Gerilim kararlılığı iyileştiricilerinin çatallaşma ve kaotik analizleri

Abstract

Anahtar Kelimeler : Sürekli Güç Akısı, Gerilim Kararlılıgı, FACTS, Çatallasma Analizi,Kaotik osilasyonlarGüç sistemi planlama ve kontrol çalısmaları yapan mühendisler için sistemin gerilimkararlılıgı analizinin kapsamlı bir biçimde yapılmasının önemi gitgide artmaktadır.Generatör ve iletim hatlarının kapasitelerinin sınırlı olması ve sistem yüklerinin artmasısonucu olarak giderek lineer olmayan bölgelerde çalısan sistemler için gerilim kararlılıgıanalizine büyük ölçüde ihtiyaç duyulmaktadır.Son zamanlarda, gerilim kararlılıgı vegerilim çökmesi olayı güç sistem analizi ve kontrolunda çok önemli bir konu olmayabaslamıstır. Arastırmacılar bu problem için statik ve dinamik yaklasımlarla çözümönerileri sunmuslardır.Çatallasma teorisi güç sistemlerindeki açısal ve gerilim kararlılıgı gibi degisiksorunların analiz edilmesinde kullanılan en yaygın yöntemlerden birisidir. Çatallasmateorisi, özellikle denge noktalarının küçük-sinyal kararlılıgı ve çatallasması, salınımlıkararsızlıklar ve gerilim çökmesi gibi dinamik olayların analizinde pratik yöntemlergelistirme imkanını vermektedir . Bir güç sisteminde yük artısı sonucu Eyer Noktası veHopf çatallasmaları gibi temel çatallasma olayları meydana gelir. Eyer noktasıçatallasması güç sistemlerinde gerilim çökmesi noktası olarak bilinir ve bu noktada,sistem Jakobiyen matrisinin özdegerlerinden biri orijindedir. Hopf çatallasmasınoktasında sistem sanal eksen üzerinde bulunan iki adet özdegere sahiptir ve buözdegerler sistemde salınımlı kararsızlıkların olusmasına sebep olmaktadır.Her ikiçatallasma olayı güç sisteminin lineer olmayan çalısma bölgesindeki kararsızlıkmekanizmasını açıklar ve kaotik yapıya dönüsecegi yüklenme aralıklarını tesbitetmemize olanak saglar. Bu parametrik degerler sistemin kararlılık ve kontrolçalısmalarında kullanılabilir.Bu tez çalısmasında gerilim kararlılıgı analizi hem statik hem de dinamik yaklasımlarlaele alınmıstır. Lineer olmayan bölgelerde çalısan güç sistemlerinde Kademe DegistiriciTransformatör (KDT) , Faz Kaydırıcı Transformatör (FKT), Flexible Alternatif CurrentTransmission Systems (FACTS) cihazları olarak bilinen Static Var Compensators(SVC) ile Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) gibi gerilim kararlılıgınıiyilestirici cihazların statik ve dinamik modelleri kullanılarak çatallasma ve kaotikanalizleri yapılmıstır. Elde edilen güç sistem modelleri ile bu cihazların iyilestiriciperformansları karsılastırılmıstır. Çalısmada öncelikle iki baralı bir güç sistemi elealınmıs daha sonra genellestirilerek N baralı sistemlere uygulanabilirligi gösterilmistir.

Keywords : Power Flow Continuation, Voltage Stability, FACTS, Bifurcation Analysis,Chaotic OscillationsIt is becoming increasingly important for power system planning and operatingengineers to be capable of performing comprehensive voltage stability analyses of thesystems. This need is largely due to the recent trends towards operating systems understressed conditions as a result of increasing system loads without sufficient transmissionand generation enhancements. There have been many failures, due to voltage instabilityin power systems around the world. In recent years voltage stability and voltage collapsephenomena have become more and more important issues in power system analysis andcontrol. Researchers have suggested techniques for voltage stability analysis consideringboth static and dynamic aspects.The bifurcation theory is one of the most common theory which is used to analysis theproblems such as angular and voltage stability in power systems. Bifurcation theoryallows us to develop practical methods especially in analysis of dynamic events such assmall-signal stability and bifurcation of balance nodes oscillate instabilities and voltagecollapse. Power systems are consist of Saddle-Node and Hopf bifurcations which as aresult of load increasing. Saddle node bifurcation is known as voltage collapse node inpower systems and on this mode one of the eigenvalues of the system jacobian matrix ison the origin. The system has two eigenvalues on the imaginary axis and theseeigenvalues cause oscillative instabilities. Both of these bifurcation events explain theinstability mechanism that is in the nonlinear work zone of the power system and enableus to establish the loading intervals that will be turn into chaotic building. Theseparametric values can be used in stability and control studies of the system.In this thesis, voltage stability analysis is dealing with both static and dynamicapproaches. Bifurcation and chaotic analysis have been done by using the static anddynamic models of the devices that improve the voltage stability, such as tap changertransformers (LTC), phase shifting transformers (PST), Static var Compensators (SVC)known as Flexible Alternatif Current Transmission Systems (FACTS) devices andThyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) in power systems that work on thenonlinear zones. The power system models that has been obtained. Furthermore theimproving performances of these devices have been compared. In this study, firstly atwo bus power system has been taken up, then by generalizing this, it has been indicatedthat it can be applied to N bus system.