Elektrik güç sistemlerinde kararlılık problemlerinin yerçekimi algoritması ile incelenmesi

Abstract

Günümüzde Elektrik Enerjisi ihtiyacındaki artışa bağlı olarak, kaliteli ve güvenilir enerji talebi giderek artmaktadır. Elektrik enerjisinin sabit gerilim ve frekans değerinde tüketiciye sunulma zorunluluğu bulunmaktadır. Bu durum elektrik güç sistemlerinde kararlılık problemlerini ortaya çıkarmıştır. Elektrik enerjisinin üretimi tüketicinin elektrik enerjisi talebine bağlı olarak senkron generatörler tarafından karşılanmaktadır. Elektrik güç sistemleri enterkonnekte bir yapıya sahip oldukları için sistemdeki tüm generatörlerin senkronizmada kalması istenmektedir. Sistemde meydana gelebilecek küçük veya büyük bozucu etki sonrasında senkron generatörlerin gerilim ve hız değerlerinde salınımlar ortaya çıkmaktadır. Bu salınımların sönümlenmesini sağlamak amacı ile güç sistemlerinde gerilim ve yük frekans kontrolü, temel kararlılık problemleri arasında yer almaktadır.Bu çalışmada, Otomatatik Gerilim Regülatörü (OGR) ve Yük Frekans Kontrolörü (YFK) için en iyi yerleşme zamanlarını belirlemek ve salınımları önlemek amacı ile katsayıları Yerçekimi Arama Algoritması (YAA) ile belirlenmiş olan, Proportional?İntegral?Derivative (PID) kontrolör önerilmiştir. Örnek güç sistemlerinin PID kontrolleri için matlab-simuling modelleri oluşturulmuş ve transfer fonksiyonları çıkarılmıştır. Farklı çalışma koşulları altında, PID katsayılar önce klasik yöntem Ziegler-Nichols (ZN) yöntemiyle ile bulunmuştur. Daha sonra aynı değerler Genetik Algoritma (GA) ve son olarak YAA ile elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Çalışma OGR ve YFK için ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, OGR ve YFK her iki uygulamasında da, YAA yöntemi ile elde edilen PID katsayılarının kullanılması durumunda sistemin daha kısa sürede yerleşme zamanına ulaştığı, daha az salınımlı olduğu görülmüştür. Sonuç olarak güç sistemi kararlılık problemlerinin analizinde YAA'nın iyileştirici sonuçlar verdiği görülmüştür.

Nowadays, demand for qualified and reliable energy increases gradually depending on the increase in the need for electricity energy. There is an obligation to serve the electricity energy with constant voltage and frequency. This situation causes stability problems in electricity power systems. Production of the electricity energy is satisfied by the synchronized generators depending on the electricity energy demand. Since the electricity power systems have an interconnected structure, it is required to be synchronized from all the generators in the system. After either a big or small destructive effect that may occur in the system, there exist oscillations in voltage and speed values of synchronized generators. The voltage and load frequency control in power systems appear in between the basic stability problems with the purpose of to amortize this oscillations.In this study, a PID controller whose coefficients are determined via GSA to prevent oscillations and to fix the best settling for AVR (Automated Voltage Regulator) and LFC (Load Frequency Controller). Matlab-Simulink models are established for PID controls of sample power systems and transfer functions are obtained. PID coefficients are found first via ZN method under different working conditions. Then, the same values are obtained with GA and YAA. The results are compared. The study is realized separately for AVR and LFC. According to the results obtained, in both applications of AVR and LFC, it is seen that the system reaches the shortest settling time with less oscillations in case of using PID.