Application of power electronic devices on smart grid

Abstract

Dünya çapında elektrik güç ihtiyacı artmasından dolayı günümüzdeki güç sistemleri birçok problemler karşı karşıyadır; güvenilirlik problemi, kısa devre arızaları ve gerilim uyuşmazlığı gibi problemler bunlardan bazılarıdır. Bu problemlerden dolayı araştırmacılar ve elektrik şirketleri tüketicilerin yüksek kalitede güvenilir elektrik gücü isteklerini karşılamak için kullanılacak yeni teknikler bulmaları gerekmektedir. Son zamanlarda geliştirilen yaklaşımlar arasında ileri sistem düzeltmesi olarak bilinen Akıllı Şebekeler teknolojisi sayılabilir. Dağıtım sistemler için en çok kullanılan güvenilirlik iyileştirme tekniklerden dinamik gerilim düzeltici, arıza arama planları, arıza geçiş göstergesi, akım arıza sınırlayıcıları ile transformatör, dağıtım ve besleyicilerin otomasyonu ki bunlar genellikle güç elektroniği cihazlarının kullanımıyla elde edilir. Bu cihazlardan Esnek AC İletim (FACTS) cihazları en iyi çözüm olduğu ispatlanmıştır. Bu çalışmada cihazlardan ikisi; Dağıtık Statik Senkron Düzenleyici (D-STATCOM) ve Dinamik Gerilim Restoratör (DVR)'ü PSCAD/EMTDC yazılımı kullanarak modellendi ve benzetimi yapıldı. Bunların arıza olması durumunda güç kalitesini geri getirebilme kabiliyetleri test edildi ve bu cihazların karşılaştırmalı analizi gerçekleştirildi. Bu tez, bu cihazların fotovoltaik sistem ile şebekeye bağlanması kabiliyetinin testi ile genişletilmiştir. Cihazlar ve AC sistemi arasındaki aktif ve reaktif güç değişiminin fotovoltaik sisteme etkileri incelenmiştir. Şebekeye dağıtılan üretimi kaynaklarını entegresi Akıllı Şebekelerin önemli özelliklerden biridir.

The present power system is confronted with a lot of impediments; ranging from reliability problems, faults and voltage inconsistency among others, which originate from the recent sudden increase in demand of electrical power globally. These problems coupled high quality and reliable electrical power demand from the consumers necessitate the utility companies and research groups to devise some techniques to improve the reliability of the whole power system. Among the approaches developed recently, are the turn-around advanced system improvement regarded as Smart Grid technology. The most renown of these techniques applied to distribution system for its reliability improvement are dynamic voltage restorers, fault locator schemes, fault passage indicators, fault current limiters together with substation, distribution and feeder automation which are mainly achieved through the use of power electronics devices. Among these devices, FACTS devices proved to be the leading team. In this thesis, two of these devices; Distribution Static Synchronous Compensator (D-STATCOM) and Dynamic Voltage Restorer (DVR) are modelled and simulated using PSCAD/EMTDC software. Their ability in restoring power quality when there is fault is tested and comparative analysis is carried out. The thesis is extended to testing these devices' capability in integrating photovoltaic system to a utility grid. The impact of PSS on the devices' respective DC link capacitors and power exchanges (active and reactive) taking place between the devices and the AC system is analyzed. This is due the fact that integrating disperse generation sources is one of the important feature of Smart Grid.