Computerized simulation and measurement of power system harmonics

Abstract

Güç Sistemlerinde Harmoni ki er özet Güç sisteminde çalışan mühendisler için bilgisayar ile analiz önemli bir araç olarak kullanılmaktadır. Güç sistemindeki bozulmalar ve sorunların değerlendirilmesinde, güç sistemlerinin benzetişimi ve model lenmesi gerekli olur. bevredeki bozulmalar çok kez sistemdeki Uç faz akım ve gerilim dalga seki 11 er indeki bozulmalar olarak ortaya çıkar. Uluslararası düzeyde çalışma konusu olan bir bozulma şekli ise. günümüzün modern güç sistemlerini olumsuz olarak et kil e yen, ` Güç Sistemi Harmoni kl eridir `. Bu konuda çeşitli ülkelerde belirlenmiş olan uluslararası sınır değerler Tablo 1.1 de sunulmuştur. Güç sistemindeki A. A. harmonikleri, sistemi artan bir oranda etkilemekte, tesislerde zarara ve güç kesin tilerine neden olmaktadır. Her ne kadar süzgeç devreler, yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanmışsa da, süzgeci eme tesislerinin toplam maliyeti artırması, Statik VAr Sistemi yada Ark Fırını gibi tesislerde kullanılan süzgeçlerde, maliyet optimizasyonunu gerekli hale getirmiştir. Sorunun en önemli kısmının ise güç sistemindeki harmoni kl er in ku ramsal olarak hesaplanmasında bulunduğu görülmektedir. Bu çalışma, zamanla değişen yüklerin ve bunların meydana getirdiği harmoniklerin incelenmesi amacı ile geliştirilen, bilgisayarlı ölçüm ve benzetişim yöntemleri ni içermektedir. Bir çok uygulama ile birlikte, İstanbul Hafif Raylı Ulaşım Sistemi dinamik bir yük olarak ele alınmış birer dakika ara ile bulunan deneysel akım ve geri lim harmonikleri, benzetişim sonunda hesaplanan kuramsal sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Hesaplamalarda zaman domeni ve ` Hızlı Fourier Dönüşüm ` CFFT3 bağıntıları kullanılmış tır. Yukarıdaki kuramsal yönteme ek olarak, dengeli ve dengesiz çok fazlı yük durumlarını kapsama alabilen, yeni bir ` Karma Yöntem ` geliştirilmiştir. Bu yöntemde her yüke ilişkin zaman domeni denklemleri ele alınmış ve harmoni ki er bu ayrıntılı modelde hesaplanarak güç sistemi analizin de kullanılmıştır. Güç sistemi ise ` YBARA Admitans Matrisi Yöntemi ` ile tanımlanmıştır. xvii

ABSTRACT Computer analysis is an important tool for power system engineers. The simulation and modelling of the various power system networks is necessary to help evaluate problems and disturbances through practical solutions. An increase in the number, and influences, of nonlinear harmonic producing devices connected to the power system has increased significantly during the past decade. The development of new railway transportation systems and industrial installations utilizing modern arc furnace technology have been studied in this thesis. These applications cause nonlinearities to appear at the AC terminals of the high power transformers located at the power network substations. Due to the duty cycles and load profiles of these applications, the voltage and current waveforms are becoming distorted and more nonsinusoidal. Through this thesis work a versatile and high speed computerized measurement and simulation technique has been formulated and implemented. Its capabilities demonstrated for the data acquisition of time-varying, nonlinear loads. A simulation technique based upon frequency and time domain modelling of the network components and harmonic producing devices has been developed for this thesis study. Included into this hybrid computational harmonic penetration prediction method has been the determination of harmonic resonance conditions by a frequency scanning method and the derivation of a har monic filtering method for Total Cost Optimization. The em phasis has been the use of measurement and computer simu lation modelling for investigating power system harmonics. xv i