Şebeke Bağlantılı Fotovoltaik (PV) Sistemlerin Mevcut Elektrik Şebekesi ile Entegrasyonu ve Güç Sistemine Etkileri

Abstract

Son yıllarda, güç sistemlerinde arıza ve güç kalitesi konuları üzerine yapılan çalışmalarda artış olsa da, hataların otomatik olarak tespit edildiği gerçek zamanlı sinyal işleme tabanlı çalışmalar sınırlı sayıdadır. Gerçekleştirilen çalışmaların çoğu bilgisayar üzerinden modelleme ve simülasyondan öteye geçememiş olup, sınırlı sayıda hata türünü tespit etmeye odaklanmıştır. Günümüzde kullanılan güç kalitesi analizörleri, kısa ve uzun süreli gerilim değişimi olayı tespitinde etkin değer dönüşümünü kullanırken, sinyalin harmonik analizinde ise Hızlı Fourier Dönüşümü yöntemini kullanmaktadır. Ayrıca bu güç analizörleri geçici durum olayları vb. yüksek frekans içerikli ve kısa süreli güç kalitesi olaylarını yakalamada yetersiz kalmaktadır. Geleneksel yöntemler kolaylıkla uygulanabilir olmakla birlikte, eşik değerlerinin seçimindeki zorluklar, gürültülü ölçümler ve çalışma koşullarından kaynaklanan belirsiz durumlardan dolayı hatalı tespit ve algılama eğilimleri gösterirler. Ölçümlerde ve arıza tespitinde kullanılan geleneksel yöntemler yerini yavaş yavaş akıllı yöntemlere bırakmaktadır. Bu tez çalışmasında, PV temelli bir dağıtık üretim sisteminin mevcut elektrik şebekesi ile entegrasyonu için gerekli standartlar incelenmiş, güç kalitesi olayları sınıflandırılarak mevcut arızaların tespit edilebilmesi için dalgacık dönüşümü temelli gerçek zamanlı bir arıza tespit yöntemi önerilmiştir. Geliştirilen yöntem Labview ile geliştirilen bir yazılım ile deneysel olarak da doğrulanmıştır. Gerçekleştirilen program ara yüzü üzerinden dalgacık dönüşümü yöntemi ile gerilim çökmesi, gerilim sıçraması, frekans değişimi ve geçici durum analizi gibi çeşitli güç kalitesi olaylarının tespiti yapılmıştır. Bunun yanı sıra, gerilim, akım, frekans, güç, güç katsayısı, vektör diyagramları gibi verilerin de gerçek zamanlı olarak izlenmesi ve daha sonra güç kalitesi açısından bu verilerin yorumlanması imkânı da sağlanmıştır.

Although there has been an increase over the past years in studies on fault and power quality issues in power systems, real-time signal processing based studies where faults are automatically detected are limited. Most of the studies carried out has been limited to computer modeling and simulation and focused on detecting a limited number of faults (two types of breakdowns, such as voltage sag / swell).Today, power quality analyzers use effective value transformation in detecting short and long time voltage change events and use Fast Fourier Transform method in signal harmonic analysis. In addition, these power analyzers can be used to detect transient events, it is insufficient to capture high frequency content and short power quality events. While conventional methods are easily applicable, they exhibit poor detection and detection tendencies due to uncertain situations caused by difficulties in selecting threshold values, noisy measurements, and operating conditions. In this thesis, the standards for integrating a PV-based distributed generation system with the existing grid are examined and a wavelet transform-based real-time fault detection method is proposed to classify power quality events and detect existing faults. The developed method is experimentally verified software developed with Labview. Various power quality events such as voltage sag, voltage swell, frequency change and transient analysis have been detected by the wavelet transform method on realized program interface. In addition, data such as voltage, current, frequency, power, power coefficient, vector diagrams can be viewed in real time and then interpreted in terms of power quality.