Enterkonnekte Güç Sistemlerinde Eşevrelilik Tabanlı Adalara Ayırma Ve Dinamik Eşdeğerliğin Belirlenmesi

Abstract

Elektrik şebekeleri, çeşitli bozucu etkenlere karşı tedbirli ve dayanıklı bir şekilde tasarlanmalarına rağmen, özellikle kararlılık sınırlarına yakın işletme durumlarında meydana gelebilecek ciddi arızalarda kararsız hale gelebilmektedirler. Şebekeyi etkileyen büyük bozucuların sebepleri olarak deprem, fırtına gibi çeşitli doğal afetler, insan kaynaklı işletme hataları, kontrol sistemlerinde karşılaşılabilen sorunlar, koruma sistemi tarafından tespit edilemeyen arızalar, sanal saldırılar, zayıf bağlantılar ve daha birçok çeşitli faktör sıralanabilir. Bu bozucu etkenler, sistemin kararsız hale gelmesine, hatta kaskad büyük çaplı arızaların oluşmasına sebebiyet verebilir. 14 Ağustos 2003 tarihinde Kuzey Amerika’da meydana gelen büyük çaplı enerji kesintileri bu tip büyük çaplı arızalardan sadece biridir. Geleceğin şebekelerinde düşünülen başlıca yaklaşımlar da, yine şebekenin kararlılığını olumsuz etkileme riskine sahiptir. Doğrudan depolanamayan, kesintili yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanan dağıtık üretim santralleri ve şebekeye farklı zamanlarda farklı yerlerden bağlanabilen elektrikli araçlar, sistemin kararlılığını etkileyebilecek diğer faktörlerden bir kısmıdır. Şebekenin tüketici kısmında ise, kullanıcılar ve yüklerin hassas kontrol, kaliteli ve kesintisiz enerji beklentileri yükselmektedir. Bu nedenlerden ötürü, şebekenin kapsamlı yönetimi ile ilgili araştırmalara ve çözümlere duyulan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Şebekede meydana gelen büyük bir bozucuya karşı , generatör grupları benzer kararteristiklerde hareket etmektedir. Generatör gruplarının geçici hal kararlılığı konusu özellikle önem arz etmektedir. Benzerlik tabanlı ada çalışması, bozucu durumunda generatör gruplarının davranışının incelenmesi için kullanılabilecek, hakkında literatürde birçok çalışma bulunan bir yöntemdir. Üzerinde yoğunlaşılması gereken başlıca nokta, generatörler arasındaki benzerliklerin tespit edilip, güç sisteminin, generatörlerin kendi aralarında senkron bir şekilde çalışabileceği çeşitli parçalara bölünerek adalar halinde işletilmesi amacıyla bu yöntemden faydalanılmasıdır.

Electric power systems are designed to be robust and tolerant to disturbances, even so it may become unstable during severe faults, especially when they are operated close to their stability margins. The sources of such severe disturbances include earthquakes, hurricanes, human operation errors, control system failures, hidden failures in protection system, malicious attacks, weak connections, and a host of other factors. These disturbances may cause the system to lose stability and even lead to catastrophic failures, such as the North American Blackout on August 14, 2003. Therefore, the need for a systematic study and design of a comprehensive system control strategy is gaining more attention. Among these control methods, controlled system islanding is deemed as the final resort to save the system from a blackout. It has been observed that following large disturbances, groups of generators tend to swing together. Attention has thus been drawn to the stability of inter-area oscillations between groups of generators. The slow-coherency based defensive islanding, which has been widely studied in the literature, provides a potential method for capturing the movement of generators between groups under disturbance. Slow coherency based grouping is a method developed based on the idea of two-time-scale theorem. Two-time-scale theorem is based on the idea that the oscillations in power systems can be classified into two modes, which are local (or intra- area) modes in the 1–3 Hz range and inter-area modes of less than 1 Hz, or simply fast and slow modes.