Kayıp Azaltma Ve Hizmet Restorasyonu İçin Optimal Yerleştirilen Dağıtılmış Üretim İle Dengeli Dağıtım Sistemlerinde Şebekenin Yeniden Yapılandırması

Abstract

Dağıtım sistemlerinde koruma ve yapılandırmasını yönetmek için, normalde kapalı olan ayırıcı anahtarlar ve normalde açık olan bağlantı anahtarları olmak üzere iki türü anahtar vardır. Bu iki anahtar türü, yapılandırmayı yönetmek için inşaa edilmektedir. Trafo merkezinden yüke aktarılan güç verimliliği sistem yapılandırmasında etkilenir ki enerji şirketleri de kayıpları azaltmayı en üst düzeye çıkarmak amacıyla en verimli yapılandırmayı bulmak için şebekeyi yeniden yapılandırma ile ilgileniyorlar. Şebekenin yeniden yapılandırılması temelde ayırıcı ve bağlantı (açık/kapalı) anahtarlarının durumunun değiştirilmesi demektir. Şebeke normal çalışma sırasında kayıpların azaltılmasını sağlamak için ve acil durumlarda hizmet restorasyonunu sağlamak için, hatalı alan izole edilerek ve kaçaksız enerji verilerek yeniden yapılandırılır. Topolojik kısıtlamalar, elektriksel kısıtlamalar ve işletme kısıtlamaları nedeniyle bir optimum yapılandırmayı aramanın ihlal edilmemesinin gerekliliği, dağıtım sistemi yeniden yapılandırılmasında karmaşık bir sorun olduğu söyleniyor. Yeniden yapılandırmanın yararları şunlardır: • Kayıpları azaltmayı en üst düzeye çıkarma • Yük dengelemesinin sağlanması • Gerilim profili değiştirme • Hata oluşumundan sonra iade edilen yükü en üst düzeye çıkarma Ağı yeniden yapılandırma sorunu eşitlik ve eşitsizlik kısıtlamaları ile genellikle tek objektif optimizasyon sorunu olarak formüle edilmektedir. Yapılandırılması karmaşık bir bileşik optimizasyonu sorundur. Bunun nedeni,bir optimal bulurken birden fazla kısıtlamaların olmasıdır. Normal çalışma sırasında , her birincil besleyici asimetrik yük değişikliklerine maruz kalabilmektedir.Bu nedenle dağıtım şirketlerinin gerçek güç kayıpları olası artış ile saplantısı vardır ve kaybının azaltılması için uygun yapılandırmayı korumak için bağlantılı ve ayırıcı anahtarlarının durumunu değiştirerek gerekli işlemleri yapmaya önem göstermektedir. Ağ ın yeniden yapılandırılması , tüm besleyiciler aynı oranda yüklenmiş hale getirmek için besleyici yük dengelemesini sağlayarak normal işlem sırasında uygulanabilmektedir .Bir yük miktarı ağır yüklü besleyiciden hafif yüklü besleyiciye transfer edilmesi için uygun bağlantılı anahtarı kapatarak ve uygun komşu ayırıcı anahtarı açarak gerçekleştirilebilmektedir. Acil durumlarda , hata oluştuğunda, hatadan etkilenen bölümler gerekli ayırıcı anahtarı açarak izole edilmektedir . Etkilenmeyen ama hizmet dışında sonuçlanan bölümler uygun bağlantılı anahtarı kapatarak restore edilmektedir . Bu sayede, hizmet, yeni yapılandırma ile restore edilebilir. Normal çalışma sırasında ise , her birincil besleyici asimetrik yük değişikliklerine maruz kalabilmektedir.Bu nedenle dağıtım şirketlerinin gerçek güç kayıpları olası artış ile saplantısı vardır ve kaybının azaltılması için uygun yapılandırmayı korumak için bağlantılı ve ayırıcı anahtarlarının durumunu değiştirerek gerekli işlemleri yapmaya önem göstermektedir. Makul yapılandırma elde etmek için kapatılacak bağlantılı anahtarlar ve açılacak ayırıcı anahtarlar uygun olması gerekmektedir. Bu nedenle bir planlayıcı sorumluluğu uygun yöntemi uygulayarak şu anahtarın uygun olup olmayacağını ortaya çıkarmaktadır. Başka bir tarafta, küçük ölçekli Dağıtılmış Üretiminin güç kalitesi, ekonomik ve güvenlik yararları için yaygın olarak kullanılmaya başlanan hem müşteri için hem de dağıtım firmaları için cazip hale gelmektedir. Güneş, rüzgar veya fosil yakıt olarak dağıtılmış üretimin teknolojileri yenilenebilir kaynaklardır.Bu sayede DÜ , geleneksel üretimden daha az merkeziyetçidir ve genellikle doğa daha az zarar vermektedir. Bu dağıtılmış üretimi faydaları özel konumu ve boyutu sınırlaması koşullu ve kurulum özelliklerine bağlıdır . Ayrıca, hem koruma konularına hem de fiyat zorluklar yoluyla maliyetine bağlıdır.Asgari kayıplar için, DÜ boyutu yeterli derece küçük olması gerekmektedir ve yerleştirildiği bölüm yeterli şekilde yüklere yakın olması gerekmektedir. Bu tez o dağıtım sistemleri için arıza izolasyonu ve yeniden yapılandırma algoritması önermekte olup dağıtım üretimleri yerleştirmek için bir yöntem geliştirmektedir.. Dağıtım sistemlerindeki standart olan yapıların ve yüklerin sisteme dahil olmasıyla, normal koşullarda ve anormal koşullarda çalışamktadır. Bu tez, kayıpların azaltılması ve hizmet restorasyon etkinliğini vurgulamak için hem normal hem de acil çalışmada radyal dağıtım sisteminin yeniden yapılandırılması için: 1) Dağıtılmış Üretim olmadan, 2) Optimal yerleştirilen Dağıtılmış Üretim ile Bulanık mantık modeli kullanılarak durumları için basit ve etkili bir yaklaşım sunuyor.Bulanık mantık modeli, en büyük hata azaltma oranı ve en iyi gelirim profiline göre dizayn edilmektedir .Bu sayede Tez DÜ optimum şekilde yerleştirerek yarı optimum kurulum özelliklerini sunmaktadır. Bu tez karmaşık hesaplamaları önlemektedir. Yapılandırılmanın en iyi açılış noktası ve DÜ yerleştirmek için en iyi bölüm için basit yaklaşımlarla değerlendirilmektedir.Bir mühendis, bir sorunu çözmek istediği zaman , çözümün süresini en aza indirmelidir . Karmaşık hesaplar daha iyi bir çözüm sunabilmesine rağmen , çözüm süresi uzun olması takdirde , bu süre yeni ve gereksiz bir kayıp sayılmaktadır . Sunulan yöntemler, dengeli radyal sistemlere uygulanabilmektedir. Dengeli olmayan sistemlerin üç akımının ortalamasını hesaplayarak dengeli olarak değerlendirilmektedir. Değişmekte olan yükler değil , tümü yükleri dikkate alarak uygulanabilen sunulan yöntemler çözüm süresi söz konusu olunca daha uygun bir çözüm sunmaktadır. Önerilen yaklaşımın etkinliği 33-düğüm dengeli radyal dağıtım sistemi üzerinde uygulayarak vurgulanmıştır.32 bölüm, 32 ayırıcı anahtar ve 5 bağlantılı anahtarı içeren sistem, bir besleyici kaynak sistemidir. Güç Sistemi Analiz Araç Çubuğu (Power System Analysis Toolbox) dağıtım sistemini simüle etmek ve görünür güç akışını çalıştırmak için kullanılmıştır. Anahtarlama Dizini MATLAB komut penceresi kullanılarak kodlanmıştır. Bulanık Çıkarım Sistemi (Fuzzy Inferencing System) Dağıtılmış Üretimi (DÜ) en iyi şekilde yerleştirmek için kullanılmıştır ve yerine eğitim amaçlı ve ekstra bilgi için MATLAB/SIMULINK ve FUZZME yazılımı kullanarak tekrar değerlendirilmiştir. Elde edilen yapılandırma sonuçları ve DÜ optimum yerleşimi için her bölümün uygunluk derecesi, benzer çalışmaları sonuçları ile kıyaslandığında, önerilen yaklaşım dağıtım sisteminin yeniden yapılandırılmasının olumlu olduğunu ortaya çıkarmaktadır. Yapılandırmaya çalışan araştırmaların sadece az sayısı DÜ’ün sistemde var olmasını dikkate alarak uygulanmıştır.Yalnız bu tez yapılandırmaya çalışırken DÜ optimum şekilde yerleştirerek yarı optimum kurulum özelliklerini sunan ilk araştırmadır.

There are two types of switches to manage protection and configuration in distribution systems; normally closed sectionalizing switches and normally opened tie switches. As the effeciency of power transferred from substation to load is affected by system configuration; power companies are interested in reconfiguring the network to find the most efficient configuration that maximizes loss reduction.Network reconfiguration basicly means changing the status ( open/close) of sectionalizing and tie switches. Network is reconfigured during normal operation to achieve loss reduction and during emergency situation to achieve service restoration by isolating the faulted area and supplying power to non-faulted but out of service area with minimun load shedding. Due to topological constraints,electrical constraints and operational constraints that must not be violated while seeking an optimal configuration ,distribution system reconfiguration is said to be a complex problem. The benefits of reconfiguration are as following: • Maximizing loss reduction. • Achieving load balancing. • Modifying voltage profile. • Maximizing the restored load after fault occurance. During normal operation , because of asymmetric load variations at each primary feeder, distribution companies are obsessed with the possible increase in total real power losses . Therefore, they try their efforts to change the status of sectionalizing and tie switches to maintain favorable configuration for best loss reduction.Network reconfiguration can also be applied during normal operation for feeder load balancing in order to make all feeders loaded at the same rate. An amount of load can be transfered from heavily loaded feeder to lightly loaded feeder by closing feasible tie switch and opening neigbour sectionalizing switch . During emergency, when fault occurs the faulted area is isolated by opening feasible sectionalizing switch. The resulted non faulted but out of service area can be restored by closing feasible tie switch. By this, service can be restored with new configuration. On another side , small sized distributed generation are becoming widely used and attractive to both utility and customer due to power quality, emession, economic , security and reliabiity benifits.Integrating these distributed generations are sensetive such that the benefits are conditional and dependent on the installation characteristics specially on the location and on size limitation This thesis presents simple and effective approach for reconfiguration of radial distribution system in both normal operation and emergency to emphasize the effectiveness of loss reduction and service restoration plans in the cases : 1) without distributed generation (DG) , 2) with optimally located DG using Fuzzy logic model. A semi optimal presence of DG is presented by optimal DG placement to ensure it’s positive behaviour. The effectiveness of the proposed approach has been emphasized by applying it on 33-node balanced radial distribution sysetm.Power System Analaysis Toolbox (PSAT) has been used to simulate the distribution system and to run apparent power flow .Switching Index has been coded using MATLAB script window. Fuzzy Inferencing System (FIS( has been used to place DG optimally and the replacement has been evaluated again using MATLAB SIMULINK and FUZZME for educational purpose and for extra knowledge. The optained results uncover that the proposed approach is favorable in distribution system reconfiguration when it is compared with similar works results.