FACTS cihazları elektrik güç sistemlerinde enerji fonksiyonu ile gerilim kararlılığı analizi

Abstract

Güç sistem kararlılığı, elektrik güç sistem işleyişinde hayati ve önemli bir konu olarak kabul edilmektedir. Gerilim kararsızlığıyla oluşan dünyada meydana gelen büyük çaplı şebeke çökmeleri bu konunun önemini göstermektedir. Elektrik yüklerinde meydana gelen sürekli büyüme, bugünün iletim sistemlerinin kararlılık limitlerine yakın çalışmasına neden olmaktadır. Bu bağlamda, gerilim kararlılığı giderek büyüyen güç sistemlerinde daha fazla ilgilenilen bir konu haline gelmiştir. Yarı iletken güç elektroniğinde meydana gelen hızlı gelişmeler esnek alternatif akım iletim sistemlerinin (FACTS) ortaya çıkmasını sağlamıştır. FACTS cihazları içerisinde SVC, gerilim kararlılığını arttırmada kullanılan, en bilinen ve en önemli FACTS cihazıdır. Bu tezde, statik VAr kompanzatörün gerilim kararlılığının iyileştirilmesine etkileri tek makine sonsuz bara, indirgenmiş tek makine sonsuz bara, değiştirilmiş tek makine sonsuz bara ve dört baralı güç sistemi üzerinde enerji fonksiyonu analizi kullanılarak incelenmiştir. İlk önce, güç sistem modellerinin SVC'siz durumları araştırılmıştır. Daha sonra enerji fonksiyonu analizi SVC'li güç sistem modellerine tekrarlanmıştır. Simülasyon sonuçları birbirleriyle kıyaslanmıştır. Son olarak SVC'li ve SVC'siz güç sistem modellerinin gerilim kararlılığı ve SVC'nin etkileri tartışılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, farklı seviyelerdeki sistem çalışmaları gösterilmiş ve değişken gradiyent metodun kullanılmasıyla güç sistemlerinin kararlılık tavrını açıkça gösterebilecek daha uygun bir enerji fonksiyonunun elde edilebileceği ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlardan, güç sistemlerine SVC'nin eklenmesiyle güç sistemlerinin kararlılık sınırlarının önemli ölçüde arttığı görülmüştür.

Power system stability has been acknowledged as a vital and important issue in electric power system operation. Many major network collapses throughout the world caused by power system instability have illustrated the significance of this phenomenon. Due to the continuous growth of electrical loads, today's transmission systems are operated near their stability limits. In this regard, voltage stability has become of greater concern in a growing number of power systems. The fast development of semiconductor power electronic devices has led to the application of Flexible Alternating Current Transmission Systems (FACTS). Among the several FACTS devices, SVC is one of the most important and well-known FACTS devices for the effective enhancement of voltage stability. In this thesis, the effectiveness of static VAr compensator (SVC) on voltage stability enhancement is studied on a single-machine infinite-bus power system, a reduced model of a single-machine infinite-bus power system, a modified model of a single-machine infinite-bus power system and four-bus power system through energy function analysis. Firstly, voltage stability of the power system models without SVC is investigated. The impact of small and gradual changes in the system is analysed. More, energy function analysis is repeated for the power system models with SVC. The simulation results are compared on power systems. Finally, voltage stability of the power system models with and without SVC and the effect of SVC are discussed. According to the results of this study, system works in the different levels have shown and this thesis exhibited that a suitable energy function by using variable gradient method, which can clearly show the stability of power systems, can be reached. The results obtained show that stability margins of power systems are significantly extended with the inclusion of SVC.