Power system reliability investigation by load balancing technology across the distribution feeders

Abstract

Üretim santrallerinden nihai kullanıcılara kadar meydana gelen kayıplar, güç sisteminin güvenilirliği ve değerliliği için temel tehdit olarak değerlendirilmektedir. Göz ardı edilemeyecek miktarda elektrik kaybı dağıtım sisteminde meydana gelmekte olup bu kayıplar kablo, bara malzemeleri ve hatta dağıtım sisteminin tamamını oluşturan yalıtıcılar gibi dağıtım kalemlerinin fiziksel parametrelerinden kaynaklanabilmektedir. Bu tezde, yük değişimi nedeniyle meydana gelen güç kayıpları incelenmiştir. Radyal dağıtım sisteminde yük, ileri besleme baraları arasında sınıflandırılmakta ve dolayısıyla herhangi bir düğümdeki/baradaki aşırı yük nedeniyle kayıplar oluşabilmektedir. Radyal sistemde üç ana besleyici, sisteme bağlı branşları çalıştırmak amacıyla üç branşın da uygulanması için gerekli olan gücü muhafaza etmek üzere tasarlanmıştır. Herhangi bir düğümde arıza meydana gelmesi gibi istenmeyen durumlarda, akım tüketimi son derece yüksek olacak ve bu düğüm arıza giderilene kadar devre dışı kalacaktır. Radyal sistem ileri besleme şeklinde dahil oldukça, devre dışı kaldığı süre boyunca bu hatalı düğümden beslenen branşı muhafaza etmek önemlidir, ancak hatalı düğüm yerine yeni bir besleyici devreye alınabilir. Daha önceki çalışmalarda kanıtlanan bir diğer varsayım şöyledir; ağ topolojisini değiştirmek, güvenilirlik üzerine gözle görülür bir gelişme sağlamaktadır. Bu iki durumda ağ, farklı baraların besleyicilerini değiştirerek başka bir topolojiye dönüştürülebilir. Belli düğümlerin kapatılması/açılması, yeni bir topoloji üretmekte ve bu işlemin tekrarlanması ile güvenilirlik eğrisinin çizilebileceği birçok durum temin edilmektedir. Sistem, Matlab yazılımı kullanılarak radyal olarak yapılandırılan on altı adet bara dağıtım şebekesi kullanılarak uygulanmıştır. ANN kullanılmış ve sonuçlar, düğümlerin (iki, dört ve on beş) açılması ile optimum güvenilirliğin sağlandığı, böylece güç kayıplarının en aza indirgendiği, voltaj profilinin farklı topolojilerin yedi kez yinelemesi üzerine iyileştiğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Dağıtım Besleyici Yeniden Yapılandırması, Radyal Şebeke, Geri-İleri Yönlü Yük Akışı, Yapay Sinir Ağı, ANN.

Losses are considered as an essential threat to power system reliability and worthiness. The power losses take place in the distribution system. The power losses can be due to physical parameters of the elements used in distribution system such as material of cables and bus-bars or even the insulators which in whole constitute the distribution system. In this thesis, power loss due to load variation is studied. In a radial distribution system, load distributes among feed-forward bus-bars and hence losses may be developed due to overload in any particular node/bus-bar. In a radial system, three main feeders are designed to maintain the required power in order to run the branches connected to it so that three branches are implemented. In undesired situation such as fault at any node, current consumption will be extremely high and so this node will be subjected to trip off until the fault is cleared. As radial system involves a feed forward fashion, it is important to maintain the branch that fed from this faulty node during the trip off period. However, a new feeder may take over instead the faulty node. One more assumption is proven by previous studies: changing the network topology is yielded a noticeable improvement on reliability. For those two cases, network can be switched into another topology by changing the feeder of different bus bars. Switching (off/on) a particular node is produced a new topology and repetition of this procedure is provided many cases where reliability curve can be drawn. System is implemented by using sixteen bus-bar distribution grid that is radially structured using Matlab software. Results are shown that optimum reliability is achieved by using artificial neural network when nodes (two, four and fifteen) are opened and so, the power losses is minimized and voltage profile is improved over seven iterations of different topologies.Keyword: Distribution Feeder Reconfiguration, Radial Network, Backward-Forward Load Flow, Artificial Neural Network.