Enerji iletim sistemlerinde yük artışlarının gerilim kararlılığına etkileri

Abstract

ÖZET Gerçekleştirilen bu çalışmada, sistem yükünün on yıllık bir periyot için de Ülkemizin yıllık % 10' luk bir enerji artış talebi göz önüne alınarak, yük artışının gerilim kararlılığına olan etkileri, N baralı sistem üzerinde yük analizi uygulamalarına dayalı olarak incelenmiştir. Öncelikle ilk grupta, gerilim kararlılığını inceleye bilmemiz için gerekli, yük akışını yapabilmemizi sağlayacak gerekli yük ve iletim hatlarının sınıflandırılması yapılmıştır. İkinci grupta çalışmada ise statik anlamda incelemeler yapılmıştır. Önce iki bara arasına bağlı paralel hatlar için, statik gerilim kararlığı için çok önemli bir etken olan ve hat sonu gerilim genliği ile hat sonundan çekilen güç değişimini gösteren P-V eğrileri elde edilmiştir. Daha sonra ise P-V eğrilerinin elde edildiği analitik ifadeler yardımıyla; paralel hat sayısının (hat kapasitesinin), hat başı geriliminin, güç katsayısının, hat uzunluğunun gibi sistem parametrelerinin değişmesi durumda, P-V eğrilerini nasıl etkilediği incelenmiştir. Üçüncü grup çalışmada ise statik gerilim kararlığı açısından N-baralı sistemlerin incelenmesi için Newton Yük Akışı ve Decoupled Yük Akışı yöntemleri incelenmiş. Bu yöntemler yardımıyla özellikle, sistem yükünün artmasından doğan problemler tespit edilmiştir. Buna göre, Newton yöntemi ile sistemin herhangi bir yük durumu için yük akışı yapılarak, sistemin tüm yükü sabit tutularak sadece ilgilenilen barada her adımda yük arttırılarak kritik noktalara ulaşılmıştır. Yöntemin nümerik kararlılığını arttırmak amacıyla, Decoupled metoduna dayalı, matris parçalama teknikleri kullanılmıştır. IXSon grup çalışmada ise ; üçüncü grupta elde edilen yöntem yardımıyla, N baralı sisteme örnek teşkil etmesi amacıyla ülkemizin en yoğun enerji iletim sistemi olan Kuzey Batı Anadolu (KBA) sisteminin indirgenmiş modeli üzerinde yük akışı yöntemiyle gerilim kararlılığı incelenmiştir. Bu inceleme yapılırken Ülkemizin yıllık % 10 ' luk enerji artışı talebi göz önüne alınarak 10 yıllık bir periyot içinde mevcut sistem üzerinde yük artı şları ndaki gerilim kararlılığı incelenmiş. Daha sonra sırasıyla aynı süre içinde; üretimin ve yüklerin artışı ile hat kapasitelerinin ve yüklerin artışı göz önünde bulundurularak gerilim kararlılığı incelenmiştir.

EFFECTS OF LOAD INCREASE ON VOLTAGE STABILITY IN POWER TRANSMISSION SYSTEMS SUMMARY Over the last ten to fifteen years, the electric power industry has become increasingly concerned with voltage instability incidents as described in on IEEE report.The following are some examples; ¦ New York Power Pool disturbances of September 22, 1970 ¦ Florida system disturbances of December 28, 1982 ¦ Northern Belgium system disturbances of August 4, 1982 ¦ Swedish system disturbances of December 27, 1 983 ¦ Frenc system disturbances of January 12,1987 ¦ Japanese system disturbances of July 23, 1987 As a consequence, the terms `voltage instability` and ` voltage collapse` are appearing more frequently in the literature and discussions of system plannig and operation. today power systems are large and widely interconnected, probably the most complex man-buit systems. The purpose of the transmission network is to pool power plants and load centers in order to supply the load at required reliability and maximum efficency at a lower cost. However, because of various factors, it is not possible to pool plants and load centers. Because of this, it is necessary to transmission energy to big consumer and the most important point appears as a stability problem. As some parameters in the system change, in particular the system load, the voltage magnitudes slowly decline, As some devices reach their limits, the ability of controling the voltages is lost. Further more, at a certain loading of the system one type of instubility that may occur is voltage collapse. This phenomeon is characterized by a sharp and fast decrease in voltage magnitude at some or all buses. This is now a mojor concern in plannig and operation of electric power systems and this exposed voltage stability concept was exposed by this. It is well known that there is strong relations between true power (P) and load angle (8), reactive power (Q) and load voltage magnitude (V). In this context classical stability analysis can be based on the investigation of P - 8 relation, and the voltage XIstability analysis on the investigation of Q - Vrelation. The voltage stability can be defined as the ability of the sytem to maintain the bad bus voltage magnitudes within the specified limits whether under the steady-state or the transient conditions. The main factor causing voltage collapse is the inability of the power system to meet the demand for power.Because of this reason, in this thesis effects of system load increase stability are studied with load analysis methods. The fist study is performed on a two-bus system. Primarily P-V curves showing the receiving end voltage magnitude with the true power at the receiving end for the parallel lines between two buses. On these curves two different voltage values are observed to correspond to a same power value. The higher-value one of the two points imply the steady-state and other one is the instability points. The most interesting point on the curves is the singularity point for which there exits only one voltage value versus power. The voltage at this particular point is referred to as ` Critical Voltage, Vrcrit `, and the power as ` Critical Power, Prcrit `, these values define the boundaries of steady-state voltage stability. In the second group of the study, N-bus system is studied with Newton-Raphson load flowing and Decoupled Methods, considering static voltage stability. At the end of thesis, the critical power and voltage values by result of load increase are observed with applying load flow on actual example (system from North-West Anatolia ( KBA) from Türkiye) energy transmission system. As a general result : ¦ With increasing the load; critical power is decreased and critical voltage is increased. ¦ With increasing production with the load; improvement is not seen on the critical data. ¦ With increasing in line load capasity; the critical power is increasing with the same rate of capasity. Suggestion : because the biggest factors on the critical valves are production, transmission and load, to improve these values it is necessary to study on transmission lines. XII