart ölçüsüne yetişsin diye bu röleler jenratörleri öncelik sıralarıyla şebekeden çıkaracaktır. Jenratörleri şebekeden çıkardığımızda onları tekrar bağlama masrafı gibi jenratörlerin ekonomik yanlarını da hesaba katmamız gereğini söylememiz lazım. Ayrıca bu tezde; elektrik güç şebekesinde daha fazla güvenlik kabiliyetine yönelik ada modu (Islanding) da öngörülmektedir. Bu modda elektrik güç sistemi cihaz veya cihazların devreden çıkma sonucunda 2 veya birkaç farklı bölüme bölünmektedir. Bu durumda şebekenin bir bölümünde frekans artması ve diğer tarafında frekansın azalmasıyla karşılaşabiliriz. Bu durumda frekansı kontrol etmek için anılan elektrik güç sisteminde yukarıdaki durumların birleşmesinden yararlanabiliriz. Gerilim kalitesinin korunmasında ve özellikle gerilim istikrarsızlığını önleme hususunda tepkin (Reactive) gücün kontrolü önemli bir etken sayılmaktadır. Çoğu yükün tepkin (Reactive) gücün tüketicisi olduğundan dolayı şebekenin bu Tepkin (Reactive) gücü temin etme kabiliyetine sahip olması gerkmektedir. Frekans rölelerin performansıyla elektrik gücü dağıtım çubuklarının gerilim aralığı iyileşebilir fakat elektrik güç sisteminde bara gerilimi kontrolünü AVR üstlenmekte fakat AVR'lerin performansı yavaş olduğundan dolayı önce AVR'lere gerilim kontrolü için izin verilmektedir. AVR'ler gerilim ayarlamasını yapamazlarsa gerilim kontrolü için SVC sistemleri kullanılıyor. Bunu böyle açıklayabiliriz: Eğer baralardaki gerilim kendi standart ölçüsünden daha yüksek olursa SVC sistemlerin selfie modu ve eğer baralardaki gerilim kendi standart ölçüsünden daha az olursa SVC sistemlerin kondansatör modu kullanılacaktır. Bu tezde de ele alınan önemli konu; baralarda gerilimin iyileşmesine ve çalışma konusu şebekede SVC sistemlerin sayısının azalmasına neden olan SVC sistemlerin uygun lokalizasyonudur. Bu tezde; elektrik şebekesi ekipmanları ve tüketiciler en az zarara uğrasın diye Frekans ve gerilim kontrolü için açıklanan yöntemler kullanılmıştır. Asıl hedef; şebeke ekipmanlarında sorun ve arıza çıktığı zaman gereken tüketicilere elektrik temininin devamlılığıdır. İşbu tezde; yararlandığımız uygulama DIgSILENT Power Factory 15.1 yazılımıdır. Bu uygulama vasıtasıyla sunulan plan ve yöntemle ekipmanların devreden çıkması sonucunda elektrik güç şebekesi güvenlik kabiliyetini artırabilmekteyiz. Anlatılan hususlar ve güç sistemindeki frekans ve gerilim kontrolünün önemine göre tezin içeriği ünite olarak aşağıdakilerden ibarettir: Birinci ünitede güç sistemi stabilitesine yönelik yük atma (load shedding) ve şebekedeki kullanım önemi hakkında ön bilgi verilmiştir. İkinci ünite literatür değerlendirmesi ile ilgilidir. İşbu ünitede güç sisteminde frekans ve gerilim kontrolü algoritma tasarımı ve optimize edilmesine yönelik kullanılan makalelere değinilmiştir. Üçüncü ünite işbu tezde kullanılan metodolijiyle ilgilidir. Bu ünitede düşük frekansa kullanılan bağıntı ve algoritmalara ve ayrıca gerilim kontolü ve iyileştirmesi için SVS sistemleri hakkında özet açıklamaya başvurulmuştur. Dördüncü ünitede simülasyon için kullanılan şebeke bilgisi ve parametreleri sunulmuştur. Beşinci ünite düşük frekans/düşük gerilim durumundaki frekans ve gerilimden kaynaklanan sonuçlara yer verilmiştir. Bu ünitede yük atma (load shedding) ve SVS sistemlerini uyguladıktan sonraki sistem frekans ve voltajı hakkında açıklama verimektedir. Altıncı ünite yüksek frekans/yüksek gerilim durumundaki frekans ve gerilim kontrolünden kaynaklanan sonuçlara aittir. Bu ünitede frekans üstü röleleri ve SVS sistemlerini uyguladıktan sonraki sistem frekans ve gerilimi hakkında açıklama veriliyor. Yedinci ünite adacık olayı (islanding) ile ilgilidir. Bu ünitede adacık olayı hakkında özet bilgi verilmiş ve frekans röleleri ve SVS sistemlerini uyguladıktan sonraki sistem frekans ve gerilimi hakkında bilgi verilmektedir.