Esnek alternatif akım sistemlerinin Türkiye enerji iletim sistemine uygulamasının bilgisayar destekli tesarımı ve simülasyonu

Abstract

İletim hatlarının, büyük güçleri oldukça uzun mesafelere taşımaları gücün kontrolünü oldukça zorlaştırmaktadır. Güç sistemlerinde aktif ve reaktif güç akışı, gerilim ve güç kararlılığı tarafından sınırlanır. Birçok durumlarda bu değişkenler tarafından belirlenen sınırlar, iletim sistemlerinin ısıl kapasitesinin oldukça altındadır. Ayrıca, kontrolsüz güç akışı çevrim akışlarına da neden olmaktadır. İletim sistemleri giderek daha fazla yüklenmekte, yük merkezlerinin değişimi ile yük akışları değişmekte ve iletim sistemleri, üretim ve tüketim merkezlerindeki değişimlere karşı daha esnek olmak zorunda kalmaktadırlar. Bu sistemlerde yaşanacak herhangi küçük bir arıza bile, geniş alanda enerji kesintilerine yol açan ve birbirini takip eden olayları tetikleyebilmektedir. İletim hatlarındaki güç akışının belirlenmesi ve kontrolü için yapılan simülasyon çalışmaları, test sistemlerinin kurulmasını gerektirmektedir. Kurulan bu sistemler, gerçek sisteme ilişkin temel bilgileri sunmaktadırlar. Bu tezin amacı güç akışı ve gerilim kontrolünün sağlanması koşulu altoda, dünyanın birçok ülkesinde enerji iletim sistemleri üzerinde kurulumları gerçekleşen Esnek Alternatif Akım Sistemlerinin (FACTS) Türkiye Enerji İletim Sistemine (TEİS) yapabileceği katkıları araştırmaktır. Türkiye Enerji İletim Sistemine ait parametreler TEİAŞ'tan elde edilmiştir. Tezde gerçekleştirilen statik ve dinamik analizler için veriler, STRI tarafından geliştirilen SIMPOW programına kurulmuştur. Türkiye Enerji İletim Sisteminin kritik bölgeleri saptanmış, bu bölgelerde güç akışım düzenlemek ve çevrim akışlarım önlemek için, Esnek Alternatif Akım Kontrol Sistemleri içinde çok önemli bir yere sahip olan Bütünleştirilmiş Güç Akış Kontrolörü (UPFC) uygulanmıştır. UPFC sistemi ile gerçekleştirilen güç akışı kontrolünde kritik bölgelerdeki aktif güç akışları ve baralardaki gerilim düzeyleri düzenlenmiş, hat yüklenmeleri dengelenmiş ve çevrim akışlarının oluşmasını engelleyecek bir kontrol sağlanmıştır. Elde edilen sonuçların sistemin iyileştirilmesi için yapılacak çalışmalara ışık tutacak nitelikte olduğu görülmüştür.

Nowadays transmission lines carry larger power to longer distances and control of power becomes more difficult. Active and reactive power flows in power system are limited by voltage and angle stability. In most cases, these limits originate quite below the thermal limits. Uncontrolled power also causes loop flows. Transmission systems become more stressed and load regions change simultaneously. Transmission systems are obliged to be more flexible according to these changes. A small fault can cause very large blackouts in such systems. Test systems are used to determine and control power flows, but these systems does not always include all power system components. The simulation studies performed on test systems can only give brief ideas about system operation. The aim of this thesis is to emphasize the importance of power flow and voltage control and show the effect of Flexible AC Transmission Systems (FACTS) contribution to Turkish Transmission System (TEİS) that are constructed worldwide. The parameters of the transmission system were provided from TEİAŞ. Steady state and dynamic analyses are performed using SIMPOW power system analysis software. Turkish Transmission System's critical power flow paths and bottlenecks are determined and UPFC system is applied to these regions to arrange power flows and to prevent loop flows. By performing studies with UPFC, active power flows and voltage level of buses are arranged. Also line loadings are balanced and a control that can prevent loop flows obtained. The knowledge that is gained about power and voltage control is considerable for future developments of the system.